[实用新型]一种LED准直系统

说明书

本实用新型公开了一种LED准直系统，包括LED芯片和2片以上依次分布在LED出光通道上的准直透镜，所述准直透镜的组合焦距范围是3‑8mm，所述组合焦距与所述准直系统出光口径的比值范围为0.4‑0.8，所述准直系统的后截距范围是0‑3mm。与现有技术比较，本实用新型具有准直光学效率高、结构简单、使用方便的有益效果。

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，更具体地，涉及一种LED准直系统。

背景技术

由于 LED 相对于传统照明光源具有节能、环保、使用寿命长、反应速度快等优点，大功率 LED 照明技术引起了国内外光源界的普遍关注，已成为具有发展前景和影响力的一项高新技术产品。但由于LED的发光角度较大，为集中LED的发光光束，提高LED的远程射能，因此需要对LED所发出的光线进行准直。然而，现有技术中的 LED 准直透镜，大多存在着结构复杂、实现成本高、准直效果不理想的缺陷和不足，限制了其推广使用。对于阵列的每个 LED 光源使用分离且不同的准直器增加了光发光装置的尺寸、复杂性和成本，不符合要求。另外，由于较大折射角处的菲涅尔损耗和光束扩展，收集透镜的大角度折射减小了总的收集效率。因此 LED 发光装置中需要准直或聚焦光的透镜，减少发射器组装过程中的控制和调整，进而提高 LED 发光装置光学效率。

实用新型内容

为克服现有的技术缺陷，本实用新型提供了一种提高LED光学效率、结构简单、使用方便的LED准直系统。

为实现本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种LED准直系统，包括LED芯片和2片以上依次分布在LED出光通道上的准直透镜，所述准直透镜的组合焦距范围是3-8mm，所述组合焦距与所述准直系统出光口径的比值范围为0.4-0.8，所述准直系统的后截距范围是0-3mm。

准直透镜用于对LED芯片所发出的光线进行准直，使原本向四周发散的光线集中，提高单位面积内光束的光通量。关于两片准直透镜的组合焦距计算公式为：

其中，f'为两片准直透镜的组合焦距，f'₁和f'₂分别为两片镜片的焦距，d₁₂为第一片准直透镜的像方主平面和第二片准直透镜物方主平面之间的距离。准直透镜组合焦距的范围限定了准直透镜的尺寸以及LED芯片的尺寸，从而筛选出更有利于提高光学效率的产品。

在限定组合焦距范围的基础上，限定组合焦距与出光口径的比值范围为0.4-0.8，即F数的范围在0.4-0.8之间，F数的定义为组合焦距f'与出光口径D的比值，即F= f'/D，f'表示系统的组合焦距，D为准直系统的出光口径。F数关乎到准直系统收集LED光线的效率，即对应于可以被准直系统收集LED光线的角度。假设θ为被准直系统收集LED光线的角度，则F数与θ之间的关系为：

由于准直系统收集LED光线的角度θ为90°时效果最佳，此时F数为0.5，因此限定F数的范围在0.4-0.8之间，从而进一步限定了准直系统收集LED光线的效率，大大提高了准直系统的光学利用率。

所述准直系统的后截距是指准直透镜靠近LED芯片的一面离焦点的距离。由于LED芯片的面积在1mm²—10mm²的范围内得到的准直效率最佳，在保证准直效率的前提下，当焦距过长时，必使准直系统的出光口径增大，如此再扩展多LED阵列时，相应总的发光面积将会增大，即整个发光装置体积过大，而且制造成本偏高。当焦距较短时，同样的芯片尺寸，焦距越短，准直系统的准直效果不理想，即经准直后光线发散角仍比较大。因此在准直透镜同样的收集光线效率的前提下，适当控制后截距可降低成本。

本实用新型中，LED的发光角为150°～180°之间，经准直透镜系统准直后，LED发散角被缩小到15°～32°之间。