CN110736032A - 一种新型复合光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种新型复合光学系统，包括复合式透镜、LED本体、LED载体，所述LED本体固定在所述LED载体上，所述复合式透镜安装在所述LED本体上方；所述复合式透镜包括上光学面及背离所述上光学面的下光学面，所述下光学面中间设有若干支柱及在若干支柱中间位置凹陷形成的光学槽，所述支柱抵靠在所述LED载体上，所述光学槽内设有向下凸起形成的凸位，所述凸位包括位于所述凸位外表面的透镜光学全反射面及位于所述LED本体的LED发光面正上方的光线射入槽；与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用多组光学单元，各组光学单元相互独立，各结构相互关联，对LED本体发出的光线，分区域控制，出光更精准，效率更高，减小复合式透镜体积，更轻薄，节约物料。

Description

一种新型复合光学系统
【技术领域】
本发明涉及户外照明技术领域，具体的涉及一种新型复合光学系统。
【背景技术】
目前户外照明领域，LED衍生的照明工具越来越普遍，用户对产品轻量化的需求也越来越高，而市场上一般采用TIR透镜、反光杯加镜片组合来实现。这几种方式都有如下几个缺陷：
1、TIR透镜属于常规全反射透镜，因光学全反射临界角的原因并不能有效缩小高度和体积；
2、反光杯加镜片同样也会有镜片厚度和反光杯本身高度原因，无法进一步压缩体积和高度。
鉴于此，实有必要提供一种新型复合光学系统以克服现有技术的不足。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种新型复合光学系统，旨在实现对LED本体发出的光线，分区域控制，出光更精准，效率更高，可获得更小的出射角，减小复合式透镜体积，更轻薄，节约物料。
为了实现上述目的，本发明提供一种新型复合光学系统，包括复合式透镜、LED本体、LED载体，所述LED本体固定在所述LED载体上，所述复合式透镜安装在所述LED本体上方；
所述复合式透镜包括上光学面及背离所述上光学面的下光学面，所述下光学面中间设有若干支柱及在若干支柱中间位置凹陷形成的光学槽，所述支柱抵靠在所述LED载体上，所述光学槽内设有向下凸起形成的凸位，所述凸位包括位于所述凸位外表面的透镜光学全反射面及位于所述LED本体的LED发光面正上方的光线射入槽，所述光线射入槽包括水平设置的第一光线射入面、倾斜设置的第二光线射入面及轴向设置的第三光线射入面，所述第一光线射入面通过所述第二光线射入面与所述第三光线射入面连接。
在一个优选实施方式中，所述LED本体通过焊接的方式固定在所述LED载体上。
在一个优选实施方式中，所述LED载体通常为铝制或铜制基板。
在一个优选实施方式中，所述复合式透镜的材质为PMMA或PC。
在一个优选实施方式中，所述第三光线射入面、透镜光学全反射面及上光学面的表面粗糙度为0.1um～0.5um。
在一个优选实施方式中，所述下光学面经过电镀处理。
与现有技术相比，本发明提供的一种新型复合光学系统的有益效果在于：采用多组光学单元，各组光学单元相互独立，各结构相互关联，对LED本体发出的光线，分区域控制，出光更精准，效率更高；第三组光学单元同时应用折射、全反射和镜面反射原理，可获得更小的出射角，减小复合式透镜体积，更轻薄，节约物料。
【附图说明】
图1为本发明提供的新型复合光学系统的立体图。
图2为图1所示复合式透镜的立体图。
图3为图1所示新型复合光学系统的主体图。
图4为图3所示A-A剖视图。
图5为图4所示第一组光学单元的原理示意图。
图6为图4所示第二组光学单元的原理示意图。
图7为图4所示第三组光学单元的原理示意图。
图8为图5～7所示三组光学单元照射出的光形效果图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，本发明提供一种新型复合光学系统100。
在本发明的实施例中，所述新型复合光学系统100包括复合式透镜10、LED本体20、LED载体30，所述LED本体20固定在所述LED载体30上，所述复合式透镜10安装在所述LED本体20上方。
具体的，请参阅图2～4，所述复合式透镜10包括上光学面11及背离所述上光学面11的下光学面12，所述下光学面12中间设有若干支柱13及在若干支柱13中间位置凹陷形成的光学槽14，所述支柱13抵靠在所述LED载体30上，所述光学槽14内设有向下凸起形成的凸位15，所述凸位15包括位于所述凸位15外表面的透镜光学全反射面151及位于所述LED本体20的LED发光面21正上方的光线射入槽152，所述光线射入槽152包括水平设置的第一光线射入面1521、倾斜设置的第二光线射入面1522及轴向设置的第三光线射入面1523，所述第一光线射入面1521通过所述第二光线射入面1522与所述第三光线射入面1523连接。
必须说明的是，所述LED本体20通过焊接的方式固定在所述LED载体30上，当所述LED本体20通电后，发出光芒能通过所述新型复合光学系统100包含的三组光学单元发射出去。
请参阅图5，其中，第一组光学单元由LED发光面21、第三光线射入面1523、透镜光学全反射面151及上光学面11组成，所述LED本体20发出的光线从所述LED发光面21发出后有一部分会发生光学折射进入所述第三光线射入面1523，再次经过折射后，到达所述透镜光学全反射面151，光线在所述透镜光学全反射面151产生光学全反射，并射向所述上光学面11，光线从所述上光学面11进入空气中，形成透镜光斑的内聚光区。值得说明的是，在光线经过所述上光学面11时，光线与所述上光学面11的夹角需远大于全反射临界角，所以光线可以直接射出所述复合式透镜10。
请参阅图6，第二组光学单元由LED发光面21、第一光线射入面1521、上光学面11组成，所述LED本体20发出的光线从所述LED发光面21发出后有一部分会发生光学折射经过所述第一光线射入面1521，经过所述第一光线射入面1521发生光学折射进入所述复合式透镜10内部，最终射向所述上光学面11，光线从所述上光学面11进入空气中，形成透镜光斑的泛光区。值得说明的是，此时光线与所述上光学面11的夹角需远大于全反射临界角，所以光线可以直接射出所述复合式透镜10。
请参阅图7，第三组光学单元由LED发光面21、第二光线入射面、上光学面11及下光学面12组成，所述LED本体20发出的光线从所述LED发光面21发出后有一部分会发生光学折射经过所述第二光线入射面，经过所述第二光线入射面发生光学折射进入所述复合式透镜10内部，然后射向所述上光学面11，值得说明的是，此时在光线经过所述上光学面11时，光线与所述上光学面11的夹角需远小于全反射临界角，所以光线从所述上光学面11反射至所述下光学面12，所述上光学面11又将光线反射至所述上光学面11，值得说明的是，此时光线与所述上光学面11的夹角需远大于全反射临界角，光线可以直接射出所述复合式透镜10，形成透镜光斑的外聚光区。值得补充说明的是，外聚光角度接近第一发光单元的内聚光角度。
请参阅图8，所述新型复合光学系统100采用多组光学单元，各组光学单元相互独立，各结构相互关联，对LED本体20发出的光线，分区域控制，出光更精准，效率更高；第三组光学单元同时应用折射、全反射和镜面反射原理，可获得更小的出射角，也能够使所述复合式透镜10的体积较常规透镜减少60％以上，更轻薄，节约物料。
进一步地，所述LED载体30通常为铝制或铜制基板。采用铝制或铜制基板作为LED载体30，其散热性能高，提高使用寿命。
进一步地，所述复合式透镜10的材质为PMMA或PC。PMMA或PC材质透光率还高，都接近90％，耐热，耐冲击，不易损坏。
进一步地，所述第三光线射入面1523、透镜光学全反射面151及上光学面11的表面粗糙度为0.1um～0.5um。
进一步地，所述下光学面12经过电镀处理。能够增强第三组光学单元的光线强制反射。
与现有技术相比，本发明提供的一种新型复合光学系统的有益效果在于：采用多组光学单元，各组光学单元相互独立，各结构相互关联，对LED本体发出的光线，分区域控制，出光更精准，效率更高；第三组光学单元同时应用折射、全反射和镜面反射原理，可获得更小的出射角，减小复合式透镜体积，更轻薄，节约物料。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种新型复合光学系统，其特征在于：包括复合式透镜、LED本体、LED载体，所述LED本体固定在所述LED载体上，所述复合式透镜安装在所述LED本体上方；
所述复合式透镜包括上光学面及背离所述上光学面的下光学面，所述下光学面中间设有若干支柱及在若干支柱中间位置凹陷形成的光学槽，所述支柱抵靠在所述LED载体上，所述光学槽内设有向下凸起形成的凸位，所述凸位包括位于所述凸位外表面的透镜光学全反射面及位于所述LED本体的LED发光面正上方的光线射入槽，所述光线射入槽包括水平设置的第一光线射入面、倾斜设置的第二光线射入面及轴向设置的第三光线射入面，所述第一光线射入面通过所述第二光线射入面与所述第三光线射入面连接。
2.如权利要求1所述的新型复合光学系统，其特征在于：所述LED本体通过焊接的方式固定在所述LED载体上。
3.如权利要求1所述的新型复合光学系统，其特征在于：所述LED载体通常为铝制或铜制基板。
4.如权利要求1所述的新型复合光学系统，其特征在于：所述复合式透镜的材质为PMMA或PC。
5.如权利要求1所述的新型复合光学系统，其特征在于：所述第三光线射入面、透镜光学全反射面及上光学面的表面粗糙度为0.1um～0.5um。
6.如权利要求1所述的新型复合光学系统，其特征在于：所述下光学面经过电镀处理。
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