浅谈灯具反射器的设计 sGp]jqX2,m
一只优秀的灯具不仅有优美的外型、合理的结构、高品质的电器组件，还要有高效能的反射器，而这个高效能的反射器是最有技术含量的部件之一，也是最不被人拷贝的部件之一，它应该具有高反射性、良好的控光角度和反射出来的均匀度。在多次的理论与实践中的探索与思考，就以旋转对称的灯杯为例，谈谈对这样灯杯的一些看法。 L25v7U
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1、先按配光的要求，如要求设计一个中光束（30o）的插式灯杯，应该说这个旋转对称灯杯有点象椭圆，而不象抛物线那样的曲线，为什么？因为椭圆焦点出来的光线会从另一个焦点交叉射出去，抛物线焦点出来的光线会平行的射出去的，理论上是可以证明的，从Photopia软件里也会很直观的得到这个结果。其实也并不是一段简简单单的弧线就可做好一个灯杯的，它应该由多曲面组成的一个近似某类形状； A<U9$"j9J
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2、第二步，将考虑灯具的结构，这个灯杯是怎么固定的，是从杯上面的边用螺丝固定还是用弹片从下面利用灯杯的弧度来卡住或什么的，灯具的外部形状也决定了灯杯的高度和最大直经将为多少，这样就基本上把灯杯的大体形状和所用铝板的厚度确定了，所以灯杯本身的口径和高度也会在某些方面限制了灯杯的配光曲线，这也可以通过相关的数学和物理公式计算出来，就是说想要的东西不一定都可以得到，铝板的厚度可根据灯杯的直径大小和冲孔大小、位置等因素确定的； n /6qc3\5i
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3、把以上要求的参数输入到光学设计软件Photopia里，调出需要安装的光源，把光源中心设置在坐标轴的零位置上，作为一个有着良好的配光曲线的反射器，光源发光点离欲设计点偏差3MM以内，应对配光曲线的影响不大。这时在Photopia里得到的灯杯形状肯定与要求不符，不是要求的最大直径偏大了，就是高度偏高了，利用软件里的参数调节灯杯的形状，直到认为灯杯的主要尺寸接近要求为止，设置将要照射的平面距离和反射器的反射率。国产的铝材因纯度不很高，做出来的反射率一般都在50%～85%，当然也有很多因素制约了反射率，如模具的精度，表面处理的工艺等。很快就可以利用Photopia得到这个旋转灯杯的配光曲线，如光强曲线图、区域光通图、效果图等，如果不满意这个反射杯的理论数据，那么就重新修改其曲面或曲面的一段弧，这个过程是需要耐心的。直到修改到满意为止，就把这段满意的弧线导出到CAD里； ln2lFfz
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4、这时，可利用CAD、Pro/E或SolidWorks等三唯软件把它修改成我们所需要的尺寸,利用这段弧旋转成需要的三唯立体图，这时候，我们并没有完成它的设计，我们应该把它转成STL文件格式，导入进Photopia里，导入需要安装的光源，重新设置将要照射的平面距离和反射罩的反射率，这时会发现与先做的模拟效果有很大不同，比较以前设计好象差了很多，多次的实践中发现，这个模拟效果与实际产品出来的效果较接近了，特别在控光角度上； c-y`Hm2"
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5、再修改设计方案，调试多曲面的弧形直到我达到接近我们的要求为止，不要让光线在灯杯中多次反射、不要让光线的交叉点靠近光源和防护罩之类的东西，还要考虑模具的加工工艺等，软件的调试可以节省很多时间和提供一个科学的理论依据,尽管在它里面调试也是一件很麻烦的事，但也很重要。以上的设计过程，但实际的过程中将会更难，因为设计者的经验、软件理论的分析与实践中的差别、还有设计的曲线也不可能完全在模具中及其工艺中体现出来，为什么？因为光线的波长实在太短了(3.8x10-4MM～7.8x10-4MM)，一个微小的偏差，也会对它造成明显的变化，而我们在每一步都会有微小误差出现，多个工序的误差加起来的系统误差相对光线的波长来说就不是一个小数字了，所以有时候我们不得不进行对灯杯实行一些补偿配光，如在灯杯上进行小部分的打砂、对模具做成珠纹或根据需要在某些部分做成凹凸不平等方法来达到最优，虽然适当的降低了它的反射效率但我们可以提高它的配光的均匀度是值得的，鱼翅和熊掌有时是不可兼得。以下就谈谈这些系统误差的出现原因。 g}OZ!mKd
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A、以上所说的旋转对称灯杯，我们大多数情况下采取旋压制做成型，设计者拿一个标有尺寸的工程图给模具厂做模，一个较理想旋转对称灯杯在Photopia导出来后，有可能上百个点或几百个，在一张图中，我们不可能把这百多个点都表示出来，那怕设计者表示出来，一些模具厂也无法加工出来，都知道，在国内一般的灯杯厂做灯杯模具时，规模小，虽专业做但技术力量不足，用普通车床去加工模具，很难精确到0.01MM，就用普通数控车床也难以达到这个精度。这时，设计者不得不把几个点用弧线连起来，用来减少需要表示的点，降低加工难度，同时也降低了模拟效果的真实性。就算用三唯图去CNC，也难免有微小的误差，现有的量具也很难把它测准； 6Bf aB:
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B、模具做好了，就开始旋压产品了，产品与加工者本身的素质有关，国内做灯杯，可以说有一半是靠手工，另外一半是靠机器完成的，铝板的旋压产品，0.02MM～0.08MM误差是很正常的，因为材料本身还有弹性和塑性； :Ldx^UO
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C、成型后的产品需要进行阳极氧化（ANODIZING）处理，正确的阳极氧化处理能完全发挥铝阳极氧化膜的功能，可将其反光效率完全发挥出来，提高反光器的反光性和可靠性。但这个工艺与铝的纯度有很大的关系，需要纯度为99.95%以上的铝板和电器自动化才能做到。而国内市场铝的纯度几乎都在98%以下。阳极氧化处理过程包含脱脂、抛光、清洗、镀膜、封孔等方面，但国内产品对以上的工艺，很多情况是用手工或半手工完成的而不是通过电器自动化完成的，误差也在所难免。 'JRYf;9c
