一种控光装置及其设计方法、照明系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控光装置及其设计方法、照明系统。其中，控光装置包括：反光杯和光源模块，反光杯包括反光腔，光源模块包括光源，光源的出光面朝向反光杯的反光腔，反光腔包括自由曲面反射面，光源的出光面包括N个子出光面，自由曲面反射面包括N个子反射面，预设照射面包括N个子照射面，N个子出光面与N个子反射面一一对应，N个子反射面与N个子照射面一一对应，子反射面满足：

【技术实现步骤摘要】
一种控光装置及其设计方法、照明系统
本专利技术实施例涉及照明
，尤其涉及一种控光装置及其设计方法、照明系统。
技术介绍
由于发光二极管(LightEmittingDiode，LED)具有体积小、耗电量低、寿命长、亮度高、发热量低、坚固耐用等诸多优点，在照明领域的应用越来越广泛。在某些照明应用中，需要对LED发出光线进行调制，以使光线照射到特定范围内，从而形成特定大小和形状的光斑，一般灯具的光斑范围都是由天花板至地面，当要将光斑的高度降低至局部范围时，只能调整灯具的照射角度。墙面上的光斑范围若只要特定范围时，调低灯具角度会使得过多的光线照在地面上，因而效率下降，还有可能造成人眼不适。
技术实现思路
本专利技术提供一种控光装置及其设计方法、照明系统，以实现对特定范围的照射面进行照明。第一方面，本专利技术实施例提供了一种控光装置，包括：反光杯和光源模块，所述反光杯包括反光腔，所述光源模块包括光源，所述光源的出光面朝向所述反光杯的反光腔；所述反光腔包括自由曲面反射面，所述自由曲面反射面用于调制所述光源发出的光线，并在预设照射面形成光斑；其中，所述光源的出光面包括N个子出光面，所述自由曲面反射面包括N个子反射面，所述预设照射面包括N个子照射面，N个所述子出光面与N个所述子反射面一一对应，N个所述子反射面与N个所述子照射面一一对应；每个所述子出光面出射的光经对应的一所述子反射面反射至对应的一所述子照射面；所述子反射面包括多个第一边界顶点，所述子照射面包括多个第二边界顶点，所述第一边界顶点与所述第二边界顶点一一对应，所述子反射面满足：其中，N为大于1的正整数，为所述光源到所述第一边界顶点的入射光矢量，为所述第一边界顶点到对应的所述第二边界顶点的出射光矢量，为所述自由曲面反射面在所述第一边界顶点处的法向向量。可选的，每个所述子出光面的光通量均相等，每个所述子照射面的面积均相等。可选的，所述光源的出光面为半球面，所述子出光面的光强度满足：其中，θi和θi+1分别表示第i个所述子出光面的起始角与终止角，I0表示出光面的顶点光强。可选的，所述预设照射面为正方形；N个所述子照射面平均分为M个子照射面组，每个所述子照射面组的中心与所述预设照射面的中心重合，且所述子照射面组的边缘为正方形，所述子照射面组的边长为j＝1,2,…,M,其中，M为大于等于2的正整数，所述预设照射面的边长为L。可选的，所述子反射面包括第一子反射面和第二子反射面，所述第一子反射面和所述第二子反射面分别位于中心光束的两侧，所述子照射面包括第一子照射面和第二子照射面，所述第一子照射面和所述第二子照射面分别位于所述中心光束的两侧，且所述第一子反射面与所述第一子照射面位于所述中心光束的同侧，所述第二子反射面与所述第二子照射面位于所述中心光束的同侧，所述中心光束为所述光源沿光轴出射的光束经所述自由曲面反射面反射后的光束；所述第一子反射面与所述第一子照射面一一对应，所述第二子反射面与所述第二子照射面一一对应；或者，所述第一子反射面与所述第二子照射面一一对应，所述第二子反射面与所述第一子照射面一一对应。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种控光装置的设计方法，应用于第一方面所述的任一控光装置，其特征在于，所述设计方法包括：定义预设照射面；将光源的出光面分为N个子出光面，将预设照射面分为N个子照射面，将反光杯的自由曲面反射面分为N个子反射面；将N个所述子出光面与N个所述子反射面一一对应，将N个所述子反射面与N个所述子照射面一一对应，每个所述子出光面出射的光经对应的一所述子反射面反射至对应的一所述子照射面，其中，N为大于1的正整数；将所述子反射面的多个第一边界顶点与对应的所述子照射面的多个第二边界顶点一一对应，根据公式确定每个所述子反射面在所述第一边界顶点处的法向向量其中，为所述光源到所述第一边界顶点的入射光矢量，为所述第一边界顶点到对应的所述第二边界顶点的出射光矢量；将N个所述子反射面拼接形成反光杯的自由曲面反射面。可选的，所述将预设照射面分为N个子照射面，包括：将所述预设照射面分为M个子照射面组，每个所述子照射面组的中心与所述预设照射面的中心重合，且所述子照射面组的边缘为正方形，所述子照射面组的边长为j＝1,2,…,M,其中，M为大于等于2的正整数，所述预设照射面为正方形，所述预设照射面的边长为L；将M个所述子照射面组分为N个所述子照射面，每个所述子照射面的面积均相等。可选的，将M个子照射面组分为N个所述子照射面，包括：设计分割线将M个所述子照射面组共同分割，得到N个所述子照射面。可选的，将N个所述子反射面与N个所述子照射面一一对应包括：在中心光束的一侧分别选取第一子照射面和第一子反射面，其中，所述中心光束为所述光源沿光轴出射的光束经所述自由曲面反射面反射后的光束；在所述中心光束的另一侧分别选取第二子照射面和第二子反射面；将所述第一子反射面与所述第一子照射面一一对应，将所述第二子反射面与所述第二子照射面一一对应；或者，将所述第一子反射面与所述第二子照射面一一对应，将所述第二子反射面与所述第一子照射面一一对应。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种照明系统，包括第一方面所述的任一控光装置。本专利技术实施例提供的控光装置，通过设置光源的出光面包括N个子出光面，自由曲面反射面包括N个子反射面，预设照射面包括N个子照射面，N个子出光面与N个子反射面一一对应，N个子反射面与N个子照射面一一对应，子反射面包括多个第一边界顶点，子照射面包括多个第二边界顶点，第一边界顶点与第二边界顶点一一对应，使子反射面满足：其中，N为大于1的正整数，为光源到第一边界顶点的入射光矢量，为第一边界顶点到对应的第二边界顶点的出射光矢量，为自由曲面反射面101在第一边界顶点处的法向向量，以使每个子出光面出射的光经对应的一子反射面反射至对应的一子照射面，从而实现光源发出光线的分布可控，使照射面按照的照明要求在预设照射面形成光斑，避免过多的光线照在不需要照明的区域造成光源利用率下降。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种控光装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种光源的出光面的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种控光装置的局部结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种控光装置的局部剖面结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种预设照射面的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种控光装置的剖面结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的另一种控光装置的剖面结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的又一种控光装置的剖面结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的又一种控光装置的剖面结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的一种控光装置的设计方法的流程示意图；图11为本专利技术实施例提供的一种照明场景的示意图；图12为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控光装置，其特征在于，包括：/n反光杯和光源模块，所述反光杯包括反光腔，所述光源模块包括光源，所述光源的出光面朝向所述反光杯的反光腔；/n所述反光腔包括自由曲面反射面，所述自由曲面反射面用于调制所述光源发出的光线，并在预设照射面形成光斑；/n其中，所述光源的出光面包括N个子出光面，所述自由曲面反射面包括N个子反射面，所述预设照射面包括N个子照射面，N个所述子出光面与N个所述子反射面一一对应，N个所述子反射面与N个所述子照射面一一对应；每个所述子出光面出射的光经对应的一所述子反射面反射至对应的一所述子照射面；所述子反射面包括多个第一边界顶点，所述子照射面包括多个第二边界顶点，所述第一边界顶点与所述第二边界顶点一一对应，所述子反射面满足：/n

【技术特征摘要】
1.一种控光装置，其特征在于，包括：
反光杯和光源模块，所述反光杯包括反光腔，所述光源模块包括光源，所述光源的出光面朝向所述反光杯的反光腔；
所述反光腔包括自由曲面反射面，所述自由曲面反射面用于调制所述光源发出的光线，并在预设照射面形成光斑；
其中，所述光源的出光面包括N个子出光面，所述自由曲面反射面包括N个子反射面，所述预设照射面包括N个子照射面，N个所述子出光面与N个所述子反射面一一对应，N个所述子反射面与N个所述子照射面一一对应；每个所述子出光面出射的光经对应的一所述子反射面反射至对应的一所述子照射面；所述子反射面包括多个第一边界顶点，所述子照射面包括多个第二边界顶点，所述第一边界顶点与所述第二边界顶点一一对应，所述子反射面满足：



其中，N为大于1的正整数，为所述光源到所述第一边界顶点的入射光矢量，为所述第一边界顶点到对应的所述第二边界顶点的出射光矢量，为所述自由曲面反射面在所述第一边界顶点处的法向向量。


2.根据权利要求1所述的控光装置，其特征在于，每个所述子出光面的光通量均相等，每个所述子照射面的面积均相等。


3.根据权利要求2所述的控光装置，其特征在于，所述光源的出光面为半球面，所述子出光面的光强度满足：

i＝0,1,…,N-1，θ0＝0,θ90＝90°；
其中，θi和θi+1分别表示第i个所述子出光面的起始角与终止角，I0表示出光面的顶点光强。


4.根据权利要求2所述的控光装置，其特征在于，所述预设照射面为正方形；
N个所述子照射面平均分为M个子照射面组，每个所述子照射面组的中心与所述预设照射面的中心重合，且所述子照射面组的边缘为正方形，所述子照射面组的边长为j＝1,2,…,M,其中，M为大于等于2的正整数，所述预设照射面的边长为L。


5.根据权利要求2所述的控光装置，其特征在于，所述子反射面包括第一子反射面和第二子反射面，所述第一子反射面和所述第二子反射面分别位于中心光束的两侧，所述子照射面包括第一子照射面和第二子照射面，所述第一子照射面和所述第二子照射面分别位于所述中心光束的两侧，且所述第一子反射面与所述第一子照射面位于所述中心光束的同侧，所述第二子反射面与所述第二子照射面位于所述中心光束的同侧，所述中心光束为所述光源沿光轴出射的光束经所述自由曲面反射面反射后的光束；
所述第一子反射面与所述第一子照射面一一对应，所述第二子反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宜儒，黄进凯，孙晓冰，吴世民，周高旭，
申请(专利权)人：深圳市西朗德光学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44