CN204285022U - 一种复合光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光电技术。一种复合光源，包括一LED发光装置,LED发光装置包括一LED光源、一准直透镜，准直透镜位于LED光源的前方；还包括一呈球面状的球面支撑板，球面支撑板等间距的设有复数个凹坑，各凹坑内均设有一个LED发光装置，构成一LED阵列；LED阵列的前方设有一聚光装置，各LED的中心轴线穿过聚光装置的中心。本实用新型能够把功率不高的LED光源通过阵列的形式准直后，进行聚光，得到一个高光通量、小口径的光斑。

Description

一种复合光源

技术领域

本实用新型涉及光电技术，具体涉及LED。

背景技术

目前使用LED的场合大多是小功率，不需要那么大光通量的，而在需要用到高功率的场合也基本都是泛光照明，例如路灯。由于目前技术的限制，LED的功率不够大。在需要大功率光源的场合，往往会使用卤素灯、氙灯等光源。氙灯与普通卤素灯比较而言，具有亮度效率高、省电、光通量大、电能转换光能效率高、使用寿命长(约3000小时)的优点。氙灯的缺点在于穿透力不行，尤其是在雨雾天气下。氙灯在开启后达到完全的亮度还需要几秒钟的时间，这几秒钟的延时，对于某些应用，如汽车车灯来说，会带来一定的危险性。此外就是氙气灯需要安定器模块为其提供高电压。而LED光源，具备大功率氙灯所不具备的优点。LED是一种环保无污染、寿命长、色温范围广、显色指数高、安全的优质光源。尤其是在寿命方面，LED可达6万到10万小时，是氙灯的10倍以上。LED的穿透力比氙灯要好，且LED的响应时间是纳米级的，又无需安装安定器模块。随着LED的发光效率不断提高、颜色多样化的发展，价格不断下降，LED的应用领域不断的扩展。从原来的低光通量的指示灯到显示屏，再从室外显示屏到中等光通量的功率信号灯和特殊照明的白光光源，最后发展到高光通量的通用照明光源。然而，现有技术，达到高光通量照明光源还需要继续研究和技术突破。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一种复合光源。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种复合光源，包括一LED发光装置,其特征在于,所述LED发光装置包括一LED光源、一准直透镜，所述准直透镜位于所述LED光源的前方；

还包括一呈球面状的球面支撑板，所述球面支撑板等间距的设有复数个凹坑，各凹坑内均设有一个所述LED发光装置，构成一LED阵列；

所述LED阵列的前方设有一聚光装置，各所述LED的中心轴线穿过所述聚光装置的中心。

本实用新型能够把功率不高的LED光源通过阵列的形式准直后，进行聚光，得到一个高光通量、小口径的光斑。采用该光斑作为光源，不仅能够克服现有的LED功率不够高以及大功率氙灯的缺点，还可以简化和优化之后的光学设计，达到非常好的效果。还可以，在凹坑的内壁上覆盖一反光膜，以使更多的光射向前方。

作为一种优选方案，所述聚光装置为一光锥聚光器。光锥聚光器虽然不能成像，但是可以应用于需要减小探测器尺寸的设计中。所述聚光装置优选为空心光锥聚光器。

所述光锥聚光器包括一大口端、一小口端，所述光锥聚光器的大口端设有一场镜，所述光锥聚光器的小口端作为一种复合光源的接受端面。场镜可以减少入射角的大小，有助于光线从导光锥中出射，同时也具有减小出射端口尺寸的作用。

作为另一种优选方案，所述聚光装置为一复合抛物面聚光器。复合抛物面聚光器能够将光线汇集在出光孔上，从而达到聚光的效果。复合抛物面聚光器优选由前、后排布的两个圆锥构成，两个圆锥的圆锥曲线不相同。以两个圆锥距离LED发光装置最远的端口所在的平面作为一种复合光源的接受面。

所述接受面宽度优选为40mm。

所述LED发光装置通过一万向轴连接所述球面支撑板。以通过万向轴调整LED发光装置的朝向，从而进一步调整聚光度，提高光通量。

所述万向轴通过传动机构连接一电机，所述电机连接一信号处理系统，所述信号处理系统连接一温度传感器，所述温度传感器位于所述聚光装置的出光口处。信号处理系统通过检测出光口处的温度变化，检测光通量的调整情况。

附图说明

图1是单个LED组的剖视图；

图2是LED阵列的左视图；

图3是采用光锥聚光器时的剖视图；

图4是采用复合抛物面聚光器时的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参照图1、图2、图3和图4，一种复合光源，包括一LED发光装置,LED发光装置包括一LED光源1、一准直透镜2，准直透镜2位于LED光源1的前方，LED发光装置等间距的排布在一呈球面状的球面支撑板上，构成一LED阵列3；LED阵列3的前方设有一聚光装置，各LED的中心轴线穿过聚光装置的中心。本实用新型能够把功率不高的LED光源1通过阵列的形式准直后，进行聚光，得到一个高光通量、小口径的光斑。采用该光斑作为光源，不仅能够克服现有的LED功率不够高以及大功率氙灯的缺点，还可以简化和优化之后的光学设计，达到非常好的效果。

具体实施例1，参照图3，聚光装置为一光锥聚光器4。光锥聚光器4虽然不能成像，但是可以应用于需要减小探测器尺寸的设计中。聚光装置优选为空心光锥聚光器。光锥聚光器4包括一大口端、一小口端，光锥聚光器4的大口端设有一场镜5，光锥聚光器4的小口端作为一种复合光源的接受面6。

光线在光锥聚光器4的锥壁上第m个反射点的入射角i_m，反射光线与光锥轴的夹角u_m，光锥半锥角t：

i_m＝90°-V-(2m-1)t

u_m＝V+2mt

光线在光锥聚光器4的光锥壁每反射一次，入射角就减少2t，与光锥的夹角增加2t，当i_m<η或β_m>90°，光线不能从小端出射。

建立直角坐标系,若已知V、大端半口径s，确定反射次数m，那么光锥出射端的口径大小|y_Am|及光锥长度x_Am几何关系解出。

b₁＝s(m＝1)

b_m＝y_m-1-tg(u_m-1)□x_m-1(-1)^m+1(m>1)

y_Am＝[-tg(t)□x_Am+s]×(-1)^m+1

在采用光锥聚光器4对于LED阵列投射的光线进行聚光。场镜可以减少入射角的大小，有助于光线从导光锥中出射，同时也具有减小出射端口尺寸的作用。

具体实施例2，参照图4，聚光装置为一复合抛物面聚光器7。复合抛物面聚光器7能够将光线汇集在出光孔上，从而达到聚光的效果。复合抛物面聚光器7优选由前、后排布的两个圆锥构成，两个圆锥的圆锥曲线不相同。以两个圆锥距离LED发光装置最远的端口所在的平面作为一种复合光源的接受面6。

设2a为接受面宽度、2a′为焦面宽度、θ_i是入射角、2θ_max两阴影线与光轴的夹角、c为聚光比，则长度L为

其中， $c=\frac{a}{a^{\&prime;}}=\frac{1}{\sin {\mathrm{\&theta;}}_i}.$

上述两实施例中，接受面宽度优选为40mm，抛物面聚光器7的焦面宽度优选为2a′＝10mm、长度优选为L＝96.8mm。

LED发光装置通过一万向轴连接呈球面状的球面支撑板上。以通过万向轴调整LED发光装置的朝向，从而进一步调整聚光度，提高光通量。万向轴通过传动机构连接一电机，电机连接一信号处理系统，信号处理系统连接一温度传感器，温度传感器位于聚光装置的接受面处。信号处理系统通过检测出光口处的温度变化，检测光通量的调整情况。呈球面状的球面支撑板上包括一呈呈球面状的球面支撑板上状的支撑板，支撑板上设有复数个凹坑，各凹坑内均设有一个万向轴，各万向轴上均连接有一个LED发光装置。以通过凹坑降低LED发光装置的高度，从而减小设备体积。更关键的是使各LED发光装置的LED光源1位于呈球面状的球面支撑板上，可使更多的光进入聚光装置，提高聚光装置的聚光效果。还可以，在凹坑的内壁上覆盖一反光膜，以使更多的光射向前方。

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 (8)

1.一种复合光源，包括一LED发光装置,其特征在于,所述LED发光装置包括一LED光源、一准直透镜，所述准直透镜位于所述LED光源的前方；

还包括一呈球面状的球面支撑板，所述球面支撑板等间距的设有复数个凹坑，各凹坑内均设有一个所述LED发光装置，构成一LED阵列；

所述LED阵列的前方设有一聚光装置，各所述LED的中心轴线穿过所述聚光装置的中心。

2.根据权利要求1所述的一种复合光源，其特征在于，所述聚光装置为为空心光锥聚光器。

3.根据权利要求2所述的一种复合光源，其特征在于，所述光锥聚光器包括一大口端、一小口端，所述光锥聚光器的大口端设有一场镜，所述光锥聚光器的小口端作为一种复合光源的接受端面。

4.根据权利要求1所述的一种复合光源，其特征在于，所述聚光装置为一复合抛物面聚光器。

5.根据权利要求4所述的一种复合光源，其特征在于，所述复合抛物面聚光器由前、后排布的两个圆锥构成，所述两个圆锥的圆锥曲线不相同；

以所述两个圆锥距离LED发光装置最远的端口所在的平面作为一种复合光源的接受面。

6.根据权利要求3或5所述的一种复合光源，其特征在于，所述接受面宽度为40mm。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种复合光源，其特征在于，所述LED发光装置通过一万向轴连接所述球面支撑板。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种复合光源，其特征在于，还所述凹坑的内壁上覆盖有一反光膜。