Led远程照明光学准直系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种照明领域的光照系统，具体的说，是设及一种L邸远程照明光学 准直系统。
【背景技术】
[0002] L邸作为一种新型固态照明光源，由于具有节能、启动时间短、安全性高、寿命长、 绿色环保等突出优点，因而近年来在照明领域得到了较为广泛的应用。随着大功率LED的 出现，远距离户外探照灯势必将成为照明领域的发展趋势之一。
[0003] L邸远程照明光学准直系统对L邸面光源的发散光进行准直，使目标区域光照度 达到预期的要求。目前多数L邸光学准直系统，由于其结构仅包括L邸面光源和非球面透 镜的结构，仅通过镜面结构上的改进，只能实现近距离照明，适用的L邸面光源也有较大的 限制。而对于大面积L邸面光源，其准直系统的光效利用率低、准直后光束发散角偏大，从 而很难实现远距离照明。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种光效利用率高，准直后光束的 发散角小，能够应用于大面积L邸面光源远程照明的L邸远程照明光学准直系统。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下；L邸远程照明光学准直系统，包括LED 面光源、非球面透镜W及菲涅尔透镜，所述非球面透镜位于所述L邸面光源和菲涅尔透镜 之间；所述L邸面光源、非球面透镜W及菲涅尔透镜的中屯、共线；所述L邸面光源与所述非 球面透镜的距离为O-lOmm，所述非球面透镜与所述菲涅尔透镜的距离为lOO-lOOOmm。
[0006] 采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是；该光学准直系统中，能够使非 球面透镜与L邸面光源的发光面的距离远小于非球面透镜的焦距，从而非球面透镜能够接 收95% W上的光能，且通过非球面透镜后的光束，经过菲涅尔透镜准直，能够将L邸面光源 所发出的光束的发散角控制在1. 5° W内，即该光学准直系统的能够应用于大面积LED面 光源的准直，实现远距离的照明工作，且发光亮度更高。
[0007] 在上述技术方案的基础上，本发明还可作如下改进：
[0008] 作为优选的方案，所述非球面透镜的一面是平面，其另一面是非球面，所述LED面 光源设置于所述非球面透镜的平面侧。
[0009] 采用上述优选的方案，平面侧紧靠LED面光源，能够提高光能的利用率，减少反射 带来的损耗，也能更好的压缩光束角度。
[0010] 作为优选的方案，所述非球面透镜包括透镜本体、连接所述透镜本体的镜座W及 用于安装所述镜座的支架，所述镜座螺纹连接所述支架。
[0011] 采用上述优选的方案，镜座和支架之间采用螺纹连接，便于安装，且可W方便地对 透镜本体的位置进行调节，从而调节非球面透镜与L邸面光源之间的距离，使得最终光束 的准直效果更佳。
[0012] 作为优选的方案，所述透镜本体和所述镜座之间设置有压圈。
[0013] 采用上述优选的方案，压圈的设置，增强了镜座和透镜本体的连接强度，透镜本体 不易松动。
[0014] 作为优选的方案，所述支架和镜座之间还设置有紧固件，所述紧固件为顶丝。
[0015] 采用上述优选的方案，顶丝的设置，能够增强支架和镜座之间的连接强度，镜座和 支架连接后的位置被顶丝固定住，工作时不易松动，且能够方便调节镜座和支架的连接位 置。
[0016] 作为优选的方案，所述非球面透镜的个数为至少两个。
[0017] 采用上述优选的方案，可W修正非球面透镜在准直过程中所带来的球差，进而在 简化系统结构的同时，提高光的透过率。
[0018] 作为优选的方案，所述菲涅尔透镜的个数为至少两个。
[0019] 采用上述优选的方案，菲涅尔透镜光通量高，重量轻，使用材料少，且较容易架构 出大型聚光装置。
[0020] 作为优选的方案，所述菲涅尔透镜的与所述L邸光源之间的距离L由其自身的焦 距和由所述非球面透镜的焦距f 2决定，其满足的关系式为L = f 2-fiV (di-d/n)，其中di 为LED面光源与非球面透镜的距离，d为非球面透镜的厚度，n为非球面透镜的折射率。
[0021] 采用上述优选的方案，能够对非球面透镜和菲涅尔透镜与LED面光源之间的距离 进行调节，且调节精度更高，从而提高准直系统的光束利用率。
[0022] 作为优选的方案，所述非球面透镜的焦距为10-50mm。
[0023] 采用上述优选的方案，能够将LED面光源的大部分光源进行接收，从而提高该准 直系统的光束利用率和准直效率。
[0024] 作为优选的方案，所述菲涅尔透镜的焦距为lOO-lOOOmm。
[0025] 采用上述优选的方案，使得非球面透镜聚焦后的光束的准直效果更佳。
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中 所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附图 获得其他的附图。
[0027] 图1为本发明一种LED远程照明光学准直系统的结构示意图之一；
[002引图2为本发明一种LED远程照明光学准直系统的结构示意图之二；
[0029] 图3为本发明一种LED远程照明光学准直系统的结构示意图之S ;
[0030] 图4为本发明一种L邸远程照明光学准直系统中L邸面光源和非球面透镜的安装 示意图；
[0031] 图5为本发明一种LED远程照明光学准直系统中光源的发散效果图。
[0032] 其中，1、LED面光源，2、非球面透镜，21、透镜本体，22、镜座，23、支架，24,压圈，25、 顶丝，3、菲涅尔透镜。
【具体实施方式】
[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 为了达到本发明的目的，如图1、图5所示，在本发明L邸远程照明光学准直系统的 一些实施方式中，其包括L邸面光源1、非球面透镜2 W及菲涅尔透镜3,非球面透镜2位于 L邸面光源1和菲涅尔透镜3之间；L邸面光源1、非球面透镜2 W及菲涅尔透镜3的中屯、 共线；L邸面光源1与非球面透镜2的距离为O-lOmm，非球面透镜2与菲涅尔透镜3的距离 为lOO-lOOOmm。LED面光源1所发出的光满足朗伯分布，光束更均匀。其中，非球面透镜2 和菲涅尔透镜3的个数均为一个，非球面透镜2能够将光束的发散角压缩至50-80°，通过 压缩的角度与菲涅尔透镜3的焦距，可W确定菲涅尔透镜3的直径，之后按照确定后的直径 值，选用菲涅尔透镜，最终能够将光束的发散角压缩至r，L邸光源的照明距离达到2km。 由于菲涅尔透镜的直径决定了照明装置的直径，照明装置的样机基本形状呈油桶状，照明 装置的尺寸直径由菲涅尔透镜3的直径决定，照明装置的长度由菲涅尔透镜3的焦距决定。
[0035] 采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是；该光学准直系统中，能够使非 球面透镜2与L邸面光源1的发光面的距离远小于非球面透镜2的焦距，从而非球面透镜2 能够接收95% W上的光能，且通过非球面透镜2后的光束，经过菲涅尔透镜3准直，能够将 LED面光源1所发出的光束的发散角控制在1. 5° W内，即该光学准直系统的能够应用于大 面积L邸面光源1的准直，实现远距离的照明工作，且发光亮度更高。
[0036] 其中，在上述的实施方式中，试验测试时，非球面透镜2与L邸面光源之间的距离 为0-10臟，菲涅尔透镜3与LED面光源的距离为lOO-lOlOmm，在W上范围内展开，其包括W 下表中所示的实施例1-5 W及对比例。
[0037]
【主权项】
1. L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，包括L邸面光源、非球面透镜W及菲涅尔 透镜，所述非球面透镜位于所述L邸面光源和菲涅尔透镜之间；所述L邸面光源、非球面透 镜W及菲涅尔透镜的中屯、共线；所述L邸面光源与所述非球面透镜的距离为O-lOmm，所述 非球面透镜与所述菲涅尔透镜的距离为lOO-lOOOmm。
2. 根据权利要求1所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜的 一面是平面，其另一面是非球面，所述LED面光源设置于所述非球面透镜的平面侧。
3. 根据权利要求2所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜包 括透镜本体、连接所述透镜本体的镜座W及用于安装所述镜座的支架，所述镜座螺纹连接 所述支架。
4. 根据权利要求3所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述透镜本体和所 述镜座之间设置有压圈。
5. 根据权利要求4所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述支架和镜座之 间还设置有紧固件，所述紧固件为顶丝。
6. 根据权利要求1-5所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜 的个数为至少两个。
7. 根据权利要求1-5所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜 的个数为至少两个。
8. 根据权利要求1-5所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜 的与所述L邸光源之间的距离L由其自身的焦距和由所述非球面透镜的焦距f 2决定，其 满足的关系式为L = (di-d/n)，其中di为L邸面光源与非球面透镜的距离，d为非球 面透镜的厚度，n为非球面透镜的折射率。
9. 根据权利要求8所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜的 焦距为10-50mm。
10. 根据权利要求8所述的L邸远程照明光学准直系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜 的焦距为lOO-lOOOmm。
【专利摘要】本发明公开了一种LED远程照明光学准直系统，包括LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜，所述非球面透镜位于所述LED面光源和菲涅尔透镜之间；所述LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜的中心共线；所述LED面光源与所述非球面透镜的距离为0-10mm，所述非球面透镜与所述菲涅尔透镜的距离为100-1000mm；采用本发明所提供的LED远程照明光学准直系统，能将光束的发散角控制到最小，光源的准直效果和利用率高，可用于大面积LED面光源的准直，实现远距离高亮度的照明工作。
【IPC分类】F21S2-00, F21V5-04, F21Y105-00
【公开号】CN104534329
【申请号】CN201410840539
【发明人】金志樑
【申请人】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月30日