CN106066565A - 反光器、投影照明光学系统及投影照明灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种反光器、投影照明光学系统及投影照明灯具，所述反光器，包括与LED光源配合的入射端和朝向投影镜头的出射端，所述入射端环绕于所述LED光源的发光面外围，在所述入射端与所述出射端之间形成有反光面，所述反光面将所述LED光源照射在其上的光线反射出所述出射端，并射向所述投影镜头。本申请的反光器，使投影照明灯具极大的提高了光能的利用率；使得投影镜头投射出的照明光斑也具有良好的色彩均匀度和照度均匀度；使得投影镜头投射出的照明光斑具有清晰的边缘，进一步的提高了投影照明灯具的照明效果。

Description

反光器、投影照明光学系统及投影照明灯具

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种反光器、投影照明光学系统及投影照明灯具。

背景技术

在照明技术领域中，为了适应不同的使用环境，达到各自所要求的照明目的，照明灯具的类型日渐丰富。投影灯就是目前的照明灯具中较为常见的一种灯具，广泛的运用在各种照明场合中，例如：在舞台演出中，模拟各种场景和造型；在影视拍摄特效和广告拍摄中，用来投射一些影视情节中的所需的特效画面；在广告行业中，投射出各种广告宣传图案；在艺术展览中，用于凸现博物馆、艺术馆中的艺术画、各种艺术品以及各种场馆的招牌等给观众的视觉感受及艺术氛围。

虽然上述的投影灯能够实现相应的照明效果，但是，随着研究的深入，发明人发现，目前结构的投影灯依然存在着不足，具体如下述：

目前结构的投影灯，其主要是包括光源和投影镜头，投影镜头将光源的发光面成像到照明光场中形成照明光斑，进而实现投影和/或照明，通过控制投影镜头与光源之间的距离调节照明光斑的大小。在投影灯进行投影和/或照明时，需要满足：对照明光场的光斑色差均匀、照度均匀，边缘截至干净，同时根据该类物品的形状以及大小还可以调节照明光斑的形状与大小。

由于LED光源节能环保以及使用寿命等方面的优势，所以，在目前的投影灯中，也通常是采用LED光源，但是，发明人发现，由于LED光源的发光面本身色彩均匀性差，所以，目前的投影灯在照明光场上的照明光斑色彩也并不均匀，如此，直接影响了照明和成像效果；并且，LED光源为面光源，其发出的光能是分布在180度的范围内，但是，由于LED光源与投影镜头之间存在着一定的距离，所以，LED光源发出光线的外围部分，即大角度光线部分并不能照射在投影镜头上，这些不能照射在投影镜头上的光线直接被舍弃，造成了光能的极大浪费，特别是对于投影镜头与LED光源距离较远的投影灯，这种光能浪费就更加明显；而且这部分被舍弃的大角度光线还可能射出到投影灯外部，对照明效果造成不利影响，所以，通常还需要在投影灯上设置遮挡部件对这些未被利用的光线进行遮挡，如此，也提高了投影灯结构的复杂程度和制造成本。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前投影灯结构存在的，采用LED光源时，照明光斑色彩均匀性差，光能存在浪费的不足，提供一种能够提高投影灯照明光斑色彩均匀性，并且能够提高光能利用率的投影灯结构。

为了实现上述技术效果，本申请所采取的技术方案是：

一种反光器，包括与LED光源配合的入射端和朝向投影镜头的出射端，所述入射端环绕于所述LED光源的发光面外围，在所述入射端与所述出射端之间形成有反光面，所述反光面将所述LED光源照射在其上的光线反射出所述出射端，并射向所述投影镜头。

本申请的反光器，LED光源发出的光线分为两部分，一部分为位于主光轴附近的小角度光线，另一部分为角度较大的大角度光线，在投影灯结构中，采用本申请的反光器时，小角度光线直接从反光器的出射端射出，而环绕在小角度光线外围的大角度光线则先被反光面反射，再由出射端射出与小角度光线一起照射在投影镜头上，使得这部分大角度光线得以利用，如此，较传统投影灯而言，首先是极大的提高了光能的利用率，并且，由于LED光源发出的大角度光线与小角度光线在出射端处或者出射端附近位置发生混合，形成具有较高色彩均匀度和照度均匀度的光斑，进而使得投影镜头投射出的照明光斑也具有良好的色彩均匀度和照度均匀度，解决了目前投影灯结构中，采用LED光源时，照明光场出现色彩不均匀和照度不均匀的问题；并且，由于出射端的存在，其具有明确边缘，所以，也使得投影镜头投射出的照明光斑具有清晰的边缘，进一步的提高了投影灯的照明效果。

优选的，所述反光器为中空薄壁结构，所述反光面为所述反光器的内侧面。

在本申请中，还可以选择另一种优选方案，所述反光器为透明光学材料形成的实体结构，所述反光面为所述透镜的侧面。

在上述方案中，反光器可以为透明光学材料形成的实体结构，例如为实心的透镜结构，也可以为中空薄壁结构，当为中空薄壁结构时，反光器结构简单、制造成本低、重量轻，而且还方便光源的散热；而当反光器为透明光学材料形成的实体结构时，其具有良好的结构稳定性，能够保证投影灯搬移运输和使用时可靠性。

优选的，所述反光面为连续反射曲面形成的配光面、为多个曲面反射单元组合形成的配光面、为多个平面反射单元组合形成的配光面或者为至少一个曲面反射单元和至少一个平面反射单元组合形成的配光面。

在本申请中，可以将反光面根据实际使用需要，设置为各种形状的配光面，例如，可以通过反光面的形状，使光源发出的光线在出射端处或者出射端附近位置混合得更加均匀，进一步的提高照明光场的色彩均匀度和照度均匀度；而另一方面，也可以使光源发出的光线在某个或者某几个区域大量汇集，人为的使照明光场中的出现较亮和较暗的区域，进一步的扩大投影照明灯具的适用范围。

优选的，所述出射端边缘形状与所述投影镜头投影出的照明光斑形状相对应。

优选的，所述出射端边缘形状在垂直于所述LED光源主光轴的平面上的投影为圆形、椭圆形、多边形、多段弧形组成的环形结构或者由至少一段直线和至少一段弧形组成的环形结构。

在本申请的上述方案中，通过出射端边缘形状控制投影灯照明光斑的形状，可以根据实际需要选取不同形状出射端的反光器，进一步的扩大了投影照明灯具的适用性。

优选的，所述反光器为入射端小，出射端大的漏斗状，所述反光器在由所述入射端朝向出射端的方向上分为若干反光节段，相邻反光节段之间为可分离的连接。

在上述方案中，反光器分为若干的反光节段，增加或者减少反光节段，可以调节出射端的尺寸和出射端距离投影镜头的距离，进而可以根据实际使用需要调整反光器的结构，控制投影镜头投射出光斑的大小，进一步的扩大了投影照明灯具的适用性。

优选的，各个所述反光节段远离所述入射端的端部形状不相同。

上述方案中，各个反光节段远离所述入射端的端部形状不相同，也就是说在选择不同反光节段的组合时，还能够对出射端的形状进行调整，进而实现对投影镜头投射出的照明光斑的形状的调整，如此，进一步的扩大了投影照明灯具的适用性。

本申请还公开了一种投影照明光学系统，包括投影镜头和上述的反光器。由于采用了上述的反光器，使得本申请的投影照明光线系统，能够投射出边缘清晰，并且具有良好色彩均匀度、照度均匀度的照明光斑，而且还能够极大的提高光能利用率。

优选的，所述投影镜头与所述反光器之间还设置有光栏，所述光栏上设置有通孔，所述通孔边缘至少有一部分阻挡由所述反光器射出的光线。

优选的，所述光栏为可变光栏，使所述通孔的尺寸和/或形状可以调节。

优选的，所述光栏的通孔阻挡所述反光器射出光线的边缘形状与所述投影镜头投影出的照明光斑形状相对应。

优选的，所述通孔阻挡所述反光器射出光线的边缘为圆形、椭圆形、多边形、多段弧形组成的环形结构、由至少一段直线和至少一段弧形组成的环形结构、直线形、折线形或者曲线形。

在本申请的投影照明光学系统中，由于设置了光栏，光栏上设置通孔，通过光栏通孔边缘对部分光线进行阻挡，形成一定形状的光斑，经投影镜头投射后，形成实际所需形状的照明光斑，进而方便对投影照明灯具照明光斑形状的调整；而且，也能够使投影镜头投射出具有清晰边缘的照明光斑；再一方面，光栏为可变光栏，例如相机的光圈结构，此时，通孔的尺寸和/或形状可以调节，进一步的方便了对照明光斑形状的控制，进一步的方便了使用。

优选的，所述光栏可拆卸的设置在所述投影镜头和反光器之间。方便光栏的更换，进而方便对照明光斑形状的调整。

优选的，所述光栏与所述投影镜头之间的距离可调。光栏与投影镜头之间的距离可调，使得，可以通过调节光栏与投影镜头之间的距离控制投影镜头投射出光斑的大小，进而使得，在不同使用环境中，可以得到不同大小的照明光斑，进一步的提高了投影照明灯具的适用性。

优选的，所述投影镜头包括至少一个透镜。投影镜头内具有一个或者多个透镜，对照明光斑进行一步的调整，进一步的提高了本申请投影照明光线系统的适用性。

本申请还公开了一种投影照明灯具，包括LED光源和上述的投影照明光学系统或者反光器。本申请的投影照明灯具，由于采用了上述的反光器或者投影照明光学系统，所以，在实际使用中，可以得到边缘清晰，并且具有良好色彩均匀度、照度均匀度的照明光斑；而且，较传统结构的投影灯具而言，具有更好的光能利用率，对于相同的照度要求，本申请的投影照明灯具可以采用功率更小的LED光源，减小成本的同时，也减小了LED光源的尺寸和发热量，进而，进一步的简化了投影照明灯具的整体结构，也具有更好的稳定性和可靠性。

优选的，所述LED光源上设置有散热器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请反光器的有益效果是：

1、使投影照明灯具极大的提高了光能的利用率；

2、使得投影镜头投射出的照明光斑也具有良好的色彩均匀度和照度均匀度；

3、使得投影镜头投射出的照明光斑具有清晰的边缘，进一步的提高了投影照明灯具的照明效果。

本申请投影照明光学系统的有益效果是：

1、能够投射出边缘清晰，具有良好色彩均匀度、照度均匀度的照明光斑；

2、能够极大的提高光能利用率。

本申请投影照明灯具的有益效果是：

可以得到边缘清晰，并且具有良好色彩均匀度、照度均匀度的照明光斑；而且，较传统结构的投影灯具而言，具有更好的光能利用率，对于相同的照度要求，本申请的投影照明灯具可以采用功率更小的LED光源，减小成本的同时，也减小了LED光源的尺寸和发热量，进而，进一步的简化了投影照明灯具的整体结构，也具有更好的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明投影照明光学系统的光路示意图；

图2为反光器为透镜结构时投影照明光学系统的光路示意图；

图3为设置光栏后投影照明光学系统的光路示意图；

图4是反光面为连续曲面时反光器的结构示意图；

图5是反光面为多个平面反射单元组合而成时反光器的结构示意图；

图6为反光器为若干反光节段构成时的结构示意图；

图7为通孔为圆形时光栏的结构示意图；

图8的通孔为不规则形状时光栏的结构示意图，

图中标记：1-反光器，2-LED光源，3-入射端，4-出射端，5-投影镜头，6-反光面，7-反光节段，8-光栏，9-通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1-8所示，

一种反光器，包括与LED光源2配合的入射端3和朝向投影镜头5的出射端4，所述入射端3环绕于所述LED光源2的发光面外围，在所述入射端3与所述出射端4之间形成有反光面6，所述反光面6将所述LED光源2照射在其上的光线反射出所述出射端4，并射向所述投影镜头5。

本实施例的反光器1，LED光源2发出的光线分为两部分，一部分为位于主光轴附近的小角度光线，另一部分为角度较大的大角度光线，在投影灯结构中，采用本实施例的反光器1时，小角度光线直接从反光器1的出射端4射出，而环绕在小角度光线外围的大角度光线则先被反光面6反射，再由出射端4射出与小角度光线一起照射在投影镜头5上，使得这部分大角度光线得以利用，如此，较传统投影灯而言，首先是极大的提高了光能的利用率，并且，由于光线在出射端4处或者出射端4附近位置发生混合，形成具有较高色彩均匀度和照度均匀度的光斑，进而使得投影镜头5投射出的照明光斑也具有良好的色彩均匀度和照度均匀度，解决了目前投影灯结构中，采用LED光源2时，照明光场出现色彩不均匀和照度不均匀的问题；并且，由于出射端4的存在，其具有明确边缘，所以，也使得投影镜头5投射出的照明光斑具有清晰的边缘，进一步的提高了投影灯的照明效果。

优选的，所述反光器1为中空薄壁结构，所述反光面6为所述反光器1的内侧面。

实施例2：如图1-8所示，

一种反光器1，如实施例1的反光器1结构中，将其中空薄壁结构的反光器1替换为透明光学材料形成的实体结构，所述反光面6为实体结构的侧面。

在上述方案中，反光器1可以为实体结构，例如为实心的透镜结构，也可以为中空薄壁结构，当为中空薄壁结构时，反光器1结构简单、制造成本低、重量轻，而且还方便光源的散热；而当反光器1为透明光学材料形成的实体结构时，其具有良好的结构稳定性，能够保证投影灯搬移运输和使用时可靠性。

实施例3：如图1-8所示，

一种反光器1，如实施例1或者2所述的反光器1结构中，所述反光面6为连续反射曲面形成的配光面，或者为多个曲面反射单元组合形成的配光面，或者为多个平面反射单元组合形成的配光面，或者为至少一个曲面反射单元和至少一个平面反射单元组合形成的配光面。

在本实施例中，可以将反光面6根据实际使用需要，设置为各种形状的配光面，例如，可以通过反光面6的形状，使光源发出的光线混合得更加均匀，进一步的提高照明光场的色彩均匀度和照度均匀度；而另一方面，也可以使光源发出的光线在某个或者某几个区域大量汇集，人为的使照明光场中的出现较亮和较暗的区域，进一步的扩大投影照明灯具的适用范围。

实施例4：如图1-8所示，

一种反光器1，在如实施例1-3任意一种结构的反光器1中，所述出射端4边缘形状与所述投影镜头5投影出的照明光斑形状相对应。

在本实施例中，所述出射端4边缘形状在垂直于所述LED光源2主光轴的平面上的投影为圆形，或者为椭圆形，或者为多边形，或者为多段弧形组成的环形结构，或者为由至少一段直线和至少一段弧形组成的环形结构。

在本实施例的上述方案中，通过出射端4边缘形状控制投影灯照明光斑的形状，可以根据实际需要选取不同形状出射端4的反光器1，进一步的扩大了投影照明灯具的适用性。

实施例5：如图1-8所示，

一种反光器1，在如实施例1-4任意一种结构的反光器1中，所述反光器1为入射端3大，出射端4小的漏斗状，所述反光器1在由所述入射端3朝向出射端4的方向上分为若干反光节段7，相邻反光节段7之间为可分离的连接。

在上述方案中，反光器1分为若干的反光节段7，增加或者减少反光节段7，可以调节出射端4的尺寸和出射端4距离投影镜头5的距离，进而可以根据实际使用需要调整反光器1的结构，控制投影镜头5投射出光斑的大小，进一步的扩大了投影照明灯具的适用性。

在本实施例中，作为进一步优选的结构，各个所述反光节段7远离所述入射端3的端部形状不相同。

上述方案中，各个反光节段7远离所述入射端3的端部形状不相同，也就是说在选择不同反光节段7的组合时，还能够对出射端4的形状进行调整，进而实现对投影镜头5投射出的照明光斑的形状的调整，如此，进一步的扩大了投影照明灯具的适用性。

实施例6：如图1-8所示，

一种投影照明光学系统，包括投影镜头5和实施例1-5任意一种结构的反光器1。由于采用了上述实施例的反光器1，使得本实施例的投影照明光线系统，能够投射出边缘清晰，并且具有良好色彩均匀度、照度均匀度的照明光斑，而且还能够极大的提高光能利用率。

实施例7：如图1-8所示，

一种投影照明光学系统，在如实施例7的投影照明光学系统结构中，所述投影镜头5与所述反光器1之间还设置有光栏8，所述光栏8上设置有通孔9，所述通孔9边缘至少有一部分阻挡由所述反光器1射出的光线。

在本实施例中，所述光栏8为可变光栏，使所述通孔9的尺寸和/或形状可以调节。

在本实施例中，所述光栏8的通孔9阻挡所述反光器1射出光线的边缘形状与所述投影镜头5投影出的照明光斑形状相对应。

在本实施例中，所述通孔9阻挡所述反光器1射出光线的边缘为圆形，或者为椭圆形，或者为多边形，或者为多段弧形组成的环形结构，或者为由至少一段直线和至少一段弧形组成的环形结构，或者为直线形，或者为折线形，或者为曲线形。

在本实施例的投影照明光学系统中，由于设置了光栏8，光栏8上设置通孔9，通过光栏8通孔9边缘对部分光线进行阻挡，形成一定形状的光斑，经投影镜头5投射后，形成实际所需形状的照明光斑，进而方便对投影照明灯具照明光斑形状的调整；而且，也能够使投影镜头5投射出具有清晰边缘的照明光斑；再一方面，光栏8为可变光栏，例如相机的光圈结构，此时，通孔9的尺寸和/或形状可以调节，进一步的方便了对照明光斑形状的控制，进一步的方便了使用。

在本实施例中，优选的，所述光栏8可拆卸的设置在所述投影镜头5和反光器1之间。方便光栏8的更换，进而方便对照明光斑形状的调整。

在本实施例中，优选的，所述光栏8与所述投影镜头5之间的距离可调。光栏8与投影镜头5之间的距离可调，使得，可以通过调节光栏8与投影镜头5之间的距离控制投影镜头5投射出光斑的大小，进而使得，在不同使用环境中，可以得到不同大小的照明光斑，进一步的提高了投影照明灯具的适用性。

在本实施例中，优选的，所述投影镜头5包括至少一个透镜。投影镜头5内具有一个或者多个透镜，对照明光斑进行一步的调整，进一步的提高了本申请投影照明光线系统的适用性。

实施例8：如图1-8所示，

一种投影照明灯具，包括LED光源2和实施例6或者7的投影照明光学系统或者实施例1-5任意一种的反光器1。本实施例的投影照明灯具，由于采用了上述的反光器1或者投影照明光学系统，所以，在实际使用中，可以得到边缘清晰，并且具有良好色彩均匀度、照度均匀度的照明光斑；而且，较传统结构的投影灯具而言，具有更好的光能利用率，对于相同的照度要求，本实施例的投影照明灯具可以采用功率更小的LED光源2，减小成本的同时，也减小了LED光源2的尺寸和发热量，进而，进一步的简化了投影照明灯具的整体结构，也具有更好的稳定性和可靠性。

本实施例中，优选的，所述LED光源2上设置有散热器。

凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种反光器，其特征在于：包括与LED光源配合的入射端和朝向投影镜头的出射端，所述入射端环绕于所述LED光源的发光面外围，在所述入射端与所述出射端之间形成有反光面，所述反光面将所述LED光源照射在其上的光线反射出所述出射端，并射向所述投影镜头。

2.根据权利要求1所述的反光器，其特征在于：所述反光器为中空薄壁结构，所述反光面为所述反光器的内侧面。

3.根据权利要求1所述的反光器，其特征在于：所述反光器为透明光学材料形成的实体结构，所述反光面为所述透镜的侧面。

4.根据权利要求1所述的反光器，其特征在于：所述反光面为连续反射曲面形成的配光面、为多个曲面反射单元组合形成的配光面、为多个平面反射单元组合形成的配光面或者为至少一个曲面反射单元和至少一个平面反射单元组合形成的配光面。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的反光器，其特征在于：所述出射端边缘形状与所述投影镜头投影出的照明光斑形状相对应。

6.根据权利要求5所述的反光器，其特征在于：所述出射端边缘形状在垂直于所述LED光源主光轴的平面上的投影为圆形、椭圆形、多边形、多段弧形组成的环形结构或者由至少一段直线和至少一段弧形组成的环形结构。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的反光器，其特征在于：所述反光器为入射端小，出射端大的漏斗状，所述反光器在由所述入射端朝向出射端的方向上分为若干反光节段，相邻反光节段之间为可分离的连接。

8.根据权利要求7所述的反光器，其特征在于：各个所述反光节段远离所述入射端的端部形状不相同。

9.一种投影照明光学系统，其特征在于：包括投影镜头和权利要求1-8任意一项所述的反光器。

10.根据权利要求9所述的投影照明光学系统，其特征在于：所述投影镜头与所述反光器之间还设置有光栏，所述光栏上设置有通孔，所述通孔边缘至少有一部分阻挡由所述反光器射出的光线。

11.根据权利要求10所述的投影照明光学系统，其特征在于：所述光栏为可变光栏，使所述通孔的尺寸和/或形状可以调节。

12.根据权利要求10所述的投影照明光学系统，其特征在于：所述光栏的通孔阻挡所述反光器射出光线的边缘形状与所述投影镜头投影出的照明光斑形状相对应。

13.根据权利要求10所述的投影照明光学系统，其特征在于：所述通孔阻挡所述反光器射出光线的边缘为圆形、椭圆形、多边形、多段弧形组成的环形结构、由至少一段直线和至少一段弧形组成的环形结构、直线形、折线形或者曲线形。

14.根据权利要求10-13任意一项所述的投影照明光学系统，其特征在于：所述光栏可拆卸的设置在所述投影镜头和反光器之间。

15.根据权利要求10-13任意一项所述的投影照明光学系统，其特征在于：所述光栏与所述投影镜头之间的距离可调。

16.根据权利要求9-13任意一项所述的投影照明光学系统，其特征在于：所述投影镜头包括至少一个透镜。

17.一种投影照明灯具，其特征在于：包括LED光源和权利要求9-16任意一项所述的投影照明光学系统或者权利要求1-8任意一项所述的反光器。

18.根据权利要求17所述的投影照明灯具，其特征在于：所述LED光源上设置有散热器。