一种透镜的母线拟合方法、透镜和透镜组件与流程

本发明涉及照明，特别涉及一种透镜的母线拟合方法、透镜和透镜组件。

背景技术：

1、室内照明为室内人员提供照明光线，同时照明光线也对人的舒适感受产生不同的影响。ugr值(统一眩光指数)为评价个人在室内对于照明的舒适感受程度指标，目前大发光角度的灯具(如筒灯)的光斑不均匀，且ugr值往往远超人眼舒适的ugr临界值19，降低人的舒适感受，大发光角度的灯具的光斑均匀度还有待进一步提高，ugr值还有待进一步降低。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种透镜的母线拟合方法、透镜和透镜组件，旨在解决现有技术中灯具的光斑不够均匀，ugr值较高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种透镜的母线拟合方法，所述透镜包括入射曲面和出射曲面，所述入射曲面的母线b和所述出射曲面的母线c的拟合方法包括以下步骤：

3、s1：获取中心光源的总光通量，将所述总光通量平均分为多份子光通量，并计算所述子光通量所对应的角度；

4、s2：把光接收面分割成多个面积相等且同心的照射区域，计算每个所述同心区域的半径，并获取中心光源到光接收面的距离；

5、s3：把母线b分割成多个第一分段，把母线c分割成多个第二分段，使得多个所述子光通量、多个所述第一分段、多个所述第二分段和多个所述照射区域一一对应；

6、s4：获取母线b和母线c的起始点坐标；

7、s5：根据所述角度、所述半径、所述距离和所述起始点坐标，根据迭代原理，由已知的前一个所述第一分段的端点坐标，和已知的前一个所述第二分段的端点坐标，计算出下一个所述第一分段的端点坐标，和下一个所述第二分段的端点坐标；

8、s6：把多个所述第一分段的端点依次连线拟合成母线b，把多个所述第二分段的端点依次连线拟合成母线c。

9、在拟合透镜的入射曲面和出射曲面时，把总光通量均分为多份子光通量，然后把光接收面的均分为多个面积相等的区域，即每个区域中的光通量相同，可提高光接收面上光斑的均匀度；而且，本透镜可以把光源发出的光基本集聚在光接收面上，尤其是把边缘的光也基本集聚到光接收面上，可减小10％光强角，从而可降低ugr值。

10、优选地，所述步骤s1包括以下步骤：

11、s11：将所述总光通量φt平均分为n份子光通量，每份子光通量为φt/n，求出i份子光通量叠加后的光通量为其中n为大于2的自然数，i＝1、2、...、n-1；

12、s12：以中心光源o为中心点建立直角坐标系，在0°至90°的角度范围内，以i份子光通量叠加后的对应光线区域与y轴的夹角为θi，其中i值随夹角θi增大依次递增，夹角θi内的光通量为令等于φi，结合定积分其中io为光源o的中心光强，算出φi所在的夹角θi的值；

13、s13：根据θi，求出θi的余角βj，其中j＝n-i，得出第j份子光通量的靠近y轴的边线到x轴的夹角βj。

14、优选地，所述步骤s2包括：

15、将所述光接收面分割成n-1个面积相等的区域sj，分别为s1、s2、...、sn-1，sn-1为位于中心的圆，s1、s2、...、sn-2为从外至内的同心圆环，sj的外圆的半径

16、获取所述中心光源o到所述光接收面的距离h。

17、优选地，所述步骤s3和步骤s4包括以下步骤：

18、在母线b上设定n-1个点bj和点bn，分别为b1、b2、...bn-1、bn，其中b1为远离y轴一侧的起始点，bn位于y轴上，相邻的两个点bj和bj+1之间为一个所述第一分段；

19、在母线c上设定n-1个点cj和点cn，分别为c1、c2、...cn-1、cn，其中c1为远离y轴一侧的起始点，cn位于y轴上，相邻的两个点cj和cj+1之间为一个所述第二分段；

20、获取起始点b1和c1的坐标值。

21、优选地，所述步骤s5包括以下步骤：

22、根据迭代原理，根据已知的前一点的坐标和计算出下一点的坐标和迭代计算方式如下：

23、s51：由坐标和获得其中h为光源o到光接收面的距离，求出入射光线obj的单向向量在透镜中的光线bjcj的单位向量出射光线cjrj的单位向量

24、

25、s52：算出母线b在点bj的法向向量母线c在点cj的法向向量其中n为透镜的折射率，由法向向量和法向向量分别计算母线a和母线b在点bj和点cj的切线斜率和

26、s53：由于点bj和点bj+1存在关系由βj+1算出入射光线obj+1的斜率结合求出

27、s54：光线bj+1cj+1的斜率为设置一系数d，设定公式结合点cj和点cj+1存在关系计算出

28、和

29、优选地，所述步骤s54中，所述系数d的大小为0<d<0.6。

30、由于所以恒成立，入射曲面的出射光线的斜率大于入射光线的斜率，则入射曲面的作用为聚光并且合理分配光通量。

31、传统的拟合方法往往会令这使得入射曲面为球面，并且不产生聚光作用，毫无疑问这会令出射曲面的出射光线的折射角增加。由于出射曲面的折射角需要增加以及受单一曲面聚光作用有限的因素影响，导致计算出来的出射曲面的母线底部出现倒钩，这使得透镜在加工中无法正常出模。

32、而本技术方案中设置(0<d<0.6)这条关系式，在不破坏原来能量关系分配的同时，使得入射曲面和出射曲面都产生了一定的聚光作用，并且设计出来的曲面平缓而易加工。

33、本发明另一方面，还提出一种应用上述的透镜的母线拟合方法而形成的透镜。通过应用上述的透镜的母线拟合方法，透镜可以提高光斑的均匀度，降低ugr值。

34、优选地，所述透镜的外周还设有台阶，所述台阶设于所述入射曲面和所述出射曲面的下侧，最远离所述中心光源的光轴的子光通量照射于所述台阶上。最远离所述中心光源的光轴的子光通量照射在台阶上而不向外发射，可去除颜色均匀性较差的最外侧的子光通量。

35、本发明另一方面，还提出一种具有上述的透镜的透镜组件，透镜组件还包括扩散盖，所述扩散盖设于所述透镜的靠近所述入射曲面的一侧，所述扩散盖用于混合光源所发出的不同光波的光线，并以朗伯的形式发出光线至所述透镜。通过采用上述的透镜的透镜组件，可以提高光斑的均匀度，降低ugr值。

36、众所周知，光源发出的是具有不同波长的光，且不同波长的光的折射率不同。由于折射率的差异，不同波长的光经过透镜后就会产生一定的色散，从而在光接收面呈现颜色不均匀的现象。目前解决不同波长的光混色问题主要是通过在透镜的入射曲面设置为磨砂面，磨砂面虽然能起到混色的效果，但是光线经过磨砂面后会产生强烈的高斯散射，边缘的光很强，导致ugr值提高。

37、本技术方案设置扩散盖，扩散盖可以把光源的不同波长的光线混合，使最终发出的光线颜色均匀，而且，光线经过扩散盖后为近朗伯散射，边缘的光较弱，使得ugr值进一步降低。

38、优选地，所述扩散盖为pc和光扩散剂的混合材质。