CN2837670Y - 发光二极管平行光照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发光二极管平行光照明装置，属于照明设备技术领域。它包括照明装置壳体及安装在壳体内腔中的发光二极管固定板上的一个或一个以上的发光二极管，所述每个发光二极管的前方安装有一个二元相位光栅透镜。本实用新型的照明装置能够多光源同轴使用，高衍射效率，并且可以衍射成任意形状的波场；可以满足高亮度聚光、远距离定向传输平行光的要求。

Description

发光二极管平行光照明装置

技术领域

本实用新型属于照明设备技术领域，涉及发光二极管(LED)照明装置，尤其是能获得高亮度平行光的发光二极管照明装置。广泛应用于矿灯、汽车灯、信号灯、射灯等领域。

背景技术

半导体发光二极管具有功耗低、寿命长、抗振动等特点，广泛应用于电子、信息、金融、交通、照明等领域。随着高亮度和超高亮度发光二极管的迅速发展，将成为本世纪新型的照明光源。

现有的照明光源如矿灯、手电筒、汽车灯、信号灯、射灯等一般采用白炽灯泡，其功耗大、寿命短、可靠性差，工作中经常出现烧断灯丝现象，给工作带来不便。

由于现有方法的封装发光二极管发出的光呈锥体状，使用凸透镜获取平行光，发光二极管光点必须位于凸透镜的焦点，为了缩短空间，该凸透镜的曲率必需很大以便缩短焦距，即透镜必然很厚，而且单个发光二极管的亮度有限，对于要求高亮度聚光照明的装置，如：矿灯、汽车前灯、射灯等，需要将多个发光二极管排列使用，并要充分聚集每一个发光二极管发出的光，采用传统的单一反射镜或凸透镜都无法把发光二极管发出的光聚为平行光，使用多个发光二极管时透镜也必须由多个排列组合而成，而且每个光主轴和对应透镜轴需要重合，造成加工困难，成本很高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种发光二极管平行光照明装置，以解决现有技术存在的不足。该装置根据产品用途可以独立使用也可以组合使用。

本实用新型设计的发光二极管平行光照明装置，包括照明装置壳体及安装在壳体内腔中的发光二极管，其特征在于，还包括发光二极管固定板和安装在固定板上的一个或一个以上的发光二极管，所述每个发光二极管的前方安装有一个二元相位光栅透镜。

上述的发光二极管平行光照明装置若采用多个发光二极管时，则多个二元相位光栅透镜可排列组合而成一个镜片。

上述每个发光二极管可设置有一个碗状反射镜，该反射镜的反射面为以该发光二极管发光芯和前端球头顶点为共轭点的凹椭球面。

本实用新型的有益效果是，能够多光源同轴使用，高衍射效率，并且可以衍射成任意形状的波场；可把多种功能集于一个元件身上，特别是可制成轻型化、微型化、阵列化和集成化、可复制、价格低廉等；可以满足高亮度聚光、远距离定向传输平行光的要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是二元相位光栅透镜表面浮雕结构剖视示意图。

图4是本实用新型的电路原理图。

图中：1.照明装置壳体，2.发光二极管，3.发光二极管固定板，4.反射镜，5.透镜，6.定位柱，7.定位孔，8.电源，9.开关，10.热敏限流电阻，11.电流调节电阻。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的实施例结构如图1、2所示，包括安装在照明装置壳体1内腔中的发光二极管固定板3上的7个发光二极管2；根据照明装置壳体1内腔空间和7个发光二极管2，确定发光二极管2布置间距；反射镜4的开口大小根据发光二极管2的数量、布置间距确定，通过模具成型；7个透镜5可以是玻璃或有机玻璃一体加工而成，采用玻璃加工透镜5和大规模集成电路制造技术相同，本实施例采用高透明度有机玻璃加工透镜5，先是通过大规模集成电路相同制造技术加工出注压模具，再用模具成型来制造，不仅加工简单，而且重量轻、成本低、防破碎性能好。

本实施例的电路结构如图4所示，电源8输出电流经过开关9、热敏限流电阻10、电流调节电阻11向发光二极管2供电。

本实用新型的技术方案的特点是：使用一个发光二极管2时置于电路板中间；使用多个发光二极管2时采用均匀间隔布置。反射镜4是以发光二极管2发光芯和前端球头顶点为共轭点的凹椭球面为反射面的碗状反射镜，选择发光二极管前端球头顶点为共轭点是因为发光二极管前端球头本身就会聚了从发光芯发出的一部分光而形成了一个光点，通过反射镜把发光芯发出的其它光也会聚到这一光点处；使用多个发光二极管时反射镜也由多个反射镜组合而成为多个碗状反射镜，如果发光二极管的间隔过密可以将多个碗状反射镜组合成莲花状反射镜。透镜5采用二元相位光栅透镜，通过给定的入射波场和所需的衍射光场计算出相应的衍射屏的复振幅透射系数，即衍射屏的波面相位分布，再计算衍射屏表面的浮雕结构，利用集成电路工艺制成一类片基表面深度为微米或亚微米的台阶型分布的纯相位光学元件(图3)。使用多个发光二极管2时透镜5也由多个组合而成，每个光主轴、透镜轴应重合，为了保证它们装配重合，照明装置壳体1上设置有定位柱6并和透镜5外沿对应设置的定位孔7相配合。

本实用新型的工作原理是：发光二极管2向外发射的锥体状光中，对于透镜5所张的立体角内的这部分光被透镜5会聚成平行光射出。可以根据发光二极管2发射光的锥体角度确定透镜5所张的立体角，从而使发光二极管2发射的光被透镜5充分会聚成平行光；发光二极管2发出的光经二极管封装体反射和自身会聚后正向光束较强，周边散射光较弱，可以根据实际情况需要，确定透镜5所张的立体角，使发光二极管2发射的主要部分光被透镜5会聚成平行光。而向周边散射的对于反射镜4所张的立体角内的这部分光到达反射镜4后被反射给前端球头顶点，从而使被透镜5会聚成平行光的发射光得以加强。由此可见，不仅发光二极管2发光芯发射到透镜5上的这部分光被会聚利用，而且向周边散射到反射镜4上的这部分光也得以会聚利用。

发光二极管2发光芯发出的光经二极管封装体反射和会聚后正向光束较强，周边散射光较弱，根据实际情况需要，也可以不使用反射镜4，只使用透镜5。

Claims (3)

1、一种发光二极管平行光照明装置，包括照明装置壳体和安装在照明装置壳体内腔中的发光二极管，其特征在于，还包括发光二极管固定板和安装在发光二极管固定板上的发光二极管为一个或多个，每个发光二极管的前方有一个二元相位光栅透镜。

2、如权利要求1中所述的发光二极管平行光照明装置，其特征在于，所述多个二元相位光栅透镜排列组合而成一个镜片。

3、如权利要求1中所述的发光二极管平行光照明装置，其特征在于，所述每个发光二极管设置有一个碗状反射镜，该反射镜的反射面为以该发光二极管发光芯和前端球头顶点为共轭点的凹椭球面。

Images