CN104964178A - 一种高效大功率led光纤光源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效大功率LED光纤光源，其包括一铝合金腔体，铝合金腔体为左端口径大、右端口径较小的结构，铝合金腔体内部从左到右依次设有散热基座、透镜固定筒、亚克力非球面透镜以及全透明特氟龙套管，全透明特氟龙套管右端连接有塑料光纤，一部分塑料光纤裸纤芯插入全透明特氟龙套管内，全透明特氟龙套管位于铝合金腔体口径较小的右端腔体内；透镜固定筒内部设有大功率LED灯珠和锥形透镜。本发明端面和侧面同时藕合，能够将大光斑藕合进较小直径的塑料光纤，大幅提高LED光与塑料光纤的藕合效率，并具有体积小、拆装方便、光能利用率高和光功率高的特点，可广泛用于照明光源、荧光和辐射剂量检测用激发光源等领域。

Description

一种高效大功率LED光纤光源
技术领域
本发明涉及一种高效大功率LED光纤光源，尤其是一种可广泛用于照明光源、荧光和辐射剂量检测用激发光源等领域的高效的LED光纤光源。其中高效大功率LED是额定电流超过20mA的大电流LED。
背景技术
由于LED光纤光源与其它方式相比具有成本低、可远距离实现光电分离等独特优点，所以它已广泛地应用于各种场合各领域。比如在一般的灯光照射下，由于灯光中的紫外光作用，容易使图书文物等加速老化。同时容易造成由电火花引起的火灾的危险。而用LED光纤光源照明，既安全又能达到理想的艺术效果；而在油库、矿区等严禁火种入内的特殊场所。应用其他各种照明都有明火的隐患。从安全角度看，LED光纤光源照明应是一种最理想的照明。此外在电磁环境中的温度、压力、位移等检测及监测以及核辐射剂量的监测与检测等方面，LED光纤光源有着许多不可替代的优势。
目前，把LED光藕合进光纤的方法多采用准直透镜、自聚焦透镜、椭圆反射碗等，受LED光源自身特点和光纤数值孔径的限制，普遍存在藕合效率低、能量损耗大、亮度难提高的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉，安装过程简单，且能大幅提高藕合效率、提高光能利用率的藕高效大功率LED光纤光源。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高效大功率LED光纤光源，其关键技术在于：其包括一铝合金腔体，所述铝合金腔体为左端口径大、右端口径较小的喇叭状结构，所述铝合金腔体内部从左到右依次设有散热基座、透镜固定筒、亚克力非球面透镜以及全透明特氟龙套管，所述全透明特氟龙套管右端连接有塑料光纤，一部分塑料光纤裸纤芯插入全透明特氟龙套管内，所述全透明特氟龙套管位于铝合金腔体口径较小的右端腔体内；所述透镜固定筒内部从左至右设有大功率LED灯珠和锥形透镜，所述大功率LED灯珠的底面通过散热基座与铝合金腔体相连，大功率LED灯珠的发光一端放置于锥形透镜中，所述锥形透镜与非球面透镜方向相对扣在一起并定位在铝合金腔体内；
所述铝合金腔体左端外壁上设有基座扣帽，所述散热基座上穿设有与大功率LED灯珠连接的电源线。
优选的，所述铝合金腔体口径较小的一端内壁经抛光处理。
优选的，所述塑料光纤裸纤芯穿入全透明特氟龙套管，裸纤芯的折射率为1.5，全透明特氟龙套管的折射率为1.35，该光纤光源全透明特氟龙套管的端面和侧面同时藕合，从而可以将聚焦光斑大于纤纤芯直径的光藕合进塑料光纤。
优选的，所述亚克力锥形透镜与亚克力非球面透镜相对扣在一起，将大功率LED珠所发出的光线聚焦到塑料光纤裸纤芯与全透明特氟龙套管所组成的端面上。
优选的，所述塑料光纤的孔径为0.5，纤芯直径为2mm。
优选的，所述塑料光纤的裸纤芯穿入全透明特氟龙套管，且二者一起穿入铝合金腔体口径较小的右端，所述塑料光纤与铝合金腔体相压接或胶接。
优选的，所述铝合金腔体大口端直径为23mm，小口端直径为5mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过基座扣帽和铝合金腔体将散热基座、透镜固定筒、大功率LED灯珠、锥形透镜、非球面透镜依次挤紧并固定在一起。本发明整体结构紧凑，设计合理，其采用端面和侧面同时藕合能够将大光斑藕合进较小直径的塑料光纤，从而大幅提高LED光与塑料光纤的藕合效率。同时具有体积小、成本低、拆装方便、光能利用率高和光功率高的特点，可广泛用于照明光源、荧光和辐射剂量检测用激发光源等领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为藕合进塑料光纤的光线示意图；
图3是散热基座的示意图；
其中，1、散热基座；2、大功率LED灯珠；3、电源线；4、基座扣帽；5、铝合金腔体；6、亚克力锥形透镜；7、亚克力非球面透镜；8、全透明特氟龙套管；9、裸纤芯；10、塑料光纤；11、透镜固定筒；12、角度12光线；13、角度13光线；14、角度14光线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见附图1-附图3，本实施例包括一铝合金腔体5，所述铝合金腔体5为左端口径大、右端口径较小的结构，所述铝合金腔体5内部从左到右依次设有散热基座1、透镜固定筒11、非球面透镜7以及全透明特氟龙套管8，所述全透明特氟龙套管8右端连接有塑料光纤10，一部分塑料光纤10裸纤芯9插入全透明特氟龙套管8内，所述全透明特氟龙套管8位于铝合金腔体5口径较小的右端腔体内；所述透镜固定筒11内部从左至右设有大功率LED灯珠2和锥形透镜6，所述大功率LED灯珠2的底面通过散热基座1与铝合金腔体1相连，大功率LED灯珠2的发光一端放置于锥形透镜6中，所述锥形透镜6与非球面透镜7方向相对扣在一起并定位在铝合金腔体5上；所述铝合金腔体5左端外壁上螺纹连接有基座扣帽4，所述散热基座1上穿设有与大功率LED灯珠2连接的电源线3。其中锥形透镜和非球面透镜均为亚克力材质，当然可以采用其他材质。
其中，电源线3穿过散热基座1上的线孔与大功率LED灯珠2的正负极焊接。大功率LED灯珠2通过导热胶粘贴在散热基座1上。散热基座1的厚度为5㎜。
本发明通过散热基座扣帽4和铝合金腔体5将散热基座1、大功率LED灯珠2、透镜固定筒11、锥形透镜、非球面透镜依次挤紧并固定在一起。大功率LED灯珠2的底面通过散热基座1与铝合金腔体5相连，铝合金腔体5的左侧有电源线线孔，电源线3可以集成在其它电路中也也可以接上专用LED驱动电源。
所述铝合金腔体5口径较小的一端内壁经抛光处理。所述铝合金腔体5大口端直径为23mm，小口端直径为5mm。
所述塑料光纤裸纤芯9穿入全透明特氟龙套管8，裸纤芯9的折射率为1.5，全透明特氟龙套管8的折射率为1.35，从而可以将聚焦光斑大于纤芯直径的光藕合进塑料光纤，所述全透明特氟龙套管8的端面和侧面同时藕合。所述塑料光纤10的孔径为0.5，纤芯直径为2mm。所述塑料光纤10的裸纤芯穿入全透明特氟龙套管，且二者一起穿入铝合金腔体5口径较小的右端，所述塑料光纤（长出来的一段带皮的光纤）通过外皮与铝合金腔体相压接或胶接。
采用本发明，当大功率LED灯珠2发光时，光线经锥形透镜6和非球面透镜7聚焦汇聚到塑料光纤裸纤芯9与全透明特氟龙套管8组成的端面上，光斑直径略小于5mm。
如图2所示，由于铝合金腔体5的小口端内壁经过抛光处理，以及塑料光纤裸纤芯9的折射率大于全透明特氟龙套管8，所以以角度12入射进全透明特氟龙套管8的光线经过铝合金腔体5内抛光面反射后，从侧面藕合进塑料光纤裸纤芯9，被裸纤芯9反射的少部分光线再次被铝合金腔体5内抛光面反射进入纤芯9；以角度13入射进裸纤芯9的光线直接形成全反射在塑料光纤10内传输；以角度14入射进全透明特氟龙套管8的光线从侧面藕合进塑料光纤裸纤芯9，被裸纤芯9反射的少部分光线再次被腔体5内抛光面反射进入裸纤芯9。
本发明结构简单，成本低廉，并且藕合效率高，可广泛用于照明光源、荧光和辐射剂量检测用激发光源等领域。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种高效大功率LED光纤光源，其特征在于：其包括一铝合金腔体（5），所述铝合金腔体（5）为左端口径大、右端口径较小的结构，所述铝合金腔体（5）内部从左到右依次设有散热基座（1）、透镜固定筒（11）、非球面透镜（7）以及全透明特氟龙套管（8），所述全透明特氟龙套管（8）右端连接有塑料光纤（10），一部分塑料光纤（10）裸纤芯（9）插入全透明特氟龙套管（8）内，所述全透明特氟龙套管（8）位于铝合金腔体（5）口径较小的右端腔体内；所述透镜固定筒（11）内部从左至右设有大功率LED灯珠（2）和锥形透镜（6），所述大功率LED灯珠（2）的底面通过散热基座（1）与铝合金腔体（5）相连，大功率LED灯珠（2）的发光一端放置于锥形透镜（6）中，所述锥形透镜（6）与非球面透镜（7）方向相对扣在一起并定位在铝合金腔体（5）内；
所述铝合金腔体（5）左端外壁上设有基座扣帽（4），所述散热基座（1）上穿设有与大功率LED灯珠（2）连接的电源线（3）。
2.根据权利要求1所述的高效大功率LED光纤光源，其特征在于：所述铝合金腔体（5）口径较小的一端内壁经抛光处理。
3.根据权利要求1所述的高效大功率LED光纤光源，其特征在于：所述塑料光纤裸纤芯（9）穿入全透明特氟龙套管（8），裸纤芯（9）的折射率为1.5，全透明特氟龙套管（8）的折射率为1.35，所述全透明特氟龙套管（8）的端面和侧面同时藕合。
4.根据权利要求1所述的高效大功率LED光纤光源，其特征在于：所述塑料光纤（10）的孔径为0.5 mm，纤芯直径为2mm。
5.根据权利要求1所述的高效大功率LED光纤光源，其特征在于：所述塑料光纤（10）的裸纤芯穿入全透明特氟龙套管，且二者一起穿入铝合金腔体（5）口径较小的右端，所述塑料光纤与铝合金腔体相压接或胶接。
6.根据权利要求1所述的高效大功率LED光纤光源，其特征在于：所述铝合金腔体（5）大口端直径为23mm，小口端直径为5mm。
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