專利名稱：鱗片式反射燈具及其設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種鱗片式反射燈具及其設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
在燈具照明的中，常常會對光斑有特定的要求，例如在牙科燈中，就需要牙科燈能夠產(chǎn)生矩形的光斑，以實現(xiàn)提供足夠亮度的照明，并且不會對患者產(chǎn)生炫目的不適。通常實現(xiàn)控制光斑的方法是制定特殊的鱗片式反射杯，使得光源通過鱗片式反射杯的反射后產(chǎn)生預(yù)期的光斑。常見的鱗片式反射杯可以分成兩種一種是依據(jù)配光要求直接一次脫模成型的鱗片式反射杯，另一種是利用相同的鏡片“組合”而成的鱗片式反射杯。一次脫模成型的鱗片式反射杯由于在模型設(shè)計時能夠進(jìn)行調(diào)整，因而其光學(xué)精度高，但是需要開設(shè)模具，成本較高，并且一旦出現(xiàn)損壞就需要整個鱗片式反射杯進(jìn)行替換；另一種為用相同的鏡片“組合”而成的鱗片式反射杯，由于利用相同的鏡片進(jìn)行近似拼合，多鱗片式反射杯因為其照明均一度較好以及在組裝誤差上的容忍程度大，所以獲得了廣泛的應(yīng)用，但是若使用相同鏡片組合拼接，產(chǎn)生的光斑在邊緣銳利度上和照明區(qū)域內(nèi)的均一度較差。因此，現(xiàn)在急需一種鱗片式反射燈具及其設(shè)計方法，能夠產(chǎn)生良好均一性和邊緣銳利度的光斑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種鱗片式反射燈具及該燈具的設(shè)計方法，以產(chǎn)生具有良好均一性和邊緣銳利度的光斑。本發(fā)明的一個方面，構(gòu)造一種鱗片式反射燈具，包括光源和鱗片式反射杯，光源設(shè)置在鱗片式反射杯的光學(xué)中點正前方。本發(fā)明的鱗片式反射燈具，光源為LED或燈絲或朗伯型面光源。本發(fā)明的鱗片式反射燈具，鱗片式反射杯包括多個鏡面單元，鏡面單元相互緊密拼接，形成自由曲面。本發(fā)明的鱗片式反射燈具，鱗片式反射杯的鏡面單元為直角三角形或矩形的平面反射鏡。本發(fā)明的鱗片式反射燈具，鱗片式反射杯的鏡面單元通過以下方法拼接首先以光源位置、鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置、預(yù)期光斑的形狀與位置為初始條件，根據(jù)幾何光學(xué)成像原理，確定經(jīng)過鱗片式反射杯的光學(xué)中點的水平子午線和豎直子午線上的鏡面單元節(jié)點的位置，鏡面單元節(jié)點為鏡面單元的頂點；依據(jù)水平子午線和豎直子午線上的鏡面單元節(jié)點的位置，利用幾何光學(xué)的迭代原理，將鱗片式反射杯上的其余位置的鏡面單元節(jié)點的位置迭代出來；依據(jù)所有的鏡面單元節(jié)點的位置確定鏡面單元的位置。本發(fā)明的另一方面，提供一種鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，該方法包括以下步 驟
SI)設(shè)定以下的初始條件光源坐標(biāo)位置、照明區(qū)域邊界點坐標(biāo)(上邊緣、下邊緣、左邊緣、右邊緣)、鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置、鱗片式反射杯的邊緣位置；其中鱗片式反射杯的光學(xué)中點為迭代初始點，且該點與光源位置的連線垂直于照射區(qū)域所在平面；S2)在鱗片式反射杯的光學(xué)中點上作水平子午線和豎直子午線，水平子午線和豎直子午線相互垂直，且分別平行于照射區(qū)域所在平面；依據(jù)Si步驟中的初始條件，利用幾何光學(xué)的迭代方法，迭代出沿水平子午線和豎直子午線方向分布的鏡面單元節(jié)點，該鏡面單元節(jié)點為鏡面單元的頂點，一直迭代至鱗片式反射杯的邊緣位置；S3)依據(jù)S2中迭代出來的沿水平子午線和豎直子午線方向分布的鏡面單元節(jié)點，利用幾何光學(xué)的迭代方法，迭代出鱗片式反射杯的其他位置的鏡面單元節(jié)點，一直迭代至鱗片式反射杯的邊緣位置；
S4)依據(jù)步驟S2和S3迭代出來的鏡面單元節(jié)點設(shè)定三角形鏡面單元；S5)依據(jù)步驟S4的三角形鏡面單元，每兩個相鄰的三角形鏡面單元擬合成一個矩形的鏡面單元。本發(fā)明的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，其中步驟S2還具體包括以下步驟S201)從照明區(qū)域的其中一個邊緣位置(例如下邊緣)，以鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置為迭代初始點，向鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置引直線，并延長該直線至一點，使得延長的部分與光源到鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置的距離相等；S202)連接延長點與光源位置點，并作該連線的中垂線，由于幾何對稱關(guān)系，該中垂線經(jīng)過鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置；S203)連接延長點與邊緣位置的相對另一邊緣位置(下邊緣的相對邊緣為上邊緣)，該連線與S202步驟中的中垂線相交的點即為鏡面單元節(jié)點；S204)以步驟S203產(chǎn)生的鏡面單元節(jié)點為新的迭代初始點，進(jìn)行類似步驟S201至S203的迭代，直到迭代遇到鱗片式反射杯的預(yù)定邊緣。經(jīng)過步驟S201至S204的迭代，最終在鱗片式反射杯的水平子午線和豎直子午線上獲得所有的鏡面單元節(jié)點。本發(fā)明的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，其中步驟S3還具體包括以下步驟S301)取水平子午線為X軸，豎直子午線為y軸，鱗片式反射杯與光源連線為z軸，取水平子午線和豎直子午線上，緊鄰鱗片式反射杯光學(xué)中點的各一個鏡片光學(xué)節(jié)點(A，B)作為迭代初始點，進(jìn)行步驟S2中的迭代，得到兩個迭代結(jié)果點(Cl和C2);兩個迭代結(jié)果點的X坐標(biāo)與y坐標(biāo)相同，z坐標(biāo)(Czl和Cz2)不同，取擬合迭代點(C)的z坐標(biāo)(Cz)為兩個迭代結(jié)果點(Cl和C2)的z坐標(biāo)(Czl和Cz2)的算術(shù)平均值(Cz = (Czl+Cz2)/2)，取擬合迭代點(C)的X坐標(biāo)與y坐標(biāo)為兩個迭代結(jié)果點的X坐標(biāo)與y坐標(biāo),得到擬合迭代點(C)的初始位置(X，1，Cz)；S302)計算光源在經(jīng)過初始迭代點和擬合迭代點組成的三角形反射面(ABC)后，在照明區(qū)域所在平面上的投影(A' B' C');
S303)計算S302步驟中的實際投影(A' B' C')與預(yù)期光斑的各頂點的對應(yīng)偏移量I (Ii I (每個投影點與目標(biāo)點在X坐標(biāo)上和y坐標(biāo)上各有一個偏移量,i = 1,2,3,.,并取其中的最大值d,即d = Max { (Ii I}；S304)利用二分法，調(diào)節(jié)擬合迭代點(C)的z坐標(biāo)(Cz)，使得步驟S303中的偏移量最大值d最??；S305)以步驟S304產(chǎn)生的鏡面單元節(jié)點為新的迭代初始點，進(jìn)行類似步驟S301至S304的迭代，直到迭代遇到鱗片式反射杯的預(yù)定邊緣；經(jīng)過步驟S301至S305的迭代，最終在鱗片式反射杯的其余位置上獲得所有的鏡面單元節(jié)點。本發(fā)明的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，其中步驟S5還可擬合成六角形、梯形等其他形狀，優(yōu)選為三角形或矩形。
實施本發(fā)明的鱗片式反射燈具及其設(shè)計方法帶來以下的有益效果本發(fā)明的鱗片式反射燈具，照明均一度較好且能獲得銳利的邊緣，且可以依照需要對反射鏡的形狀進(jìn)行裁剪，以適應(yīng)特殊的外觀需求。使用本發(fā)明的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，能夠依照不同的光斑需求進(jìn)行燈具設(shè)計，并且設(shè)計方法中使用的迭代均具有數(shù)學(xué)上的唯一性，可以利用計算機(jī)輔助進(jìn)行快速的燈具設(shè)計。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明圖I為本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例鱗片式反射杯的立體圖；圖2為本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例鱗片式反射杯的主視圖；圖3為本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例的光線追跡圖；圖4. a為本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例照度分布圖；圖4. b為本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例豎直方向上的照度分布；圖4. c為本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例水平方向上的照度分布；圖5為本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例的立體圖；圖6為本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例的主視圖；圖7為本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例的光線追跡圖；圖8. a為本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例的照度分布圖；圖8. b為本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例豎直方向上的照度分布；圖8. c為本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例水平方向上的照度分布；圖9為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例鱗片式反射杯的立體圖；

圖10為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例鱗片式反射杯的主視圖；圖11為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例光源結(jié)構(gòu)圖；圖12為本發(fā)明鱗片式反射燈具的第三實施例光線追跡圖；圖13. a為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例的照度分布圖；圖13. b為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例豎直方向上的照度分布；圖13. c為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例水平方向上的照度分布；圖14為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例鱗片式反射杯的立體圖；圖15為本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例鱗片式反射杯的主視圖；圖16為本發(fā)明鱗片式反射燈具的第四實施例光線追跡圖；圖17. a為本發(fā)明鱗片式反射燈具第四實施例的照度分布圖；圖17. b為本發(fā)明鱗片式反射燈具第四實施例豎直方向上的照度分布；
圖17. c為本發(fā)明鱗片式反射燈具第四實施例水平方向上的照度分布；圖18為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法的流程圖；圖19為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法示意圖；圖20為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法步驟S2的詳細(xì)流程圖；圖21為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法步驟S2的示意圖；圖22為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法步驟S3的詳細(xì)流程圖；圖23為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法步驟S3的示意圖；圖24為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法步驟S3的另一示意圖；圖25為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法中，實際光斑與預(yù)期光斑的關(guān)系圖；圖26為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法中，鏡面單元節(jié)點的位置與偏移量的關(guān)系圖；圖27為本發(fā)明鱗片式反射燈具的設(shè)計方法中，鏡面單元節(jié)點的位置與偏移量的另一關(guān)系圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I和圖2所示為本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例的鱗片式反射杯的結(jié)構(gòu)圖，其中圖I為第一實施例的鱗片式反射杯的立體圖，圖2為第一實施例的鱗片式反射杯的主視圖。本發(fā)明鱗片式反射燈具第一實施例，鱗片式反射杯2為長方體材質(zhì)通過刻蝕成型，鱗片式反射杯2的刻蝕面為由三角形的鏡面單元22組成的自由曲面。具體的刻蝕面的形狀由以下的初始條件所決定在該實施例中，光源選擇為2. 2mmX2. 2mm的朗伯型面光源，采用45°仰角照射，預(yù)定的照明區(qū)域為距離鱗片式反射杯700mm，照射范圍140X80mm。照射區(qū)域中心在豎直方向上高于光源50mm。以上述的尺寸為初始條件，根據(jù)幾何光學(xué)的迭代條件以及在鱗片式反射杯的水平子午線和豎直子午線上確定鏡面單元的節(jié)點，再依據(jù)水平子午線和豎直子午線 上確定鏡面單元的節(jié)點迭代出其他位置的鏡面單元節(jié)點，通過相鄰的鏡面單元節(jié)點，在長方體中刻蝕出鱗片式反射杯2的形狀。具體的，所得到的鱗片式反射燈具的光線追跡圖如圖3所示，從圖3可以看出經(jīng)過鱗片式反射杯2的反射，在的照射區(qū)域上，光線被限制成預(yù)期的光斑形狀。進(jìn)一步的，可以從圖4. a 圖4. c的照度分布圖中得到本實施例的成像質(zhì)量。圖4. a為整體的照度分布，光斑基本形成140_X80_的矩形,基本得到了預(yù)期的光斑，圖4. b為經(jīng)過光斑中點的豎直方向上的照度分布，圖4. c為經(jīng)過光斑中點的水平方向上的照度分布。從圖4. a 圖4. c的照度分布可以看出，在光斑的邊緣位置，照度的變化迅速，在光斑的中央?yún)^(qū)域，光斑的照度分布平均，即實現(xiàn)了較為均勻的照度和銳利的矩形邊緣。如圖5、圖6所示為本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例的鱗片式反射杯的結(jié)構(gòu)圖，其中圖5為第二實施例的鱗片式反射杯2的立體圖，圖6為第二實施例的鱗片式反射杯2的主視圖。本發(fā)明鱗片式反射燈具第二實施例，鱗片式反射杯2由多片矩形反射鏡片作為鏡面單元22拼接而成的自由曲面，其具體的形狀通過以下的方法所給出本實施例使用各項照度均勻的點光源置于原點位置，并采用45°的仰角照射，照射區(qū)域中心在豎直方向上高于光源50mm,預(yù)定的照射區(qū)域為700mm外的120mmX60mm的矩形區(qū)域，根據(jù)幾何光學(xué)的迭代條件以及在鱗片式反射杯的水平子午線和豎直子午線上確定鏡面單元的節(jié)點，再依據(jù)水平子午線和豎直子午線上確定鏡面單元的節(jié)點迭代出其他位置的鏡面單元節(jié)點，再從光學(xué)中點開始，將 相鄰的4個鏡片節(jié)點按照矩形進(jìn)行擬合，最后得到各矩形鏡片的位置。具體的，所得到的鱗片式反射燈具的光線追跡圖如圖7所示，從圖7可以看出經(jīng)過鱗片式反射杯的反射，在的照射區(qū)域上，光線被限制成預(yù)期的光斑形狀。進(jìn)一步的，通過圖8. a 圖8. c的照度分布圖中得到本實施例的成像質(zhì)量。圖8. a為整體的照度分布，光斑基本形成120_X60_的矩形,基本得到了預(yù)期的光斑，圖8. b為經(jīng)過光斑中點的豎直方向上的照度分布，圖8. c為經(jīng)過光斑中點的水平方向上的照度分布。從圖8. a 圖8. c的照度分布可以看出，在光斑的邊緣位置，照度的變化迅速，在光斑的中央?yún)^(qū)域，光斑的照度分布平均，即實現(xiàn)了較為均勻的照度和銳利的矩形邊緣，得到了預(yù)期的光斑。以下結(jié)合圖9、圖10的本發(fā)明鱗片式反射燈具第三實施例的鱗片式反射杯的結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行說明。本實施例中采用的也為矩形的鏡面單元22拼接而成的的鱗片式反射杯，與本發(fā)明的第二實施例所不同的是，在本實施例中采用的是如圖11所示的燈絲作為光源1，燈絲長度為3mm，并采用O度的仰角出射，照射區(qū)域中心在豎直方向上高于光源50mm，預(yù)期的照射區(qū)域為距離700mm外的140mmX80mm的矩形。本實施例中迭代、擬合各個鏡面單元22的節(jié)點方法與上一實施例基本相同，僅在光源處理上有所區(qū)別由于燈絲的大小遠(yuǎn)小于其與鱗片式反射杯2的距離，在迭代、擬合的過程中將其近似為點光源處理。本實施例獲得的光線追跡圖如圖12所示，在使用燈絲作為光源的條件下，所得到的光線也基本能限定在一個照明區(qū)域內(nèi)，不會出現(xiàn)發(fā)散的情況。進(jìn)一步的，通過圖13. a 圖13. c的照度分布圖中得到本實施例的成像質(zhì)量。圖13. a為整體的照度分布,光斑基本形成140mmX 80mm的矩形,得到了預(yù)期的光斑，圖13. b為經(jīng)過光斑中點的豎直方向上的照度分布，圖13. c為經(jīng)過光斑中點的水平方向上的照度分布。從圖13. a 圖13. c的照度分布可以看出，在光斑的邊緣位置，照度的變化迅速，在光斑的中央?yún)^(qū)域，光斑的照度分布平均，即實現(xiàn)了較為均勻的照度和銳利的矩形邊緣?？梢娂词箤τ诜屈c光源，在使用本發(fā)明的設(shè)計方法時，也可以獲得較佳質(zhì)量的光斑。以下結(jié)合本發(fā)明鱗片式反射燈具第四實施例，說明本發(fā)明的鱗片式反射燈具的外形可任意設(shè)計。如圖14、15所示為本發(fā)明的第四實施例，在該實施例中鱗片式反射杯的外形呈四葉裁剪，光源使用ImmX Imm的朗伯型面光源，并以0°仰角出射，照射區(qū)域的中心點高于光源50mm,照射范圍為700mm外的130mmX 70mm的矩形區(qū)域。從圖16的光線追跡圖以及圖17. a 圖17. c的照度分布圖可以看出，本實施例實現(xiàn)了非常均勻的照度以及銳利的矩形邊緣。這是由于在獲得鱗片式反射杯的方法中，使用了迭代、擬合的手段，從鱗片式反射杯的光學(xué)中心21開始向鱗片式反射杯的邊緣“生長”出鏡面單元，由于每個鏡面單元的成像均為預(yù)期的光斑形狀，因此獲得的光斑質(zhì)量與鱗片式反射杯2的邊緣無關(guān)，鱗片式反射杯2的邊緣只影響光斑的整體亮度。即在設(shè)計好鱗片式反射杯2后可以對鱗片式反射杯2進(jìn)行切割裁剪。

以上的第二至四實施例的鱗片式反射杯并不限于使用鏡面單元22進(jìn)行拼接，還可以為塑料、金屬等脫模成型后進(jìn)行鍍膜、拋光等處理所得。以下結(jié)合圖18、圖19具體闡述本發(fā)明的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法。鱗片式反射燈具的設(shè)計方法包括以下步驟SI)設(shè)定以下的初始條件光源I的坐標(biāo)位置、照明區(qū)域3的邊界點坐標(biāo)(以矩形為例)、鱗片式反射杯的光學(xué)中點21的位置、鱗片式反射杯的邊緣位置；其中鱗片式反射杯的光學(xué)中點21為迭代初始點，且該點與光源I位置的連線垂直于照射區(qū)域所在平面；S2)在鱗片式反射杯的光學(xué)中點21上作水平子午線(圖19中的虛線H)和豎直子午線(圖19中的虛線V)，水平子午線和豎直子午線相互垂直，且分別平行于照射區(qū)域所在平面；依據(jù)SI步驟中的初始條件，利用幾何光學(xué)的迭代方法，迭代出沿水平子午線和豎直子午線方向分布的鏡面單元節(jié)點，該鏡面單元節(jié)點為鏡面單元的頂點，一直迭代至鱗片式反射杯的邊緣位置；S3)依據(jù)S2中迭代出來的沿水平子午線和豎直子午線方向分布的鏡面單元節(jié)點，利用幾何光學(xué)的迭代方法，迭代出鱗片式反射杯2的其他位置的鏡面單元節(jié)點，一直迭代至鱗片式反射杯的邊緣位置；S4)依據(jù)步驟S2和S3迭代出來的鏡面單元節(jié)點設(shè)定三角形鏡面單元；S5)若設(shè)計所需的鏡面單元為矩形，則依據(jù)步驟S4的三角形鏡面單元，每兩個相鄰的三角形鏡面單元擬合成一個矩形的鏡面單元。以下結(jié)合附圖20和21詳細(xì)說明步驟S2的具體流程。步驟S2還具體包括以下步驟S201)從照明區(qū)域的其中一個邊緣位置(例如圖21中照明區(qū)域3的下邊緣32)，以鱗片式反射杯的光學(xué)中點21位置為迭代初始點，向鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置引直線，并延長該直線至一點(附圖21中的光源鏡像101)，使得延長的部分與光源I到鱗片式反射杯的光學(xué)中點21位置的距離相等；S202)連接延長點與光源位置點，并作該連線的中垂線23，由于幾何對稱關(guān)系，該中垂線23經(jīng)過鱗片式反射杯的光學(xué)中點21位置；S203)連接延長點與邊緣位置的相對另一邊緣位置(附圖21中的照明區(qū)域3的上邊緣31)，該連線與S202步驟中的中垂線23相交的點即為鏡面單元節(jié)點(子午線鏡面單元節(jié)點201)；S204)以步驟S203產(chǎn)生的鏡面單元節(jié)點為新的迭代初始點，進(jìn)行類似步驟S201至S203的迭代，直到迭代遇到鱗片式反射杯的預(yù)定邊緣。經(jīng)過步驟S201至S204的迭代，最終在鱗片式反射杯的水平子午線和豎直子午線上獲得所有的鏡面單元節(jié)點。以下結(jié)合附圖22和24詳細(xì)說明步驟S3的具體流程。S301)取水平子午線為X軸，豎直子午線為y軸，鱗片式反射杯2與光源I連線為z軸，取水平子午線和豎直子午線上，緊鄰鱗片式反射杯光學(xué)中點21的各一個鏡片光學(xué)節(jié)點(水平或豎直子午線鏡面單元節(jié)點201)作為迭代初始點，進(jìn)行步驟S2中的迭代，得到兩個迭代結(jié)果點(Cl和C2);兩個迭代結(jié)果點的X坐標(biāo)與I坐標(biāo)相同，z坐標(biāo)(Czl和Cz2)不同，取擬合迭代點(C)的Z坐標(biāo)(Cz)為兩個迭代結(jié)果點(Cl和C2)的Z坐標(biāo)(Czl和Cz2)的算術(shù)平均值(Cz = (Czl+Cz2)/2)，取擬合迭代點(C)的X坐標(biāo)與y坐標(biāo)為兩個迭代結(jié)果點的X坐標(biāo)與I坐標(biāo)，得到擬合迭代點(C)的位置(X，y, Cz)；S302)計算光源在經(jīng)過初始迭代點和擬合迭代點組成的三角形反射面后，在照明區(qū)域所在平面上的投影；S303)計算S302步驟中的投影與預(yù)期光斑的對應(yīng)偏移量I (Ii | (每個投影點與目標(biāo)點在X坐標(biāo)上和y坐標(biāo)上各有一個偏移量)，并取其中的最大值d，即d = Max { (Ii |}；S 304)利用二分法，調(diào)節(jié)擬合迭代點(C)的z坐標(biāo)(Cz)，使得步驟S303中的偏移量最大值d最??；S305)以步驟S304產(chǎn)生的鏡面單元節(jié)點為新的迭代 初始點，進(jìn)行類似步驟S301至S304的迭代，直到迭代遇到鱗片式反射杯的預(yù)定邊緣；經(jīng)過步驟S301至S305的迭代，最終在鱗片式反射杯的其余位置上獲得所有的鏡面單元節(jié)點。一般的，在步驟S304中，擬合迭代點(C)的z坐標(biāo)(Cz)與最大偏移量存在如圖26或27的關(guān)系。通過微調(diào)擬合迭代點(C)的z坐標(biāo)(Cz)，可以使最大偏移量為零(如圖26)或達(dá)到最小(如圖27)，具體的z坐標(biāo)值為圖26或27中的Tc。具體的，可以采用二分法來確定。以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能以此來限定本發(fā)明的范圍，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員根據(jù)本創(chuàng)作所作的均等變化，以及本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的改變，都應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鱗片式反射燈具，包括光源(I)，其特征在于，所述鱗片式反射燈具還包括鱗片式反射杯(2)，所述光源(I)設(shè)置在鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)正前方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鱗片式反射燈具，其特征在于，所述光源(I)為LED或燈絲或朗伯型面光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鱗片式反射燈具，其特征在于，所述鱗片式反射杯(2)包括多個鏡面單元(22)，所述鏡面單元(22)相互緊密拼接，形成自由曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鱗片式反射燈具，其特征在于，所述鱗片式反射杯的鏡面單元(22)為直角三角形或矩形的平面反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的鱗片式反射燈具，其特征在于，所述鱗片式反射杯的鏡面單元(22)通過以下方法拼接 首先以光源(I)位置、鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)位置、預(yù)期光斑的形狀與位置為初始條件，根據(jù)幾何光學(xué)成像原理，確定經(jīng)過鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)的水平子午線和豎直子午線上的鏡面單元節(jié)點的位置，鏡面單元節(jié)點為鏡面單元的頂點； 依據(jù)水平子午線和豎直子午線上的鏡面單元節(jié)點的位置，利用幾何光學(xué)的迭代原理，將鱗片式反射杯上的其余位置的鏡面單元節(jié)點的位置迭代出來； 依據(jù)所有的鏡面單元節(jié)點的位置確定鏡面單元的位置，再進(jìn)行鏡面單元拼接。
6.一種鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 51)設(shè)定以下的初始條件光源(I)坐標(biāo)位置、照明區(qū)域(3)邊界點坐標(biāo)、鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)位置、鱗片式反射杯(2)的邊緣位置；其中鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)為迭代初始點，且該點與光源(I)位置的連線垂直于照射區(qū)域(3)所在平面； 52)在鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)上作水平子午線和豎直子午線，水平子午線和豎直子午線相互垂直，且分別平行于照射區(qū)域(3)所在平面；依據(jù)SI步驟中的初始條件，利用幾何光學(xué)的迭代方法，迭代出沿水平子午線和豎直子午線方向分布的鏡面單元節(jié)點，該鏡面單元節(jié)點為鏡面單元的頂點，一直迭代至鱗片式反射杯(2)的邊緣位置； 53)依據(jù)S2中迭代出來的沿水平子午線和豎直子午線方向分布的鏡面單元節(jié)點，利用幾何光學(xué)的迭代方法，迭代出鱗片式反射杯(2)的其他位置的鏡面單元節(jié)點，一直迭代至鱗片式反射杯(2)的邊緣位置； 54)依據(jù)步驟S2和S3迭代出來的鏡面單元節(jié)點設(shè)定三角形鏡面單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 55)依據(jù)步驟S4的三角形鏡面單元，每兩個相鄰的三角形鏡面單元擬合成一個矩形的鏡面單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S2還具體包括以下步驟 5201)從照明區(qū)域(3)的其中一個邊緣位置，以鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)位置為迭代初始點，向鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)位置引直線，并延長該直線至一點，使得延長的部分與光源到鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)位置的距離相等； 5202)連接延長點與光源(I)位置點，并作該連線的中垂線，由于幾何對稱關(guān)系，該中垂線經(jīng)過鱗片式反射杯的光學(xué)中點(21)位置；5203)連接延長點與邊緣位置的相對另一邊緣位置，并與S202步驟中的中垂線相交，相交的點即為鏡面單元節(jié)點； 5204)以步驟S203產(chǎn)生的鏡面單元節(jié)點為新的迭代初始點，進(jìn)行步驟S201至S203的迭代，直到迭代遇到鱗片式反射杯(2)的預(yù)定邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的鱗片式反射燈具的設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S3還具體包括以下步驟 5301)取水平子午線為X軸，豎直子午線為y軸，鱗片式反射杯與光源連線為z軸，取水平子午線和豎直子午線上，緊鄰鱗片式反射杯光學(xué)中點(21)的各一個鏡片光學(xué)節(jié)點作為迭代初始點，進(jìn)行步驟S2中的迭代，得到兩個迭代結(jié)果點；兩個迭代結(jié)果點的X坐標(biāo)與y坐標(biāo)相同，z坐標(biāo)不同，取擬合迭代點的z坐標(biāo)為兩個迭代結(jié)果點z坐標(biāo)的算術(shù)平均值，取擬合迭代點的X坐標(biāo)與y坐標(biāo)為兩個迭代結(jié)果點的X坐標(biāo)與y坐標(biāo),得到擬合迭代點的初始位置； 5302)計算光源在經(jīng)過初始迭代點和擬合迭代點組成的三角形反射面后，在照明區(qū)域(3)所在平面上的投影； 5303)計算S302步驟中的實際投影與預(yù)期光斑各頂點的對應(yīng)偏移量，并取其中的最大值； 5304)利用二分法，調(diào)節(jié)擬合迭代點的z坐標(biāo)，使得步驟S303中的最大偏移量最??； 5305)以步驟S304產(chǎn)生的鏡面單元節(jié)點為新的迭代初始點，進(jìn)行步驟S301至S304的迭代，直到迭代遇到鱗片式反射杯(2)的預(yù)定邊緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及鱗片式反射燈具及其設(shè)計方法，該燈具包括光源和鱗片式反射杯，光源設(shè)置在鱗片式反射杯的光學(xué)中點正前方；鱗片式反射杯包括多個鏡面單元，鏡面單元通過以下方法拼接以光源位置、鱗片式反射杯的光學(xué)中點位置、預(yù)期光斑的形狀與位置為初始條件，根據(jù)幾何光學(xué)成像原理，確定經(jīng)過子午線上的鏡面單元節(jié)點的位置；依據(jù)子午線上的鏡面單元節(jié)點的位置，利用幾何光學(xué)的迭代原理，將鱗片式反射杯上的其余位置的鏡面單元節(jié)點的位置迭代出來確定鏡面單元的位置。實施本發(fā)明的燈具照明均一度較好且能獲得銳利的邊緣，可以依照需求進(jìn)行形狀裁剪。
文檔編號F21V7/10GK102661502SQ20121012212
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者張磊 申請人:埃賽力達(dá)科技(深圳)有限公司