[实用新型]一种LED准直聚光组件

说明书

本实用新型公开了一种LED准直聚光组件，包括LED芯片和依次设在LED出光通道上的准直透镜阵列、光学积分器件以及聚光镜，所述聚光镜与光学积分器件相邻的一面为入光面，相离的一面为出光面，所述聚光镜的出光面呈向外凸出的弧面结构；所述LED芯片所发出的光线经准直透镜阵列准直、光学积分器件匀光和聚光镜聚光后，从聚光镜的出光面射出的光束夹角为30°～60°。与现有技术相比，本实用新型具有能有效提高LED光学效率、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准直聚光组件。

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能有效提高LED光学效率、结构简单、使用方便的LED准直聚光组件。

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准直聚光组件，包括LED芯片和依次设在LED出光通道上的准直透镜阵列、光学积分器件以及聚光镜，所述聚光镜与光学积分器件相邻的一面为入光面，相离的一面为出光面，所述聚光镜的出光面呈向外凸出的弧面结构；所述LED芯片所发出的光线依次经过准直透镜阵列准直、光学积分器件匀光和聚光镜聚光后，从聚光镜的出光面射出的光束夹角为30°～60°。

本实用新型中，准直透镜阵列用于将LED所发出的光线进行准直，将原本向四周发散的光线聚集合拢，提高LED光学效率。光学积分器件为复眼透镜阵列。复眼透镜是由一系列小透镜组合形成，将复眼透镜阵列应用于LED中可以获得高的光能利用率和大面积的均匀照明。聚光镜再将从光学积分器件射出的光线进行聚集合拢，提高光源效率。

因为光线经聚光镜出光面射出后，是先会聚在聚光镜的焦点附近，然后再发散。由于小于40°在第二焦点处形成的图案照明区域很大，除成像灯外产品不具竞争力，大于60°后续成像系统效率不高，因此限定从聚光镜的出光面射出的光束夹角为30°～60°之间，也即限定整个光源装置的发光角全角在30°～60°之间，从而限定整个系统出光口的聚光镜的F₂数在1.0—1.6之间。

F₂数即为光学系统的相对孔径的倒数，与聚光镜的焦距及聚光镜的口径的关系：F₂=f/D，其中f为聚光镜的焦距，D为聚光镜的通光孔径，这里的F₂数即为得到出光束在聚光镜出光面的角度。假设经聚光镜的光束夹角全角为2α，那么2α=30°～60°，聚光镜的出光面射出的光束夹角与聚光镜F₂数的关系为：

得到的聚光镜的F₂数在1.0—1.6之间。

进一步地，所述LED芯片所发出的光线经聚光镜的入光面进入，再经聚光镜的出光面射出后，聚焦于聚光镜的焦点上，形成一个有效尺寸小于聚光镜有效出光口径的六边形光斑。

聚光镜把经准直透镜准直后的光束重新聚焦于聚光镜的焦点上，形成一个有效尺寸小于聚光镜有效出光口径的均匀照明的六边形光斑，从而提高LED光学效率。