CN102661575A - 聚光导光柱及其led聚光灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚光导光柱及其LED聚光灯。该聚光导光柱具有柱状的导光体，该导光体具有入光面和出光面，其中，该出光面是由多个微透镜组成的微透镜阵列。使用时，LED模组安装于该聚光导光柱的入光面一侧。该聚光导光柱可以使LED模组射出的光线在导光柱内部经过多次反射后射出，使得射出的光斑清晰均匀，并且该聚光导光柱充分利用了LED光源边缘的光线，提高了光线的利用率。此外，该出光面对从聚光导光柱内部射出的光线有准直聚光的作用，可以使输出的光能控制在较小的角度范围之内，提高了灯具整体的光效。

Description

聚光导光柱及其LED聚光灯

技术领域

本发明涉及一种导光柱，尤其涉及一种与LED模组配合使用的聚光导光柱，同时也涉及使用该聚光导光柱的LED聚光灯，属于影视照明技术领域。

背景技术

现有技术中，LED聚光灯一般均直接采用大功率LED模组作为光源,通过在光源正面安装非球面透镜，在灯体前端出光口位置装设菲涅尔透镜制成LED聚光灯。

但是，由于加工工艺等原因，LED模组存在色温一致性差、发光角度过大等问题。当LED模组直接用于LED聚光灯时，会影响灯具的光斑质量，尤其在聚光状态会出现光斑色温、照度不匀，甚至出现色块现象，光斑质量明显下降。另外，由于LED模组发光角度过大，当LED模组直接作为光源使用时，边缘的光线无法得到有效利用，造成灯具效率降低，影响LED聚光灯的节能效果。

在专利号为ZL 200920214121.0的中国实用新型专利中，公开了一种全角LED透镜，其包括基座、LED发光颗粒以及透镜。该透镜包括：一准直段，用以将LED灯发出的光线汇聚到与透镜中心线平行方向；一导光段，用以传输经准直段汇聚后的光线；以及一发散段，用以将光线经过若干次反射和/或折射后以不同角度向透镜外发射；其中，所述发散段底部为中空结构，外侧环绕发散段本体设置复数个倾斜角度不同的锯齿螺线，内侧中空，呈喇叭状，其边缘为阶梯状，阶梯状界面的垂直法线与中心线的角度大于等于透镜材料的临界角。该全角度LED透镜可以实现接近360度范围内的光线照射。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种与LED模组配合使用的聚光导光柱。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供使用该聚光导光柱的LED聚光灯。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种聚光导光柱，包括柱状的导光体，所述导光体具有出光面和入光面，其特征在于：

所述出光面是由多个微透镜组成的微透镜阵列。

进一步地，所述微透镜是球面透镜。

进一步地，所述微透镜是非球面透镜。

较优地，所述微透镜阵列和所述导光体一体压铸成型。

较优地，所述微透镜阵列与所述导光体分别成型，所述微透镜阵列固定在所述导光体的出光面一端。

较优地，所述导光体是空心筒状柱体。

进一步地，在所述筒状导光体的内壁镀有反射膜，形成光学反射面。

较优地，所述微透镜阵列是由多个微透镜在同一个平面内排列而成的阵列。

一种LED聚光灯，包括LED模组和聚光导光柱，所述聚光导光柱包括柱状的导光体，所述导光体具有出光面和入光面，所述LED模组安装在所述聚光导光柱的入光面一侧，其特征在于：所述聚光导光柱的出光面是由多个微透镜组成的微透镜阵列。

其中较优地，所述LED模组含有多色LED光源。

本发明提供了一种聚光导光柱，具有柱状的导光体，可以使LED模组发出的所有光线在导光柱内部经过多次反射后射出，使得射出光线柔和，光斑均匀，亮度、色温一致性好，而且使LED光源发出的边缘光线得到充分利用。此外，该聚光导光柱在导光柱的出光面设置有微透镜阵列，该微透镜阵列由多个直径很小的微透镜紧密排列而成，相当于一个由数个凸透镜组成的聚光镜，可以对由导光柱内部射出的光线起到准直聚光的作用，使输出的光能控制在较小的角度范围之内，提高了灯具整体的光效。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明所提供的聚光导光柱的结构示意图；

图2为聚光导光柱的微透镜阵列示意图；

图3为图1所示聚光导光柱的I部放大图；

图4为图2所示微透镜阵列的I＇部放大图；

图5为聚光导光柱光路示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种应用于LED聚光灯的聚光导光柱，可以与LED模组配合使用。如图1所示，一种聚光导光柱，包括柱状的导光体1，导光体1的横截面的形状可以是图2所示的圆形或者多边形。导光体1的两个端面分别为入光面4和出光面2。其中，出光面2是由多个微透镜3组成的微透镜阵列。在LED聚光灯中，LED模组安装于导光体1的入光面4一侧，LED模组的入射光从入光面4入射，通过导光体1内部，并穿过出光面2射出到外部。

图1是聚光导光柱的整体结构示意图，图2是图1中微透镜阵列的示意图，图3是图1中I部放大图，图4是图2中I′部的放大图。结合图1到图4可知，在本发明的一个实施例中，该聚光导光柱的导光体1是圆柱体，较优地，该圆柱体的长度大于入光面4和出光面2的半径。该聚光导光柱的出光面2是由数量众多的微透镜3紧密排列而成的圆形的微透镜阵列（见图2和图3）。微透镜3是小直径的球面透镜或者非球面透镜。从而，该出光面2相当于一个由多个凸透镜组成的聚光镜。当LED模组发射的光线，由聚光导光柱入光面4进入导光体1内部后,入射光线经过多次反射后射出，在出光面2被准直和聚光，能使射出的光线更加均匀地照射到被照物体，从而提高光线利用率。

该聚光导光柱由透明的光学材料制成，可以是由光学树脂或者光学玻璃材质制成。该聚光导光柱中的导光体1和微透镜阵列可以一体成型，如用光学玻璃材质以压铸的方式制成导光体1和微透镜阵列一体成型的聚光导光柱。该聚光导光柱中的导光体1和微透镜阵列还可以分别成型后固定在一起，如将微透镜阵列胶合安装在导光体1的出光面2上。其中，导光体1可以是实心的柱状体，也可以是空心的筒状柱体。较优地，在筒状导光体内壁上镀一层反射膜形成光学反射面，从而使得照射到筒状导光体内壁上的光线全部得到反射。此外，该单独成型的微透镜阵列是由多个微透镜组成的阵列，该阵列由多个微透镜在同一个平面内紧密排列而成，该阵列整体呈现为一个厚度极小的薄片状的平面，或者呈现为一种很薄的弧度很小的近似于平面的曲面，在此，将这种微透镜阵列命名为薄片状的微透镜阵列。将该薄片状的微透镜阵列直接胶合至筒状柱体的一端（出光面2），制得聚光导光柱。将LED模组安装在该筒状柱体的另一端，LED模组发射的光线，在筒状导光体内部，经过镀有反射膜的内壁多次反射后，从聚光导光柱端部的微透镜阵列射出，照射到被照物体上。

该聚光导光柱可以使LED模组的光斑变得均匀，使得光线柔和。而且，该聚光导光柱可以充分利用LED光源的外围光线，使得整个灯具的照度和色温得到提高。在此，以LED模组中的LED光源5的光路为例，对聚光导光柱的作用做详细说明。如图5所示，LED光源5位于LED模组中心，射出的光束是以外侧光线a、a′为母线的圆锥形光束。以光线a和光线a′为代表的最外围光线，在导光体1内部发生多次反射后，从出光面2射出，最终照射到被射物6上。而其他内部的所有光线，也经过若干次反射后照射到被照物6上，特别是两侧光全部反射得到利用，进入出光面，从而将宽角度的散射光修整为窄光束，充分利用了边缘流失的光线。

同理，LED模组中的其他光源发射的光线，经过导光体1内部多次反射后射出。LED模组中所有光源发射的光线，最终相互叠加在一起，照射到被射物6上，从而使得从LED模组照射到被射物6上的光斑更加清晰均匀。

从上述光路描述中可知，相对于以LED模组直接作为光源，和该聚光导光柱一起使用的LED光源发射的诸如a、a′一样的外围光线，在经过聚光导光柱多次反射后得到了充分利用，从而增加了光线的利用率，提高了LED聚光灯整体的光效。

由此，本发明还提供了一种LED聚光灯，包含LED模组和上述聚光导光柱。该聚光导光柱包括柱状的导光体1，该导光体1具有出光面2和入光面4，该聚光导光柱的出光面2是由多个微透镜组成的微透镜阵列。该LED模组安装在该聚光导光柱入光面4一侧，和聚光导光柱一起作为LED聚光灯的光源。

当LED模组是由多色LED光源组成时，各色LED光源发出的光线经过该聚光导光柱分别反射并相互叠加后从出光面射出到被照物体。该聚光导光柱可以起到混光的作用，使得射出光线更加柔和，亮度、色温一致性好。

本发明提供的聚光导光柱，可以和LED模组一起用于LED聚光灯中。该聚光导光柱具有柱状的导光体和由微透镜阵列构成的出光面。将LED模组安装于聚光导光柱的入光面一侧，LED模组发射的光线在聚光导光柱内部经过多次反射后从出光面射出。该聚光导光柱使LED光源边缘的光线得到充分利用，节约了光源能量。并且，该聚光导光柱利用出光面的微透镜阵列对从出光面射出的光线进行了准直聚光，使得射出的光能控制在较小的角度以内，使得光斑的照度得到增加。

因此，该聚光导光柱不仅使得光源边缘的光线得到利用，节约了光源的能量，并同时克服了LED光源出光色温不均的不足，使得LED模组色温、照度均匀，光斑清晰，中心照度增加，提高了LED聚光灯的整体光效。

显然，上述实施例仅是为清楚说明本发明所做的举例，并非对本发明实施方式的限制。对于本领域普通技术人员来说，在此基础上所做的任何变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种聚光导光柱，包括柱状的导光体，所述导光体具有出光面和入光面，其特征在于：

所述出光面是由多个微透镜组成的微透镜阵列。

2.如权利要求1所述的聚光导光柱，其特征在于：

所述微透镜是球面透镜。

3.如权利要求1所述的聚光导光柱，其特征在于：

所述微透镜是非球面透镜。

4.如权利要求1所述的聚光导光柱，其特征在于：

所述微透镜阵列和所述导光体一体压铸成型。

5.如权利要求1所述的聚光导光柱，其特征在于：

所述微透镜阵列与所述导光体分别成型，所述微透镜阵列固定在所述导光体的出光面一端。

6.如权利要求5所述的聚光导光柱，其特征在于：

所述导光体是空心筒状柱体。

7.如权利要求6所述的聚光导光柱，其特征在于：

在所述筒状导光体的内壁镀有反射膜，形成光学反射面。

8.如权利要求5所述的聚光导光柱，其特征在于：

所述微透镜阵列是由多个微透镜在同一个平面内排列而成的阵列。

9.一种LED聚光灯，包括LED模组和聚光导光柱，所述聚光导光柱包括柱状的导光体，所述导光体具有出光面和入光面，所述LED模组安装在所述聚光导光柱的入光面一侧，其特征在于：

所述聚光导光柱的出光面是由多个微透镜组成的微透镜阵列。

10.如权利要求9所述的LED聚光灯，其特征在于：

所述LED模组含有多色LED光源。

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