[發明專利]LED聚光光學系統

無效

• 申請號: 200910107346.0
• 申請日: 2009-05-18
• 公開（公告）號: CN101893205A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 周明杰;劉延明
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: F21V13/04
• 分類號: F21V13/04;H01L33/00;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及LED照明燈具領域，更具體地說，涉及一種應用于LED聚光燈具的光學系統。

背景技術

LED(Light?Emitting?Diode，即發光二極管)具有光效率高、光線質量好、能耗小、壽命長、體積小等優點，已廣泛應用于照明行業，其中應用于聚光燈具更為普遍，例如：手電、礦燈、頭帶燈等。同時，手電、礦燈、頭帶燈等作業用聚光燈具，也以其輕便、小巧的優勢贏得人們喜愛。

目前，大多數的LED聚光燈具采用拋物線反射器或聚光透鏡的配光方法實現：

如圖1A-C所示，單獨采用拋物線反射器11的光學系統1(參閱圖1A)，其配光曲線(參閱圖1B)，可實現的光斑效果(參閱圖1C)，從圖1B中看出整個燈具的發光角度約84度，光束的能量主要集中在+/-3度范圍內(此角為光束發散角：光強大于中心光強一半的角度)，中心光強約1560cd。

如圖2A-C所示，采用聚光透鏡21的光學系統2(參閱圖2A)，其配光曲線(參閱圖2B)，可實現的光斑效果(參閱圖2C)，從圖2B中看出整個燈具的發光角度約44度，光束的能量主要集中在+/-3度范圍內，中心光強約2312cd。

如圖3所示，可以理解的是，人們在工作時，需要手電、礦燈、頭帶燈等作業用聚光燈具在照射面上形成兩個同心光斑，中心小光斑91要求有高亮度、高聚光度(即光束發散角小)，主要用于遠距離照明；外圈大光斑92要求有一定的照射范圍(即燈具發光角度要大)，有一定的亮度，以方便滿足人們近距離作業時的人眼視角范圍的照明。

然而，從上面的兩個方案看，采用拋物線反射器的燈具的發光角度很大，但中心光強較低；采用聚光透鏡的燈具的中心光強高，但發光角度小，兩個方案均不能滿足人們對這類燈具的需要。

雖然通過增大拋物線反射器的體積(即增大拋物線反射器的開口孔徑、增加拋物線反射器深度)也可以提高燈具的中心光強，但卻不能滿足手電、礦燈、頭帶燈小型化的需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對上述現有LED聚光光學系統，不能同時滿足中心光強高、發光角度大的缺點，提供一種LED聚光光學系統，應用于聚光燈具，即能提高相同體積聚光燈具的中心光強，又能保證其發光角度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種LED聚光光學系統，包括：反射器及位于該反射器底部焦點處的LED光源，還包括置于反射器開口處的薄透鏡，該薄透鏡背向LED光源的一面為凸面。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述薄透鏡為平凸鏡，其朝向LED光源的一面為平面。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述平凸鏡的凸面的曲率半徑大于或等于100mm，且小于280mm。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述薄透鏡的平面端與反射器的開口端端面接觸或間隔有間隙。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述薄透鏡為雙凸鏡，其朝向LED光源的一面也為凸面。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述雙凸鏡的兩個凸面的曲率半徑均大于或等于100mm，且小于280mm。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述薄透鏡為彎月薄透鏡，其朝向LED光源的一面為凹面。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述彎月薄的凹面和凸面的曲率半徑均大于或等于100mm，且小于280mm。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述反射器為拋物線反射器。

在本發明所述的LED聚光光學系統中，所述LED聚光光學系統的高度為LED光源尺寸的2～4倍。

本發明的LED聚光光學系統通過薄透鏡與拋物線反射器的組合實現了LED光源的光束的高度匯聚，使得中心光斑的亮度高，同時增設薄透鏡對系統的發光角度的影響小，即燈具外圈光斑的變化不大，而且光學系統的高度僅是光源尺寸的2～4倍，結構簡單、體積小、光強高、照射范圍大，此LED聚光光學系統可廣泛應用于手電、礦燈、頭帶燈等聚光燈具領域，充分滿足人們對聚光燈具的照明要求。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1A是現有的采用拋物線反射器的光學系統的光路示意圖；

圖1B是圖1A的配光曲線圖；

圖1C是圖1A的光斑效果圖；

圖2A是現有的采用聚光透鏡的光學系統的光路示意圖；

圖2B是圖2A的配光曲線圖；

圖2C是圖2A的光斑效果圖；

圖3是聚光燈具的光斑原理圖；