CN105972466A - 一种应用于led的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于LED的光学系统，包括透镜和反光架；透镜包括对光具有汇聚作用的、至少具有第一曲面的中心部，以及与中心部环绕连接的平面部，其两面均为平面；反光架具有呈旋转曲面的第二曲面，第二曲面为反光面，且其中心轴与透镜的中心光轴重合，透镜与第二曲面的一端接合；LED光源位于反光架内的中心轴处。该光学系统透镜具有环绕的平面部，光经过平面部光路不会改变，无论是由LED光源发出的直接照射到透镜平面部的光线，或者是经反光架反光面反射后的光线照射到平面部，都会经平面部直接射出。因此在光学设计时，根据配光要求针对性地对透镜中心部、反光架第二曲面进行设计即可，不需要兼顾，降低了光学设计难度。

Description

一种应用于LED的光学系统

技术领域

本发明涉及LED聚光配光技术领域，特别是涉及一种应用于LED的光学系统。

背景技术

专利号为CN 204477928U的专利文献公开了一种LED光学系统，用于实现LED点光源的聚光配光，具体包括汇聚透镜、反光支架及LED光源。其中，汇聚透镜为由第一曲面和第二曲面构成的非均匀厚度的透镜，反光支架具有作为反光面的第三曲面，通过透镜的第一曲面、第二曲面以及为反光面的第三曲面，实现调整LED点光源的发出光线，实现对LED光源的聚光配光。

但上述LED光学系统存在以下问题：上述光学系统中LED光源的发出光分为两种，一种为直接照射到透镜的直射光，另一种为经反光面反射后照射到透镜的反射光，然而在透镜的部分位置处，会同时有直射光和反射光射入，因此在进行光学设计时要同时兼顾这两部分光，这使光学设计难度较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于LED的光学系统，克服了现有的应用于LED聚光配光的光学系统在进行光学设计时设计难度较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种应用于LED的光学系统，包括透镜和反光架；

所述透镜包括对光具有汇聚作用的、至少具有第一曲面的中心部，以及与所述中心部环绕连接的平面部，其两面均为平面；

所述反光架具有呈旋转曲面的第二曲面，所述第二曲面为反光面，且其中心轴与所述透镜的中心光轴重合，所述透镜与所述第二曲面的一端接合；

LED光源位于所述反光架内的中心轴处。

可选地，所述中心部的背向LED光源的一面为所述第一曲面。

可选地，所述中心部的朝向所述LED光源的一面为平面或者曲面。

可选地，所述中心部与所述平面部不处于同一平面内，所述中心部位于所述反光架内，所述透镜还包括连接所述中心部与所述平面部的连接部。

可选地，所述中心部、所述连接部、所述平面部三者中的任意一者为单独部件，与另外部件可拆卸连接；

或者，所述中心部、所述连接部、所述平面部均为单独部件，相互之间可拆卸连接。

可选地，所述中心部、所述连接部、所述平面部三者可以由相同或者不同的材料制成。

可选地，LED光源的电路板与所述第二曲面的另一端接合，所述LED光源位于所述透镜、所述第二曲面及所述电路板形成的封闭空间内。

可选地，所述反光架为旋转体，所述旋转体的内侧壁具有所述第二曲面。

可选地，所述平面部的厚度均匀。

可选地，所述透镜为透明玻璃透镜或透明塑料透镜。

由上述技术方案可以看出，本发明所提供的应用于LED的光学系统，包括透镜和反光架，其中，透镜包括对光具有汇聚作用的、至少具有第一曲面的中心部，以及与中心部环绕连接的平面部；反光架具有呈旋转曲面的第二曲面，该第二曲面为反光面，并且其中心轴与透镜的中心光轴重合，透镜与反光架第二曲面的一端接合，LED光源位于反光架内的中心轴处。该光学系统用于实现对LED光源的聚光配光，LED光源的发出光分为两部分，其中一部分直接照射到透镜的中心部，经透镜中心部汇聚成小角度光束或平行光束射出；另一部分的发出光照射到反光架的第二曲面，经第二曲面反射后照射到透镜的平面部，直接射出。

该透镜具有平面部，光经过平面部光路不会改变，因此无论是由LED光源发出的直接照射到透镜平面部的光线，或者是经反光架反光面反射后的光线照射到平面部，都会经平面部直接射出。因此在进行光学设计时，根据配光要求对透镜中心部、反光架第二曲面进行相应设计即可，不需要兼顾，与现有光学系统相比，降低了光学设计难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种应用于LED的光学系统的结构示意图；

图2为图1所示光学系统的光路示意图；

图3为本发明又一实施例提供的一种应用于LED的光学系统的结构示意图；

图4为图3所示光学系统的光路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种应用于LED的光学系统，包括透镜和反光架；

所述透镜包括对光具有汇聚作用的、至少具有第一曲面的中心部，以及与所述中心部环绕连接的平面部，其两面均为平面；

所述反光架具有呈旋转曲面的第二曲面，所述第二曲面为反光面，且其中心轴与所述透镜的中心光轴重合，所述透镜与所述第二曲面的一端接合；

LED光源位于所述反光架内的中心轴处。

本发明实施例提供的应用于LED的光学系统，包括透镜和反光架，其中，透镜包括对光具有汇聚作用的、至少具有第一曲面的中心部，以及与中心部环绕连接的平面部；反光架具有呈旋转曲面的第二曲面，该第二曲面为反光面，并且其中心轴与透镜的中心光轴重合，透镜与反光架第二曲面的一端接合，LED光源位于反光架内的中心轴处。该光学系统用于实现对LED光源的聚光配光，LED光源的发出光分为两部分，其中一部分直接照射到透镜的中心部，经透镜中心部汇聚成小角度光束或平行光束射出；另一部分发出光照射到反光架的第二曲面，经第二曲面反射后照射到透镜的平面部射出。

该光学系统透镜具有平面部，光经过平面部光路不会改变，因此无论是由LED光源发出的直接照射到透镜平面部的光线，或者是经反光架反光面反射后的光线照射到平面部，都会经平面部直接射出。因此在进行光学设计时，根据配光要求针对性地对透镜中心部、反光架第二曲面进行设计即可，不需要兼顾，与现有光学系统相比，降低了光学设计难度。

下面结合附图对本发明应用于LED的光学系统进行详细说明。

请参考图1，为本发明一实施例提供的一种应用于LED的光学系统的结构示意图，由图可知，该光学系统包括透镜1和反光架2。

其中，透镜1包括中心部10和平面部11，中心部10对光具有汇聚作用，至少具有第一曲面100。LED光源3发出光的一部分直接照射到透镜的中心部10，经中心部后汇聚成小角度光束或平行光束射出，可参考图2，图2为图1所示光学系统的光路示意图。

所述平面部11与中心部10环绕连接，平面部11的两面均为平面，光线经过平面部11光路不会改变。

具体的，所述中心部10的背向LED光源的一面为第一曲面100，中心部10的朝向LED光源的一面可以是平面，如图1所示；可选的，中心部10的朝向LED光源的一面也可以是曲面。在实际应用中，根据LED光源的配光要求，可以对透镜中心部的两面的光学尺寸进行相应设计。对于中心部一面为曲面一面为平面的透镜结构，制作工艺相对简单；对于中心部两面均为曲面的透镜结构，可以满足较高的配光要求，但成型工艺较复杂。

本实施例中，优选的，透镜平面部11的厚度均匀。对于现有的LED光学系统，正如背景技术部分描述，其透镜为由两曲面构成的非均匀厚度的透镜，在实际生产成型中两曲面都存在一定程度的缩水问题，导致其光学尺寸与标准尺寸有偏差，使光无法完全按照设计光路照射，特别对于超小角度设计的系统影响非常大。而本发明光学系统其透镜采用环绕的平面结构，平面部厚度均匀，可以杜绝制作时的缩水问题，成型容易，成品率高。

反光架2具有呈旋转曲面的第二曲面20，所述第二曲面20为反光面，并且其中心轴与所述透镜1的中心光轴重合，透镜1与第二曲面20的一端接合，参考图1所示，LED光源3位于反光架内的中心轴处。LED光源的一部分发出光会照射到反光架的第二曲面，经第二曲面反射后照射到透镜的平面部射出，参考图2所示。

在进行光学设计时，可根据LED光源的出光角度，相应设计反光架第二曲面的面形和尺寸，使LED光源照射到反光架第二曲面后形成的反射光，能大部分地由透镜平面部射出，避免照射到透镜中心部。

本实施例应用于LED的光学系统，用于实现对LED光源的聚光配光，LED光源的发出光分为两部分，其中一部分直接照射到透镜的中心部，经透镜中心部汇聚成小角度光束或平行光束射出；另一部分发出光照射到反光架的第二曲面，经第二曲面反射后照射到透镜的平面部射出。该光学系统基于透镜和呈反光面的第二曲面，实现了对LED光源的所有光线进行二次配光，能达到较好的聚光配光效果。

另外，优选的，本实施例光学系统，中心部和平面部可为单独部件，两者可拆卸连接，这样使透镜在制作时，透镜中心部和平面部可以独立制作，便于加工，也有助于提高加工精度。

其中，透镜中心部和平面部可以采用相同材料，或者也可采用不同材料。

请参考图3和图4，图3为本发明又一实施例提供的一种应用于LED的光学系统的结构示意图，图4为图3所示光学系统的光路示意图。由图可知，本实施例中透镜1包括中心部10、平面部11，还包括连接部12，中心部10与平面部11不处于同一平面内，中心部10位于所述反光架2内，通过连接部12将中心部10和平面部11连接。

这种透镜结构设计，使中心部10与LED光源3的距离减小，通过光路设计，可以使LED光源直接照射到透镜的光大部分地通过中心部射出，而由反光架第二曲面反射的光大部分地由平面部射出，可以优化配光效果。

其中优选的，透镜1的中心部10、连接部12、平面部11三者中的任意一者可以为单独部件，与另外部件可拆卸连接；或者，透镜1的中心部10、连接部12、平面部11均为单独部件，相互之间可拆卸连接。这样透镜在制作时，中心部、平面部及连接部可以独立制作加工，加工方便，也有助于控制及提高加工精度。

透镜的中心部10、连接部12、平面部11三者可以采用相同材料制成，或者也可以采用不同材料制成。

本实施例中，优选为透镜平面部11的厚度均匀，可以杜绝透镜制作时的缩水问题，不会影响光路，成型容易，成品率高。

本实施例应用于LED的光学系统，用于实现对LED光源的聚光配光，其透镜包括对光具有汇聚作用的中心部，以及两面为平面的平面部、连接中心部和平面部的连接部，反光架具有作为反光面的第二曲面，该光学系统基于透镜和反光架呈反光面的第二曲面，实现对LED光源的所有光线进行二次配光；通过光路设计，可以使LED光源直接照射到透镜的光大部分地通过中心部射出，而由反光架第二曲面反射的光大部分地由平面部射出，可以优化配光效果。

在上述各实施例中，透镜1可以是透明玻璃透镜或者透明塑料透镜，可以理解的是，也可以是其它透明材料制作的透镜。

在上述各实施例中，可参考图1、图3，LED光源3的电路板4与所述第二曲面20的另一端接合，所述LED光源3位于所述透镜1、所述第二曲面20及所述电路板4形成的封闭空间内，这样该光学系统能对LED光源发出的所有光进行二次配光，并保证出光能量。

在一种具体实施方式中，所述反光架2本身为旋转体，所述旋转体的内侧壁具有所述第二曲面20。

所述第二曲面20优选采用高反射系数的曲面，能够减少光线在该曲面上反射时的能量损失，保证最终出射光束的能量。

因此，本发明应用于LED的光学系统，用于实现对LED光源的聚光配光，LED光源的发出光分为两部分，其中一部分直接照射到透镜的中心部，经透镜中心部汇聚成小角度光束或平行光束射出；另一部分发出光照射到反光架的第二曲面，经第二曲面反射后照射到透镜的平面部射出。该光学系统基于透镜和呈反光面的第二曲面，实现对LED光源的所有光线进行二次配光，能达到较好的聚光配光效果。

本发明光学系统透镜具有平面部，平面部厚度均匀，可以杜绝透镜制作时的缩水问题，成型容易，成品率高；平面部不会改变光路，在进行光学设计时，根据配光要求针对性地对透镜中心部、反光架第二曲面进行设计即可，不需要兼顾，与现有光学系统相比降低了光学设计难度。

以上对本发明所提供的一种应用于LED的光学系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于LED的光学系统，其特征在于，包括透镜和反光架；

所述透镜包括对光具有汇聚作用的、至少具有第一曲面的中心部，以及与所述中心部环绕连接的平面部，其两面均为平面；

所述反光架具有呈旋转曲面的第二曲面，所述第二曲面为反光面，且其中心轴与所述透镜的中心光轴重合，所述透镜与所述第二曲面的一端接合；

LED光源位于所述反光架内的中心轴处。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述中心部的背向LED光源的一面为所述第一曲面。

3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述中心部的朝向所述LED光源的一面为平面或者曲面。

4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述中心部与所述平面部不处于同一平面内，所述中心部位于所述反光架内，所述透镜还包括连接所述中心部与所述平面部的连接部。

5.如权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述中心部、所述连接部、所述平面部三者中的任意一者为单独部件，与另外部件可拆卸连接；

或者，所述中心部、所述连接部、所述平面部均为单独部件，相互之间可拆卸连接。

6.如权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述中心部、所述连接部、所述平面部三者可以由相同或者不同的材料制成。

7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，LED光源的电路板与所述第二曲面的另一端接合，所述LED光源位于所述透镜、所述第二曲面及所述电路板形成的封闭空间内。

8.如权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述反光架为旋转体，所述旋转体的内侧壁具有所述第二曲面。

9.如权利要求1-8任一项所述的光学系统，其特征在于，所述平面部的厚度均匀。

10.如权利要求1-8任一项所述的光学系统，其特征在于，所述透镜为透明玻璃透镜或透明塑料透镜。