ＬＥＤ小角度远距离送光镜组及阵列，涉及光学镜头，每个送光镜组配一个发光芯片，每个送光镜组包含反光碗和收光透镜；反光碗由上下开口的圆锥曲线回转面组成。内反射面镀全反射膜，圆锥曲线回转面的焦点位置安装ＬＥＤ发光芯片；其发射的大角度光线被反射汇聚。收光透镜由环周的圆锥曲线回转面、上下出光曲面组成。反光碗的出口与收光镜的入口有对应吻合；收光透镜上下曲面中心环带的凸面构成凸透镜其焦点在圆锥曲线的焦点附近；ＬＥＤ芯片发出的较小角度光束被收缩汇聚，过渡区的光经过透镜的反射汇聚。阵列是由多个送光镜组排列组合而成。其优点在于ＬＥＤ芯片发出的大角度散射光经过反光碗和透镜的二次配光后，高效收集光能量，最大限度收缩光角。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学镜头，特别适用于LED小角度送光镜。 现有技术LED光源以其高效、节能、环保、长寿命、小尺寸的优点己广泛用于背景光源、显示器件、复印机、激光印刷机等成像照 明领域，上述应用通常局限在近距离面阵照明，单粒组合显示用途，这是由于LED散射发光特性决定，其初始发散角可接近180° ，这对 于近距离大面积照明是有利的，但照明距离有限。因此，LED厂家通 常在封装时进行了简单的配光，收縮发散角。例如采用柱状透镜封装， 可以一定量收縮发散角，市场上可见到60° 、 30° 、 15°半功率发 散角，但其光利用率低，聚光透镜直接与发光芯片封装接触，工作温 度高，极易老化，产生裂纹，使透镜的透光性能大大下降。大量的光 在封装体内漫反射，产生更多的热能导致封装透镜进一步老化失效。 有一些大功率光源用上述LED列阵组合照明，但体积大，发散角偏大， 不便于大功率远距离送光。査阅LED光源中国专利，主要集中在LED封装和中近距离照明系 统，最相近的专利有两个。申请号200380105936.0 "透镜阵列板及 其制造方法"，专利技术目的是有效将漫射光聚集到一光利用表面(如复 印机或激光印刷机的成像面液晶显示板等，属近距离均匀照明系统。 申请号200710118965.0，" 一种用于LED光源透镜"，专利技术的目的是 使LED光源发出的光经透镜后在远场形成一个矩形、正方形或条状的 光照明范围，以方便用于路照明时路面的条状均匀照明。用于LED路灯照明属中距离照明系统。它出射的光束在X和Y相垂直的两个方位 发散角相差很大，无法向远距离送光。并且由于要切割出矩形的照明 视场，截止或切割了部分光线，造成了光能量的损失。近年来平安城市工程等安防监控系统已趋向日夜全天候监控，对 夜间室外监控，普遍要求采用红外照明，以减少光污染。LED红外光 源制作技术和工艺已成熟，近红外LED以低耗能、长寿命特点使其成 为较好的红外光源。近距离的照明系统下无论是可见光的还是红外光 已普遍采用LED作光源。远距离红外照明系统，目前普遍采用的是经 过简单聚光封装的单颗红外LED捆绑列阵，以大面积捆绑组成大功率 LED阵列向远距离送光。但由于其体积大和前述原因寿命短、照明系 统维护费用高，制约着其进一步的发展和应用。不断有安防监控用户 提出需要一种体积小、寿命长、发光效率高、低能耗的长距离红外照 明系统，我们的远距离小角度送光镜组就是在这样的市场技术背景下 提出并研发的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了使LED芯片发出的大角度散射光 经过反光碗和透镜的二次配光后，高效收集光能量，会聚光束，实现 小角度向远距离送光。提供一种小角度远距离送光镜组及阵列。本专利技术的送光镜组方案是每个送光镜组配一个发光芯片，每个送光镜组包含反光碗和收光 透镜；反光碗由上下开口的内回转曲面组成。回转曲面由圆锥曲线绕着 其对称轴回转而成；内反射面镀全反射膜，反光碗的底部为水平的圆 形其中心与圆锥曲线的焦点重合，在焦点位置安装LED发光芯片；所述的收光透镜由环周的圆锥曲线回转面、上出光曲面和下入光曲面组成。收光透镜的回转曲线可以是与反光碗同一条圆锥曲线的不 同段或不同的圆锥曲线，但反光碗的出口与收光透镜的入口有对应吻合的配合位置关系；收光透镜的下入光曲面由两部分组成，中心环带 是具有回转对称的凸面，外环带是具有回转对称的凹面；上出光面也 由两部分组成，中心环带是回转对称凸面，外环带是相对中心环带曲 率半径较大的且凸面或凹面，该外环带曲率满足以下条件使到达该 环带光线小角度偏折后以等于小于设计的极限角度e 。出射；收光透 镜上下曲面中心环带构成凸透镜其焦点在圆锥曲线的焦点；该收光透 镜满足以下条件收光透镜上下曲面中心环带对应构成凸透镜对LED 芯片发出的中心区较小角度光束进行收縮汇聚，以接近0°的很小的 发射角出射；LED芯片发出的过渡区较大角度光束进入收光透镜的下 入光面的外圈区域的凹面，向外偏折后以大于全反射临界角的入射角 射向收光透镜圆锥曲线的回转面，并在其内壁并产生全反射后经过收光透镜上出光曲面的外圈区域偏折后以小于等于设计的极限角度e 。出射。反光碗的高度与收光透镜高度相匹配即可，组合后的总高度与出 光口径之比L/D与设计出光角度相关联；组合后的总高度满足以下条 件出光角度越小，L/D就越大，配光镜组尺寸越大；LED芯片发出 的外圈区大角度光束进入反光碗的回转反射面反射后进入收光透镜 的下入光面的外圈区域的凹面，被稍微向外偏折进入上出光面的外圈区域向内偏折，最后以小于等于设计的极限角度e。出射。本专利技术阵列的方案是由多个送光镜组阵列组合而成，排列间距满 足以下条件每一组的光线不干扰进入另一组并且间隙适当为宜。本专利技术的优点在于LED芯片发出的大角度散射光经过反光碗和透镜的二次配光后，高效收集光能量，并最大限度收縮发光角，使其发光角度达到设计角度e。(本专利技术实施例设计角度e。《10。)，实 现远距离小角度光传送。二次配光光学组尺寸小，安装方便。列阵配 光后的LED在远场形成高亮度、均匀的面阵照明，特别适合中远距离 的高亮度均匀照明系统。 附图说明图i是本专利技术实施例i的送光镜组结构示意2是本专利技术实施例2送光镜组3X3列阵结构示意图 图3是图2的剖视图具体实施例方式每个送光镜组包含反光碗7和收光透镜9。每个送光镜组配一个 发光芯片3。发光芯片3装在发光芯片基板4上，发光芯片基板4与 反光碗底平面5定位配合如图1所示。反光碗7由上下开口的内回转曲面组成如图l所示。反光碗7的 回转曲面6由圆锥曲线(本专利技术实例1是抛物线，也可以是椭圆和双 曲线。)的一段绕着其对称轴回转而成。反光碗7的底平面5是水平 的圆形其中心与圆锥曲线的焦点重合，在焦点位置安装LED发光芯片 3，使在焦点位置的LED芯片3发出的大角度光到达回转曲面6内反 射后以与光轴成很小的角度出射。反光碗7的内反射面回转曲面6镀 全反射膜。所述的收光透镜9由环周的圆锥曲线回转面8、上出光曲面和下 入光曲面组成如图1所示。收光透镜9的回转曲线可以是与反光碗7 同一条圆锥曲线的不同段或不同的圆锥曲线，但反光碗7的出口与收 光透镜9的入口有对应吻合的位置关系。收光透镜9的下入光曲面由两部分组成，中心环带2是具有回转对称的凸面，外环带1是具有回 转对称的凹面。上出光面也由两部分组成，中心环11带是回转对称 凸面，外环带10是相对中心环带11曲率半径较大的凸面或凹面。所述的收光透镜9上下曲面中心环带对应构成凸透镜对LED芯片 3发出的小角度光束进行收縮汇聚，以接近0。的很小的发散角出射； LED芯片3发出较大角度的光线进入收光透镜9的入光曲面的外环带 l偏折，以大于全反射临界角0 i。二arcsin (1 / n)的入射角到达环 周的回转曲面8，并产生全反射，再经过上出光面外环带10偏折后 以小于等于设计极限角度e 。出射；LED芯片3发出的大角度光到达反 光碗7的回转曲面6内反射后进入收光透镜9的下入光曲面的外环带 1稍微向外偏折再到达收光透镜9的上出光曲面的外环带10稍微向 内偏折后以小于等于设计极限角度e。出射。由此实现了 LED芯片3 散射光高效收集汇聚后以小角度送出的目的。光能量有效利用率大于 90%。所述的收光透镜本文档来自技高网...
【技术保护点】
ＬＥＤ小角度远距离送光镜组，包括ＬＥＤ光源、透镜，其特征在于每个送光镜组配一个发光芯片３，每个送光镜组包含反光碗７和收光透镜９；反光碗７由上下开口的内回转曲面６组成。回转曲面６由圆锥曲线绕着其对称轴回转而成；内反射面镀全反射膜，反光 碗７的底部为水平的圆形其中心与圆锥曲线的焦点重合，在焦点位置安装ＬＥＤ发光芯片３；所述的收光透镜９由环周的圆锥曲线回转面、上出光曲面和下入光曲面组成。收光透镜９的回转曲线可以是与反光碗７同一条圆锥曲线的不同段或不同的圆锥曲线，但反光 碗７的出口与收光透镜９的入口有对应吻合的配合位置关系；收光透镜９的下入光曲面由两部分组成，中心环带２是具有回转对称的凸面，外环带１是具有回转对称的凹面；上出光面也由两部分组成，中心环带１１是回转对称凸面，外环带１０是相对中心环带１１曲率半径较大的且凸面或凹面，该外环带１０曲率满足以下条件：使到达该环带光线小角度偏折后以等于小于设计的极限角度θ↓［ｃ］出射；收光透镜９上下曲面中心环带构成凸透镜其焦点在圆锥曲线的焦点；该收光透镜９满足以下条件：收光透镜９上下曲面中心环带对应构成凸透镜对ＬＥＤ芯片３发出的中心区较小角度光束进行收缩汇聚，以接近０°的很小的发射角出射；ＬＥＤ芯片３发出的过渡区较大角度光束进入收光透镜９的下入光面的外圈区域的凹面，向外偏折后以大于全反射临界角的入射角射向收光透镜９圆锥曲线的回转面８，并在其内壁并产生全反射后经过收光透镜９上出光曲面的外圈区域１０偏折后以小于等于设计的极限角度θ↓［ｃ］出射；反光碗７的高度与收光透镜９高度相匹配即可，组合后的总高度与出光口径之比Ｌ／Ｄ与设计出光角度相关联；组合后的总高度满足以下条件：出光 角度越小，Ｌ／Ｄ就越大，配光镜组尺寸越大；ＬＥＤ芯片３发出的外圈区大角度光束进入反光碗７的回转反射面７反射后进入收光透镜９的下入光面的外圈区域１的凹面，被稍微向外偏折进入上出光面的外圈区域１０向内偏折，最后以小于等于设计的极限角度θ↓［ｃ］出射。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，林瑞梅，李锦泉，李嘉穗，
申请(专利权)人：王敏，林瑞梅，李锦泉，李嘉穗，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。