CN103470992A - 一种投影式照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影式照明系统，其包括：投影系统，用于提供投影式照明系统的投射光线。控制系统，用于控制各个系统之间的互联通信，反射系统，用于将投影系统发出的投射光线转换成特定范围内的照明光线。本发明提出的上述方案利用投影原理将基础光线投影至反射系统，利用该投影区域作为照明光源，经反射后的光线用于普通照明或特殊照明。该系统能够为照明环境提供最佳的灵活性，而高效光源和投影系统为该系统提供了足够的光利用效率。

Description

一种投影式照明系统

技术领域

本发明属于半导体照明应用领域，尤其涉及一种投影式照明系统。

背景技术

LED作为21世纪绿色、节能的第四代照明光源，以其颜色纯正，光效率高，发热量低等优势逐渐取代传统照明光源，并已广泛应用于照明、装饰和显示领域等重要领域：

首先，在照明方面，特别是大功率LED的出现为室内照明领域的应用找到了突破口，加速了LED在室内照明领域的应用。随着半导体光电材料及工艺技术的进步及大功率白光LED的封装结构的改进，使得白光LED的发光效率有长足进步。CREE公司白光功率型LED光效再度刷新行业最高纪录，在相关色温4401K和350mA驱动电流条件下，得到LED光效为2761m／W。

其次，在装饰方面，高强度光源节能环保、无紫外线，可满足不同场合下人们对个性化光环境的心理要求。利用LED的灯光色彩来烘托一种温暖、和谐、浪温的情调，体现舒适、休闲的氛围；LED集成光源全彩易控，可以创造静态和动态的照明效果，从白光到任意颜色，渲染出一种强烈的娱乐气氛。

再次，在显示方面，如显示屏、背光源和投影光源。随着白光LED性能的提高，白光LED不仅用于手机、游戏机、PDA、MP4、数码相机等小彩屏电子产品，目前已应用到屏幕尺寸更大的DVD、GPS及15英寸笔记本电脑中。它已成为LED最大用户之一，占LED年产量的30％左右。高强度光源的最主要的意义在于为机身小型化轻薄化开辟了新的道路。由于高强度光源体积小，且具有很多显示技术优点，所以更适于研发小巧的投影机甚至元件，使投影设备更加“随身化”和“自由化”。

随着产品技术的发展和市场化的深入，照明、装饰、投影灯等产品日渐成熟，并且已深入了我们的生活、教育、商务及家庭娱乐等诸多领域。

目前，LED照明、装饰、投影、显示设备等应用产品已得到广泛应用且技术日趋成熟，但人们对产品功能集成化的期待永无止境，人们希望得到更灵活、小型化、多功能的照明产品。

照明的两个基本作用，一是协助识别物体，二是渲染环境气氛。良好的照明不但要符合视觉的生理要求，也要能够符合各种场景下的装饰需求。也就是说，除了基本的照明功能之外，还要注重照明的品质。为了提供一个舒适的照明环境，照明产品通过灵活可调控的方式满足不同场合的光环境要求，其中，可调节方式包括：照度的大小，照射的范围，光源的色温度，发光颜色等。但目前LED照明和装饰产品依然存在的几个问题：

第一、设备灵活性差，无法根据具体环境要求改变照射范围；

第二、目前的投影设备面临着很大的难题是光利用率低，最终导致亮度不足的问题。其首要原因是，系统中的显示控制元件均非主动发光元件，多数光线未被利用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了新一代的多功能LED应用产品---投影式照明系统。

本发明提出的一种投影式照明系统，其包括：

投影系统，用于提供投影式照明系统的投射光线；

控制系统，用于控制各个系统之间的互联通信；

反射系统，用于将投影系统发出的投射光线转换成特定范围内的照明光线。

本发明公开的投影式照明系统能够得到照明范围可调的静态或动态画面，或各种类型的照明光斑，光通量能达到20001m,甚至30001m以上，这足以满足日常照明和专业装饰投影的亮度需要。该照明系统综合了投影、显示、照明应用产品的各自优势。本发明公开的照明系统的照明理念结合投影光路的灵活性和照明产品的高效性优点，可进一步满足人们对光环境的需求，并降低生活成本、节约能源和空间。本发明公开的上述系统可以灵活调节照明方式，其利用投影原理将基础光线投影至反射系统，利用该投影区域作为照明光源，经反射后的光线用于普通照明或特殊照明。该照明方法能够为照明环境提供最佳的灵活性，而高效光源和投影系统为该系统提供足够的光利用效率。该系统可营造出其他传统照明电光源所无法比拟的高质量光环境。

投影式照明将进一步满足人们对光环境的需求，并降低生活成本、节约能源和空间。投影式照明汇集灵活、小型、多功能集成的优点将代替现有的功能单一的照明、装饰、投影或显示设备，此新型照明理念将是LED的新发展方向，并引领新一代照明和显示领域的革新。

附图说明

图1是本发明实施例中投影式照明系统中投影系统的结构框图；

图2是本发明实施例中投影式照明系统的光路结构图；

图3是本发明实施例中投影式照明系统在室内的具体布置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出的投影式照明系统可以灵活调节照明方式，其利用投影原理将基础光线投影至反射系统，利用该投影区域作为照明光源，经反射后的光线用于普通照明或特殊照明。该照明方法能够为照明环境提供最佳的灵活性，而高效光源和投影系统为该系统提供了足够的光利用效率。

本发明提出的投影式照明系统主要包括：投影系统、控制系统、反射系统；

投影系统，用于提供投影式照明系统的投射光线。

控制系统，用于调节单一照明系统的应用状态和一定区域内多个照明系统之间的互联通信。

反射系统，用于将投影系统发出的投射光线转换成特定范围内的照明光线。

图1示出了本发明第一实施例中投影式照明系统中投影系统的结构示意图。所述投影系统用于提供投影式照明系统的投射光线。如图1所示，所述投影系统包括：聚光透镜1.1、反射器1.2、LED芯片1.3、匀光透镜1.4、投影镜。

图2示出了本发明中投影式照明系统的结构示意图。如图2所示，所述投影式照明系统：投影系统、反射系统2.3和控制系统。

所述投影系统包括高强度光源2.1和光学系统2.2；所述投影系统整体悬挂于室内顶棚或其他位置，并不直接向下出光照射被照面，而是照射向通过空间中其他位置的某个区域的反射面形成照明用的光斑，利用该反射面反射出来的光进行照明。为了适应不同环境的场合的照明要求，可通过投影系统与水平面之间的夹角α或通过内部光学控制来调节照明的效果，增加照明范围的调整灵活性。

所述高强度光源2.1用于为照明系统提供基础光线，其包括：封装基板2.5、反射器2.6、散热系统2.7和LED芯片2.8。本发明中的高强度光源2.1可以由一个或多个发单色光的LED芯片2.8组成，或是由一个或多个不同颜色的LED芯片2.8混合组成。所述高强度光源2.1，可以对其各个单独的发光区域分别进行调光，以形成图案、颜色等光学特性的变化。所述光源2.1中的LED芯片2.8的封装形式可以为独立封装或是集成封装，所用封装材料为环氧树脂或硅树脂。所述LED芯片2.8可以用银胶固定于芯片基板上，其中银胶的配比可以为银粉占75-80％、树脂占10-15％、添加剂占5-10％。所述LED芯片2.8还可以通过共晶焊的方式固定于基板或电路板上。

所述高强度光源2.1，进一步包括配光元件，目前的LED器件或芯片的出射光束扩散角大，不利于收集和传输。因此为了提高光束质量从而提高出光亮度和均匀性，需要通过具有特殊曲面设计的反射器2.6将光源光束角限制在一个小角度以内，如15度、30度等。

所述散热系统2.7，用于减少系统中所产生的热量，提高系统寿命。散热系统2.7包括导热和散热两个部分。其中导热部分的作用是将光源产生的热量传导至散热器，导热通过良好导热系数的衬底和高效的界面散热途径。起支撑作用的封装基板2.5为导热材料，基板表面芯片区域可附有反射涂层。为了将热量进一步传导至散热器，LED封装基板2.5与散热器的接触界面可用螺丝固定连接；或将LED封装基板2.5可直接焊接在散热器上；或用导热硅脂、或导热胶片进行界面连接；或用螺丝、卡扣、焊接等方式黏结固定。散热系统2.7中的散热器可采用主动式、被动式等散热方式。

所述光学系统2.2用于接收高密度光线，之后将光线区域进行放大、均匀化，并提供投射光线的初步调节。该光学系统包括匀光透镜2.9和投影镜头2.10。

所述匀光透镜2.9用于将高强度光源2.1出射的光线充分收集并均匀化。该匀光透镜的尺寸需根据具体光线出射角度设定，匀光透镜2.9的个数为一个或多个。匀光透镜2.9的材料为透光良好的材料，如玻璃、陶瓷、塑料等，其透光率需在80％以上。

所述投影镜头2.10，其用于将光线充分聚集并将放大的光斑均匀投影至反射系统2.3，并可以对投射光线进行基础调节。该投影镜头2.10可由一组或多组晶片组成，其材料为透光性良好的材料，如玻璃、陶瓷、塑料等。投影镜头2.10的放大倍数可以调节，以便于根据应用需要调制形成任意范围的投影光斑。投影镜头2.10的总体透光率为85％以上。

所述高强度光源2.1和光学系统2.2构成了投影系统。

所述反射系统2.3，用于将光学系统2.2发出的投射光线转换成特定范围内的照明光线。为了防止眩光并节省室内空间，本发明中的投影式照明系统的光线投向室内某反射面2.3上，反射面2.3可以为高反射率或特定要求的物体、涂层等。如油漆涂层、树脂、毛玻璃等。经过反射面的光斑或静态图像经由室内反射区域后，进一步放大并投影在被照明区域2.4。此反射面可设置在室内侧壁顶部，占用面积小，并不影响视觉和室内装饰设计。

控制系统，由控制设备和通信接收端组成，用于控制其他各个系统之间的互联通信。控制设备为便携式遥控设备。通信接收端包括投影系统接收端和反射系统接收端。各接收端根据控制设备的指令对各光学元件的位置、角度、尺度等参数进行机械调控，以实现整个系统的最大的灵活性。

图3示出了本发明中投影式照明系统在室内的具体布置示意图。如图3所示，本发明中的投影式照明系统包括投影式照明投影系统3.1、反射系统3.3和控制系统3.5。其中，投影系统3.1可悬挂于室内顶棚或其他位置，非向下出光，而是通过室内装饰中小区域范围内的反射面3.3进行二次反射形成照明用的光斑。控制系统3.5由使用人员控制使用。为了适应不同环境的场合的照明要求，可通过投影系统3.1与水平面之间的夹角α或通过内部光学控制来调节重点照明区域3.4的位置，以提供照明区域的灵活性。另外，也可通过调节反射面3.3与水平面之间的夹角β来控制照明区域。

本发明为照明区域和范围可调节式的的投影式照明系统。应用了投影镜头来放大光斑或图像，节省了传统照明设备中投影透镜和反射器所占用的空间，同时利用室内装饰提供二次反射路径，即防止眩光又可达到室内均匀照明、简单装饰的效果。与现有的照明应用产品相比，具有更佳的灵活性和小体积的特点，可成为新一代照明应用产品。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影式照明系统，其包括：

投影系统，用于提供投影式照明系统的投射光线；

控制系统，用于控制各个系统之间的互联通信；

反射系统，用于将投影系统发出的投射光线转换成特定范围内的照明光线。

2.如权利要求1所述的投影式照明系统，其特征在于，所述投影系统包括高强度光源和光学系统；所述投影系统整体悬挂于室内顶棚或其他位置，并不直接向下出光照射被照面，其通过反射面形成照明用的光斑，并利用反射面反射出的光进行照明。

3.如权利要求2所述的投影式照明系统，其特征在于，所述所述高强度光源包括：封装基板、反射器、散热系统和LED芯片；封装基板用于安装所述反射器、散热系统和LED芯片，所述LED芯片用于发出基础光线，反射器用于将LED芯片发出的基础光限定在一定范围之内，散热系统用于系统散热。

4.如权利要求3所述的投影式照明系统，其特征在于，散热系统包括导热部分和散热部分，其中导热部分的作用是将光源产生的热量传导至散热部分进行散热。

5.如权利要求1所述的投影式照明系统，其特征在于，控制系统由控制设备和通信接收端组成，其中接收端根据控制设备发出的控制指令对各个光学系统中的元件进行机械调控。

6.如权利要求1所述的投影式照明系统，其特征在于，所述反射系统可以为室内高反射率的物体或涂层。

7.如权利要求3所述的投影式照明系统，其特征在于，所述高强度光源中的LED芯片可以由一个或多个发单色光的LED芯片组成，或是由一个或多个不同颜色的LED芯片混合组成。

8.如权利要求3所述的投影式照明系统，其特征在于，所述高强度光源可以对其各个单独的发光区域分别进行调光，以形成光学特性的变化。

9.如权利要求3所述的投影式照明系统，其特征在于，所述高强度光源通过反射器将光源光束角限制在一个特定角度以内。

10.如权利要求2所述的投影式照明系统，其特征在于，所述光学系统包括匀光透镜2.9和投影镜头，所述匀光透镜用于将高强度光源出射的光线充分收集并均匀化，所述投影镜头用于将光线充分聚集并将放大的光斑均匀投影至反射系统。

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