[發明專利]球面LED陣列聚光系統

在審

• 申請號: 201410723297.4
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104713030A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 楊軍;舒新煒;錢偉;彭林生;潘政行
• 申請（專利權）人: 上海理鑫光學科技有限公司
• 主分類號: F21V5/00
• 分類號: F21V5/00;F21Y101/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

技術領域

本發明涉及光電技術，具體涉及LED。

背景技術

目前使用LED的場合大多是小功率，不需要那么大光通量的，而在需要用到高功率的場合也基本都是泛光照明，例如路燈。由于目前技術的限制，LED的功率不夠大。在需要大功率光源的場合，往往會使用鹵素燈、氙燈等光源。氙燈與普通鹵素燈比較而言，具有亮度效率高、省電、光通量大、電能轉換光能效率高、使用壽命長(約3000小時)的優點。氙燈的缺點在于穿透力不行，尤其是在雨霧天氣下。氙燈在開啟后達到完全的亮度還需要幾秒鐘的時間，這幾秒鐘的延時，對于某些應用，如汽車車燈來說，會帶來一定的危險性。此外就是氙氣燈需要安定器模塊為其提供高電壓。而LED光源，具備大功率氙燈所不具備的優點。LED是一種環保無污染、壽命長、色溫范圍廣、顯色指數高、安全的優質光源。尤其是在壽命方面，LED可達6萬到10萬小時，是氙燈的10倍以上。LED的穿透力比氙燈要好，且LED的響應時間是納米級的，又無需安裝安定器模塊。隨著LED的發光效率不斷提高、顏色多樣化的發展，價格不斷下降，LED的應用領域不斷的擴展。從原來的低光通量的指示燈到顯示屏，再從室外顯示屏到中等光通量的功率信號燈和特殊照明的白光光源，最后發展到高光通量的通用照明光源。然而，現有技術，達到高光通量照明光源還需要繼續研究和技術突破。

發明內容

本發明的目的在于提供一種球面LED陣列聚光系統。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

球面LED陣列聚光系統，包括一LED發光裝置,其特征在于,所述LED發?光裝置包括一LED光源、一準直透鏡，所述準直透鏡位于所述LED光源的前方，所述LED發光裝置等間距的排布在一球面上，構成一球面LED陣列；

所述球面LED陣列的前方設有一聚光裝置，各所述LED的中心軸線穿過所述聚光裝置的中心。

本發明能夠把功率不高的LED光源通過陣列的形式準直后，進行聚光，得到一個高光通量、小口徑的光斑。采用該光斑作為光源，不僅能夠克服現有的LED功率不夠高以及大功率氙燈的缺點，還可以簡化和優化之后的光學設計，達到非常好的效果。

所述球面優選圓球小于三分之一的連續表面，所述LED發光裝置位于所述連續表面的內側。以保證在球面上的各LED發光裝置發出的光盡量多的進入聚光裝置。

作為一種優選方案，所述聚光裝置為一光錐聚光器。光錐聚光器雖然不能成像，但是可以應用于需要減小探測器尺寸的設計中。所述聚光裝置優選為空心光錐聚光器。

所述光錐聚光器包括一大口端、一小口端，所述光錐聚光器的大口端設有一場鏡，所述光錐聚光器的小口端作為球面LED陣列聚光系統的接受端面。

光線在所述光錐聚光器的錐壁上第m個反射點的入射角i_m，反射光線與光錐軸的夾角u_m，光錐半錐角t：

i_m＝90°-V-(2m-1)t

u_m＝V+2mt

光線在所述光錐聚光器的光錐壁每反射一次，入射角就減少2t，與光錐的夾角增加2t，當i_m<η或β_m>90°，光線不能從小端出射。

建立直角坐標系,若已知V、大端半口徑s，確定反射次數m，那么光錐出射端的口徑大小|y_Am|及光錐長度x_Am幾何關系解出。

b₁＝s??(m＝1)

b_m＝y_m-1-tg(u_m-1)·x_m-1(-1)^m+1(m>1)?