淺談
燈具反射器的設(shè)計(jì)
^C'{# p" 一只優(yōu)秀的燈具不僅有優(yōu)美的外型、合理的結(jié)構(gòu)、高品質(zhì)的電器組件,還要有高效能的反射器,而這個(gè)高效能的反射器是最有技術(shù)含量的部件之一,也是最不被人拷貝的部件之一,它應(yīng)該具有高反射性、良好的控光角度和反射出來的均勻度。在多次的理論與實(shí)踐中的探索與思考,就以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的燈杯為例,談?wù)剬?duì)這樣燈杯的一些看法。
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{PKf]m 1、先按配光的要求,如要求設(shè)計(jì)一個(gè)中光束(30o)的插式燈杯,應(yīng)該說這個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱燈杯有點(diǎn)象橢圓,而不象拋物線那樣的曲線,為什么?因?yàn)闄E圓焦點(diǎn)出來的
光線會(huì)從另一個(gè)焦點(diǎn)交叉射出去,拋物線焦點(diǎn)出來的光線會(huì)平行的射出去的,理論上是可以證明的,從Photopia軟件里也會(huì)很直觀的得到這個(gè)結(jié)果。其實(shí)也并不是一段簡簡單單的弧線就可做好一個(gè)燈杯的,它應(yīng)該由多曲面組成的一個(gè)近似某類形狀;
QD^q\9U[ 46U*70 2、第二步,將考慮燈具的結(jié)構(gòu),這個(gè)燈杯是怎么固定的,是從杯上面的邊用螺絲固定還是用彈片從下面利用燈杯的弧度來卡住或什么的,燈具的外部形狀也決定了燈杯的高度和最大直經(jīng)將為多少,這樣就基本上把燈杯的大體形狀和所用鋁板的厚度確定了,所以燈杯本身的口徑和高度也會(huì)在某些方面限制了燈杯的配光曲線,這也可以通過相關(guān)的數(shù)學(xué)和物理公式計(jì)算出來,就是說想要的東西不一定都可以得到,鋁板的厚度可根據(jù)燈杯的直徑大小和沖孔大小、位置等因素確定的;
XwIKpr8 |eI!wgQx 3、把以上要求的
參數(shù)輸入到
光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Photopia里,調(diào)出需要安裝的
光源,把光源中心設(shè)置在坐標(biāo)軸的零位置上,作為一個(gè)有著良好的配光曲線的反射器,光源發(fā)光點(diǎn)離欲設(shè)計(jì)點(diǎn)偏差3MM以內(nèi),應(yīng)對(duì)配光曲線的影響不大。這時(shí)在Photopia里得到的燈杯形狀肯定與要求不符,不是要求的最大直徑偏大了,就是高度偏高了,利用軟件里的參數(shù)調(diào)節(jié)燈杯的形狀,直到認(rèn)為燈杯的主要尺寸接近要求為止,設(shè)置將要照射的平面距離和反射器的反射率。國產(chǎn)的鋁材因純度不很高,做出來的反射率一般都在50%~85%,當(dāng)然也有很多因素制約了反射率,如模具的精度,表面處理的工藝等。很快就可以利用Photopia得到這個(gè)旋轉(zhuǎn)燈杯的配光曲線,如光強(qiáng)曲線圖、區(qū)域光通圖、效果圖等,如果不滿意這個(gè)反射杯的理論數(shù)據(jù),那么就重新修改其曲面或曲面的一段弧,這個(gè)過程是需要耐心的。直到修改到滿意為止,就把這段滿意的弧線導(dǎo)出到
CAD里;
~s*kuj'%+ ZRj/lQ2D 4、這時(shí),可利用CAD、Pro/E或SolidWorks等三唯軟件把它修改成我們所需要的尺寸,利用這段弧旋轉(zhuǎn)成需要的三唯立體圖,這時(shí)候,我們并沒有完成它的設(shè)計(jì),我們應(yīng)該把它轉(zhuǎn)成STL文件格式,導(dǎo)入進(jìn)Photopia里,導(dǎo)入需要安裝的光源,重新設(shè)置將要照射的平面距離和反射罩的反射率,這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)與先做的模擬效果有很大不同,比較以前設(shè)計(jì)好象差了很多,多次的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),這個(gè)模擬效果與實(shí)際產(chǎn)品出來的效果較接近了,特別在控光角度上;
0K4A0s_R` 3b[.s9Q 5、再修改設(shè)計(jì)方案,調(diào)試多曲面的弧形直到我達(dá)到接近我們的要求為止,不要讓光線在燈杯中多次反射、不要讓光線的交叉點(diǎn)靠近光源和防護(hù)罩之類的東西,還要考慮模具的加工工藝等,軟件的調(diào)試可以節(jié)省很多時(shí)間和提供一個(gè)科學(xué)的理論依據(jù),盡管在它里面調(diào)試也是一件很麻煩的事,但也很重要。以上的設(shè)計(jì)過程,但實(shí)際的過程中將會(huì)更難,因?yàn)樵O(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)、軟件理論的分析與實(shí)踐中的差別、還有設(shè)計(jì)的曲線也不可能完全在模具中及其工藝中體現(xiàn)出來,為什么?因?yàn)楣饩的
波長實(shí)在太短了(3.8x10-4MM~7.8x10-4MM),一個(gè)微小的偏差,也會(huì)對(duì)它造成明顯的變化,而我們?cè)诿恳徊蕉紩?huì)有微小誤差出現(xiàn),多個(gè)工序的誤差加起來的
系統(tǒng)誤差相對(duì)光線的波長來說就不是一個(gè)小數(shù)字了,所以有時(shí)候我們不得不進(jìn)行對(duì)燈杯實(shí)行一些補(bǔ)償配光,如在燈杯上進(jìn)行小部分的打砂、對(duì)模具做成珠紋或根據(jù)需要在某些部分做成凹凸不平等方法來達(dá)到最優(yōu),雖然適當(dāng)?shù)慕档土怂姆瓷湫实覀兛梢蕴岣咚呐涔獾木鶆蚨仁侵档玫,魚翅和熊掌有時(shí)是不可兼得。以下就談?wù)勥@些系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)原因。
\+j:d9? mO2u9?N A、以上所說的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱燈杯,我們大多數(shù)情況下采取旋壓制做成型,設(shè)計(jì)者拿一個(gè)標(biāo)有尺寸的工程圖給模具廠做模,一個(gè)較理想旋轉(zhuǎn)對(duì)稱燈杯在Photopia導(dǎo)出來后,有可能上百個(gè)點(diǎn)或幾百個(gè),在一張圖中,我們不可能把這百多個(gè)點(diǎn)都表示出來,那怕設(shè)計(jì)者表示出來,一些模具廠也無法加工出來,都知道,在國內(nèi)一般的燈杯廠做燈杯模具時(shí),規(guī)模小,雖專業(yè)做但技術(shù)力量不足,用普通車床去加工模具,很難精確到0.01MM,就用普通數(shù)控車床也難以達(dá)到這個(gè)精度。這時(shí),設(shè)計(jì)者不得不把幾個(gè)點(diǎn)用弧線連起來,用來減少需要表示的點(diǎn),降低加工難度,同時(shí)也降低了模擬效果的真實(shí)性。就算用三唯圖去CNC,也難免有微小的誤差,現(xiàn)有的量具也很難把它測準(zhǔn);
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