[实用新型]LED-光纤耦合透镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤照明耦合透镜，尤其涉及一种使LED与光纤具有高耦合效率的透镜。

背景技术

光纤照明系统因其设计自由度高、使用安全可靠、寿命长和维护简单等优点，成为照明技术的新宠。20世纪80年代低成本高性能聚合物光纤的成功开发，使得光纤照明逐渐普及，且由于其光电分离特性，广泛应用于室内装饰、水景、建筑和易燃易爆等特殊照明场所。虽然大功率LED已经能够满足光纤照明对光源的需求，但是由于LED光源发散角大和光提取效率低的问题，目前LED光纤照明系统的耦合效率依然不高，通常只能达到20%左右。通过提升耦合效率，能够大幅提升现有LED光纤照明系统的性能，而改进LED光源与照明光纤耦合方式是提升耦合效率的最有效途径。传统透镜组的设计方法，结构较为复杂，端面反射损耗较大，不能够很好地满足LED光纤耦合器的要求，而在实际应用中，由于实际出射光功率提升不明显，所以改善光源与透镜的耦合方式是解决耦合效率的一个关键因素。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可提升LED与光纤耦合效率的LED-光纤耦合透镜。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高耦合效率的LED-光纤耦合透镜，包括透镜主体，此透镜主体为椭球体，以椭球体沿其中心轴线的两端为左右两端，椭球体的左右两端分别开有球半径不相同的第一球形凹腔和第二球形凹腔，第一球形凹腔的腔底和第二球形凹腔的腔底分别形成球形入射面和球形出射面，位于第一球形凹腔和第二球形凹腔之间的则为椭球反射面；且第一球形凹腔和第二球形凹腔的球心分别与椭球体的左、右焦点重合，LED安装在椭球体的左焦点上，光纤放置在椭球体的右焦点上。

所述透镜主体为透光率大于93%的PMMA透镜主体。

采用上述方案后，本实用新型的LED-光纤耦合透镜，球形入射面、球形出射面和椭球反射面组合起来形成一个全内反射透镜，工作时，从LED发出的光线经过左端的球形入射面折射时光线方向保持不变，经椭球反射面反射到右端的球形出射面上，在右端的球形出射面折射时出射光线方向不变，到达椭球体的右焦点并耦合进光纤进行传输。本实用新型的LED-光纤耦合透镜，能极大地提升光源的中心光强，聚光能力强，光耦合效率高达86.366%，是一种极具应用潜力的LED-照明光纤耦合装置。而且本实用新型的透镜，能在保持低耦合损耗的同时，将比较复杂的透镜组简化为单透镜，减小端面反射损耗。

附图说明

图1为本实用新型LED-光纤耦合透镜纵切面剖面图。

图2为本实用新型LED-光纤耦合透镜俯视结构图。

附图标识说明

1-椭球体

11-第一球形凹腔          12-第二球形凹腔

13-球形入射面            14-球形出射面

15-椭球反射面

具体实施方式

本实用新型一种高耦合效率的LED-光纤耦合透镜，如图1、图2所示，包括透镜主体，此透镜主体为椭球体1，以椭球体1沿其中心轴线的两端为左右两端，椭球体1的左右两端分别开有球半径不相同的第一球形凹腔11和第二球形凹腔12，第一球形凹腔11的腔底和第二球形凹腔12的腔底分别形成球形入射面13和球形出射面14，椭球体1位于第一球形凹腔11和第二球形凹腔12之间的表面则为椭球反射面15；且第一球形凹腔11和第二球形凹腔12的球心分别与椭球体1的左、右焦点重合，LED安装在椭球体1的左焦点上，具有一定直径和数值孔径角I_c的光纤放置在椭球体1的右焦点上。

本实施例中，椭球体1采用透光率大于93%的PMMA通过模具加工成型。

本实用新型的LED-光纤耦合透镜，球形入射面13、球形出射面14和椭球反射面15组合起来形成一个全内反射透镜，工作时，从LED发出的光线经过左端的球形入射面13折射时光线方向保持不变，经椭球反射面15反射到右端的球形出射面14上，在右端的球形出射面14折射时出射光线方向不变，到达椭球体1的右焦点并耦合进光纤进行传输。本实用新型的LED-光纤耦合透镜，能极大地提升光源的中心光强，聚光能力强，光耦合效率高达86.366%，是一种极具应用潜力的LED-照明光纤耦合装置。而且本实用新型的透镜，能在保持低耦合损耗的同时，将比较复杂的透镜组简化为单透镜，减小端面反射损耗。

以上已将本实用新型作一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。