CN104930464A - 一种形成环状光晕的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种形成环状光晕的方法，包括如下步骤：(a)光源发出平行光；(b)平行光射入底部具有导光槽(5)的透镜体(1)，透镜体(1)为中部下凹结构，具有下凹低点(2)；(c)在平行光射入透镜体(1)同时，对未进入透镜体(1)的平行光进行遮挡；(d)使用屏幕或类似装置将经过透镜体(1)折射后的折射光线成像；(e)在同一时间、同一几何平面上，以同心圆周上均匀分布的方式，重复上述步骤(a)至(d)，形成多个经过透镜体(1)折射而成的光斑，该多个光斑最终组成环状光晕。本发明可以制造出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒，可用于睡眠灯的催眠状态照明等特点。
Description
技术领域
本发明涉及透镜技术，具体来说是一种形成环状光晕的方法。
背景技术
普通透镜对光的折射只能产生一般效果，光的均匀分布性不好。为了增强光分散的均匀性，需要使用多个透镜，并且可以将多个透镜在同一平面内连接为一体构成联体透镜。通常的联体透镜相当于多个透镜的简单组合，虽然折射光分布的均匀程度有一定改善，但仍然出现光分布不均匀、光点明显、边界过于清晰等问题，不利于照明设备产生照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果。照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果常用于高级照明灯具的特种状况照明，例如睡眠灯的催眠状态照明。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种可以制造出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒，可用于睡眠灯的催眠状态照明的形成环状光晕的方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种形成环状光晕的方法，包括如下步骤：
(a)光源发出平行光；
(b)平行光射入底部具有导光槽(5)的透镜体(1)，透镜体(1)为中部下凹结构，具有下凹低点(2)；
(c)在平行光射入透镜体(1)同时，对未进入透镜体(1)的平行光进行遮挡；
(d)使用屏幕或类似装置将经过透镜体(1)折射后的折射光线成像；
(e)在同一时间、同一几何平面上，以同心圆周上均匀分布的方式，重复上述步骤(a)至(d)，形成多个经过透镜体(1)折射而成的光斑，该多个光斑最终组成环状光晕。
所述的步骤(e)重复次数不少于12次。
所述的步骤(b)中透镜体(1)的横截面为圆形、椭圆形、多边形或棱向外侧凸出弯曲的多边形。
所述的步骤(e)中的同心圆周为一个以上；当所述的步骤(e)中的同心圆周为两个以上时，每个同心圆周上重复步骤(e)不少于12次。
所述的步骤(e)中的同心圆周为一个以上；当所述的步骤(e)中的同心圆周为两个以上时，每个同心圆周上重复步骤(e)24次。
所述的步骤(b)中的导光槽具有梯形横截面。
所述的步骤(c)中采用遮光板(3)对平行光进行遮挡。
所述的遮光板(3)采用圆盘状遮光板。
所述的遮光板朝向透镜体的底面一侧带有光反射层。
所述的步骤(b)中的下凹低点到透镜底面的距离，与透镜体最高点到透镜底面的距离之比为1:2至1:5。
本发明的实现原理：采用具有下凹低点的透镜体，可以使点光源产生的光线折射后，产生边缘模糊的光斑。该光斑实际上是一个小光环，具有内径和外径。每个透镜体都将产生相应的光斑。将多个透镜体联接成为联体透镜，则可以产生由光斑组成的几何形状，例如一个或多个光环。在透镜体足够多的情况下，组合产生的光环将呈现出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果。
导光槽的作用在于增加光线的反射次数，从而进一步制造出柔和的漫射光效果，梯形的导光槽比其他形状导光槽具有更好的增加反射次数的效果。遮光板的作用在于遮挡未经透镜体折射过的光线，从而防止折射光线照度梯度渐变的效果受到影响。
单个透镜体的几何形状设计方法如下:根据能量守恒定律，可得点光源和目标面上的照度关系的表达式：dR/dcita＝I0*cos(cita)*sin(cita)/R/E。
其中R的临界值就是单个小光环内径和外径的大小。将R等分为N个值，则根据R的值即可得N个对应入射光线与光轴的夹角cita，再利用snell定律，可以算出相应点的法线向量以及该点的切线。如第一条入射光线的法向量是[0，1]，那么第二个点即为第二条入射光线与第一点的切线的交点，同时又可以求得第二点的法向量和它所处位置的切线，之后只需要不断迭代拟合可得自由曲面的母线，旋转可得单个透镜体1的几何形状的3D模型。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、本发明可以制造出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒，可用于睡眠灯的催眠状态照明等特种照明环境。
2、本发明中的下凹低点到透镜底面的距离，与透镜体最高点到透镜底面的距离之比为1:2至1:5，经实验证明，使用效果好，有助于睡眠。
3、本发明中的透镜体底部设置有导光槽，导光槽为纵横交错的槽状沟，增加反光次数，提高利用率。
附图说明
图1为一种形成环状光晕的方法的流程框图；
图2为本发明中单个透镜体的结构示意图；
图3为本发明中单个透镜体形成光斑的效果及沿X轴光分布图；
图4为本发明中步骤(e)重复12次时形成光斑重叠效果及沿X轴光分布图；
图5为本发明中步骤(e)中的同心圆周为2个时，形成光斑重叠效果及沿X轴光分布图。
图中标号与名称如下：
| 1 | 透镜体 | 2 | 下凹低点 |
| 3 | 遮光板 | 4 | 透镜底面 |
| 5 | 导光槽 |
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1～5所示，一种形成环状光晕的方法，包括如下步骤：
(a)光源发出平行光；
(b)平行光射入底部具有导光槽5的透镜体1，透镜体1为中部下凹结构，具有下凹低点2；
(c)在平行光射入透镜体1同时，对未进入透镜体1的平行光进行遮挡；
(d)使用屏幕或类似装置将经过透镜体1折射后的折射光线成像；
(e)在同一时间、同一几何平面上，以同心圆周上均匀分布的方式，重复上述步骤(a)至(d)，形成多个经过透镜体1折射而成的光斑，该多个光斑最终组成环状光晕。
本实施例的形成环状光晕的方法，所述的步骤(e)重复次数为12次。所述的步骤(b)中透镜体1的横截面为圆形。所述的步骤(e)中的同心圆周为一个。所述的步骤(b)中的导光槽5具有梯形横截面。所述的步骤(c)中采用遮光板3对平行光进行遮挡。遮光板3为圆盘状遮光板，并在遮光板3朝向透镜体1的底面4一侧带有光反射层。
本实施例中的步骤(b)中的下凹低点2到透镜底面4的距离，与透镜体1最高点到透镜底面4的距离之比为1:2。
在本实施例的实施过程中，光源发出的平行光通过导光槽5而进入，如图2所示的透镜体1，在单个透镜体1的折射下成为如图3所示的光斑。从图3可以看出，单个光斑分布为两束光线叠加而成，两束光线相互补充而避免了中心部分明暗不均，光斑外侧具有均匀分布的弱光线，产生均匀渐变的漫射光效果。当步骤(e)重复12次时，实质上是安装有12枚单个透镜体1，形成的光斑叠加如图4所示，为一个照度梯度分布但又渐变均匀的具有漫射光效果的光环。该光环具有照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处在于：本实施例中所述的步骤(b)中透镜体1的横截面为圆形。所述的步骤(e)中的同心圆周为2个；每个同心圆周上重复步骤(e)12次。本实施例中的步骤(b)中的下凹低点2到透镜底面4的距离，与透镜体1最高点到透镜底面4的距离之比为1:5。
在本实施例的实施过程中，光源发出的平行光通过导光槽5而进入，如图2所示的透镜体1，在单个透镜体1的折射下成为如图3所示的光斑。从图3可以看出，单个光斑分布为两束光线叠加而成，两束光线相互补充而避免了中心部分明暗不均，光斑外侧具有均匀分布的弱光线，产生均匀渐变的漫射光效果。本实施例具有2个圆周，每个同心圆周上均重复步骤(e)12次。当步骤(e)重复12次时，实质上是安装有12枚单个透镜体1，形成的光斑叠加如图5所示，为2个同心的、照度梯度分布但又渐变均匀的具有漫射光效果的光环。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种形成环状光晕的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)光源发出平行光；
(b)平行光射入底部具有导光槽(5)的透镜体(1)，透镜体(1)为中部下凹结构，具有下凹低点(2)；
(c)在平行光射入透镜体(1)同时，对未进入透镜体(1)的平行光进行遮挡；
(d)使用屏幕或类似装置将经过透镜体(1)折射后的折射光线成像；
(e)在同一时间、同一几何平面上，以同心圆周上均匀分布的方式，重复上述步骤(a)至(d)，形成多个经过透镜体(1)折射而成的光斑，该多个光斑最终组成环状光晕。
2.根据权利要求1所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的步骤(e)重复次数不少于12次。
3.根据权利要求1所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的步骤(b)中透镜体(1)的横截面为圆形、椭圆形、多边形或棱向外侧凸出弯曲的多边形。
4.根据权利要求1～3任一项所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的步骤(e)中的同心圆周为一个以上；当所述的步骤(e)中的同心圆周为两个以上时，每个同心圆周上重复步骤(e)不少于12次。
5.根据权利要求4所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的步骤(e)中的同心圆周为一个以上；当所述的步骤(e)中的同心圆周为两个以上时，每个同心圆周上重复步骤(e)24次。
6.根据权利要求1～3任一项所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的步骤(b)中的导光槽具有梯形横截面。
7.根据权利要求1～3任一项所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的步骤(c)中采用遮光板(3)对平行光进行遮挡。
8.根据权利要求7所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的遮光板(3)采用圆盘状遮光板。
9.根据权利要求7所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的遮光板(3)朝向透镜体(1)的底面(4)一侧带有光反射层。
10.根据权利要求1所述的形成环状光晕的方法，其特征在于：所述的步骤(b)中的下凹低点到透镜底面的距离，与透镜体最高点到透镜底面的距离之比为1:2至1:5。
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