CN203299456U - 能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，包括一集成LED光源，非球面透镜，一片用高透过率工程塑料制成的菲涅尔透镜，光栏，LED光源非发光面紧贴散热板，集成LED光源发光面贴近第一块非球面透镜的平面。LED光源经过三块非球面透镜成像于离第三块透镜的出光面约300-500毫米处。在第三块透镜的出光面约5-10毫米处设置一个光栏，在光源成像处设置菲涅尔透镜，通过菲涅尔透镜将光栏面成像于远方。本实用新型采用集成LED作为光源、采用非球面聚光镜组（或非球面聚光镜与费涅尔透镜组合）作为聚光系统，采用菲涅尔透镜作为成像系统成功地实现射程远、利用率高的准平行光束系统，解决了能远距离投射的细光束要求又能节能的目标。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光学系统，尤其涉及一种能成功地实现射程远、能提高光能利用率，节能的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统。
背景技术
非球面透镜在理论上能单片消除球差和由一片透镜替代2片或以上普通透镜的折光能力。
集成LED是近期发展的LED芯片组合，具有发光效率高，发光面积小和平面发光的特点，便于光学设计中的光能利用率提高；非球面透镜用在聚光系统中的优点是理论上可以消除球差和聚光能力强的特点；菲涅尔透镜的优点是聚光能力强（通常需要几片透镜的要求可以用一片菲涅尔透镜替代）,采用高透光率的工程塑料又具有重量轻、价格便宜的特点。
技术原理：任何发光体的发光面（点）都不可能与聚光系统紧贴，因而要想提高利用率必须增大聚光镜的口径和缩短焦距（而且是有限的），与此同时经过聚光镜后的出射光束的截面口径会比较大，对于远距离投射的光束形成较大的发射角，相应的远距离处光束的截面的照度会比较低，从而又直接影响投射距离（因为远处照度不够）。对于几十瓦的光源要有远距离投射是非常难的。
利用集成LED光源可以将第一聚光镜的第一面直接紧贴光源，通过三片非球面透镜可以把面发光的集成LED光源发出的光充分利用起来，由于紧贴光源，经过聚光后的光束的截面比较小，可以采用菲涅尔透镜将该截面成像于远方，形成能量集中的细光束。
对比优势：无论是钨丝发光的光源还是气体激发的光源都是立体发光，难以提高利用率，其次除了金卤灯等的发光效率较高外，其发光效力都无法与集成LED相比。
大功率的探照灯可以形成远距离投射的平行光束，但是它采用的是几千瓦的光源，使用的目的不同，集成LED只有几十瓦的能量，体积小，价格便宜，它有效地解决了优化环境需要的灯光设施。
采用非球面透镜可以消除球差和聚光能力强提高光能利用率，比普通透镜光能利用率高得多。
菲涅尔透镜同样具有多块普通透镜的折光能力，而且可以做大口径，厚度很薄。采用了高透过率的工程塑料的菲涅尔透镜与普通透镜比不仅可以减少透镜数量、而且重量大大减轻，成本降低。
从整个国际环境看，当前世界各国都在投入大量的人力物力奋力研究开发新能源，同样节能是国家的政策要求，集成LED光源是一种属于节能的理想光源，它具备利用少量的电能能激发出相当于目前在用的许多种光源的发光效率的几倍。
采用传统光源很难能产生可以有效地远距离投射的细光束。
综上元素通过有效组合既实现了有效地远距离投射的细光束，又达到了节能的目的，该系统结构简单，重量轻。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种能成功地实现射程远、能提高光能利用率，节能的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，所述光学系统包括一集成LED光源，所述 光学系统还包括复数个透镜，复数组菲涅尔透镜，一组光栏，LED光源后安装有散热板，LED光源发的光经过的路径安装有透镜、菲涅尔透镜和光栏。
在本实用新型的具体实施例子中，所述LED光源后依次安装有第一透镜、第二透镜、第三透镜、光栏和第一菲涅尔透镜，第三透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第三透镜和第一菲涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。
在本实用新型的具体实施例子中，所述LED光源后依次安装有第一透镜、第三菲涅尔透镜、第二菲涅尔透镜、光栏和第一涅尔透镜，第二菲涅尔透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第二菲涅尔透镜和第一涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。
在本实用新型的具体实施例子中，所述LED光源后依次安装有第一透镜、第二透镜、第二菲涅尔透镜、光栏和第一涅尔透镜，第二菲涅尔透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第二菲涅尔透镜和第一涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。
在本实用新型的具体实施例子中，所述透镜为非球面透镜。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型是现有的光学系统难以做到的，其特点是本实用新型采用了集成LED作为光源，采用了非球面聚光镜组（或非球面聚光镜与菲涅尔透镜组合）作为聚光系统，采用菲涅尔透镜作为成像系统成功地实现射程远、光能利用率高的节能的准平行光束（细光束）的光学系统的目标。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图之一（三片非球面透镜作为聚光系统）。
图2为本实用新型的结构示意图之二（一片非球面透镜和二片菲涅尔透镜作为聚光系统）。
图3为本实用新型的结构示意图之三（二片非球面透镜和一片菲涅尔透镜作为聚光系统）。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
一种能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，所述光学系统包括一集成LED光源，其特征在于：所述光学系统还包括复数个透镜，复数组菲涅尔透镜，一组光栏，LED光源后安装有散热板，LED光源发的光经过的路径安装有透镜、菲涅尔透镜和光栏。
图1为本实用新型的结构示意图之一，如图1所示：本实施例子中，集成LED光源5后依次安装有第一非球面透镜21、第二非球面透镜22、第三非球面透镜23、光栏4和菲涅尔透镜31，非球面透镜的排列如图所示。
集成LED光源5的非发光面紧贴散热板1，解决散热问题；发光面与第一非球面透镜21贴近；三块非球面透镜间隔应贴近，但不能碰上；光源经三块非球面透镜成像于第三块非球面透镜23的光出射方向510毫米左右，在光源像处设置一片菲涅尔透镜31，其焦距为500毫米，在第三块非球面透镜23的光出射方向5-10毫米左右处放置一个光栏4，光栏的通光口径为略小于该处光束截面，安装好后对菲涅尔透镜31略作调整，使光栏面成像于远方。
集成LED光源的非发光面紧贴一块散热板1、有效解决散热问题，提高发光效率。
同样地如图2所示为本实用新型的结构第二种方案，如图2所示：本实施例子中，LED光源5后依次安装有第一非球面透镜21、第三菲涅尔透镜33、第二菲涅尔透镜32、光栏4和第一涅尔透镜31，同样地如图3所示为本实用新型的 结构第三种方案，LED光源5后依次安装有第一非球面透镜21、第二非球面透镜22、第二菲涅尔透镜32、光栏4和第一涅尔透镜31。
如图1所示，图1中作为成像系统在光出射方向设置了由高透过率的工程塑料制成的密纹菲涅尔透镜，它可以使透镜使用单片并制成较大的口径的透镜，而且非常轻。在图1中为了如果远处设置屏幕，则使光束投至屏幕时，在屏幕上可以形成一个清晰的光照边界和消除一些杂光，最后一块非球面透镜附近放置了一个光栏（该平面的光照比较均匀），通过菲涅尔透镜将该光照均匀的面成像于远方，由于光源小，聚光系统紧贴着光源，使得光栏处的光斑面积很小，由此，即可实现远距离的准平行光的细光束投射。
聚光系统方案2（图2所示）和聚光系统方案3（图3所示）与上述的聚光系统方案1（图1所示）雷同，不在此详述。
本实用新型为实现利用较小功率的电能，制作出较高亮度的光束，采用了集成LED光源和非球面聚光镜组（或非球面聚光镜和菲涅尔透镜组合或菲涅尔透镜组）的聚光系统有效组合，让具有高发光效率的光源发出的可见光得到充分利用；同时在该系统的出射方向的贴近处产生一个光照均匀的小面积的光束截面。
为实现远距离投射的准平行光的细光束，采用了上述的聚光系统和密纹菲涅尔透镜的有效组合。
本实用新型采用了集成LED作为光源，采用了非球面聚光镜组（或非球面聚光镜与菲涅尔透镜组合或费涅尔透镜组）作为聚光系统，采用菲涅尔透镜作为成像系统成功地实现射程远、利用率高的准平行光束系统，达到了节能、能远距离投射的细光束目标。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实 施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，所述光学系统包括一集成LED光源，其特征在于：所述光学系统还包括复数个透镜，复数组菲涅尔透镜，一组光栏，LED光源后安装有散热板，LED光源发的光经过的路径安装有透镜、菲涅尔透镜和光栏。
2.根据权利要求1所述的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，其特征在于：所述LED光源后依次安装有第一透镜、第二透镜、第三透镜、光栏和第一菲涅尔透镜，第三透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第三透镜和第一菲涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。
3.根据权利要求1所述的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，其特征在于：所述LED光源后依次安装有第一透镜、第三菲涅尔透镜、第二菲涅尔透镜、光栏和第一涅尔透镜，第二菲涅尔透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第二菲涅尔透镜和第一涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。
4.根据权利要求1所述的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，其特征在于：所述LED光源后依次安装有第一透镜、第二透镜、第二菲涅尔透镜、光栏和第一涅尔透镜，第二菲涅尔透镜和光栏的距离范围为5-10毫米，第二菲涅尔透镜和第一涅尔透镜之间的距离范围为300-500毫米。
5.根据权利要求1所述的能实现远距离投射的准平行细光束的光学系统，其特征在于：所述透镜为非球面透镜。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104712924A (zh) * | 2013-12-15 | 2015-06-17 | 天津华彩电子科技工程集团有限公司 | Led远距离投光灯 |
| CN107357123A (zh) * | 2017-07-27 | 2017-11-17 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 含有菲涅尔透镜的激光投影装置 |
| CN107369396A (zh) * | 2016-05-12 | 2017-11-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 动态标志投射系统和其使用方法 |
| CN110778934A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-11 | 平行现实（杭州）科技有限公司 | 一种基于一维衍射的超薄平行光源 |
| CN114963112A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 扬明光学股份有限公司 | 车灯装置及用于车灯的投影镜头 |
| CN115307109A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-08 | 深圳市拓普光照明科技有限公司 | 一种利用复眼透镜和菲涅尔透镜制作led探照灯的方法 |
| CN115640675A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-24 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种远程投光灯射程预测方法 |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104712924A (zh) * | 2013-12-15 | 2015-06-17 | 天津华彩电子科技工程集团有限公司 | Led远距离投光灯 |
| CN104712924B (zh) * | 2013-12-15 | 2017-09-29 | 天津华彩信和电子科技集团股份有限公司 | Led远距离投光灯 |
| CN107369396A (zh) * | 2016-05-12 | 2017-11-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 动态标志投射系统和其使用方法 |
| CN107369396B (zh) * | 2016-05-12 | 2019-12-27 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 动态标志投射系统和其使用方法 |
| CN107357123A (zh) * | 2017-07-27 | 2017-11-17 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 含有菲涅尔透镜的激光投影装置 |
| CN110778934A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-11 | 平行现实（杭州）科技有限公司 | 一种基于一维衍射的超薄平行光源 |
| CN114963112A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 扬明光学股份有限公司 | 车灯装置及用于车灯的投影镜头 |
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