CN101629700A - 一种光纤-led同轴连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种光纤－LED同轴连接器，包括前端外套筒和后端外套筒相互配合衔接构成腔体，LED底座置于前端外套筒内，LED底座与光纤端部之间安装聚光透镜，光纤固定器安装在于该腔体内，用于固定LED底座、聚光透镜和光纤。光纤固定器包括定心环和夹紧环，LED作为聚光透镜的输入，光纤作为光线输出的传导体。LED底座上封装了LED芯片、散热体、芯片引线、电极引线和反光碗。反光碗对LED输出光进行准直，聚光透镜将光线聚焦到光纤内，定心环和LED底座精确加工配合保证光纤和LED芯片的同轴，从而有效提高耦合效率。同时，本连接器机械连接结构简单、紧凑，安装与拆卸简单方便。

Description

一种光纤-LED同轴连接器
技术领域
本发明涉及一种光纤与LED连接器，特别是一种自准直式的光纤-LED同轴连接器，适用于采用LED与光纤配合使用的各种灯具。
背景技术
随着LED行业的发展，由于LED具有发光效率高，体积小，发光方向性好、寿命长等优点，而这些恰恰弥补了传统的白炽灯能源利用率低，体积过大的缺点。传统的白炽灯逐渐退出市场，LED逐渐得到广泛应用。
上个世纪70年代，光纤产业的兴起为人们提供了一种新的传导光能和信息的方式。光纤具有体积小，重量轻，传输效率高，损耗小易于铺设等优点，逐渐取代了昂贵的金属材料成为主要的通信材料。目前随着能源危机与资源的到来，LED与光纤的结合以求达到能量的高效传输的系统已经在某些领域有些应用。
然而目前的这些应用由于光纤和LED的连接或者过于简单，LED发出的光大部分都浪费了，耦合效率不高，或者结构过于复杂，不方便组装和拆卸，所以这些应用并没有体现LED与光纤耦合的巨大优势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、耦合效率高、安装和拆卸方便、安全性能好、易于扩展移植应用的光纤-LED同轴联接器。
本发明的技术解决方案是：一种光纤-LED同轴连接器，其特征在于，前端外套筒和后端外套筒相互配合衔接构成腔体，LED底座置于前端外套筒内，LED底座与光纤端部之间安装聚光透镜，光纤固定器安装在于该腔体内，用于固定LED底座、聚光透镜和光纤。
其中，所述光纤固定器包括定心环和夹紧环，定心环将所述LED底座、聚光透镜、光纤端部固定，夹紧环固定所述腔体内除该光纤端部外的其余光纤段。
其中，所述前端外套筒与后端外套筒通过螺纹连接，两者之间通过螺纹旋紧和松开实现对光纤的夹紧与松开。
其中，所述LED底座包括LED芯片、反光碗、芯片引线和电极引线，LED芯片置于反光碗焦点位置，以尽可能收集LED芯片侧面发光和对光线准直平行射出，所述电极引线穿过LED底座上的过孔，与所述LED芯片的芯片引线连接。
其中，所述LED底座还包括散热体，所述LED芯片和反光碗置于散热体中心位置上。
其中，所述聚光透镜由定心环的内部凸起结构即限位环来限定，聚光透镜距光纤端面的距离由限位环的长度来控制，可采用胶将其固定在定心环内。
其中，所述散热体采用导热性能高的材料制成。
其中，所述LED芯片表面可封装有一薄层保护胶体，以保护芯片不受损坏。
其中，所述定心环用可精确加工的金属或合金材料制成，通过它和LED底座的精确配合，保证光纤与LED芯片的同轴对准，提高耦合效率。
其中，所述夹紧环用弹性材料加工，利用前后端外套筒的旋紧对橡胶产生轴向的压缩和横向的膨胀，从而在横向对光纤有加紧作用，并保证光纤不产生发生轴向的移动。
本发明的有益效果如下述：
光纤和LED同轴度高
本发明采用三种方法保证同轴对准。首先，LED底座和定心环的精确配合，保证了光纤轴心和LED中心在同一直线上，即横向对准。其次，夹紧环为弹性材质，它具有一定长度，利用其固有的减震和缓冲作用防止外界应力对光纤同轴的不良作用。再者，装配时，旋紧两套筒相当于在轴向压缩橡胶，橡胶便在横向上对光纤有夹紧作用，从而防止光纤的轴向移动，即轴向对准。这样也有利于将LED发出的光线耦合到光纤里去，提高耦合效率。
耦合效率高
本发明采用反光碗收集LED芯片向各个方向发射的光并对光线进行准直平行射出，之后利用聚光透镜将平行入射光聚焦进光纤，这样便可达到很高的耦合效率。
安装和拆卸简单方便
本发明采用直插式的装配方法，光纤顺序插入后端外套筒、夹紧环、定心环，再在定心环的穿孔处放置聚光透镜，此即完成后端部件连接；LED芯片、反光碗、散热体整体封装成LED底座，再安装在前端外套筒内；然后前端外套筒与后端外套筒通过螺纹连接固定，此即完成安装。拆卸与安装顺序相反。
减小光纤-LED连接器的体积
本发明可直接采用LED芯片进行光纤耦合，而不使用公知普通大功率LED较大的塑料透镜封装结构。普通大功率LED(带封装透镜)发光面直径约为10mm，导致后续耦合透镜太大，而本发明LED芯片发光面减小到1mm*1mm左右，需要的耦合(聚光)透镜较小，这样便使连接器的大小大为减小。
制造和加工简单
本发明连接部分采用的部件如夹紧环、定心环均采用简单孔轴构件，前端外套筒、后端外套筒的螺纹配合，加工都比较简单。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明的结构剖视图。
图2为本发明的主要结构装配图。
图3为本发明的LED底座结构示意图。
主要元件说明：
11、前端外套筒           12、LED底座
121、LED芯片             122、反光碗
123、散热体              124、芯片引线
125、电极引线            13、后端外套筒
14、夹紧环               15、定心环
151、限位环              16、光纤
17、聚光透镜
具体实施方式
如图1、2所示，本发明提出一种自准直式的光纤-LED同轴连接器，包括前端外套筒11和后端外套筒13，以及放置于前端外套筒11内的LED底座12和放置于后端外套筒13内的光纤固定器、聚光透镜17。光纤固定器由定心环15和夹紧环14组成。前端外套筒11和后端外套筒13通过螺纹连接。
本发明装配采用直插式结构，如图2并参照图3所示，装配时可细分为分四步。第一步，只需将光纤依次插入后端外套筒13、夹紧环14、定心环15；第二步，将聚光透镜17从定心环15另一端穿孔放入，并与限位环151接触；第三步将封装好的LED底座12，包括LED芯片121、反光碗122、散热体123、芯片引线124和电极引线125放在前端外套筒11内；第四步，LED底座12和定心环15配合好，然后将前端外套筒11和后端外套筒13扭紧。此即完成装配，拆卸时与此顺序相反。这种可拆式的结构使用起来非常方便。
如图3所示LED底座部分，由LED芯片121、反光碗122、由散热体123、芯片引线124和电极引线125如图1、3中所示整体封装。其中，反光碗122置于LED底座12中央，外端直径约等于光纤16直径；LED芯片121置于反光碗焦点位置处，利用反光碗收集LED芯片向各个方向发射的光并对光线进行准直；LED芯片121外不封装塑胶透镜，以减小发光面积，但可以有一薄层透明保护胶体，以保护LED芯片不受磨损。
聚光透镜17直径等于或大于光纤16直径，它和限位环151接触，其焦距约等于限位环的长度，用于将反光碗122准直的平行光聚焦进光纤，从而提高耦合效率。
本发明通过加工时提高LED底座12和定心环15的配合等级如H7/h6，来保证光纤和LED芯片的同轴度，也能提高耦合效率。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种光纤-LED同轴连接器，其特征在于，前端外套筒和后端外套筒相互配合衔接构成腔体，LED底座置于前端外套筒内，LED底座与光纤端部之间安装聚光透镜，光纤固定器安装在于该腔体内，用于固定LED底座、聚光透镜和光纤。
2.根据权利要求1所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述光纤固定器包括定心环和夹紧环，定心环将所述LED底座、聚光透镜、光纤端部固定，夹紧环固定所述腔体内除该光纤端部外的其余光纤段。
3.根据权利要求2所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述前端外套筒与后端外套筒通过螺纹连接，两者之间通过螺纹旋紧和松开实现对光纤的夹紧与松开。
4.根据权利要求1所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述LED底座包括LED芯片、反光碗、芯片引线和电极引线，所述LED芯片置于反光碗焦点位置，所述电极引线穿过LED底座上的过孔，与所述LED芯片的芯片引线连接。
5.根据权利要求4所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述LED底座还包括散热体，所述LED芯片和反光碗置于散热体中心位置上。
6.根据权利要求2所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述聚光透镜的位置由定心环的内部凸起结构即限位环来限定，聚光透镜距光纤端面的距离由限位环的长度来控制，可采用胶将其固定在定心环内。
7.根据权利要求5所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述散热体采用导热性能高的材料制成。
8.根据权利要求6所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述LED芯片表面可封装有一薄层保护胶体，以保护芯片不受损坏。
9.根据权利要求2或3所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，定心环用可精确加工的金属或合金材料制成。
10.根据权利要求2或3所述的光纤-LED同轴连接器，其特征在于，所述夹紧环用弹性材料加工，利用前后端外套筒的旋紧对所述夹紧环产生轴向的压缩和横向的膨胀，从而在横向对光纤有加紧作用，并保证光纤不产生发生轴向的移动。
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