一种理论无损光效的LED光全反射准直系统专利目的
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》的目的在于提供一种基于LED光源的理论无损光效的光全反射光学准直系统。
一种理论无损光效的LED光全反射准直系统技术方案
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》提供的理论无损光效的LED光全反射光学准直系统，是使用单科或多颗高功率白光LED模组作为光源，通过改进的椭球面反射器，改进的第一抛物面反射器和改进的第二抛物面反射器实现光线理论100%效率的收集并对所有光线进行准直。
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》提供的基于LED光源的理论无损光效的光全反射光学准直系统，包括：白光LED模组、改进的椭球面反射器、改进的第一抛物面反射器和改进的第二抛物面反射器；其中，所述白光LED模组几何中心位于改进的椭球面反射器的第一焦点处；所述改进的第一抛物面反射器位于改进的椭球面反射器左上方，且改进的第一抛物面反射器的焦点与改进的椭球面反射器的第二焦点重合；所述改进的第二抛物面反射器位于改进的第一抛物面反射器的上方，且改进的第二抛物面反射器的焦点与LED光源几何中心位置重合；由LED光源出射的一部分α角内光束经过改进的椭球面反射器会聚到其第二焦点处，再经改进的第一抛物面反射器准直出射，由LED光源出射的另一部分β角内光束经过改进的第二抛物面反射器准直出射，改进的第一抛物面反射器和改进的第二抛物面反射器的出射光束的主光轴平行，且同时平行于LED光源的主光线， 以保证经它们反射后的光线按同一水平方向准直出射。00<α<1800，00<β<1800，且α β=1800。
一般LED是朗伯辐射体分布的光源，经过LED发光面几何中心法线的子午面（纸面内）内的发光角度是180度，《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》的LED光源模组发出的光束，在其面内有一部分光先经过改进的椭球面反射器，光束会聚到改进的椭球面第二焦点处，由于改进的椭球面反射器第二焦点与改进的第一抛物面焦点重合，这部分光经过改进的第一抛物面准直出射，这个角度就是α角；另外一部分光束没有经过改进的椭球面反射器，由LED光源模组直接入射到改进的第二抛物面表面，由于LED光源模组的几何中心与第二抛物面焦点重合，这部分光就经过改进的第二抛物面准直出射，这个角度就是β角。
LED光源是一组模组光源，发光面积有一定的大小，如果其发光面积大小小于其光ED光源是一组模组光源，发光面积有一定的大小，如果其发光面积大小小于其光传播过程中反射面有效通光孔径的1/10，可以认为LED光源近似为点光源，这时的椭球面反射器的反射面就是标准的椭球面，第一抛物面反射器和第二抛物面反射器的反射面就是标准的抛物面；如果其发光面积大小大于其光传播过程中反射面有效通光孔径的1/10，LED光源就是一个扩展的光源，这时把扩展的LED光源认为是多个点光源组成的光源，LED光源只有位于焦点处的那部分光束才按照理想的光束传播，也就是从椭球面第一焦点的发出的光束经椭球面反射会聚到椭球面的第二焦点，从抛物面焦点处发出的光束经抛物面反射准直出射，组成扩展的LED光源的其它点光源由于处于离焦位置，对于从椭球面第一焦点附近的出射光束经椭球面反射就不会会聚到第二焦点处，对于从抛物面焦点附近的出射光束经抛物面反射就不会准直出射。
所以，对于扩展的LED光源，认为是多个点光源组成的光源，处于焦点以外的点光源经过椭球面反射时，把椭球面分成多个区域，按照光映射的原理，让入射到每个椭球面反射区域的光束，经过高次曲面的修正，会聚到椭球面的第二焦点处，把这些修正后的椭球面反射区域拟合为一个新的椭球面，这就是改进的椭球面；经过改进的椭球面反射器会聚到第二焦点处的光斑也不是绝对的点光源，是一个扩展光源，也可以认为是多个点光源组成的光源，由于改进的椭球面第二焦点几何中心与第一抛物面焦点重合，在该焦点以外的点光源经过第一抛物面反射时，把第一抛物面也分成多个区域，按照光映射的原理，让入射到每个第一抛物面反射区域的光束，经过高次曲面的修正后准直出射，把这些修正后的第一抛物面反射区域拟合为一个新的第一抛物面，这就是改进的第一抛物面；由于扩展的LED光源认为是多个点光源组成的光源，处于焦点以外的点光源经过第二抛物面反射时，把第二抛物面分成多个区域，按照光映射的原理，让入射到每个第二抛物面反射区域的光束，经过高次曲面的修正后准直出射，把这些修正后的第二抛物面反射区域拟合为一个新的第二抛物面，这就是改进的第二抛物面，
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》中，所述的白光LED模组为单芯片或多芯片COB封装的白光LED，多芯片封装发光面尺寸为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，发光面积对角线为系统最大通光口径的1/10或更小，白光LED光源模组的发光面法线垂直于改进的椭球面反射器长轴。
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》中，所述的改进的椭球面反射器以靠近的长轴端点为起点的第一焦点的位置大于5毫米，第二焦点的位置大于等于10毫米，长轴方向长度与第二焦点的位置长度相当，内表面采用高反射率镜面镀膜，反射率达到95%以上。
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》中，所述的改进的第一抛物面反射器焦距与白光LED发光面大小相匹配，通光有效口径大于等于白光LED发光面对角线的10倍，反射器的长度与其焦距相当，对于单颗芯片封装的白光LED，通常焦距为5-30毫米，反射器长度与焦点的位置长度相当，口径为10-60毫米，或根据结构要求为较大；多芯片封装的白光LED较单芯片封装的白光LED的改进的第一抛物面反射器的结构稍大。（这里“相当”是“相等”的意思）
改进的椭球面反射器中，焦点的位置长度：以靠近光源所在位置（改进的椭球面第一焦点）的椭球面长轴端点为起点，到改进的椭球面第二焦点的距离，称为第二焦点的位置长度；
改进的第一抛物面反射器，“焦点的位置长度”，指的是抛物面顶点到抛物面焦点的距离，实际上也是抛物面的焦距，也可以称为为“焦距的大小”。
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》中，所述的改进的第二抛物面反射器结构参数与改进的椭球面反射器和改进的第一抛物面反射器结构大小相匹配，焦距大于等于8毫米，反射器长度大于等于15毫米，通光有效口径大于40毫米。
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》中，所述的改进的椭球面反射器（2）是基于标准椭球面反射器设计而成，当LED光源近似看作点光源时，该反射器采用标准的椭球面结构，当LED光源为一拓展光源时，该反射器采用改进后的椭球面反射器（2）以保证白光LED模组（1）面光源出射的光线能够会聚到其第二焦点附近形成弥散斑较小的光斑。
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》中，所述的改进的第一抛物面反射器（3）是基于标准的抛物面反射器设计而成，当改进的椭球面反射器（2）在其第二焦点处的弥散斑直径为系统最大通光口径的1/10或更小时，该反射器（3）采用标准的抛物面结构，当改进的椭球面反射器（2）在其第二焦点处的弥散斑直径大于系统最大通光口径的1/10时，该反射器采用改进的第一抛物面反射器（3）结构，以保证由白光LED模组（1）出射的一部分α角内光束经过改进的椭球面反射器（2）在其第二焦点处形成弥散斑的光斑做为改进的第一抛物面反射器（3）焦点处的近似点光源，再经其表面反射后准直出射。
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》中，所述的改进的第二抛物面反射器（4）是基于标准的抛物面反射器设计而成，在LED光源近似看作点光源时，采用标准的抛物面结构；在白光LED模组（1）光源为一扩展光源时，采用改进的第二抛物面反射器（4）结构，以保证由白光LED模组（1）光源出射的另一部分β角内光束经过改进的第二抛物面反射器（4）反射后准直出射。
一种理论无损光效的LED光全反射准直系统改善效果
《一种理论无损光效的LED光全反射准直系统》提出的理论无损光效的LED光全反射准直系统，理论上能够将LED光源发出的光束能量100%准直出射，仅仅有反射器的反射损失，而反射器的反射率可以做到95%以上或更高，系统又完全采用全反射器设计，没有任何透镜结构，所以准直的光学系统效率很高。
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