一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)實(shí)施方式

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》提出的理論無損光效的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)， 包括白光LED模組1、改進(jìn)的橢球面反射器2、改進(jìn)的第一拋物面反射器3、改進(jìn)的第二拋物面反射器4組成，白光LED模組1幾何中心置于改進(jìn)的橢球面反射器2的第一焦點(diǎn)處，改進(jìn)的第一拋物面反射器3位于改進(jìn)的橢球面反射器2上方，且其焦點(diǎn)與改進(jìn)的橢球面反射器2的第二焦點(diǎn)重合，改進(jìn)的第二拋物面反射器4位于改進(jìn)的第一拋物面反射器3的上方，且其焦點(diǎn)與白光LED模組1的幾何中心位置重合，白光LED模組1發(fā)出的在α角內(nèi)的一部分出射光束經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器2會(huì)聚到其第二焦點(diǎn)處，由于改進(jìn)的橢球面反射器1的第二焦點(diǎn)與改進(jìn)的第一拋物面3的焦點(diǎn)重合，光束再經(jīng)過改進(jìn)的第一拋物面反射器3反射后水平準(zhǔn)直出射，LED光源的另一部分在β角內(nèi)出射的光束未經(jīng)改進(jìn)的橢球面反射器2的反射直接出射，由于改進(jìn)的第二拋物面反射器的焦點(diǎn)與改進(jìn)的橢球面第一焦點(diǎn)重合，這部分光束經(jīng)改進(jìn)的第二拋物面反射器4的反射后水平準(zhǔn)直出射，又由于改進(jìn)的第一拋物面反射器3和改進(jìn)的第二拋物面反射器4的出射光束的主光軸平行，形成高效的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)。

實(shí)施例

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示的，是該發(fā)明高效LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；采用單芯片COB封裝的白光LED模組1作為光源，驅(qū)動(dòng)電壓為3.3伏，電流為300.0毫安，改進(jìn)的橢球面反射器2第一焦距5.0毫米，第二焦距30.0毫米，長(zhǎng)度為30.0毫米，改進(jìn)的第一拋物面反射器3焦距為18.0毫米，長(zhǎng)度為18.0毫米，改進(jìn)的第二拋物面反射器4焦距為30.8毫米，長(zhǎng)度為62.0毫米。圖5是該發(fā)明所述的LED光源準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)例三維視圖；圖6是該發(fā)明所述的LED光源準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)例在5米遠(yuǎn)測(cè)試屏上形成的照度平面分布圖。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》有以下特點(diǎn)：

1.采用LED作為光源，改進(jìn)的第一拋物面反射器的長(zhǎng)度隨著LED模組出射光線中未經(jīng)改進(jìn)的橢球面反射器反射的直射光線的開口角度的變化而變化，當(dāng)直射光線與豎直方向最大夾角變大時(shí)，改進(jìn)的第一拋物面反射器長(zhǎng)度要伸長(zhǎng)以保證完全反射直射光部分，當(dāng)LED發(fā)光半角較小以至完全被改進(jìn)的橢球面反射器反射時(shí)，改進(jìn)的第一拋物面反射器長(zhǎng)度為零；

2.如圖1所示結(jié)構(gòu)，其中改進(jìn)的橢球面反射器是基于標(biāo)準(zhǔn)橢球面反射器設(shè)計(jì)的，當(dāng)LED光源可近似看作點(diǎn)光源時(shí)，該反射器采用標(biāo)準(zhǔn)的橢球面結(jié)構(gòu)，當(dāng)LED光源為一拓展光源時(shí)，該反射器采用改進(jìn)后的橢球面反射器以保證LED面光源出射的光線能夠會(huì)聚在第二焦點(diǎn)附近，當(dāng)改進(jìn)的橢球面反射器在第二焦點(diǎn)處的彌散斑直徑為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小時(shí)，改進(jìn)的第一拋物面反射器采用標(biāo)準(zhǔn)的拋物面結(jié)構(gòu)，當(dāng)改進(jìn)的橢球面反射器在第二焦點(diǎn)處的彌散斑直徑大于系統(tǒng)最大通光口徑的1/10時(shí)，該反射器采用改進(jìn)的拋物面結(jié)構(gòu)，以保證由改進(jìn)的橢球面反射器在第二焦點(diǎn)處的彌散斑處出射的光線經(jīng)其反射可以準(zhǔn)直出射。改進(jìn)的第二拋物面反射器在LED光源近似可看作點(diǎn)光源時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)的拋物面結(jié)構(gòu)，在LED光源為一擴(kuò)展光源時(shí)，采用改進(jìn)的拋物面結(jié)構(gòu)，以保證LED直射光經(jīng)其反射可以準(zhǔn)直出射；

3．如圖1所示理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)，理論上能夠?qū)ED光源發(fā)出的光束能量100%準(zhǔn)直出射，僅僅有反射器的反射損失，而反射器的反射率可以做到95%以上或更高，系統(tǒng)又完全采用全反射器設(shè)計(jì)，沒有任何透鏡結(jié)構(gòu)，所以準(zhǔn)直的光學(xué)系統(tǒng)效率很高。

1. 一種理論無損光效的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于由白光LED模組（1）、改進(jìn)的橢球面反射器（2）、改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）、改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）組成；所述白光LED模組（1）幾何中心位于改進(jìn)的橢球面反射器（2）的第一焦點(diǎn)處；所述改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）位于改進(jìn)的橢球面反射器（2）上方，且其焦點(diǎn)與改進(jìn)的橢球面反射器（2）的第二焦點(diǎn)重合；所述改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）位于改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）的上方，且其焦點(diǎn)與白光LED模組（1）幾何中心位置重合；其中：

由白光LED模組（1）出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器（2）會(huì)聚到其第二焦點(diǎn)處，再經(jīng)改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）準(zhǔn)直出射；由白光LED模組（1）光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）準(zhǔn)直出射；改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）和改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）的出射光束的主光軸平行，且同時(shí)平行于LED光源（1）的主光線，以保證經(jīng)它們反射后的光線按同一水平方向準(zhǔn)直出射，形成理論無損效率的高效LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)；0⁰<α<180⁰，0⁰<β<180⁰，且α β=180⁰。

2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于：所述的白光LED模組（1） 為單芯片或多芯片COB封裝的白光LED，多芯片封裝發(fā)光面尺寸為A×A或A×B，其中0.5毫米≤A≤20毫米，0.5毫米≤B≤20毫米，A≠B，發(fā)光面積對(duì)角線為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小，白光LED光源模組的發(fā)光面法線垂直于改進(jìn)的橢球面反射器（2）的長(zhǎng)軸所在的開口截面。

3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進(jìn)的橢球面反射器（2）以靠近的長(zhǎng)軸端點(diǎn)為起點(diǎn)的第一焦點(diǎn)的位置大于5毫米，第二焦點(diǎn)的位置大于等于10毫米，長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度與第二焦點(diǎn)的位置長(zhǎng)度相當(dāng)，內(nèi)表面采用高反射率鏡面鍍膜，反射率達(dá)到95%以上。

4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）焦距與白光LED模組（1）發(fā)光面結(jié)構(gòu)大小相匹配，通光有效口徑大于等于白光LED發(fā)光面對(duì)角線長(zhǎng)度的10倍，反射器（3）的長(zhǎng)度與其焦距相當(dāng)對(duì)于單顆芯片封裝的白光LED，焦距為5-30毫米，反射器（3）長(zhǎng)度與其焦距的位置長(zhǎng)度相當(dāng)通光有效口徑為10-60毫米。

5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）結(jié)構(gòu)參數(shù)與改進(jìn)的橢球面反射器（2）和改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）相匹配，其焦距大于等于8毫米，反射器（4）長(zhǎng)度大于等于15毫米，通過有效口徑大于40毫米。

6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進(jìn)的橢球面反射器（2）是基于標(biāo)準(zhǔn)橢球面反射器設(shè)計(jì)而成，當(dāng)LED光源近似看作點(diǎn)光源時(shí)，該反射器采用標(biāo)準(zhǔn)的橢球面結(jié)構(gòu)，當(dāng)LED光源為一拓展光源時(shí)，該反射器采用改進(jìn)后的橢球面反射器（2）以保證白光LED模組（1）面光源出射的光線能夠會(huì)聚到其第二焦點(diǎn)附近形成彌散斑較小的光斑。

7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）是基于標(biāo)準(zhǔn)的拋物面反射器設(shè)計(jì)而成，當(dāng)改進(jìn)的橢球面反射器（2）在其第二焦點(diǎn)處的彌散斑直徑為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小時(shí)，該反射器（3）采用標(biāo)準(zhǔn)的拋物面結(jié)構(gòu)，當(dāng)改進(jìn)的橢球面反射器（2）在其第二焦點(diǎn)處的彌散斑直徑大于系統(tǒng)最大通光口徑的1/10時(shí)，該反射器采用改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器（2）在其第二焦點(diǎn)處形成彌散斑的光斑做為改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）焦點(diǎn)處的近似點(diǎn)光源，再經(jīng)其表面反射后準(zhǔn)直出射。

8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光全反射的準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特征在于：所述的改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）是基于標(biāo)準(zhǔn)的拋物面反射器設(shè)計(jì)而成，在LED光源近似看作點(diǎn)光源時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)的拋物面結(jié)構(gòu)；在白光LED模組（1）光源為一擴(kuò)展光源時(shí)，采用改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）反射后準(zhǔn)直出射。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)LED光源的出射光線進(jìn)行準(zhǔn)直并且提供高光能利用效率的光學(xué)系統(tǒng)。

圖1是《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》所述光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正視圖。

圖2是《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》所述光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的左視圖。

圖3是《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》LED光源在α角內(nèi)出射的一部分光線經(jīng)改進(jìn)的橢球面反射器會(huì)聚，再經(jīng)改進(jìn)的第一拋物面反射器準(zhǔn)直的光路圖。

圖4是《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》LED光源未經(jīng)改進(jìn)的橢球面反射器反射而直接出射的在β角內(nèi)出射的另一部分光線經(jīng)改進(jìn)的第二拋物面反射器準(zhǔn)直的光路圖。

圖5是《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》所述的LED光源準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)例三維視圖。

圖6是《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》所述的LED光源準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)例在5米遠(yuǎn)測(cè)試屏上形成的照度平面分布圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1.LED光源，2.改進(jìn)的橢球面反射器，3. 改進(jìn)的第一拋物面反射器，4.改進(jìn)的第二拋物面反射器。

一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)專利目的

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》的目的在于提供一種基于LED光源的理論無損光效的光全反射光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)。

一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)技術(shù)方案

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》提供的理論無損光效的LED光全反射光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)，是使用單科或多顆高功率白光LED模組作為光源，通過改進(jìn)的橢球面反射器，改進(jìn)的第一拋物面反射器和改進(jìn)的第二拋物面反射器實(shí)現(xiàn)光線理論100%效率的收集并對(duì)所有光線進(jìn)行準(zhǔn)直。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》提供的基于LED光源的理論無損光效的光全反射光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)，包括：白光LED模組、改進(jìn)的橢球面反射器、改進(jìn)的第一拋物面反射器和改進(jìn)的第二拋物面反射器；其中，所述白光LED模組幾何中心位于改進(jìn)的橢球面反射器的第一焦點(diǎn)處；所述改進(jìn)的第一拋物面反射器位于改進(jìn)的橢球面反射器左上方，且改進(jìn)的第一拋物面反射器的焦點(diǎn)與改進(jìn)的橢球面反射器的第二焦點(diǎn)重合；所述改進(jìn)的第二拋物面反射器位于改進(jìn)的第一拋物面反射器的上方，且改進(jìn)的第二拋物面反射器的焦點(diǎn)與LED光源幾何中心位置重合；由LED光源出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器會(huì)聚到其第二焦點(diǎn)處，再經(jīng)改進(jìn)的第一拋物面反射器準(zhǔn)直出射，由LED光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的第二拋物面反射器準(zhǔn)直出射，改進(jìn)的第一拋物面反射器和改進(jìn)的第二拋物面反射器的出射光束的主光軸平行，且同時(shí)平行于LED光源的主光線， 以保證經(jīng)它們反射后的光線按同一水平方向準(zhǔn)直出射。0⁰<α<180⁰，0⁰<β<180⁰，且α β=180⁰。

一般LED是朗伯輻射體分布的光源，經(jīng)過LED發(fā)光面幾何中心法線的子午面（紙面內(nèi)）內(nèi)的發(fā)光角度是180度，《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》的LED光源模組發(fā)出的光束，在其面內(nèi)有一部分光先經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器，光束會(huì)聚到改進(jìn)的橢球面第二焦點(diǎn)處，由于改進(jìn)的橢球面反射器第二焦點(diǎn)與改進(jìn)的第一拋物面焦點(diǎn)重合，這部分光經(jīng)過改進(jìn)的第一拋物面準(zhǔn)直出射，這個(gè)角度就是α角；另外一部分光束沒有經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器，由LED光源模組直接入射到改進(jìn)的第二拋物面表面，由于LED光源模組的幾何中心與第二拋物面焦點(diǎn)重合，這部分光就經(jīng)過改進(jìn)的第二拋物面準(zhǔn)直出射，這個(gè)角度就是β角。

LED光源是一組模組光源，發(fā)光面積有一定的大小，如果其發(fā)光面積大小小于其光ED光源是一組模組光源，發(fā)光面積有一定的大小，如果其發(fā)光面積大小小于其光傳播過程中反射面有效通光孔徑的1/10，可以認(rèn)為L(zhǎng)ED光源近似為點(diǎn)光源，這時(shí)的橢球面反射器的反射面就是標(biāo)準(zhǔn)的橢球面，第一拋物面反射器和第二拋物面反射器的反射面就是標(biāo)準(zhǔn)的拋物面；如果其發(fā)光面積大小大于其光傳播過程中反射面有效通光孔徑的1/10，LED光源就是一個(gè)擴(kuò)展的光源，這時(shí)把擴(kuò)展的LED光源認(rèn)為是多個(gè)點(diǎn)光源組成的光源，LED光源只有位于焦點(diǎn)處的那部分光束才按照理想的光束傳播，也就是從橢球面第一焦點(diǎn)的發(fā)出的光束經(jīng)橢球面反射會(huì)聚到橢球面的第二焦點(diǎn)，從拋物面焦點(diǎn)處發(fā)出的光束經(jīng)拋物面反射準(zhǔn)直出射，組成擴(kuò)展的LED光源的其它點(diǎn)光源由于處于離焦位置，對(duì)于從橢球面第一焦點(diǎn)附近的出射光束經(jīng)橢球面反射就不會(huì)會(huì)聚到第二焦點(diǎn)處，對(duì)于從拋物面焦點(diǎn)附近的出射光束經(jīng)拋物面反射就不會(huì)準(zhǔn)直出射。

所以，對(duì)于擴(kuò)展的LED光源，認(rèn)為是多個(gè)點(diǎn)光源組成的光源，處于焦點(diǎn)以外的點(diǎn)光源經(jīng)過橢球面反射時(shí)，把橢球面分成多個(gè)區(qū)域，按照光映射的原理，讓入射到每個(gè)橢球面反射區(qū)域的光束，經(jīng)過高次曲面的修正，會(huì)聚到橢球面的第二焦點(diǎn)處，把這些修正后的橢球面反射區(qū)域擬合為一個(gè)新的橢球面，這就是改進(jìn)的橢球面；經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器會(huì)聚到第二焦點(diǎn)處的光斑也不是絕對(duì)的點(diǎn)光源，是一個(gè)擴(kuò)展光源，也可以認(rèn)為是多個(gè)點(diǎn)光源組成的光源，由于改進(jìn)的橢球面第二焦點(diǎn)幾何中心與第一拋物面焦點(diǎn)重合，在該焦點(diǎn)以外的點(diǎn)光源經(jīng)過第一拋物面反射時(shí)，把第一拋物面也分成多個(gè)區(qū)域，按照光映射的原理，讓入射到每個(gè)第一拋物面反射區(qū)域的光束，經(jīng)過高次曲面的修正后準(zhǔn)直出射，把這些修正后的第一拋物面反射區(qū)域擬合為一個(gè)新的第一拋物面，這就是改進(jìn)的第一拋物面；由于擴(kuò)展的LED光源認(rèn)為是多個(gè)點(diǎn)光源組成的光源，處于焦點(diǎn)以外的點(diǎn)光源經(jīng)過第二拋物面反射時(shí)，把第二拋物面分成多個(gè)區(qū)域，按照光映射的原理，讓入射到每個(gè)第二拋物面反射區(qū)域的光束，經(jīng)過高次曲面的修正后準(zhǔn)直出射，把這些修正后的第二拋物面反射區(qū)域擬合為一個(gè)新的第二拋物面，這就是改進(jìn)的第二拋物面，

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》中，所述的白光LED模組為單芯片或多芯片COB封裝的白光LED，多芯片封裝發(fā)光面尺寸為A×A或A×B，其中0.5毫米≤A≤20毫米，0.5毫米≤B≤20毫米，A≠B，發(fā)光面積對(duì)角線為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小，白光LED光源模組的發(fā)光面法線垂直于改進(jìn)的橢球面反射器長(zhǎng)軸。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》中，所述的改進(jìn)的橢球面反射器以靠近的長(zhǎng)軸端點(diǎn)為起點(diǎn)的第一焦點(diǎn)的位置大于5毫米，第二焦點(diǎn)的位置大于等于10毫米，長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度與第二焦點(diǎn)的位置長(zhǎng)度相當(dāng)，內(nèi)表面采用高反射率鏡面鍍膜，反射率達(dá)到95%以上。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》中，所述的改進(jìn)的第一拋物面反射器焦距與白光LED發(fā)光面大小相匹配，通光有效口徑大于等于白光LED發(fā)光面對(duì)角線的10倍，反射器的長(zhǎng)度與其焦距相當(dāng)，對(duì)于單顆芯片封裝的白光LED，通常焦距為5-30毫米，反射器長(zhǎng)度與焦點(diǎn)的位置長(zhǎng)度相當(dāng)，口徑為10-60毫米，或根據(jù)結(jié)構(gòu)要求為較大；多芯片封裝的白光LED較單芯片封裝的白光LED的改進(jìn)的第一拋物面反射器的結(jié)構(gòu)稍大。（這里“相當(dāng)”是“相等”的意思）

改進(jìn)的橢球面反射器中，焦點(diǎn)的位置長(zhǎng)度：以靠近光源所在位置（改進(jìn)的橢球面第一焦點(diǎn)）的橢球面長(zhǎng)軸端點(diǎn)為起點(diǎn)，到改進(jìn)的橢球面第二焦點(diǎn)的距離，稱為第二焦點(diǎn)的位置長(zhǎng)度；

改進(jìn)的第一拋物面反射器，“焦點(diǎn)的位置長(zhǎng)度”，指的是拋物面頂點(diǎn)到拋物面焦點(diǎn)的距離，實(shí)際上也是拋物面的焦距，也可以稱為為“焦距的大小”。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》中，所述的改進(jìn)的第二拋物面反射器結(jié)構(gòu)參數(shù)與改進(jìn)的橢球面反射器和改進(jìn)的第一拋物面反射器結(jié)構(gòu)大小相匹配，焦距大于等于8毫米，反射器長(zhǎng)度大于等于15毫米，通光有效口徑大于40毫米。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》中，所述的改進(jìn)的橢球面反射器（2）是基于標(biāo)準(zhǔn)橢球面反射器設(shè)計(jì)而成，當(dāng)LED光源近似看作點(diǎn)光源時(shí)，該反射器采用標(biāo)準(zhǔn)的橢球面結(jié)構(gòu)，當(dāng)LED光源為一拓展光源時(shí)，該反射器采用改進(jìn)后的橢球面反射器（2）以保證白光LED模組（1）面光源出射的光線能夠會(huì)聚到其第二焦點(diǎn)附近形成彌散斑較小的光斑。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》中，所述的改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）是基于標(biāo)準(zhǔn)的拋物面反射器設(shè)計(jì)而成，當(dāng)改進(jìn)的橢球面反射器（2）在其第二焦點(diǎn)處的彌散斑直徑為系統(tǒng)最大通光口徑的1/10或更小時(shí)，該反射器（3）采用標(biāo)準(zhǔn)的拋物面結(jié)構(gòu)，當(dāng)改進(jìn)的橢球面反射器（2）在其第二焦點(diǎn)處的彌散斑直徑大于系統(tǒng)最大通光口徑的1/10時(shí)，該反射器采用改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）出射的一部分α角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的橢球面反射器（2）在其第二焦點(diǎn)處形成彌散斑的光斑做為改進(jìn)的第一拋物面反射器（3）焦點(diǎn)處的近似點(diǎn)光源，再經(jīng)其表面反射后準(zhǔn)直出射。

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》中，所述的改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）是基于標(biāo)準(zhǔn)的拋物面反射器設(shè)計(jì)而成，在LED光源近似看作點(diǎn)光源時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)的拋物面結(jié)構(gòu)；在白光LED模組（1）光源為一擴(kuò)展光源時(shí)，采用改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）結(jié)構(gòu)，以保證由白光LED模組（1）光源出射的另一部分β角內(nèi)光束經(jīng)過改進(jìn)的第二拋物面反射器（4）反射后準(zhǔn)直出射。

一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)改善效果

《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》提出的理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)，理論上能夠?qū)ED光源發(fā)出的光束能量100%準(zhǔn)直出射，僅僅有反射器的反射損失，而反射器的反射率可以做到95%以上或更高，系統(tǒng)又完全采用全反射器設(shè)計(jì)，沒有任何透鏡結(jié)構(gòu)，所以準(zhǔn)直的光學(xué)系統(tǒng)效率很高。

2013年前市場(chǎng)上出現(xiàn)的LED光源多是近朗伯體發(fā)光的近似點(diǎn)光源或面光源，具有單面發(fā)光、發(fā)光半角大的特點(diǎn)。為了便于光學(xué)系統(tǒng)對(duì)LED光能的利用，一般需要對(duì)LED的出射光線進(jìn)行預(yù)準(zhǔn)直，而2013年前針對(duì)LED光源的光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)主要可分為三大類結(jié)構(gòu)：第一類利用光學(xué)透鏡組對(duì)LED光源中心附近出射光線進(jìn)行準(zhǔn)直，而大角度光線散失；第二類是TIR（全內(nèi)反射）透鏡，利用計(jì)算得到的自由曲面透鏡對(duì)中心光線兩次折射進(jìn)行準(zhǔn)直，對(duì)邊緣大角度出射的光線先通過透鏡內(nèi)的全內(nèi)反射，再經(jīng)過透鏡表面的第二次折射進(jìn)行準(zhǔn)直；第三類結(jié)合了光學(xué)透鏡和光學(xué)反射器，對(duì)大角度出射的光線利用反射器進(jìn)行反射準(zhǔn)直，對(duì)中心出射的光線利用透鏡組透射準(zhǔn)直。

針對(duì)LED光線的光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)存在如下主要問題：1、對(duì)LED光源中心出射光線的準(zhǔn)直離不開透鏡，但是透鏡對(duì)光能量的損耗一般高于反射器對(duì)光能的損耗，這就限制了此類光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)效率提升的空間；2、由于LED發(fā)光半角大的特點(diǎn)，此類光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)往往不能完全收集出射光線，使得一部分光線散失，導(dǎo)致了光能的損耗。

2020年7月14日，《一種理論無損光效的LED光全反射準(zhǔn)直系統(tǒng)》獲得第二十一屆中國(guó)專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

燈源發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡之后，變成了平行光，照明光柵副后，由硅光電池或后面的準(zhǔn)直透鏡接收。因此要求準(zhǔn)直透鏡的口徑達(dá)到光線充滿硅光電池的程度，如圖《聚光鏡光路》（a）為平行于光柵刻線的剖面，（b）為垂直于光柵刻線的截面，由圖中可得：

于是準(zhǔn)直透鏡的通光口徑為：

利用光學(xué)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)系統(tǒng)測(cè)量直線度誤差。準(zhǔn)直望遠(yuǎn)系統(tǒng)由準(zhǔn)直光管和望遠(yuǎn)鏡組成。由光源發(fā)出的光經(jīng)十字分劃板1和物鏡1后,以平行光射出,再經(jīng)望遠(yuǎn)鏡中的物鏡2后會(huì)聚在位于其焦平面上的十字分劃板2上，通過目鏡讀數(shù)。如將望遠(yuǎn)鏡和準(zhǔn)直光管置于被測(cè)表面（例如導(dǎo)軌）上,當(dāng)移動(dòng)準(zhǔn)直光管時(shí),若其射出的十字線影像與分劃板2的十字線重合,則表示直線度好;如有偏離,則表示準(zhǔn)直光管的光軸相對(duì)望遠(yuǎn)鏡的光軸傾斜了一個(gè)角度□ 。將各個(gè)位置的偏離值經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后即可得到直線度誤差。應(yīng)用光學(xué)準(zhǔn)直原理測(cè)量直線度誤差的量?jī)x稱為準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡。它的準(zhǔn)直光管內(nèi)還裝有同心圓分劃板。望遠(yuǎn)鏡內(nèi)還裝有內(nèi)調(diào)焦透鏡組和用于讀數(shù)系統(tǒng)的平行平板玻璃等。利用內(nèi)調(diào)焦透鏡組重新調(diào)焦可使同心圓分劃板上的同心圓刻線成像在分劃板 2上。這樣，就可以測(cè)量?jī)晒廨S的偏移□(也有利用靶鏡代替準(zhǔn)直光管測(cè)量的)。這種準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡也可用于測(cè)量大型機(jī)器（如汽輪機(jī)）上的各支承孔的同軸度誤差。

光學(xué)自準(zhǔn)直法 用自準(zhǔn)直儀測(cè)量。將被測(cè)全長(zhǎng)分成若干段,測(cè)出各段的傾斜角。通過作圖或計(jì)算求出直線度。

簡(jiǎn)單介紹菲佐干涉儀對(duì)準(zhǔn)直透鏡的質(zhì)量要求，通常關(guān)心的是判定空氣隙厚度的變化。但是光程差不僅是空氣隙厚度的函數(shù)，也是光照射角的函數(shù)，在特定點(diǎn)上的光程差為

對(duì)使用一般光源的菲佐干涉儀來說，最大有效空氣隙厚度為50mm，而且還必須考慮光源尺寸和透鏡的像差。光源尺寸主要影響菲佐條紋的可見度。要得到對(duì)比度很好的菲佐條紋，剩余光程差

這個(gè)角像差相當(dāng)大，在20''量級(jí)范圍，因此可以設(shè)計(jì)合適的透鏡或反射系統(tǒng)來滿足 。