[发明专利]用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统

说明书

本发明主要涉及用于照明设备和LED光源的具有可调节光束的光学系统。

更具体地，本发明涉及被配置为调节具有LED光源的照明装置的光度发射(即，输出光强分布)的光学系统。

照明设备，取决于其用途，关于它们的光度发射具有多种特征；尤其是，在照明和/或紧急照明领域，针对被配置为与LED光源相耦合的镜头和/或反射镜的设计和结构已经构思了大量的照明设备。

然而，几乎所有公知的光学系统都是静态的，因为它们没有提供任何用于调节光束的机制。

此外，在使用光束调节机制时，所述机制通常只有在一种工作状态下正确地工作而在所有其他工作状态下具有低性能。

本发明的目的是由此消除上述现有技术的缺陷，并且，尤其是提供用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统，该光学系统允许获取能够在最大准直的状态和最大张开角的状态之间调节的光束。

本发明的另一目的是提供用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统，该光学系统被配置为针对定义了光束的角宽度的参数，获取较高并且几乎恒定的发光效率。

本发明的另一目的是提供用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统，该光学系统被配置为获取最小色差和光点范围内最大的光均匀性。

本发明的更进一步的目的是提供用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统，该光学系统制造起来容易且经济，并且能够在无需用到复杂和/或昂贵的技术的情况下制造该光学系统。

由根据所附的权利要求1的用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统实现这些以及其他目的；在从属权利要求中提供了根据本发明的光学系统的其他技术特征。

有利地，将根据本发明的光学系统制造为通用设备，该通用设备能够作为组件用于许多照明系统中，而无需绑定于特定的照明设备或者应用。

从下面涉及了用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统的优选实施例和本发明的目的的说明书中以及从所公开的附图中，本发明的更进一步的目的和优点将变得更明确，其中：

-图1是根据本发明的用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统的第一分解视图；

-图2是根据本发明的用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统的第二分解视图；

-图3是根据本发明的用于LED照明设备的具有可调节光束的光学系统的剖视图和分解视图；

-图4、5和6显示了根据本发明的光学系统的各种配置中的光束的过程。

参考以上附图，作为本发明的目的的、具有可调节光束的光学系统，被配置为用在包括单个光源1的照明设备中；所述单个光源能够由单个LED或者由多个LED构成。

在任何情况下，光源1能够被看作拟点发射器(quasi-point emitter)。

本发明的光学系统由三个部分组成，也就是LED光源1、靠近LED光源1放置的第一光学设备2、和远离LED光源1放置的第二光学设备3。

第一光学设备2和第二光学设备3都由折射的透明材料构成，并且，具体地，第一光学设备2是复杂的光学组件，在第一光学设备2内发生光的反射和折射。

离开LED光源1并且向第一光学设备2发送的光线被折射界面5折射，并且具体地，所述光线的更靠近光轴10的部分被透镜4校准，同时所述光线的其余部分被界面的表面5折射，这构成了反射器6的抛物线轮廓的焦点上的虚拟光源。

TIR型抛物线反射器6被配置为校准光线使得光线平行于光轴10，并且反射器6的表面能够以完全内反射的方式反射光。

事实上，从LED光源1发射的光被彻底校准；在所述光被发送给放置在抛物线反射器6下方的正透镜的阵列7之前，所述光的第一部分被从透镜4的表面校准并且其余部分被从抛物线反射器6的表面校准。

阵列7的每个正透镜能够传送以聚敛光束发送到所述透镜上的准直光束部分，准直光束部分被发送给相应的第二光学设备3的负透镜的阵列8。

此外，第二光学设备3包括两个反射界面，以及，尤其地，由负透镜的阵列8和平面界面9构成。

负透镜的阵列8是与正透镜的阵列7在几何上相等的表面，但是从光学的视角来说所述阵列8与阵列7不同，原因是阵列8具有折射系数的逆序，使得负透镜的阵列8的表面在离LED光源1最近的部分相对应地包含空气，并且在离该LED光源1最远的部分包括折射元件。

被发送给正透镜的阵列7的校准的光束，其特征在于，在垂直于光轴10的平面上的不均匀辉度。