用于LED产生环形光斑的混合式折反射器及其使用方法

摘要

本发明公开了一种用于LED产生环形光斑的混合式折反射器，包括内层的折射器和外层的反射器；折射器和反射器分别为绕中心轴旋绕的回转面结构；反射器为反射面。折射器为折射透镜，包括位于下部外侧的内、外层球面，以及位于上部的下层下凸球面和上层倒锥面。本发明可将LED芯片发出的朗伯分布的光配成与光轴夹角如20°关于光轴旋转对称的平行光射出，在目标面上形成环形的光斑，满足用户的装饰要求。

主权项

一种用于LED产生环形光斑的混合式折反射器，其特征在于，包括内层的折射器(11)和外层的反射器(12)；以LED光源中心作为坐标原点O；O点的竖直方向作为Y轴，O点的一个水平方向作为X轴；所述折射器(11)和反射器(12)分别为绕OY轴的回转面结构；所述反射器(12)为反射面；所述折射器(11)为折射透镜，包括位于下部外侧以O点同心的内层球面(3)、外层球面(4)，以及位于上部中央以Y轴同轴的下层下凸球面(1)和上层倒锥面(2)；一、XY平面中所述反射器(12)的回转线由公式(I)‑(II)迭代计算获得：$\tan {\theta }_j=\frac{y_j}{x_j}---\left(\mathrm{II}\right);$其中，Φ₁为反射后的出射光线与Y轴的夹角；θ_j和θ_j+1分别为相邻dθ角的第j条和第j+1条LED发射光与X轴的夹角，且θ_j的取值在55°～60°范围内；(x_j,y_j)和(x_j+1,y_j+1)分别为所述反射器(12)回转线上第j条和第j+1条LED发射光的入射点坐标；二、XY平面中所述折射器(11)下凸球面的回转线由公式(III)‑(IV)迭代计算获得：$y_{i+1}=y_i*\frac{\tan {\theta }_i\sin {\theta }_i+\cos {\theta }_i-n_1}{\tan {\theta }_{i+1}\sin {\theta }_i+\cos {\theta }_i-n_1}---\left(\mathrm{III}\right)$$\tan {\theta }_i=\frac{x_i}{y_i}---\left(\mathrm{IV}\right)$其中，θ_i和θ_i+1分别为相邻dθ角的第i条和第i+1条LED发射光与Y轴的夹角；n₁为折射透镜的折射率；(x_i,y_i)和(x_i+1,y_i+1)分别为所述下凸球面回转线上第i条和第i+1条LED发射光的入射点坐标；三、XY平面中所述折射器(11)倒锥面的回转线由公式(V)计算获得：$\tan {\theta }_b=\frac{n_2-\cos {\Phi }_2}{\sin {\Phi }_2}---\left(V\right);$其中，θ_b为所述倒锥面回转直线与Y轴的夹角，49°≤θ_b＜90°；Φ₂为经折射后出射光线与Y轴的夹角；n₂为空气的折射率；四、所述折射器(11)内外层球面回转线的获得：分别以所述下凸球面和倒锥面两条回转线上相同X轴坐标的最外侧为起点，绕O点做圆弧，从而分别获得所述内层球面(3)、外层球面(4)的回转线；此外，经反射和折射后的出射光线与Y轴夹角：0°<Φ₁、Φ₂<38°。