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CN107238037A - 一种折反衍射高光色均匀全光谱led照明系统 - Google Patents

一种折反衍射高光色均匀全光谱led照明系统 Download PDF

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CN107238037A
CN107238037A CN201710465417.9A CN201710465417A CN107238037A CN 107238037 A CN107238037 A CN 107238037A CN 201710465417 A CN201710465417 A CN 201710465417A CN 107238037 A CN107238037 A CN 107238037A
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CN
China
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diffraction
catadioptric
refraction
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dispersion
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Pending
Application number
CN201710465417.9A
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English (en)
Inventor
吴新
吴一新
石岩
陈欣平
胡太荣
张满星
李晓艳
陈义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengdian Group Tospo Lighting Co Ltd
Original Assignee
Hengdian Group Tospo Lighting Co Ltd
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Publication date
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    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/08—Lighting devices intended for fixed installation with a standard
    • F21S8/085—Lighting devices intended for fixed installation with a standard of high-built type, e.g. street light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
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    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统。全光谱LED照明系统由于光谱范围宽，色彩丰富，有较好的照明效果，但是由于其全光谱的光波长范围广，易形成色差，降低了照明效果。本发明公开的折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统由LED灯珠、折射光学元件、反射光学元件、衍射光学元件构成，采用折射、反射和衍射元件配合的方式，LED灯珠所发出多种波长光线组成的全光谱光源的光线，经由折射光学元件、反射光学元件和衍射光学元件入射到目标面上，其中的衍射光学元件产生反常色散，折射光学元件产生正常色散，反射光学元件不产生色散，所述的反常色散和正常色散叠加后相互抵消，在目标面上形成颜色均匀的照明。

Description

一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统
技术领域
本发明涉及一种LED灯具的光学系统，具体涉及一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统。
背景技术
随着节能减排的需求越来越迫切，LED技术的不断发展，光效不断提高，LED照明得到越来越广泛的应用，取代传统白炽灯、荧光灯的趋势越来越明显。LED路灯广泛用在各种道路的照明中。
现有的LED路灯，配光上大多采用自由曲面单透镜配光，存在一定的色差，目标面上存在黄圈现象，照明颜色不均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，能将LED照明的颜色均匀性显著提升。
本发明的技术方案是：
一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，采用折射、反射和衍射元件配合的方式，利用折射色散和衍射色散的光谱反向特性，校正色差。
一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，由LED灯珠、折射光学元件、反射光学元件、衍射光学元件构成。
一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的折射光学元件和反射光学元件为一体化折反射元件。
一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的折射光学元件和衍射光学元件为一体化折衍射元件。
一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的反射光学元件和衍射光学元件为一体化反衍射元件。
本发明的工作原理是：
图1a为折射透镜对不同波长的光的聚焦情况，其中第一种波长的光线1折射率最小，聚焦点最远，第三种波长的光线3折射最大，聚焦点最近，第二种波长的光线2折射率居中，聚焦点居中，三种波长的光产生正常色散。图1b为衍射透镜对不同波长的光的聚焦情况，其中第一种波长的光线1聚焦点最近，第三种波长的光线3聚焦点最远，第二种波长的光线2聚焦点居中，三种波长的光产生反常色散。
透镜的表面对光折射时由于正常色散作用，长波长折射角度小，短波长折射角度大，因此普通的LED路灯照明中，会因为蓝光折射率大，偏折角度大，整体发散角小，黄光折射率小，偏折角度小，整体发散角度大。而采用衍射透镜时，基于光的衍射效应，会产生反常色散，蓝光即短波长发散角大，黄光即长波长发散角小。采用衍射元件与透镜配合形成的结构，则可使两种效应相互抵消，形成颜色均匀的照明光斑分布。
本发明的有益效果是：
本发明通过一体化或分离式折衍射或反衍射结构，实现照明目标上的颜色均匀分布。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1a-图1c为折衍射校正色差的原理图；
其中4-透镜、5-菲涅尔衍射透镜；6-二元光学透镜；
图2为反衍射一体的色差校正配光透镜示意图
图中：8-LED；9-具有反衍射结构的TIR透镜；901-反衍射面；902-透射面；10-光线；
图3为折衍射一体的色差校正配光透镜示意图；
图中：8-LED；11-具有折衍射结构的TIR透镜；1101-反射面；1102-折衍射面；10-光线；
图4为分离式色差校正光学系统意图；
图中：8-LED；12-TIR透镜；1201-TIR透镜反射面；1202-TIR透镜折射面；13-衍射器10-光线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图2所示，LED 8所发出的光线由TIR透镜9的反衍射面901反射衍射后入射到透射面902，其中反衍射面901产生反常色散，透射面902产生正常色散，二者叠加后相互抵消，在目标面上形成颜色均匀的照明。
实施例2
如图3所示，LED 8所发出的光线由TIR透镜11的反射面1101反射后入射到折衍射面1202，其中反射面1101不产生色散，折衍射面1202的正常色散和反常色散，叠加抵消，在目标面上形成颜色均匀的照明。
实施例3
如图4所示，LED 8所发出的光线由TIR透镜12的反射面1201反射后入射到折射面1202，其中反射面1201不产生色散，折射面1202产生正常色散，衍射器13产生反常色散，叠加抵消后，在目标面上形成颜色均匀的照明。

Claims (6)

1.一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，由LED灯珠、折射光学元件、反射光学元件、衍射光学元件构成，所述的LED灯珠所发出多种波长光线组成的全光谱光源所发出的光线，经由折射光学元件、反射光学元件和衍射光学元件入射到目标面上，其中的衍射光学元件产生反常色散，折射光学元件产生正常色散，反射光学元件不产生色散，所述的反常色散和正常色散叠加后相互抵消，在目标面上形成颜色均匀的照明。
2.如权利要求1所述的一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的折射光学元件、反射光学元件和衍射光学元件为一体化折反衍射元件，所述一体化折反衍射元件配有一个反衍射面和一个折射面，LED 所发出的光线由TIR透镜的反衍射面反射衍射后入射到折射面，其中反衍射面产生反常色散，折射面产生正常色散，二者叠加后相互抵消，在目标面上形成颜色均匀的照明。
3.如权利要求1所述的一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的折射光学元件、反射光学元件和衍射光学元件为一体化折反衍射元件，所述一体化折反衍射元件配有一个反射面和一个折衍射面，LED 所发出的光线由TIR透镜的反射面反射后入射到折衍射面，其中反射面不产生色散，折衍射面的正常色散和反常色散，叠加抵消，在目标面上形成颜色均匀的照明。
4.如权利要求1所述的一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的折射光学元件和衍射光学元件为一体化折衍射元件，所述的一体化折衍射元件有一个折射面和一个衍射面，LED 所发出的光线经反射元件反射入一体化折衍射元件，其中反射元件不产生色散，一体化折衍射元件的折射面产生正常色散，一体化折衍射元件的衍射面产生反常色散，叠加抵消后，在目标面上形成颜色均匀的照明。
5.如权利要求1所述的一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的反射光学元件和衍射光学元件为一体化反衍射元件，所述的一体化反衍射元件配有一个反射面和一个衍射面，LED 所发出的光线经一体化反衍射元件反射面反射入一体化反衍射元件的衍射面，再入射到折射光学元件，其中反射面不产生色散，衍射面产生反常色散，折射元件产生正常色散，叠加抵消后，在目标面上形成颜色均匀的照明。
6.如权利要求1所述的一种折反衍射高光色均匀全光谱LED照明系统，其特征在于所述的反射光学元件和折射光学元件为一体化折反射元件，所述的一体化折反射元件配有一个反射面和一个折射面，LED 所发出的光线经一体化折反射元件反射面反射入一体化折反射元件的折射面，再入射到衍射光学元件，其中反射面不产生色散，折射面产生正常色散，衍射光学元件产生反常色散，叠加抵消后，在目标面上形成颜色均匀的照明。
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