CN110043833A - 一种带场镜的舞台led光源的光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，包括依次设置的LED光源模组、聚光镜和CMY滤光片，聚光镜用于聚焦从LED光源模组发出的光线至焦平面，CMY滤光片用于过滤从聚光镜出射的光线；光线聚焦的焦平面和CMY滤光片之间设有场镜，场镜用于减小从聚光镜出射光线进入CMY滤光片的入射角度并增大出射光线入射CMY滤光片的区域面积；所述焦平面为聚光镜与场镜的组合焦点所在面。通过场镜分担原有聚光镜的折光角度，使从聚光镜出射光线照射在CMY滤光片上的光线密度变低，同时被CMY滤光片反射回去的光线也不至于被集中反射至光轴中心区域面积，以解决被CMY滤光片反射回去光线导致的产品缺陷，保障光源光轴中心区域附近的光学元器件及LED寿命。

Description

一种带场镜的舞台LED光源的光学系统
技术领域
本发明涉及舞台灯技术领域，更具体地，涉及一种带场镜的舞台LED光源的光学系统。
背景技术
在舞台灯照明行业，传统使用的是大功率的放电气泡灯(俗称HID灯)作为舞台灯的光源，该类光源的优势是功率大，发光体小(即灯泡电弧)，但缺陷是能耗高，寿命不长，且安全系数不高(灯泡内充有高压气体)，对工作条件要求苛刻等不利因素。随着科学技术的发展，半导体照明技术也越来越成熟，LED的发光密度也不断提高，所以LED在各种领域中的应用也越来越广泛。如应用于舞台灯领域的大功率LED光源得以广泛推广使用，推动整个产业快速发展及能源结构升级，使现代照明技术更加安全，更加节能，更加环保。
现有应用于舞台灯领域的大功率LED光源系统的原理如图1所示，若干辐射出白光的LED发光器件，按一定规则排布成LED阵列(1)，每个LED单元与准直透镜组一一对应设置；多个准直透镜组构成准直透镜阵列(2)，用于准直LED阵列(1)发出的光线成近平行光出射；LED经准直透镜阵列(2)出射的光线进入聚光镜(3)，聚光镜(3)把光线聚焦于特定的焦平面(6)上形成特定的照明区域，光源系统出射的光线夹角(全角)在52°-60°之间。而在应用端，客户为实现灯具颜色的多变性，通常会在光源系统的焦平面(6)和聚光镜(3)中间增加CMY滤光片(4)来改变灯具的颜色，以此实现灯具颜色的多样化效果。
当在聚光镜(3)和焦平面(6)中间设置CMY滤光片(4)时，由于CMY滤光片(4)不但会透射一部分光线至焦平面(6)，而且也会反射一部分光线，被反射回来的光线至光源系统的聚光镜(3)上，通过聚光镜(3)把反射回来的光线给再次聚焦于安装LED阵列(1)的PCB板光轴中心区域上，导致该区域温度升高，对整个光源光轴中心区域附近的光学元器件及LED阵列(1)造成较严重的损伤，如光学元器件破裂等不良现象，尤其是导致光轴中心区域附近的LED结温过高，降低LED寿命。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，能解决被CMY滤光片反射回去的光线导致的产品缺陷，使得光源光轴中心区域附近的光学元器件及LED的热学性能更稳定，进而保障寿命。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，包括依次设置LED光源模组、聚光镜和CMY滤光片，聚光镜用于聚焦从LED光源模组发出的光线至焦平面，CMY滤光片用于过滤从聚光镜出射的光线；光线聚焦的焦平面和CMY滤光片之间设有场镜，场镜用于减小从聚光镜出射光线进入CMY滤光片的入射角度并增大出射光线入射CMY滤光片的区域面积；所述焦平面为聚光镜与场镜的组合焦点所在面。
上述方案中，通过场镜分担原有聚光镜的折光角度，使聚光镜折光的角度变小，这样光线在经过聚光镜后进入CMY滤光片光线的入射角度会变小，并且光线在CMY滤光片上照射的区域面积增大，这样使在CMY滤光片上的光线密度变低，同时被反射回去的光线也因入射角度变小而不至于光线被集中反射至光轴中心区域面积，反射的光线被均匀分布到更大的照射面积上，进而降低光源光轴中心区域附近反射回来的光线能量密集度，从而降低温度，使光轴中心区域附近的光学元器件及LED的热学性能更加稳定，寿命更加有保障。
优选地，所述LED光源模组包括依次设置的LED阵列和准直透镜阵列；LED阵列包括多个LED单元，准直透镜阵列包括多个准直透镜组，每个LED单元与准直透镜组一一对应设置，准直透镜阵列用于准直LED阵列发出的光线，聚光镜用于聚焦从准直透镜阵列发出的光线至焦平面。
进一步优选地，准直透镜阵列为两片透镜阵列相互无缝拼接组成的准直透镜阵列。
优选地，在光轴方向上场镜和聚光镜之间的距离为30-40mm。
进一步优选地，在光轴方向上CMY滤光片和聚光镜之间的距离为5-35mm。
优选地，场镜的焦距小于聚光镜的焦距。
优选地，从聚光镜出射进入CMY滤光片的光线的入射角小于10°。
优选地，由场镜出射后产生光束的光线夹角为50°-60°。
优选地，场镜为平凸镜或双凸镜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过场镜分担原有聚光镜的折光角度，使聚光镜折光的角度变小，这样光线在经过聚光镜后进入CMY滤光片光线的入射角度会变小，并且光线在CMY滤光片上照射的区域面积增大，这样使在CMY滤光片上的光线密度变低，同时被反射回去的光线也因入射角度变小而不至于光线被集中反射至光轴中心区域面积，反射的光线被均匀分布到更大的照射面积上，进而降低光源光轴中心区域附近反射回来的光线能量密集度，从而降低温度，使光轴中心区域附近的光学元器件及LED的热学性能更加稳定，寿命更加有保障。
附图说明
图1为现有技术中的LED光源系统的光学示意图，其中虚线表示反射回光轴中心区域的光线。
图2为本实施例一种带场镜的舞台LED光源的光学系统的示意图，其中虚线表示反射回光轴中心区域的光线。
附图标识：1LED阵列；2准直透镜阵列；3聚光镜；4CMY滤光片；5场镜；6焦点面。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例
如图2所示，本实施例提供了一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，包括依次设置的LED光源模组、聚光镜3和CMY滤光片4，聚光镜3用于聚焦从LED光源模组发出的光线至焦平面6，CMY滤光片4用于过滤从聚光镜3出射的光线；光线聚焦的焦平面6和CMY滤光片4之间设有场镜5，场镜5用于减小从聚光镜3出射光线进入CMY滤光片4的入射角度并增大出射光线入射CMY滤光片4的区域面积；所述焦平面6为聚光镜3与场镜5的组合焦点所在面。
通过场镜5分担原有聚光镜3的折光角度，使聚光镜3折光的角度变小，这样光线在经过聚光镜3后进入CMY滤光片4光线的入射角度会变小，并且光线在CMY滤光片4上照射的区域面积增大，这样使在CMY滤光片4上的光线密度变低，同时被反射回去的光线也因入射角度变小而不至于光线被集中反射至光轴中心区域面积，反射的光线被均匀分布到更大的照射面积上，进而降低光源光轴中心区域附近反射回来的光线能量密集度，从而降低温度，使光轴中心区域附近的光学元器件及LED的热学性能更加稳定，寿命更加有保障。
本实施例中，所述LED光源模组包括依次设置的LED阵列1和准直透镜阵列2；LED阵列1包括多个LED单元，准直透镜阵列2包括多个准直透镜组，每个LED单元与准直透镜组一一对应设置，准直透镜阵列2用于准直LED阵列1发出的光线，聚光镜3用于聚焦从准直透镜阵列2发出的光线至焦平面6。
其中，准直透镜阵列2为两片透镜阵列相互无缝拼接组成的准直透镜阵列。
另外，在光轴方向上场镜5和聚光镜3之间的距离为30-40mm。
其中，在光轴方向上CMY滤光片4和聚光镜3之间的距离为5-35mm。
另外，场镜5的焦距小于聚光镜3的焦距。
其中，从聚光镜3出射进入CMY滤光片4的光线的入射角小于10°。
另外，由场镜5出射后产生光束的光线夹角为50°-60°。
其中，场镜5为平凸镜或双凸镜。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，包括依次设置的LED光源模组、聚光镜(3)和CMY滤光片(4)，聚光镜(3)用于聚焦从LED光源模组发出的光线至焦平面(6)，CMY滤光片(4)用于过滤从聚光镜(3)出射的光线；光线聚焦的焦平面(6)和CMY滤光片(4)之间设有场镜(5)，场镜(5)用于减小从聚光镜(3)出射光线进入CMY滤光片(4)的入射角度并增大出射光线入射CMY滤光片(4)的区域面积；所述焦平面(6)为聚光镜(3)与场镜(5)的组合的透镜系统焦点所在面。
2.根据权利要求1所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，所述LED光源模组包括依次设置的LED阵列(1)和准直透镜阵列(2)；LED阵列(1)包括多个LED单元，准直透镜阵列(2)包括多个准直透镜组，每个LED单元与准直透镜组一一对应设置，准直透镜阵列(2)用于准直LED阵列(1)发出的光线，聚光镜(3)用于聚焦从准直透镜阵列(2)发出的光线至焦平面(6)。
3.根据权利要求2所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，准直透镜阵列(2)为两片透镜阵列相互无缝拼接组成的准直透镜阵列。
4.根据权利要求1所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，在光轴方向上场镜(5)和聚光镜(3)之间的距离为30-40mm。
5.根据权利要求4所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，在光轴方向上CMY滤光片(4)和聚光镜(3)之间的距离为5-35mm。
6.根据权利要求1所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，场镜(5)的焦距小于聚光镜(3)的焦距。
7.根据权利要求1所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，从聚光镜(3)出射进入CMY滤光片(4)的光线的入射角小于10°。
8.根据权利要求1所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，由场镜(5)出射后产生光束的光线夹角为50°-60°。
9.根据权利要求1所述的一种带场镜的舞台LED光源的光学系统，其特征在于，场镜(5)为平凸镜或双凸镜。
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