[發明專利]一種新型LED準直光學元件

無效

• 申請號: 201010571401.4
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN102486292A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 閆興濤;張國琦;曹捷
• 申請（專利權）人: 西安中科麥特電子技術設備有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21V7/06;F21V7/22;F21Y101/02
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 楊世興

技術領域

本發明涉及LED照明技術領域，尤其是涉及一種新型LED準直光學元件。

背景技術

由于在尺寸和節能方面的優勢，越來越多的照明系統使用發光二極管(LED)作為光源，在有些特殊使用場合則需要對LED出射光線進行準直。如內窺鏡、指示燈等若采用LED作為光源則必須對LED出射光準直后在聚焦應用。基于非成像光學的LED二次光學元件，正是解決這一問題的關鍵技術。因此，通過給LED外部安裝特定二次光學鏡頭才能滿足得到準直出射光的需求，并使LED節能環保、靈活耐用等優點得到充分體現。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種新型LED準直光學元件，其結構簡單，設計合理，LED的利用效率高，對LED出射光的準直效果好，使得LED可用于一些特殊照明場合，使用效果好，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種新型LED準直光學元件，其特征在于：包括設置在底端的折射透鏡和與折射透鏡連接為一體的反光杯，所述折射透鏡的下底為一用于放置LED的內凹半球面開口，所述折射透鏡的上表面由上半部分和下半部分兩部分組成，所述上半部分為根據特定算法求得的自由曲面，所述上半部分的邊界圓與折射透鏡的中心軸的夾角為45°，所述下半部分為與內凹半球面開口同心且使得LED出射光經該面不發生偏折的半球面，所述反光杯的下底邊緣與折射透鏡的下底邊緣相重合，所述反光板的上端開口半徑與反光杯的杯體高度相等，所述反光杯的內壁為以LED所在點位焦點的拋物面。

上述的一種新型LED準直光學元件，所述折射透鏡的下底口徑與反光杯的下底口徑相等且連為一體。

上述的一種新型LED準直光學元件，所述折射透鏡的制作材料為玻璃或塑料；所述玻璃為光學玻璃。

上述的一種新型LED準直光學元件，所述反光杯的制作材料為玻璃或塑料且所述反光杯的內壁上涂覆有高反射率材料；所述玻璃為光學玻璃。

本發明與現有技術相比具有以下優點：本發明由折射透鏡和與折射透鏡連接為一體的反光杯構成，結構簡單、設計合理，易于實現；為避免大角度出射光線發生全反射，特對LED出射光分成與主光軸夾角為0-45°和45°-90°兩部分，對前者通過折射透鏡準直，對后者通過反光杯準直，對LED出射光的準直效果好，使得LED??用于一些特殊的照明場合，特別是適用于要求對LED光源進行準直的場合，進一步拓寬了LED的使用領域且提高了LED的利用效率，節能環保，使用效果好，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明的立體圖。

圖2為本發明的剖視結構示意圖。

圖3為二維坐標下自由曲面母線與目標面半徑方向上各點的一一對應關系圖。

圖4為切線迭代法確定自由曲面母線各點坐標的示意圖。

附圖標記說明：

1-折射透鏡；????????1-1-內凹半球面開口；??1-2-上半部分；

1-3-下半部分；??????2-反光杯；????????????3-光源；

4-自由曲面母線；????5-入射光矢量；????????6-法矢量；

7-出射光矢量；??????8-目標面。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發明包括設置在底端的折射透鏡1和與折射透鏡1連接為一體的反光杯2，為避免大角度出射光線發生全反射，特對LED出射光分成與主光軸夾角為0-45°和45°-90°兩部分，對前者通過折射透鏡1準直，對后者通過反光杯2準直；所述折射透鏡1的下底為一用于放置LED的內凹半球面開口1-1，所述折射透鏡1的上表面由上半部分1-2和下半部分1-3兩部分組成，所述上半部分1-2為根據特定算法求得的自由曲面，所述上半部分1-2的邊界圓與折射透鏡1的中心軸的夾角為45°，該面使得LED出射光與主光軸夾角45°范圍內的光線準直出射；所述下半部分1-3為與內凹半球面開口1-1同心且使得LED出射光經該面不發生偏折的半球面，所述反光杯2的下底邊緣與折射透鏡1的下底邊緣相重合，所述反光板2的上端開口半徑與反光杯2的杯體高度相等，保證由LED出射的45°-90°范圍內光線經反光杯2內壁反射后準直出射，所述反光杯2的內壁為以LED所在點位焦點的拋物面，折射透鏡1和反光杯2分別對LED發出的與主光軸夾角為0-45°和45°-90°范圍內光能進行準直。