CN106287290A - 一种聚光装置 - Google Patents

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    • F21V7/0066—Reflectors for light sources specially adapted to cooperate with point like light sources; specially adapted to cooperate with light sources the shape of which is unspecified

Abstract

本发明公开了一种聚光装置，包括发光装置及与发光装置配合的聚光罩，聚光罩包括聚光罩本体、折射曲面、折射环形面、折射平面和反射曲面，折射曲面和折射环形面组合形成一聚光槽，反射曲面设置于聚光罩本体的外壁，折射平面设置于聚光罩本体的顶部，且折射平面为圆形结构，折射曲面和折射平面配合将发光装置发出的光线聚集于一焦点，折射环形面、反射曲面和折射平面相互配合且将发光装置发出的光线聚集于上述同一焦点。通过上述结构，使得光线经过聚光罩之后能聚集到一焦点上，提高了光照的利用率；另外，本发明能减少所需要的组成零部件数量，降低产品设计和制造的工序，易于生产制造和成本控制。

Description

一种聚光装置
技术领域
本发明属于聚光装置技术领域，特别涉及一种聚光装置。
背景技术
为了获得良好的亮度，在工业使用的光源领域，通常需要将发光体发出的光线聚集在一块，目前，国内现有光源大多采用圆棒状透镜来实现聚光效果，但是这种技术对光照的利用效率比较低，存在很大的浪费，导致光照的聚集效果较差。在此情况下，为了改善光照的聚集效果，一般采用增加发光体(例如LED元件)的使用功率或者增加更多聚光装置的方法。如增加LED元件使用功率，使得LED元件处于满负荷或者接近满负荷的工作状态，LED元件在这样的状态下其使用寿命会大幅缩短；而增加聚光装置，会使光源结构更复杂，产品所需要的组成零部件也会增加，会导致产品设计和制造的工作量增加，不利于生产制造和成本控制。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种聚光装置，该聚光装置能将光源发出的光聚焦于一点，且结构简单，减少了所需要的组成零部件数量，降低产品设计和制造的工序，易于生产制造和成本控制。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚光装置，包括发光装置及与所述发光装置配合的聚光罩，所述聚光罩包括聚光罩本体、折射曲面、折射环形面、折射平面和反射曲面，所述折射曲面和所述折射环形面组合形成一聚光槽，所述反射曲面设置于所述聚光罩本体的外壁，所述折射平面设置于所述聚光罩本体的顶部，且所述折射平面为圆形结构，所述折射曲面和所述折射平面配合将所述发光装置发出的光线聚集于一焦点，所述折射环形面、所述反射曲面和所述折射平面相互配合且将发光装置发出的光线聚集于上述同一焦点。
作为本发明所述的聚光装置的一种改进，所述折射曲面和所述反射曲面均符合二次曲面公式：其中，K为二次曲面系数，R为曲率半径，C2＝X2+Y2，X、Y、Z是以曲面顶点为坐标原点的坐标。
作为本发明所述的聚光装置的一种改进，所述折射曲面的曲面系数为-2.9±0.145、曲率半径为1～3mm，所述反射曲面的曲面系数为-1.13±0.0565、曲率半径为1～2mm。
作为本发明所述的聚光装置的一种改进，所述折射曲面的曲率半径为1.5±0.075mm，所述反射曲面的曲率半径为1.1±0.055mm。
作为本发明所述的聚光装置的一种改进，所述发光装置包括PCB基板及设置于所述PCB基板的发光元件，所述发光元件安装于所述聚光罩内。
作为本发明所述的聚光装置的一种改进，所述发光元件为四个芯片LED元件或三基色的LED元件。
本发明的有益效果在于：本发明包括发光装置及与所述发光装置配合的聚光罩，所述聚光罩包括聚光罩本体、折射曲面、折射环形面、折射平面和反射曲面，所述折射曲面和所述折射环形面组合形成一聚光槽，所述反射曲面设置于所述聚光罩本体的外壁，所述折射平面设置于所述聚光罩本体的顶部，且所述折射平面为圆形结构，所述折射曲面和所述折射平面配合将所述发光装置发出的光线聚集于一焦点，所述折射环形面、所述反射曲面和所述折射平面相互配合将发光装置发出的光线聚集于上述同一焦点。通过上述结构，使得光线经过聚光罩之后能聚集到一焦点上，提高了光利用率；此外，本发明的结构简单，同时减少所需要的组成零部件数量，降低产品设计和制造的工序数量和工作周期等成本，易于生产制造和成本控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的光线聚焦示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1和2所示，一种聚光装置，包括发光装置1及与发光装置1配合的聚光罩2，聚光罩2包括聚光罩本体21、折射曲面22、折射环形面23、折射平面24和反射曲面25，折射曲面22和折射环形面23组合形成一聚光槽26，反射曲面25设置于聚光罩本体21的外壁，折射平面24设置于聚光罩本体21的顶部，且折射平面24为圆形结构，折射曲面22和折射平面24配合且发光装置1发出的光线聚集于一焦点，折射环形面23、反射曲面25和折射平面24相互配合且将发光装置1发出的光线聚集于上述同一焦点。
在本发明聚焦的过程中，发光装置1发出的光线照射到折射环形面23上，光线通过全部折射到反射曲面25上，如果折射环形面23的发生变化，既发光元件射出的光线经过折射环形面23折射后不能全部照射到反射曲面25位置上；由此可知，汇集到反射曲面25的有效光线最后会集中汇聚到一个最终目标焦点，那么如果照射到反射曲面25的有效光减少，可知汇聚到一个最终目标焦点的有效光也会相应减少，这样就造成了有效光的损耗浪费，即光的利用率降低；同时折射环形面23位置发生变化使得汇聚到反射曲面25的有效光反射向折射平面24方向相应发生变化，最后无法汇聚到一个最终目标焦点上。
同样的发光元件发出的光线经过折射曲面22折射后会全部照射到折射平面24，如果折射曲面22发生变化(例如尺寸变化，或者曲率变化)，那么也有两种结果：A、经过折射曲面22的光不能全部照射到折射平面24，从而不能全部汇聚到一个最终目标焦点上，造成了有效光的损耗浪费；B、即使部分有效光照射到折射平面24，经过折射平面24的光线折射后也不会汇聚到一个最终目标焦点上。
上述折射曲面22和反射曲面25均符合二次曲面公式：其中，K为二次曲面系数，R为曲率半径，C2＝X2+Y2，X、Y、Z是以曲面顶点为坐标原点的坐标。一般地，折射曲面22的曲面系数为-2.9±0.035、曲率半径为1～3mm，反射曲面25的曲面系数为-1.13±0.0565、曲率半径为1～2mm。具体地，折射曲面22的曲率半径为1.5±0.075mm，反射曲面25的曲率半径为1.1±0.055mm。
优选地，发光装置1包括PCB基板11及设置于PCB基板11的发光元件12，发光元件12安装于聚光罩2内。发光元件12为四个芯片LED元件或三基色的LED元件，四个芯片LED元件为采用不同颜色的四个芯片，使得本发明实现多种颜色波段混合应用效果。
本发明中的聚焦透镜能够针对发光元件不同方向发出的光通过光学原理折射和反射方向来达到聚焦的效果，相对于使用普通聚光方式不精准问题，本发明可实现准确同一个位置聚焦效果，在以上光的高效聚焦技术下，本发明使用非常简单零部件以及简单结构组合就可达到很高的光照强度水平，降低了产品设计和制造的工序数量和工作周期等成本，易于生产制造和成本控制。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种聚光装置，其特征在于：包括发光装置及与所述发光装置配合的聚光罩，所述聚光罩包括聚光罩本体、折射曲面、折射环形面、折射平面和反射曲面，所述折射曲面和所述折射环形面组合形成一聚光槽，所述反射曲面设置于所述聚光罩本体的外壁，所述折射平面设置于所述聚光罩本体的顶部，且所述折射平面为圆形结构，所述折射曲面和所述折射平面配合将所述发光装置发出的光线聚集于一焦点，所述折射环形面、所述反射曲面和所述折射平面相互配合且将发光装置发出的光线聚集于上述同一焦点。
2.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：所述折射曲面和所述反射曲面均符合二次曲面公式：其中，K为二次曲面系数，R为曲率半径，C2＝X2+Y2，X、Y、Z是以曲面顶点为坐标原点的坐标。
3.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：所述折射曲面的曲面系数为-2.9±0.145、曲率半径为1～3mm，所述反射曲面的曲面系数为-1.13±0.0565、曲率半径为1～2mm。
4.根据权利要求3所述的聚光装置，其特征在于：所述折射曲面的曲率半径为1.5±0.075mm，所述反射曲面的曲率半径为1.1±0.055mm。
5.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：所述发光装置包括PCB基板及设置于所述PCB基板的发光元件，所述发光元件安装于所述聚光罩内。
6.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于：所述发光元件为四个芯片LED元件或三基色的LED元件。
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