可分別進(jìn)行計(jì)算得到曲線22。
[0041]顯然，所述凸型面的作用是將光線準(zhǔn)直平行，凸型面寬度L由收集的光線角度β，60° 2 β 2 30°。所述圓柱面的半徑等于凸型面的寬度L，圓柱面將光線偏折至側(cè)反射面。而所述側(cè)反射面入射光線為經(jīng)過(guò)所述圓柱面偏折的光線，反射光線為平行光線，根據(jù)折射定律，再通過(guò)迭代數(shù)值計(jì)算得出側(cè)反射面曲線，在此無(wú)需再展開(kāi)說(shuō)明。
[0042]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述自由曲面集成光學(xué)透鏡包括位于同一前照燈中的遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡，所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡均各自由入射面、側(cè)反射面及出射面構(gòu)成;所述入射面由凸型面與圓柱面構(gòu)成;所述出射面為凹形自由曲面，把朝向照明面一側(cè)的面即出射面稱為光學(xué)透鏡的頂部； 所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定如下: 將光學(xué)透鏡的底部平面與LED芯片發(fā)光面平行設(shè)置，以LED芯片發(fā)光面的中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O1建立直角坐標(biāo)系，LED芯片發(fā)光面所在平面為X1O1Y1平面，過(guò)原點(diǎn)O1并與X1O1Y1平面垂直的軸為，其中X1O1Y1平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)⑴前方距離25米處、與交點(diǎn)為01且平行于X1O1Y1平面的平面設(shè)為照明面，點(diǎn)01為照明面中心，將照明面上的照明區(qū)域設(shè)定為以照明面中心點(diǎn)01為中心的橢圓形區(qū)域，對(duì)該橢圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分，然后將各環(huán)帶進(jìn)行網(wǎng)格劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對(duì)應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求相應(yīng)地進(jìn)行與網(wǎng)格相等數(shù)量的劃分，LED芯片發(fā)光經(jīng)所述入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化后為平行光線，將在曲面的入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，之后計(jì)算任一段自由曲線時(shí)先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過(guò)迭代數(shù)值計(jì)算得出該曲線，然后由得出的這些自由曲線繞冗工軸旋轉(zhuǎn)360°組成凹形自由曲面形狀； 所述近光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定如下: 將光學(xué)透鏡的底部平面與LED芯片發(fā)光面垂直設(shè)置，近光燈的光反射器米用部分橢球面形的光反射器，以光反射器的外側(cè)焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O2建立直角坐標(biāo)系，以過(guò)點(diǎn)O2并平行于光學(xué)透鏡的底部平面平行的平面為X2O2Y2平面，過(guò)原點(diǎn)O2并與X2O2Y2平面垂直的軸為辦軸，其中X2O2Y2平面為水平面，在坐標(biāo)原點(diǎn)02前方距尚25米處、與Z2軸交點(diǎn)為02且平行于X2O2Y2平面的平面設(shè)為照明面，點(diǎn)O2為照明面的中心點(diǎn)，把照明區(qū)域設(shè)為以照明面的中心點(diǎn)O2為圓心的半圓形區(qū)域，對(duì)該半圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分，運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對(duì)應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分，光反射器反射的光線經(jīng)入射面及側(cè)反射面轉(zhuǎn)化為平行光線，將入射角度轉(zhuǎn)化為距中心點(diǎn)距離，計(jì)算任一段自由曲線時(shí)先設(shè)定初始點(diǎn)，然后運(yùn)用折射定律反向?qū)?yīng)照射區(qū)域通過(guò)迭代數(shù)值計(jì)算得出該曲線，然后由得出的自由曲線繞Z2軸旋轉(zhuǎn)360°組成近光燈用光學(xué)透鏡自由曲面形狀。2.如權(quán)利要求1所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述對(duì)該橢圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分具體包括:按橢圓區(qū)域的長(zhǎng)半軸a分成η份，然后將短半軸b按長(zhǎng)半軸劃分的相同比例分成η份，以apbj表示劃分后長(zhǎng)軸a的第j份，j = l?η，然后以照明面中心點(diǎn)οι為中心，分別以ai+a2+...+aj-1,bi+b2+...+bj—1為長(zhǎng)短軸做橢圓，然后以ai+a2+...+aj,bi+b2+...+bj為長(zhǎng)短軸作橢圓，兩橢圓中心區(qū)域?yàn)樵摥h(huán)帶區(qū)域。3.如權(quán)利要求1所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述對(duì)該半圓形區(qū)域進(jìn)行多環(huán)帶劃分具體包括:首先把半圓形區(qū)域的圓半徑r等分成η份，以η表示等分后半徑的第j份，j = I?n，然后以照明面中心點(diǎn)02為圓心，分別以n+r+...+η—!和n+r+...+^為半徑畫(huà)圓，將該半圓形區(qū)域劃分為半圓形環(huán)帶區(qū)域。4.如權(quán)利要求1所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定中，所述運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對(duì)應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分具體包括:把出射光線Li與Zji正方向的夾角Φ分成η份，有Φ j表示Φ的第j份，Φ」與所述環(huán)帶劃分的-aj和-bj 對(duì)應(yīng)，Φ j-1與Φ j夾角的光通量等于_aj—1、_bj—I與-aj、_bj表不環(huán)帶的能量，把出射光線面上的投影與XJi的夾角Θ分成m份，用Θ」表示Θ的第j份，0j與所述網(wǎng)格劃分的-Qj 對(duì)應(yīng)，將Φ』和帶入光通量公式，再將每一角度內(nèi)光通量等于每一小網(wǎng)格區(qū)域的能量，算出對(duì)應(yīng)的Φ j和Θj數(shù)值。5.如權(quán)利要求1所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在所述近光燈用光學(xué)透鏡的凹形自由曲面的形狀確定中，所述運(yùn)用能量守恒定律建立環(huán)帶能量對(duì)應(yīng)立體角能量關(guān)系，然后將光源立體角按照明要求進(jìn)行相等數(shù)量的多份劃分具體包括:把出射光線1^與22軸正方向的夾角Φ'分成η份，用Φ。表示V的第j份，Φ'j與所述環(huán)帶劃分的-rj--對(duì)應(yīng)，Φ j-1與Φ j夾角的光通量等于rj-1與rj表示環(huán)帶的能量.將Φ、帶入光通量公式，再將每一角度內(nèi)光通量等于所述每一份圓形環(huán)帶區(qū)域的能量，算出對(duì)應(yīng)的Φ、數(shù)值。6.如權(quán)利要求1所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述凸型面為以LED為焦點(diǎn)的凸型曲面，將光線準(zhǔn)直平行，凸型面寬度L由收集的光線角度β，60° >β>30° ,ο7.如權(quán)利要求6所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述圓柱面的半徑等于凸型面的寬度L，圓柱面將光線偏折至側(cè)反射面。8.如權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述側(cè)反射面入射光線為經(jīng)過(guò)圓柱面偏折的光線，反射光線為平行光線，根據(jù)折射定律，再通過(guò)迭代數(shù)值計(jì)算得出側(cè)反射面曲線。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了LED摩托車前照燈用自由曲面集成光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)方法，透鏡包括同一所述前照燈里的遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡，所述遠(yuǎn)光燈用光學(xué)透鏡和近光燈用光學(xué)透鏡均由入射面(凸型面與圓柱面)、側(cè)面(側(cè)反射面)及出射面(凹形自由曲面)構(gòu)成。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案適用于使用LED光源的摩托車前照燈新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，克服了當(dāng)前LED光源應(yīng)用于摩托車前照燈時(shí)要面臨更加復(fù)雜光學(xué)設(shè)計(jì)的問(wèn)題、解決了現(xiàn)有的摩托車透鏡前照燈存在色溫偏高或者光學(xué)效率不高的缺陷、簡(jiǎn)便可靠、成熟可行。
【IPC分類】F21W101/10, G06F17/50, F21W101/027, F21V5/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105589991
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510894478
【發(fā)明人】王洪, 王翔, 葛鵬
【申請(qǐng)人】中山市華南理工大學(xué)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月5日