CN204403835U - Led远程照明光学准直系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED远程照明光学准直系统，包括LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜，所述非球面透镜位于所述LED面光源和菲涅尔透镜之间；所述LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜的中心共线；所述LED面光源与所述非球面透镜的距离为0-10mm，所述非球面透镜与所述菲涅尔透镜的距离为100-1000mm；采用本实用新型所提供的LED远程照明光学准直系统，能将光束的发散角控制到最小，光源的准直效果和利用率高，可用于大面积LED面光源的准直，实现远距离高亮度的照明工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种照明领域的光照系统，具体的说，是涉及一种LED远程照明光学准直系统。
背景技术
LED作为一种新型固态照明光源，由于具有节能、启动时间短、安全性高、寿命长、绿色环保等突出优点，因而近年来在照明领域得到了较为广泛的应用。随着大功率LED的出现，远距离户外探照灯势必将成为照明领域的发展趋势之一。
LED远程照明光学准直系统对LED面光源的发散光进行准直，使目标区域光照度达到预期的要求。目前多数LED光学准直系统，由于其结构仅包括LED面光源和非球面透镜的结构，仅通过镜面结构上的改进，只能实现近距离照明，适用的LED面光源也有较大的限制。而对于大面积LED面光源，其准直系统的光效利用率低、准直后光束发散角偏大，从而很难实现远距离照明。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种光效利用率高，准直后光束的发散角小，能够应用于大面积LED面光源远程照明的LED远程照明光学准直系统。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：LED远程照明光学准直系统，包括LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜，所述非球面透镜位于所述LED面光源和菲涅尔透镜之间；所述LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜的中心共线；所述LED面光源与所述非球面透镜的距离为0-10mm，所述非球面透镜与所述菲涅尔透镜的距离为100-1000mm。
采用上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：该光学准直系统中，能够使非球面透镜与LED面光源的发光面的距离远小于非球面透镜的焦距，从而非球面透镜能够接收95％以上的光能，且通过非球面透镜后的光束，经过菲涅尔透镜准直，能够将LED面光源所发出的光束的发散角控制在1.5°以内，即该光学准直系统的能够应用于大面积LED面光源的准直，实现远距离的照明工作，且发光亮度更高。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可作如下改进：
作为优选的方案，所述非球面透镜的一面是平面，其另一面是非球面，所述LED面光源设置于所述非球面透镜的平面侧。
采用上述优选的方案，平面侧紧靠LED面光源，能够提高光能的利用率，减少反射带来的损耗，也能更好的压缩光束角度。
作为优选的方案，所述非球面透镜包括透镜本体、连接所述透镜本体的镜座以及用于安装所述镜座的支架，所述镜座螺纹连接所述支架。
采用上述优选的方案，镜座和支架之间采用螺纹连接，便于安装，且可以方便地对透镜本体的位置进行调节，从而调节非球面透镜与LED面光源之间的距离，使得最终光束的准直效果更佳。
作为优选的方案，所述透镜本体和所述镜座之间设置有压圈。
采用上述优选的方案，压圈的设置，增强了镜座和透镜本体的连接强度，透镜本体不易松动。
作为优选的方案，所述支架和镜座之间还设置有紧固件，所述紧固件为顶丝。
采用上述优选的方案，顶丝的设置，能够增强支架和镜座之间的连接强度，镜座和支架连接后的位置被顶丝固定住，工作时不易松动，且能够方便调节镜座和支架的连接位置。
作为优选的方案，所述非球面透镜的个数为至少两个。
采用上述优选的方案，可以修正非球面透镜在准直过程中所带来的球差，进而在简化系统结构的同时，提高光的透过率。
作为优选的方案，所述菲涅尔透镜的个数为至少两个。
采用上述优选的方案，菲涅尔透镜光通量高，重量轻，使用材料少，且较容易架构出大型聚光装置。
作为优选的方案，所述菲涅尔透镜的与所述LED光源之间的距离L由其自身的焦距f1和由所述非球面透镜的焦距f2决定，其满足的关系式为L＝f2-f1 2/(d1-d/n)，其中d1为LED面光源与非球面透镜的距离，d为非球面透镜的厚度，n为非球面透镜的折射率。
采用上述优选的方案，能够对非球面透镜和菲涅尔透镜与LED面光源之间的距离进行调节，且调节精度更高，从而提高准直系统的光束利用率。
作为优选的方案，所述非球面透镜的焦距为10-50mm。
采用上述优选的方案，能够将LED面光源的大部分光源进行接收，从而提高该准直系统的光束利用率和准直效率。
作为优选的方案，所述菲涅尔透镜的焦距为100-1000mm。
采用上述优选的方案，使得非球面透镜聚焦后的光束的准直效果更佳。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种LED远程照明光学准直系统的结构示意图之一；
图2为本实用新型一种LED远程照明光学准直系统的结构示意图之二；
图3为本实用新型一种LED远程照明光学准直系统的结构示意图之三；
图4为本实用新型一种LED远程照明光学准直系统中LED面光源和非球面透镜的安装示意图；
图5为本实用新型一种LED远程照明光学准直系统中光源的发散效果图。
其中，1、LED面光源，2、非球面透镜，21、透镜本体，22、镜座，23、支架，24，压圈，25、顶丝，3、菲涅尔透镜。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了达到本实用新型的目的，如图1、图5所示，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的一些实施方式中，其包括LED面光源1、非球面透镜2以及菲涅尔透镜3，非球面透镜2位于LED面光源1和菲涅尔透镜3之间；LED面光源1、非球面透镜2以及菲涅尔透镜3的中心共线；LED面光源1与非球面透镜2的距离为0-10mm，非球面透镜2与菲涅尔透镜3的距离为100-1000mm。LED面光源1所发出的光满足朗伯分布，光束更均匀。其中，非球面透镜2和菲涅尔透镜3的个数均为一个，非球面透镜2能够将光束的发散角压缩至50-80°，通过压缩的角度与菲涅尔透镜3的焦距，可以确定菲涅尔透镜3的直径，之后按照确定后的直径值，选用菲涅尔透镜，最终能够将光束的发散角压缩至1°，LED光源的照明距离达到2km。由于菲涅尔透镜的直径决定了照明装置的直径，照明装置的样机基本形状呈油桶状，照明装置的尺寸直径由菲涅尔透镜3的直径决定，照明装置的长度由菲涅尔透镜3的焦距决定。
采用上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：该光学准直系统中，能够使非球面透镜2与LED面光源1的发光面的距离远小于非球面透镜2的焦距，从而非球面透镜2能够接收95％以上的光能，且通过非球面透镜2后的光束，经过菲涅尔透镜3准直，能够将LED面光源1所发出的光束的发散角控制在1.5°以内，即该光学准直系统的能够应用于大面积LED面光源1的准直，实现远距离的照明工作，且发光亮度更高。
其中，在上述的实施方式中，试验测试时，非球面透镜2与LED面光源之间的距离为0-10mm，菲涅尔透镜3与LED面光源的距离为100-1010mm，在以上范围内展开，其包括以下表中所示的实施例1-5以及对比例。
从上表可以明显看出，本实施方式中的六个实施例，通过非球面透镜和菲涅尔透镜的组合结构，相较于现有技术，光束的发散角明显变小，其照明距离也更远。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可作如下改进：
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，非球面透镜2的一面是平面，其另一面是非球面，LED面光源设置于非球面透镜的平面侧。
采用上述优选的方案，平面侧紧靠LED面光源，能够提高光能的利用率，减少反射带来的损耗，也能更好的压缩光束角度。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图4所示，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，非球面透镜包括透镜本体21、连接透镜本体21的镜座22以及用于安装镜座22的支架23，镜座22螺纹连接支架23。
采用上述优选的方案，镜座22和支架23之间采用螺纹连接，便于安装，且可以方便地对透镜本体21的位置进行调节，从而调节非球面透镜2与LED面光源之间的距离，使得最终光束的准直效果更佳。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图4所示，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，透镜本体21和镜座22之间设置有压圈24。
采用上述优选的方案，压圈24的设置，增强了镜座22和透镜本体21的连接强度，透镜本体21不易松动。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图4所示，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，支架23和镜座22之间还设置有紧固件25，紧固件25为顶丝。
采用上述优选的方案，顶丝的设置，能够增强支架23和镜座22之间的连接强度，镜座22和支架23连接后的位置被顶丝固定住，工作时不易松动，且能够方便调节镜座22和支架23的连接位置。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图2所示，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，非球面透镜2的个数为两个。其中，非球面透镜2能够将光束的发散角压缩至30-80°，通过压缩的角度与菲涅尔透镜3的焦距，可以确定菲涅尔透镜3的直径，之后按照确定后的直径值，选用菲涅尔透镜，最终能够将光束的发散角压缩至1°，LED光源的照明距离达到2km。
采用上述优选的方案，可以修正非球面透镜在准直过程中所带来的球差，进而在简化系统结构的同时，提高光的透过率。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，如图3所示，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，菲涅尔透镜3的个数为两个。
采用上述优选的方案，菲涅尔透镜光通量高，重量轻，使用材料少，且较容易架构出大型聚光装置。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，菲涅尔透镜3的与LED光源1之间的距离L由其自身的焦距f1和由非球面透镜的焦距f2决定，其满足的关系式为L＝f2-f1 2/(d1-d/n)，其中d1为LED面光源与非球面透镜的距离，d为非球面透镜的厚度，n为非球面透镜的折射率。
采用上述优选的方案，能够对非球面透镜和菲涅尔透镜3与LED面光源1之间的距离进行调节，且调节精度更高，从而提高准直系统的光束利用率。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，非球面透镜2的焦距为10-50mm。
采用上述优选的方案，能够将LED面光源1的大部分光源进行接收，从而提高该准直系统的光束利用率和准直效率。
为了进一步地优化本实用新型的实施效果，在本实用新型LED远程照明光学准直系统的另外一些实施方式中，菲涅尔透镜3的焦距为100-1000mm。
采用上述优选的方案，使得非球面透镜2聚焦后的光束的准直效果更佳。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.LED远程照明光学准直系统，其特征在于，包括LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜，所述非球面透镜位于所述LED面光源和菲涅尔透镜之间；所述LED面光源、非球面透镜以及菲涅尔透镜的中心共线；所述LED面光源与所述非球面透镜的距离为0-10mm，所述非球面透镜与所述菲涅尔透镜的距离为100-1000mm。
2.根据权利要求1所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜的一面是平面，其另一面是非球面，所述LED面光源设置于所述非球面透镜的平面侧。
3.根据权利要求2所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜包括透镜本体、连接所述透镜本体的镜座以及用于安装所述镜座的支架，所述镜座螺纹连接所述支架。
4.根据权利要求3所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述透镜本体和所述镜座之间设置有压圈。
5.根据权利要求4所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述支架和镜座之间还设置有紧固件，所述紧固件为顶丝。
6.根据权利要求1-5任一项所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜的个数为至少两个。
7.根据权利要求1-5任一项所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜的个数为至少两个。
8.根据权利要求1-5任一项所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜的与所述LED光源之间的距离L由其自身的焦距f1和由所述非球面透镜的焦距f2决定，其满足的关系式为L=f2-f1 2/(d1-d/n)，其中d1为LED面光源与非球面透镜的距离，d为非球面透镜的厚度，n为非球面透镜的折射率。
9.根据权利要求8所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述非球面透镜的焦距为10-50mm。
10.根据权利要求8所述的LED远程照明光学准直系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜的焦距为100-1000mm。
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| CN104534329A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-22 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | Led远程照明光学准直系统 |
| CN109688897A (zh) * | 2016-09-02 | 2019-04-26 | 卡尔蔡司医疗技术股份公司 | 用于确定眼角膜地形图的照明系统 |
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| 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 |
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Granted publication date: 20150617 Effective date of abandoning: 20170322 |
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