略论灯具的优化方法

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1减少光反射次数和控制光反射路径

圆弧2上不同点C2与C3的半径2(即法线2)、半径3(即法线3)倾斜角度不同，其反射光的路径就不同;入射光2和入射光3从同一位置发射，其中入射光2与竖直线的夹角小，入射光3与竖直线的夹角大。如果光射向板块反射面(截面为线段)，则反射光线3在反射光线2的右侧。通过圆弧2反射面改变了入射光2与入射光3的入射角，从而使反射光方向发生变化，使得反射光3在反射光2的左侧。可利用这一特性控制发光管发出的不同角度的入射光2、入射光3的投射角和投射方向，如入射光与竖直线夹角太小，投射角(与竖直线的夹角)可以变大，入射光与竖直线夹角太大，投射角可以变小。同理不同弧形的法线倾斜角度不同，其反射光路径就不同，通过调整不同圆心位置和不同半径得到圆弧1，入射光线1位置与右图入射光2一致，圆心位置O1发生变化导致圆弧发生变化，其反射光线1的投射角和反射路径都发生变化，利用这个原理可以控制法线的倾斜角度从而控制反射光的反射路径，达到减少光反射次数或投射角度的目的。常规技术如板块反射面(截面图为线段)设计技术，线段上的不同点C、C1的法线(即过C或C1点的线段垂直线)分别为法线2、法线3，两法线的倾斜角度是一样的。入射光2与竖直线夹角小，入射光与竖直线夹角大，反射光2的投射角2比反射光3的投射角3小，不可能实现中反射光2的投射角2比反射光3的投射角3大的这种质变。当然采用圆弧作反射面还可以实现上述板块结构的反射光投射角规律变化的规律。所以自耸棒采用板块结构设计技术无法自由控制反射光的投射方向，而圆弧结构却可以随心所欲的对连续光进行反射路径控制。对比自耸棒常规结构设计技术，抛物面反射面设计原理，黑色圆点为抛物线的焦点，红色圆为发光管截面。根据抛物面的反射原理:过焦点的入射光射向抛物面(截面为抛物线)，其反射光与抛物线的对称线平行。所以如果发光管是一个点的话，设计时只需要把发光管安装在抛物面的焦点上，反射光都避开发光管平行抛物面对称线反射出自耸棒。但实际上使用的光源发光管都不可能是一个点，而是比点大得多的圆管，甚至不止一支圆管，并且光线直接经过发光管截面圆心(即焦点)的比例也少，所以采用该原理设计的自耸棒势必造成部分反射光射向发光管，而且难以避免多次反射。见图5，经过焦点的三条入射光经过一次反射后平行抛物线对称轴射出抛物线，产生平行反射光带，但是偏离焦点的入射光射向发光管经过发光管反射后经过多次反射才射出抛物面，产生高比例能量损失，根据抛物线反光原理，这种现象无法避免。

2提高被照射面亮度

均匀度提高被照射面的亮度均匀度，可以通过提高反射光投射角度，增加被照面远距离面积上的光的能量，减少近距离面积上光的照射能量来实现。因此采用两种技术手段提高亮度均匀度:使用不同圆心位置和半径的圆弧来提高反射光的投射角度;使用不同倾斜角度的小平面等对弧面进行连接，来加大或减小入射光的入射角，加大反射光的投射角度以及扩大自耸棒出光口宽度，从而减少反射光次数并达到提高远距离光能量的分布。为技术示例性自耸棒截面示意图，虚线为不采用小平面连接时的反射面，实线为采用小平面连接的反射面。入射光1在虚线圆弧a1的虚线反射光1的投射角远小于在倾斜面b1上的反射光1的投射角，其法线分别为虚线法线1和法线1。圆弧a2是采用小平面连接后得到的，其中虚线圆弧a2与圆弧a2同圆心半径不同，即除圆心位置相同，其余皆不同，入射光2在自耸棒第一次反射，其反射光2射向虚线圆弧a2，发生第二次反射即由虚线反射光22射出灯具，其投射角变小，能量损失增加;当采用小平面连接后，反射光2直接射出自耸棒，投射角不会减小，能量不会再次损失，既减少了反射次数也提高亮度均匀度。

作者：刘晓华单位：荆州灯具厂