[发明专利]中心分光反射式光学单元及系统及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件领域，尤其涉及一种中心分光反射式光学单元及系统及中心分光反射式光学单元的制作方法。

背景技术

白炽灯和荧光灯之后，被誉为照明领域的″第三次革命″的半导体照明具有体积小，高效，直流低压，绿色环保，寿命长，显色性高等优点，其市场巨大，发展迅猛。目前商用大功率白光LED的发光效率已达到80lm/W，使用寿命30000小时，2010年将达或超过100lm/W，2015年将达到150～200lm/W，使用寿命100000小时。其发展前景已经十分明确，即在大部分应用领域取代传统光源。

目前采用LED作为路灯光源是LED应用的热点。根据LED光源本身角度配光具有能量集中在光轴方向的特点，通过一定规律的几何排布可以使灯具照明范围扩展，例如中国实用新型专利200520062069.3所描述的“LED路灯”把LED安装在突起的安装面上，能扩大LED路灯的照射范围。中国发明专利200610049888.3所描述的“大功率LED路灯”把大功率LED置于散热底座表面，每个LED灯头套接有对应透镜，并夹装在透光罩和散热底座之间，该方法利用透镜实现光强角度的扩展。但以上两种方法对调整灯具角度配光的效果有限，所形成的光斑仍然为类圆形，且路面照度均匀度低。

为了获得最高的利用效率，适用于道路照明的照明效果应该是灯具发出的大部分光射向远离灯的出光面方向，能量集中位于道路有效照明范围内且照度均匀，对于一般的LED光源，这需要对配光进行大幅度的调整。中国发明申请专利200710118965.0所描述的“一种用于LED光源的透镜”巧妙地利用透镜与空气间的大折射率差造成界面全反射，把射到侧面的光经过全反射和折射射向所需的角度，但这种设计方式需要同时考虑光源配光、材料折射率、折射率对全反射角影响及出光界面角度偏转等诸方面因素，设计复杂，且对光源出光可调节范围有限。中国发明申请专利200710044721.2所述的“一种形成矩形光斑的LED路灯装置”通过侧面反射杯把LED出光变为平行光，并通过出光面的微透镜控制光的出光方向，但采用反射杯仅能把光源发出的一部分光反射为平行光，同时，微透镜亦不可能对大面积光源实施有效的大角度扩展，难以实现大角度矩形光斑。中国发明申请专利200710073278.1所述的“LED路灯及其透镜”通过在灯罩上制作三维立体透镜组与每个LED一一对应，实现照明矩形光斑的目的，但这种结构的灯罩外表面结构复杂，容易积聚灰泥影响出光效果。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种实现大幅度调整光源角度配光的中心分光反射式光学单元。

另外，本发明还提供了一种中心分光反射式光学系统及中心分光反射式光学单元的制作方法。

所述的中心分光反射式光学结构由LED光源，透光区域，中心分光反射曲面和侧面反射曲面四部分组成。所述的四部分之间的关系满足：中心分光反射曲面位于LED光源出光光轴上，侧面反射曲面位于LED光源侧面，中心分光反射曲面与侧面反射曲面之间留空区域形成透光区域。LED光源发出的部分光在中心分光反射曲面或侧面反射曲面发生不少于一次反射后射向特定的方向，并与其余光在透光区域混合出射。

本发明的中心分光反射式光学结构包含LED光源，透光区域，中心分光反射曲面和侧面反射曲面四部分。所述的四部分之间的关系满足：中心分光反射曲面位于LED光源出光光轴上，侧面反射曲面位于LED光源侧面，中心分光反射曲面与侧面反射曲面之间留空区域形成透光区域。

其中，中心分光反射曲面是向LED突起的曲面。

由LED光源发出的近光轴方向光投射在中心分光反射曲面后反射至远光轴方向；由LED光源发出的部分光没有投射在任意反射曲面上；由LED光源发出的远光轴方向光投射在侧面反射曲面后反射至近光轴方向；由LED光源发出的特殊角度光经过不少于两次反射；以上四种光在出光区域混合获得新的角度配光曲线。