[发明专利]一种用于LED光源准直的光学系统

摘要

一种用于LED面光源准直的光学系统，属于发光二极管封装和应用技术领域。系统包括非球面反射面、准直透镜、透明平板，整个系统关于其中心轴旋转对称；非球反射面使照射在其上的全部光线反射后不经准直透镜直接出射；准直透镜使照射在其上的全部光线折射后出射，透明平板连接外侧的反射面和中间的准直透镜，起固定准直透镜的作用，但不改变照射在其上的光线方向。LED面光源放在准直透镜前3 mm处，这样从1 mm ×1 mm LED光源发出的光经过此光学系统后出射光线的最大半视场角为4.40⁰，不计菲涅尔损失和材料吸收，光能利用率可以达到100%，将在远场形成一个中心亮、边缘稍暗的圆形光照区域，达到发明目的。

主权项

1.一种用于LED面光源准直的光学系统，其特征在于：包括外侧的高次非球面反射面(1)、中间的准直透镜(2)、固定准直透镜的透明平行平板(3)，所述光学系统关于其中心轴旋转对称；从LED光源(4)发出的光照射到中间的准直透镜部分经准直透镜两次折射后以小视场角出射，照射到光学系统外侧的高次非球面反射面(1)部分经反射后不经过中间的准直透镜(2)而直接出射，固定准直透镜的透明平行平板(3)不改变光的方向；所述的准直透镜(2)由前表面(21)、后表面(22)、上斜平面(23)、下斜平面(25)、上水平面(24)和下水平面(26)围成；前表面为球面，高度为6.58mm，后表面是高次非球面，高度为11.3mm，上水平面和下水平面宽度1.16mm；高次非球面反射面和高次非球面准直透镜的非球面系数应满足下列公式的要求：其中：a₂,a₄,a₆,a₈为非球面方程的系数，C为非球面的顶点曲率，D为非球面顶点离开原点的距离；透明平行平板(3)的厚度小于准直透镜(2)的上水平面宽度，厚度为0.5mm，材料为ACRYLIC；所述的准直透镜(2)前3mm处放置LED芯片，芯片最大发光面积为1mm×1mm；所述外侧的高次非球面反射面(1)的材料为ACRYLIC，非球面参数为C(1/mm)Da₂a₄a₆a₈h2.0‑6.8776‑3.08746.6781×10^‑4‑3.1698×10^‑66.0052×10^‑95.4≦h≦14；所述准直透镜(2)的镜头参数为所述准直透镜(2)的材料为ACRYLIC，折射率为1.52054；所述LED芯片发出的光经过所述用于LED面光源准直的光学系统后出射光线的最大半视场角小于4.40；所述用于LED面光源准直的光学系统的技术指标如表1所示：所述准直透镜(2)前表面(21)顶点到上斜平面(23)左端的水平距离为0.25mm；所述准直透镜(2)的斜平面(23)左端与右端的水平距离为3.55mm；所述准直透镜(2)前表面顶点与后表面顶点之间的距离为9mm。