[發明專利]中心分光反射式光學單元及系統及制作方法

無效

• 申請號: 200910037715.3
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101576231A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 王鋼;祁山;吳昊;冼鈺倫;曹鴻燕
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: F21V7/04
• 分類號: F21V7/04;F21V5/00;F21Y101/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及半導體發光器件領域，尤其涉及一種中心分光反射式光學單元及系統及中心分光反射式光學單元的制作方法。

背景技術

白熾燈和熒光燈之后，被譽為照明領域的″第三次革命″的半導體照明具有體積小，高效，直流低壓，綠色環保，壽命長，顯色性高等優點，其市場巨大，發展迅猛。目前商用大功率白光LED的發光效率已達到80lm/W，使用壽命30000小時，2010年將達或超過100lm/W，2015年將達到150～200lm/W，使用壽命100000小時。其發展前景已經十分明確，即在大部分應用領域取代傳統光源。

目前采用LED作為路燈光源是LED應用的熱點。根據LED光源本身角度配光具有能量集中在光軸方向的特點，通過一定規律的幾何排布可以使燈具照明范圍擴展，例如中國實用新型專利200520062069.3所描述的“LED路燈”把LED安裝在突起的安裝面上，能擴大LED路燈的照射范圍。中國發明專利200610049888.3所描述的“大功率LED路燈”把大功率LED置于散熱底座表面，每個LED燈頭套接有對應透鏡，并夾裝在透光罩和散熱底座之間，該方法利用透鏡實現光強角度的擴展。但以上兩種方法對調整燈具角度配光的效果有限，所形成的光斑仍然為類圓形，且路面照度均勻度低。

為了獲得最高的利用效率，適用于道路照明的照明效果應該是燈具發出的大部分光射向遠離燈的出光面方向，能量集中位于道路有效照明范圍內且照度均勻，對于一般的LED光源，這需要對配光進行大幅度的調整。中國發明申請專利200710118965.0所描述的“一種用于LED光源的透鏡”巧妙地利用透鏡與空氣間的大折射率差造成界面全反射，把射到側面的光經過全反射和折射射向所需的角度，但這種設計方式需要同時考慮光源配光、材料折射率、折射率對全反射角影響及出光界面角度偏轉等諸方面因素，設計復雜，且對光源出光可調節范圍有限。中國發明申請專利200710044721.2所述的“一種形成矩形光斑的LED路燈裝置”通過側面反射杯把LED出光變為平行光，并通過出光面的微透鏡控制光的出光方向，但采用反射杯僅能把光源發出的一部分光反射為平行光，同時，微透鏡亦不可能對大面積光源實施有效的大角度擴展，難以實現大角度矩形光斑。中國發明申請專利200710073278.1所述的“LED路燈及其透鏡”通過在燈罩上制作三維立體透鏡組與每個LED一一對應，實現照明矩形光斑的目的，但這種結構的燈罩外表面結構復雜，容易積聚灰泥影響出光效果。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種實現大幅度調整光源角度配光的中心分光反射式光學單元。

另外，本發明還提供了一種中心分光反射式光學系統及中心分光反射式光學單元的制作方法。

所述的中心分光反射式光學結構由LED光源，透光區域，中心分光反射曲面和側面反射曲面四部分組成。所述的四部分之間的關系滿足：中心分光反射曲面位于LED光源出光光軸上，側面反射曲面位于LED光源側面，中心分光反射曲面與側面反射曲面之間留空區域形成透光區域。LED光源發出的部分光在中心分光反射曲面或側面反射曲面發生不少于一次反射后射向特定的方向，并與其余光在透光區域混合出射。

本發明的中心分光反射式光學結構包含LED光源，透光區域，中心分光反射曲面和側面反射曲面四部分。所述的四部分之間的關系滿足：中心分光反射曲面位于LED光源出光光軸上，側面反射曲面位于LED光源側面，中心分光反射曲面與側面反射曲面之間留空區域形成透光區域。

其中，中心分光反射曲面是向LED突起的曲面。

由LED光源發出的近光軸方向光投射在中心分光反射曲面后反射至遠光軸方向；由LED光源發出的部分光沒有投射在任意反射曲面上；由LED光源發出的遠光軸方向光投射在側面反射曲面后反射至近光軸方向；由LED光源發出的特殊角度光經過不少于兩次反射；以上四種光在出光區域混合獲得新的角度配光曲線。