本實(shí)用新型涉及一種LED光源的準(zhǔn)直透鏡，尤其是一種適用于入射光線的發(fā)散角度較大的準(zhǔn)直透鏡。
背景技術(shù)：
：LED光源因具有體積小、效率高、能耗低、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，日益得到廣泛的應(yīng)用。然而由于LED芯片封裝光源的發(fā)散角大多在80°左右，在遠(yuǎn)距離照明時(shí)，能量比較分散，照明面上的照度較低，在應(yīng)用于手電筒、礦燈、港口或碼頭信號(hào)投射燈時(shí)，需要對(duì)LED輸出光進(jìn)行準(zhǔn)直。由于大部分透光材料的單一表面最大偏折角一般在40°～50°之間，對(duì)于發(fā)散角在80°左右的光線無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)直，因此，需要對(duì)LED光源發(fā)出的大角度光束和小角度光束分別利用全內(nèi)反射曲面與折射曲面結(jié)合的方式進(jìn)行準(zhǔn)直處理。自光源發(fā)出的發(fā)散角較小的光線通過(guò)球面曲面折射準(zhǔn)直，發(fā)散角較大的光線通過(guò)拋物面反射準(zhǔn)直。為收集較大角度范圍的光線，要求拋物面具有較大深度與口徑，造成該準(zhǔn)直透鏡體積較大，光能損耗高。通過(guò)數(shù)值求解等光程方程組的方法設(shè)計(jì)的準(zhǔn)直透鏡出光口徑為Φ50mm，光束發(fā)散角為5.4°。為進(jìn)一步縮小準(zhǔn)直透鏡體積及其光束發(fā)散角，本實(shí)用新型提出復(fù)合拋物面與自由曲面相結(jié)合的新型LED準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型LED光源的準(zhǔn)直透鏡以解決現(xiàn)有技術(shù)中的透鏡不能適應(yīng)發(fā)散角度大的入射光線的問(wèn)題。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：該LED光源的準(zhǔn)直透鏡采用透明材料制成，其形狀為復(fù)合拋物面與自由曲面相結(jié)合的以軸向剖面母線旋轉(zhuǎn)后的旋轉(zhuǎn)體，其軸向剖面母線是這樣的，在以x軸為水平軸，z軸為豎直軸構(gòu)成的坐標(biāo)系中，由半徑為R的圓弧AB段，與z軸具有一定小夾角δ的直線BC段，水平直線CD段，復(fù)合拋物線DE段，自由曲面FG段與GH段組成；該剖面母線繞z軸旋轉(zhuǎn)后，即可得到準(zhǔn)直透鏡的立體形狀。本實(shí)用新型的有益效果是：LED光源使用本實(shí)用新型的準(zhǔn)直透鏡后，其出射的準(zhǔn)直光線光束發(fā)散角小于4°，光能利用率達(dá)90％。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖(現(xiàn)有技術(shù)圖除外)僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，通過(guò)下面的詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)；并且在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型的LED光源的準(zhǔn)直透鏡軸向剖面母線圖圖2是小角度光線穿過(guò)本實(shí)用新型的LED光源的準(zhǔn)直透鏡的準(zhǔn)直光路圖具體實(shí)施方式以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。在此之前需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書及權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語(yǔ)或詞語(yǔ)不能限定解釋為通常的含義或辭典中的含義，而應(yīng)當(dāng)立足于為了以最佳方式說(shuō)明其實(shí)用新型發(fā)明人可以對(duì)術(shù)語(yǔ)的概念進(jìn)行適當(dāng)定義的原則解釋為符合本實(shí)用新型技術(shù)思想的含義和概念。隨之，本說(shuō)明書所記載的實(shí)施例和附圖中表示的結(jié)構(gòu)只是本實(shí)用新型最佳實(shí)施例之一，并不能完全代表本實(shí)用新型的技術(shù)思想，因此應(yīng)該理解到對(duì)于本實(shí)用新型而言可能會(huì)存在能夠進(jìn)行替換的各種等同物和變形例。如圖1-2所示，LED光源的準(zhǔn)直透鏡，其采用透明材料制成，其形狀為復(fù)合拋物面與自由曲面相結(jié)合的以軸向剖面母線旋轉(zhuǎn)后的旋轉(zhuǎn)體，其軸向剖面母線是這樣的，在以x軸為水平軸，z軸為豎直軸構(gòu)成的坐標(biāo)系中，由半徑為R的圓弧AB段，與z軸具有一定小夾角δ的直線BC段，水平直線CD段，復(fù)合拋物線DE段，自由曲面FG段與GH段組成；該剖面母線繞z軸旋轉(zhuǎn)后，即可得到準(zhǔn)直透鏡的立體形狀。當(dāng)小角度光線入射時(shí)，其光路如圖2所示，自O(shè)點(diǎn)發(fā)出的發(fā)散角θ∈[0，θm]的光線，入射到球冠AB點(diǎn)(x1，z1)，折射光線自自由曲面點(diǎn)(x2，z2)射出，自由曲面在該點(diǎn)的斜率由準(zhǔn)直條件給定。設(shè)球冠AB上點(diǎn)(x1，z1)距O點(diǎn)距離為h，球冠曲率半徑為R，則點(diǎn)(x1，z1)的坐標(biāo)可表示為x1=(R+h)-R2-2Rhtan2θ-h2tan2θ1tanθ+tanθz1=(R+h)-R2-2Rhtan2θ-h2tan2θ1+tan2θ]]>當(dāng)θ＝θm時(shí)點(diǎn)(x1，z1)的坐標(biāo)即為B點(diǎn)的坐標(biāo)。由折射定律可得：點(diǎn)(x1，z1)處折射光線斜率為經(jīng)過(guò)多點(diǎn)計(jì)算即可得出小角度入射光線經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型的透鏡后，其出射光線是準(zhǔn)直的。對(duì)于大角度入射光線的計(jì)算方法與此類似，不再贅述。需要注意的是，盡管上述說(shuō)明示出并描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3