CN211694739U - 一种大发散角led匀光准直光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种匀光性能好且结构紧凑的大发散角LED匀光准直光学系统。本实用新型包括沿同一光轴依次设置的LED光源、第一透镜、匀化片、第二透镜以及光棒，所述第一透镜和所述第二透镜均为非球面镜，所述LED光源的发散角为θ，所述第一透镜的有效直径为D，所述LED光源与所述第一透镜之间的距离为L，所述L满足公式：L≤(2*tanθ),所述第二透镜的前截距短的一面靠近所述匀化片。本实用新型应用于匀光准直光学系统的技术领域。
Description
技术领域
本实用新型应用于匀光准直光学系统的技术领域,特别涉及一种大发散角LED匀光准直光学系统。
背景技术
近年来，随着LED、VCSEL灯新型光源的光效和功率在不断提升，受惠于良好的光学性能，代替了传统光源，其应用领域在多功能照明、装饰、汽车、航空等领域不断扩展，并开始在更多的光源检测设备使用，其体积小，结构简单，价格低廉，在小型化和集成化方面有很大的优势。然而为了保证对LED光电零组件发光质量的保证，通常在对LED芯片的封装过程中进行了光学设计，使得LED的发散角度很大，光强大致呈余弦分布，通常被认为是近似的朗伯光源，如果直接照射在平面上，表面的光照度会呈现近高斯分布的状态，再者，LED发光角度过大，其照射区域远远大于有效区域，造成LED光能效的浪费。虽然VCSEL的发散角不如常规的LED大，但其有明显的激光散斑效应，照射在平面会有光照度分布不均，肉眼观察所谓的颗粒感现象。目前常常用带有磨砂面的单透镜进行LED光源的准直匀光，此方法成本低廉，结构小巧，但是匀光性能不高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种匀光性能好且结构紧凑的大发散角LED匀光准直光学系统。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括沿同一光轴依次设置的LED光源、第一透镜、匀化片、第二透镜以及光棒，所述第一透镜和所述第二透镜均为非球面镜，所述LED光源的发散角为θ，所述第一透镜的有效直径为D，所述LED光源与所述第一透镜之间的距离为L，所述L满足公式：L≤(2*tanθ),所述第二透镜的前截距短的一面靠近所述匀化片。
由上述方案可见，通过设置所述第一透镜对LED光源的发散光进行收束，光线在所述匀化片的后端成像，再通过所述第二透镜将所成的像投射至无穷远处，从而达到准直匀化的效果。本实用新型的整体零件少，结构紧凑。有效直径为透镜增加压圈后的孔径。通过将所述第二透镜的前截距短的一面靠近所述匀化片，实现更有效的收集光线。当L小于或等于(2*tanθ)时能够将光线尽可能的收集，其中L的数值越大成像效果越好。
一个优选方案是，所述第一透镜的表面镀有增透膜。
由上述方案可见，通过设置所述增透膜减少反射光，从而增加透光量。
一个优选方案是，所述LED光源与所述第一透镜之间的距离大于所述第一透镜的前焦距。
由上述方案可见，通过该距离限制确保所述LED光源发出的光能够有效的被所述第一透镜收集。
一个优选方案是，所述匀化片的一面为抛光面，所述匀化片的另一面为磨砂面，所述匀化片的抛光面靠近所述第一透镜。
由上述方案可见，通过所述匀化片的抛光面接收光线，再由所述匀化片的磨砂面将光线更均匀的输出。
进一步的优选方案是，所述第二透镜的前焦点与所述匀化片的磨砂面重合。
由上述方案可见，通过使所述第二透镜的前焦点与所述匀化片重合实现更好的收集成像。
一个优选方案是，所述匀化片与所述第二透镜之间还设置有孔径光阑。
由上述方案可见，部分点光源的发散角很大，作为大发散角轴外光线经过所述第一透镜成像质量不佳，在所述匀化片上会有比较大范围的一个亮斑，经过所述第二透镜后会形成一定发散角的均匀光束，造成准直行下降，通过在所述第二透镜的前方增加口径大小可以调节的孔径光阑，保证匀化面上点光源的成像质量，在牺牲一定光能效率的前提下，可以有效保证出射光斑的准直性。
一个优选方案是，本实用新型还包括LED安装板、LED微调座、第一安装座、第二安装座、第三安装座以及安装管，所述LED光源固定在所述LED安装板上，所述LED安装板与所述LED微调座固定连接，所述LED微调座、所述第一安装座、所述第二安装座、所述第三安装座以及所述安装管依次螺纹连接，所述第一透镜固定在所述第一安装座内，所述匀化片固定在所述第二安装座内，所述第二透镜固定在所述第三安装座内，所述光棒固定在所述安装管内。
由上述方案可见，通过采用依次螺纹连接的形式使所述LED光源、所述第一透镜、所述匀化片、所述第二透镜以及所述光棒中每两个光学元件之间的距离均可通过调节螺纹配合长度进行调整，进而使调整更方便快捷。
附图说明
图1是本实用新型的元件结构图；
图2是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图1和图2所示，在本实施例中，本实用新型包括沿同一光轴依次设置的LED光源1、第一透镜2、匀化片3、第二透镜4以及光棒，所述第一透镜2和所述第二透镜4均为非球面镜，所述LED光源1的发散角为θ，所述第一透镜2的有效直径为D，所述LED光源1与所述第一透镜2之间的距离为L，所述L满足公式：L≤(2*tanθ),所述第二透镜4的前截距短的一面靠近所述匀化片3。
在本实施例中，所述LED光源1与所述第一透镜2之间的距离大于所述第一透镜2的前焦距。所述第一透镜2的表面镀有增透膜。所述匀化片3的一面为抛光面，所述匀化片3的另一面为磨砂面，所述匀化片3的抛光面靠近所述第一透镜2。所述第二透镜4的前焦点与所述匀化片3的磨砂面重合。
在本实施例中，本实用新型还包括LED安装板5、LED微调座6、第一安装座7、第二安装座8、第三安装座9以及安装管10，所述LED光源1固定在所述LED安装板5上，所述LED安装板5与所述LED微调座6固定连接，所述LED微调座6、所述第一安装座7、所述第二安装座8、所述第三安装座9以及所述安装管10依次螺纹连接，所述第一透镜2固定在所述第一安装座7内，所述匀化片3固定在所述第二安装座8内，所述第二透镜4固定在所述第三安装座9内，所述光棒固定在所述安装管10内。
实施例二：
本实施例与实施例一的不同之处在于：所述匀化片3与所述第二透镜4之间还设置有孔径光阑。
Claims (7)
1.一种大发散角LED匀光准直光学系统，其特征在于：它包括沿同一光轴依次设置的LED光源（1）、第一透镜（2）、匀化片（3）、第二透镜（4）以及光棒，所述第一透镜（2）和所述第二透镜（4）均为非球面镜，所述LED光源（1）的发散角为θ，所述第一透镜（2）的有效直径为D，所述LED光源（1）与所述第一透镜（2）之间的距离为L，所述L满足公式：L≤(2*tanθ),所述第二透镜（4）的前截距短的一面靠近所述匀化片（3）。
2.根据权利要求1所述的一种大发散角LED匀光准直光学系统，其特征在于：所述LED光源（1）与所述第一透镜（2）之间的距离大于所述第一透镜（2）的前焦距。
3.根据权利要求1所述的一种大发散角LED匀光准直光学系统，其特征在于：所述第一透镜（2）的表面镀有增透膜。
4.根据权利要求1所述的一种大发散角LED匀光准直光学系统，其特征在于：所述匀化片（3）的一面为抛光面，所述匀化片（3）的另一面为磨砂面，所述匀化片（3）的抛光面靠近所述第一透镜（2）。
5.根据权利要求4所述的一种大发散角LED匀光准直光学系统，其特征在于：所述第二透镜（4）的前焦点与所述匀化片（3）的磨砂面重合。
6.根据权利要求1所述的一种大发散角LED匀光准直光学系统，其特征在于：所述匀化片（3）与所述第二透镜（4）之间还设置有孔径光阑。
7.根据权利要求1所述的一种大发散角LED匀光准直光学系统，其特征在于：它还包括LED安装板（5）、LED微调座（6）、第一安装座（7）、第二安装座（8）、第三安装座（9）以及安装管（10），所述LED光源（1）固定在所述LED安装板（5）上，所述LED安装板（5）与所述LED微调座（6）固定连接，所述LED微调座（6）、所述第一安装座（7）、所述第二安装座（8）、所述第三安装座（9）以及所述安装管（10）依次螺纹连接，所述第一透镜（2）固定在所述第一安装座（7）内，所述匀化片（3）固定在所述第二安装座（8）内，所述第二透镜（4）固定在所述第三安装座（9）内，所述光棒固定在所述安装管（10）内。
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|---|---|---|---|
| CN202020269132.5U CN211694739U (zh) | 2020-03-07 | 2020-03-07 | 一种大发散角led匀光准直光学系统 |
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2020
- 2020-03-07 CN CN202020269132.5U patent/CN211694739U/zh active Active
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