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1減少光反射次數和控制光反射路徑
圓弧2上不同點C2與C3的半徑2(即法線2)、半徑3(即法線3)傾斜角度不同,其反射光的路徑就不同;入射光2和入射光3從同一位置發射,其中入射光2與豎直線的夾角小,入射光3與豎直線的夾角大。如果光射向板塊反射面(截面為線段),則反射光線3在反射光線2的右側。通過圓弧2反射面改變了入射光2與入射光3的入射角,從而使反射光方向發生變化,使得反射光3在反射光2的左側。可利用這一特性控制發光管發出的不同角度的入射光2、入射光3的投射角和投射方向,如入射光與豎直線夾角太小,投射角(與豎直線的夾角)可以變大,入射光與豎直線夾角太大,投射角可以變小。同理不同弧形的法線傾斜角度不同,其反射光路徑就不同,通過調整不同圓心位置和不同半徑得到圓弧1,入射光線1位置與右圖入射光2一致,圓心位置O1發生變化導致圓弧發生變化,其反射光線1的投射角和反射路徑都發生變化,利用這個原理可以控制法線的傾斜角度從而控制反射光的反射路徑,達到減少光反射次數或投射角度的目的。常規技術如板塊反射面(截面圖為線段)設計技術,線段上的不同點C、C1的法線(即過C或C1點的線段垂直線)分別為法線2、法線3,兩法線的傾斜角度是一樣的。入射光2與豎直線夾角小,入射光與豎直線夾角大,反射光2的投射角2比反射光3的投射角3小,不可能實現中反射光2的投射角2比反射光3的投射角3大的這種質變。當然采用圓弧作反射面還可以實現上述板塊結構的反射光投射角規律變化的規律。所以自聳棒采用板塊結構設計技術無法自由控制反射光的投射方向,而圓弧結構卻可以隨心所欲的對連續光進行反射路徑控制。對比自聳棒常規結構設計技術,拋物面反射面設計原理,黑色圓點為拋物線的焦點,紅色圓為發光管截面。根據拋物面的反射原理:過焦點的入射光射向拋物面(截面為拋物線),其反射光與拋物線的對稱線平行。所以如果發光管是一個點的話,設計時只需要把發光管安裝在拋物面的焦點上,反射光都避開發光管平行拋物面對稱線反射出自聳棒。但實際上使用的光源發光管都不可能是一個點,而是比點大得多的圓管,甚至不止一支圓管,并且光線直接經過發光管截面圓心(即焦點)的比例也少,所以采用該原理設計的自聳棒勢必造成部分反射光射向發光管,而且難以避免多次反射。見圖5,經過焦點的三條入射光經過一次反射后平行拋物線對稱軸射出拋物線,產生平行反射光帶,但是偏離焦點的入射光射向發光管經過發光管反射后經過多次反射才射出拋物面,產生高比例能量損失,根據拋物線反光原理,這種現象無法避免。
2提高被照射面亮度
均勻度提高被照射面的亮度均勻度,可以通過提高反射光投射角度,增加被照面遠距離面積上的光的能量,減少近距離面積上光的照射能量來實現。因此采用兩種技術手段提高亮度均勻度:使用不同圓心位置和半徑的圓弧來提高反射光的投射角度;使用不同傾斜角度的小平面等對弧面進行連接,來加大或減小入射光的入射角,加大反射光的投射角度以及擴大自聳棒出光口寬度,從而減少反射光次數并達到提高遠距離光能量的分布。為技術示例性自聳棒截面示意圖,虛線為不采用小平面連接時的反射面,實線為采用小平面連接的反射面。入射光1在虛線圓弧a1的虛線反射光1的投射角遠小于在傾斜面b1上的反射光1的投射角,其法線分別為虛線法線1和法線1。圓弧a2是采用小平面連接后得到的,其中虛線圓弧a2與圓弧a2同圓心半徑不同,即除圓心位置相同,其余皆不同,入射光2在自聳棒第一次反射,其反射光2射向虛線圓弧a2,發生第二次反射即由虛線反射光22射出燈具,其投射角變小,能量損失增加;當采用小平面連接后,反射光2直接射出自聳棒,投射角不會減小,能量不會再次損失,既減少了反射次數也提高亮度均勻度。
作者:劉曉華單位:荊州燈具廠