RU45505U1

RU45505U1 - LED OPTICAL ELEMENT

Info

Publication number: RU45505U1
Application number: RU2005100526/22U
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Цюпак
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2005-05-10

Abstract

Полезная модель направлена на обеспечение максимальной концентрации излучения светодиода в направлении оптической оси, что приводит к увеличению силы света в этом направлении. Указанный технический результат достигается тем, оптический элемент светодиода содержит плоскую прозрачную оптическую поверхность с зеркализованным участком в ее центральной части в пределах предельного угла падения, а также тыльную оптическую систему, выполненную в виде зеркализованного параболоида, фокус которого пространственно совмещен с мнимым изображением излучающего кристалла в зеркалированной центральной и остальной части лицевой плоской прозрачной поверхности. 1 илл.The utility model is aimed at ensuring the maximum concentration of LED radiation in the direction of the optical axis, which leads to an increase in light intensity in this direction. The specified technical result is achieved by the fact that the optical element of the LED contains a flat transparent optical surface with a mirrored portion in its central part within the limit of incidence angle, as well as a rear optical system made in the form of a mirrored paraboloid, the focus of which is spatially aligned with the imaginary image of the emitting crystal in the mirrored the central and the rest of the front flat transparent surface. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована в конструкциях узкоизлучающих оптических систем светодиодов.The utility model relates to lighting engineering and can be used in the construction of narrow-emitting optical systems of LEDs.

Известна конструкция оптического элемента светодиода, имеющего асферические рабочие поверхности с зеркализованными участками, полость с иммерсионной средой, теплосъемник и излучающий кристалл (О.А.Лебедев,, В.Е.Сабинин, С.В.Солк «Полимерная оптика для светоизлучающих диодов», ж. Светотехника, 2001, №5, с.18).The known design of the optical element of the LED having aspherical working surfaces with mirrored sections, a cavity with an immersion medium, a heat sink and a radiating crystal (O. A. Lebedev ,, V.E. Sabinin, S.V. Solk "Polymer optics for light-emitting diodes", J. Lighting engineering, 2001, No. 5, p. 18).

Недостатками известной конструкции является сложность формы рабочих поверхностей, что приводит к недостаточной концентрации светового потока, усложнению оптических элементов.The disadvantages of the known design is the complexity of the shape of the working surfaces, which leads to insufficient concentration of the light flux, the complexity of the optical elements.

Технический результат заключается в обеспечении максимальной концентрации излучения светодиода в направлении оптической оси, что приводит к увеличению силы света в этом направлении.The technical result consists in ensuring the maximum concentration of LED radiation in the direction of the optical axis, which leads to an increase in light intensity in this direction.

Технический результат достигается тем, что оптический элемент светодиода содержит оптические поверхности, из которых лицевая выполнена плоской прозрачной с зеркализованным центральным участком в пределах предельного угла падения, а другая - тыльная выполнена в виде зеркализованного параболоида, фокус которого совпадает с мнимым изображением излучающего кристалла в зеркализованной центральной части лицевой плоской прозрачной поверхности.The technical result is achieved in that the optical element of the LED contains optical surfaces, of which the front is made flat transparent with a mirrored central portion within the limit of incidence angle, and the other is made in the form of a mirrored paraboloid, the focus of which coincides with the imaginary image of the emitting crystal in the mirrored central parts of the front flat transparent surface.

На фиг.1 изображен оптический элемент светодиода, содержащий плоскую прозрачную оптическую поверхность 1 с зеркализованным участком 2 в ее центральной части в пределах предельного угла падения для материала элемента, а также тыльную оптическую систему, выполненную в виде зеркализованного параболоида 3, фокус которого F пространственно совмещен с мнимым изображением излучающего кристалла 4 в Figure 1 shows the optical element of the LED containing a flat transparent optical surface 1 with a mirrored portion 2 in its central part within the limit of incidence angle for the material of the element, as well as a rear optical system made in the form of a mirrored paraboloid 3, the focus of which F is spatially aligned with an imaginary image of a radiating crystal 4 in

зеркализованной центральной и остальной части плоской прозрачной поверхности 1, которая имеет диаметр (см. А.С.Шубин. Курс общей физики. М.: Высшая школа, 1976, с.311) равный:mirror central and the rest of a flat transparent surface 1, which has a diameter (see A.S. Shubin. Course in General Physics. M: Higher School, 1976, p. 311) equal to:

D=2larctgα_пр, причем D = 2larctgα _etc., wherein

где: D - диаметр зеркализованной центральной части плоской прозрачной поверхности;where: D is the diameter of the mirrored central part of a flat transparent surface;

l - расстояние от плоской прозрачной поверхности до излучающего кристалла и от нее же до фокуса параболоида;l is the distance from a flat transparent surface to the emitting crystal and from it to the focus of the paraboloid;

α_пр - предельный угол падения;α _CR - the limiting angle of incidence;

n₀ - показатель преломления прозрачного материала оптического элемента.n ₀ is the refractive index of the transparent material of the optical element.

Оптический элемент работает следующим образом. Лучи, исходящие от излучающего кристалла 4, отражаясь от плоской прозрачной поверхности 1 за счет либо зеркализованного участка 2, либо полного внутреннего отражения от остальной плоской прозрачной поверхности 1, расходятся, исходя из мнимого изображения излучающего кристалла 4 перед этой поверхностью. Затем лучи падают на тыльную параболоидную поверхность 3 и, отражаясь от нее, проходит параллельно оптической оси без преломления на плоской прозрачной поверхности 1.The optical element operates as follows. The rays emanating from the radiating crystal 4, reflected from the flat transparent surface 1 due to either the mirrored portion 2, or the total internal reflection from the rest of the flat transparent surface 1, diverge based on the imaginary image of the radiating crystal 4 in front of this surface. Then the rays fall on the rear paraboloid surface 3 and, reflected from it, passes parallel to the optical axis without refraction on a flat transparent surface 1.

По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет обеспечить максимальную концентрацию излучения в направлении оптической оси, что приводит к увеличению осевой силы света. Простота формы оптического излучателя обеспечивают его технологичность, компактность при широком угле охвата близким 180°.Compared with the known solutions, the proposed one allows to provide the maximum radiation concentration in the direction of the optical axis, which leads to an increase in the axial light intensity. The simplicity of the shape of the optical emitter is ensured by its manufacturability and compactness with a wide coverage angle of close to 180 °.

Claims

An optical element of an LED containing optical surfaces with mirrored portions and an emitting crystal, characterized in that the front optical surface is made transparent transparent, the central portion of which is mirrored within the limiting angle of incidence, and the rear optical surface is made in the form of a mirrored paraboloid, the focus of which coincides with the imaginary image of the emitting crystal in the mirrored central and the rest of the front flat transparent surface.