[發明專利]一種用于LED照明的二次光學元件

有效

• 申請號: 201210284952.1
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102788281A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 劉勁松
• 申請（專利權）人: 無錫奧普頓光電子有限公司
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V5/00;F21Y101/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光學技術領域，更具體的說是涉及一種用于LED照明的二次光學元件。

背景技術

目前，大部分路燈和臺燈等光源都采用高壓鈉燈，金屬鹵化物燈，高壓水銀燈，低壓鈉燈，熒光燈，白熾燈等。這些燈大部分含有對環境有害的汞，還有功耗大，效率較低，壽命也較短等缺點。

和上述燈源相比，先進的發光二極管(LED)芯片光源有很多優點，如環境友好，效率和可靠性高，維護要求低，功耗低，壽命長等。但是，LED芯片的遠場模式限制了它在各種照明中的應用，LED的發光強度分布的特點是隨發光角度而迅速衰減。對于大多數的照明應用，一般采用二次光學元件(secondary?optical?element)來調節光強的分布。

在照明中使用二次光學元件上有兩個重要目的，其一是在需照明表面產生足夠而均勻的照明；第二是抑制某些角度的發光強度，從而消除眩光效果。常見的二次光學元件如非球面透鏡，楊毅博提出的菲涅爾透鏡等。非球面透鏡有幾個缺點：一是非球面透鏡的制造成本較昂貴；二是對于焦數較小的透鏡，非球面透鏡體積大，制造容差很小。菲涅爾光學透鏡設計自由度較少，照明的均勻度不好，防眩目能力較差。

發明內容

本發明針對上述技術存在的不足之處，提供了一種能夠提高需照明表面的光強均勻性，提高照明的亮度，還可以抑制某些角度的發光強度，從而消除眩光效果，且體積小，容易制造，對加工誤差的容忍度大的用于LED照明的二次光學元件。

為了實現上述目的，本發明公開了一種用于LED照明的二次光學元件。其包括LED和二次光學元件，該二次光學元件為微衍射光學元件。

在一些實施方式中，LED應用于臺燈或者路燈或者光刻機。

在一些實施方式中，微衍射光學元件與LED之間的垂直距離z_in介于l毫米至60毫米之間，微衍射光學元件與被照明區域之間的距離z₂介于200毫米至600毫米之間。

在一些實施方式中，被照明區域的邊長D設于30毫米至1000毫米之間。

在一些實施方式中，微衍射光學元件的法線與被照明區域之間的夾角θ介于40到90度之間。

本發明中用于LED照明的二次光學元件采用微衍射光學元件，該微衍射光學元件依靠光的衍射來控制光的方向，能夠提高需照明表面的光強均勻性，提高照明的亮度，還可以抑制某些角度的發光強度，從而減小或消除眩光效果，且體積小，容易制造，對加工誤差的容忍度大，適合作為臺燈、路燈、光刻機和光伏太陽能電池等的照明光源。

附圖說明

圖1是本發明一實施方式微衍射光學元件的法線與被照明區域之間的夾角θ為90度時的結構示意圖；

圖2是微衍射光學元件的法線與被照明區域之間的夾角θ為任意角度時的結構示意圖；

圖3是微衍射光學元件的法線與被照明區域之間的夾角θ為40度時的實際照明區域示意圖；

圖4是微衍射光學元件的法線與被照明區域之間的夾角θ為40度時的以傅里葉變換算法得到的照明區域示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

本發明公開了一種用于LED照明的二次光學元件，其包括LEDl和二次光學元件，該二次光學元件為微衍射光學元件2。微衍射光學元件2依靠光的衍射來控制光的方向，能夠提高需照明表面的光強均勻性，提高照明的亮度，還可以抑制某些角度的發光強度，從而消除眩光效果，且體積小，容易制造，對加工誤差的容忍度大。

在本發明的具體實施方式中，LEDl應用于臺燈或者路燈或者光刻機。微衍射光學元件2與LEDl之間的垂直距離z_in介于1毫米至60毫米之間，微衍射光學元件與被照明區域之間的距離z₂介于200毫米至600毫米之間。被照明區域的邊長D設于30毫米至1000毫米之間。微衍射光學元件的法線與被照明區域之間的夾角θ介于40到90度之間。

圖1和圖3是θ為90度，z_in為2毫米，z₂為400毫米時照明的模擬結果。

圖2和圖4是θ為40度，z_in為5毫米，z₂為500毫米時照明的模擬結果。