專利名稱：發(fā)光二極管平行光照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于照明設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及發(fā)光二極管(LED)照明裝置，尤其是能獲得高亮度平行光的發(fā)光二極管照明裝置。廣泛應(yīng)用于礦燈、汽車燈、信號燈、射燈等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管具有功耗低、壽命長、抗振動(dòng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、信息、金融、交通、照明等領(lǐng)域。隨著高亮度和超高亮度發(fā)光二極管的迅速發(fā)展，將成為本世紀(jì)新型的照明光源。
現(xiàn)有的照明光源如礦燈、手電筒、汽車燈、信號燈、射燈等一般采用白熾燈泡，其功耗大、壽命短、可靠性差，工作中經(jīng)常出現(xiàn)燒斷燈絲現(xiàn)象，給工作帶來不便。
由于現(xiàn)有方法的封裝發(fā)光二極管發(fā)出的光呈錐體狀，使用凸透鏡獲取平行光，發(fā)光二極管光點(diǎn)必須位于凸透鏡的焦點(diǎn)，為了縮短空間，該凸透鏡的曲率必需很大以便縮短焦距，即透鏡必然很厚，而且單個(gè)發(fā)光二極管的亮度有限，對于要求高亮度聚光照明的裝置，如礦燈、汽車前燈、射燈等，需要將多個(gè)發(fā)光二極管排列使用，并要充分聚集每一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出的光，采用傳統(tǒng)的單一反射鏡或凸透鏡都無法把發(fā)光二極管發(fā)出的光聚為平行光，使用多個(gè)發(fā)光二極管時(shí)透鏡也必須由多個(gè)排列組合而成，而且每個(gè)光主軸和對應(yīng)透鏡軸需要重合，造成加工困難，成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種發(fā)光二極管平行光照明裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。該裝置根據(jù)產(chǎn)品用途可以獨(dú)立使用也可以組合使用。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的發(fā)光二極管平行光照明裝置，包括照明裝置殼體及安裝在殼體內(nèi)腔中的發(fā)光二極管，其特征在于，還包括發(fā)光二極管固定板和安裝在固定板上的一個(gè)或一個(gè)以上的發(fā)光二極管，所述每個(gè)發(fā)光二極管的前方安裝有一個(gè)二元相位光柵透鏡。
上述的發(fā)光二極管平行光照明裝置若采用多個(gè)發(fā)光二極管時(shí)，則多個(gè)二元相位光柵透鏡可排列組合而成一個(gè)鏡片。
上述每個(gè)發(fā)光二極管可設(shè)置有一個(gè)碗狀反射鏡，該反射鏡的反射面為以該發(fā)光二極管發(fā)光芯和前端球頭頂點(diǎn)為共軛點(diǎn)的凹橢球面。
本實(shí)用新型的有益效果是，能夠多光源同軸使用，高衍射效率，并且可以衍射成任意形狀的波場；可把多種功能集于一個(gè)元件身上，特別是可制成輕型化、微型化、陣列化和集成化、可復(fù)制、價(jià)格低廉等；可以滿足高亮度聚光、遠(yuǎn)距離定向傳輸平行光的要求。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是二元相位光柵透鏡表面浮雕結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖中1.照明裝置殼體，2.發(fā)光二極管，3.發(fā)光二極管固定板，4.反射鏡，5.透鏡，6.定位柱，7.定位孔，8.電源，9.開關(guān)，10.熱敏限流電阻，11.電流調(diào)節(jié)電阻。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
本實(shí)用新型的實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，包括安裝在照明裝置殼體1內(nèi)腔中的發(fā)光二極管固定板3上的7個(gè)發(fā)光二極管2；根據(jù)照明裝置殼體1內(nèi)腔空間和7個(gè)發(fā)光二極管2，確定發(fā)光二極管2布置間距；反射鏡4的開口大小根據(jù)發(fā)光二極管2的數(shù)量、布置間距確定，通過模具成型；7個(gè)透鏡5可以是玻璃或有機(jī)玻璃一體加工而成，采用玻璃加工透鏡5和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)相同，本實(shí)施例采用高透明度有機(jī)玻璃加工透鏡5，先是通過大規(guī)模集成電路相同制造技術(shù)加工出注壓模具，再用模具成型來制造，不僅加工簡單，而且重量輕、成本低、防破碎性能好。
本實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，電源8輸出電流經(jīng)過開關(guān)9、熱敏限流電阻10、電流調(diào)節(jié)電阻11向發(fā)光二極管2供電。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案的特點(diǎn)是使用一個(gè)發(fā)光二極管2時(shí)置于電路板中間；使用多個(gè)發(fā)光二極管2時(shí)采用均勻間隔布置。反射鏡4是以發(fā)光二極管2發(fā)光芯和前端球頭頂點(diǎn)為共軛點(diǎn)的凹橢球面為反射面的碗狀反射鏡，選擇發(fā)光二極管前端球頭頂點(diǎn)為共軛點(diǎn)是因?yàn)榘l(fā)光二極管前端球頭本身就會(huì)聚了從發(fā)光芯發(fā)出的一部分光而形成了一個(gè)光點(diǎn)，通過反射鏡把發(fā)光芯發(fā)出的其它光也會(huì)聚到這一光點(diǎn)處；使用多個(gè)發(fā)光二極管時(shí)反射鏡也由多個(gè)反射鏡組合而成為多個(gè)碗狀反射鏡，如果發(fā)光二極管的間隔過密可以將多個(gè)碗狀反射鏡組合成蓮花狀反射鏡。透鏡5采用二元相位光柵透鏡，通過給定的入射波場和所需的衍射光場計(jì)算出相應(yīng)的衍射屏的復(fù)振幅透射系數(shù)，即衍射屏的波面相位分布，再計(jì)算衍射屏表面的浮雕結(jié)構(gòu)，利用集成電路工藝制成一類片基表面深度為微米或亞微米的臺階型分布的純相位光學(xué)元件(圖3)。使用多個(gè)發(fā)光二極管2時(shí)透鏡5也由多個(gè)組合而成，每個(gè)光主軸、透鏡軸應(yīng)重合，為了保證它們裝配重合，照明裝置殼體1上設(shè)置有定位柱6并和透鏡5外沿對應(yīng)設(shè)置的定位孔7相配合。
本實(shí)用新型的工作原理是發(fā)光二極管2向外發(fā)射的錐體狀光中，對于透鏡5所張的立體角內(nèi)的這部分光被透鏡5會(huì)聚成平行光射出?？梢愿鶕?jù)發(fā)光二極管2發(fā)射光的錐體角度確定透鏡5所張的立體角，從而使發(fā)光二極管2發(fā)射的光被透鏡5充分會(huì)聚成平行光；發(fā)光二極管2發(fā)出的光經(jīng)二極管封裝體反射和自身會(huì)聚后正向光束較強(qiáng)，周邊散射光較弱，可以根據(jù)實(shí)際情況需要，確定透鏡5所張的立體角，使發(fā)光二極管2發(fā)射的主要部分光被透鏡5會(huì)聚成平行光。而向周邊散射的對于反射鏡4所張的立體角內(nèi)的這部分光到達(dá)反射鏡4后被反射給前端球頭頂點(diǎn)，從而使被透鏡5會(huì)聚成平行光的發(fā)射光得以加強(qiáng)。由此可見，不僅發(fā)光二極管2發(fā)光芯發(fā)射到透鏡5上的這部分光被會(huì)聚利用，而且向周邊散射到反射鏡4上的這部分光也得以會(huì)聚利用。
發(fā)光二極管2發(fā)光芯發(fā)出的光經(jīng)二極管封裝體反射和會(huì)聚后正向光束較強(qiáng)，周邊散射光較弱，根據(jù)實(shí)際情況需要，也可以不使用反射鏡4，只使用透鏡5。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管平行光照明裝置，包括照明裝置殼體和安裝在照明裝置殼體內(nèi)腔中的發(fā)光二極管，其特征在于，還包括發(fā)光二極管固定板和安裝在發(fā)光二極管固定板上的發(fā)光二極管為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)發(fā)光二極管的前方有一個(gè)二元相位光柵透鏡。
2.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光二極管平行光照明裝置，其特征在于，所述多個(gè)二元相位光柵透鏡排列組合而成一個(gè)鏡片。
3.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光二極管平行光照明裝置，其特征在于，所述每個(gè)發(fā)光二極管設(shè)置有一個(gè)碗狀反射鏡，該反射鏡的反射面為以該發(fā)光二極管發(fā)光芯和前端球頭頂點(diǎn)為共軛點(diǎn)的凹橢球面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種發(fā)光二極管平行光照明裝置，屬于照明設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。它包括照明裝置殼體及安裝在殼體內(nèi)腔中的發(fā)光二極管固定板上的一個(gè)或一個(gè)以上的發(fā)光二極管，所述每個(gè)發(fā)光二極管的前方安裝有一個(gè)二元相位光柵透鏡。本實(shí)用新型的照明裝置能夠多光源同軸使用，高衍射效率，并且可以衍射成任意形狀的波場；可以滿足高亮度聚光、遠(yuǎn)距離定向傳輸平行光的要求。
文檔編號F21W131/00GK2837670SQ20052001719
公開日2006年11月15日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者陳宜海 申請人:陳宜海