[实用新型]一种新型LED准直光学元件

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其是涉及一种新型LED准直光学元件。

背景技术

由于在尺寸和节能方面的优势，越来越多的照明系统使用发光二极管(LED)作为光源，在有些特殊使用场合则需要对LED出射光线进行准直。如内窥镜、指示灯等若采用LED作为光源则必须对LED出射光准直后在聚焦应用。基于非成像光学的LED二次光学元件，正是解决这一问题的关键技术。因此，通过给LED外部安装特定二次光学镜头才能满足得到准直出射光的需求，并使LED节能环保、灵活耐用等优点得到充分体现。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型LED准直光学元件，其结构简单，设计合理，LED的利用效率高，对LED出射光的准直效果好，使得LED可用于一些特殊照明场合，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种新型LED准直光学元件，其特征在于：包括设置在底端的折射透镜和与折射透镜连接为一体的反光杯，所述折射透镜的下底为一用于放置LED的内凹半球面开口，所述折射透镜的上表面由上半部分和下半部分两部分组成，所述上半部分为根据特定算法求得的自由曲面，所述上半部分的边界圆与折射透镜的中心轴的夹角为45°，所述下半部分为与内凹半球面开口同心且使得LED出射光经该面不发生偏折的半球面，所述反光杯的下底边缘与折射透镜的下底边缘相重合，所述反光板的上端开口半径与反光杯的杯体高度相等，所述反光杯的内壁为以LED所在点位焦点的抛物面。

上述的一种新型LED准直光学元件，所述折射透镜的下底口径与反光杯的下底口径相等且连为一体。

上述的一种新型LED准直光学元件，所述折射透镜的制作材料为玻璃或塑料；所述玻璃为光学玻璃。

上述的一种新型LED准直光学元件，所述反光杯的制作材料为玻璃或塑料且所述反光杯的内壁上涂覆有高反射率材料；所述玻璃为光学玻璃。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型由折射透镜和与折射透镜连接为一体的反光杯构成，结构简单、设计合理，易于实现；为避免大角度出射光线发生全反射，特对LED出射光分成与主光轴夹角为0-45°和45°-90°两部分，对前者通过折射透镜准直，对后者通过反光杯准直，对LED出射光的准直效果好，使得LED可用于一些特殊的照明场合，特别是适用于要求对LED光源进行准直的场合，进一步拓宽了LED的使用领域且提高了LED的利用效率，节能环保，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型的剖视结构示意图。

图3为二维坐标下自由曲面母线与目标面半径方向上各点的一一对应关系图。

图4为切线迭代法确定自由曲面母线各点坐标的示意图。

附图标记说明：

1-折射透镜；    1-1-内凹半球面开口；    1-2-上半部分；

1-3-下半部分；      2-反光杯；        3-光源；

4-自由曲面母线；    5-入射光矢量；    6-法矢量；

7-出射光矢量；      8-目标面。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括设置在底端的折射透镜1和与折射透镜1连接为一体的反光杯2，为避免大角度出射光线发生全反射，特对LED出射光分成与主光轴夹角为0-45°和45°-90°两部分，对前者通过折射透镜1准直，对后者通过反光杯2准直；所述折射透镜1的下底为一用于放置LED的内凹半球面开口1-1，所述折射透镜1的上表面由上半部分1-2和下半部分1-3两部分组成，所述上半部分1-2为根据特定算法求得的自由曲面，所述上半部分1-2的边界圆与折射透镜1的中心轴的夹角为45°，该面使得LED出射光与主光轴夹角45°范围内的光线准直出射；所述下半部分1-3为与内凹半球面开口1-1同心且使得LED出射光经该面不发生偏折的半球面，所述反光杯2的下底边缘与折射透镜1的下底边缘相重合，所述反光板2的上端开口半径与反光杯2的杯体高度相等，保证由LED出射的45°-90°范围内光线经反光杯2内壁反射后准直出射，所述反光杯2的内壁为以LED所在点位焦点的抛物面，折射透镜1和反光杯2分别对LED发出的与主光轴夹角为0-45°和45°-90°范围内光能进行准直。