[实用新型]能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学系统，尤其涉及一种能成功地实现射程远、能提高光能利用率，节能的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统。 

背景技术

非球面透镜在理论上能单片消除球差和由一片透镜替代2片或以上普通透镜的折光能力。 

集成LED是近期发展的LED芯片组合，具有发光效率高，发光面积小和平面发光的特点，便于光学设计中的光能利用率提高；非球面透镜用在聚光系统中的优点是理论上可以消除球差和聚光能力强的特点；菲涅尔透镜的优点是聚光能力强（通常需要几片透镜的要求可以用一片菲涅尔透镜替代）,采用高透光率的工程塑料又具有重量轻、价格便宜的特点。 

技术原理：任何发光体的发光面（点）都不可能与聚光系统紧贴，因而要想提高利用率必须增大聚光镜的口径和缩短焦距（而且是有限的），与此同时经过聚光镜后的出射光束的截面口径会比较大，对于远距离投射的光束形成较大的发射角，相应的远距离处光束的截面的照度会比较低，从而又直接影响投射距离（因为远处照度不够）。对于几十瓦的光源要有远距离投射是非常难的。 

利用集成LED光源可以将第一聚光镜的第一面直接紧贴光源，通过三片非球面透镜可以把面发光的集成LED光源发出的光充分利用起来，由于紧贴光源，经过聚光后的光束的截面比较小，可以采用菲涅尔透镜将该截面成像于远方，形成能量集中的细光束。 

对比优势：无论是钨丝发光的光源还是气体激发的光源都是立体发光，难以提高利用率，其次除了金卤灯等的发光效率较高外，其发光效力都无法与集成LED相比。 

大功率的探照灯可以形成远距离投射的平行光束，但是它采用的是几千瓦的光源，使用的目的不同，集成LED只有几十瓦的能量，体积小，价格便宜，它有效地解决了优化环境需要的灯光设施。 

采用非球面透镜可以消除球差和聚光能力强提高光能利用率，比普通透镜光能利用率高得多。 

菲涅尔透镜同样具有多块普通透镜的折光能力，而且可以做大口径，厚度很薄。采用了高透过率的工程塑料的菲涅尔透镜与普通透镜比不仅可以减少透镜数量、而且重量大大减轻，成本降低。 

从整个国际环境看，当前世界各国都在投入大量的人力物力奋力研究开发新能源，同样节能是国家的政策要求，集成LED光源是一种属于节能的理想光源，它具备利用少量的电能能激发出相当于目前在用的许多种光源的发光效率的几倍。 

采用传统光源很难能产生可以有效地远距离投射的细光束。 

综上元素通过有效组合既实现了有效地远距离投射的细光束，又达到了节能的目的，该系统结构简单，重量轻。 

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种能成功地实现射程远、能提高光能利用率，节能的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统。 

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，所述光学系统包括一集成LED光源，所述 光学系统还包括复数个透镜，复数组菲涅尔透镜，一组光栏，LED光源后安装有散热板，LED光源发的光经过的路径安装有透镜、菲涅尔透镜和光栏。 

在本实用新型的具体实施例子中，所述LED光源后依次安装有第一透镜、第二透镜、第三透镜、光栏和第一菲涅尔透镜，第三透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第三透镜和第一菲涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。 

在本实用新型的具体实施例子中，所述LED光源后依次安装有第一透镜、第三菲涅尔透镜、第二菲涅尔透镜、光栏和第一涅尔透镜，第二菲涅尔透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第二菲涅尔透镜和第一涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。 

在本实用新型的具体实施例子中，所述LED光源后依次安装有第一透镜、第二透镜、第二菲涅尔透镜、光栏和第一涅尔透镜，第二菲涅尔透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第二菲涅尔透镜和第一涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。 

在本实用新型的具体实施例子中，所述透镜为非球面透镜。 

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型是现有的光学系统难以做到的，其特点是本实用新型采用了集成LED作为光源，采用了非球面聚光镜组（或非球面聚光镜与菲涅尔透镜组合）作为聚光系统，采用菲涅尔透镜作为成像系统成功地实现射程远、光能利用率高的节能的准平行光束（细光束）的光学系统的目标。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图之一（三片非球面透镜作为聚光系统）。