CN112254929B - 由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统及变焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统及变焦方法,组合式光学变焦系统包括:多个10°透镜、12°透镜和30°透镜;多个10°透镜、12°透镜和30°透镜的排列方式为:以10°透镜为中心,由中心向外层分布,12°透镜和30°透镜穿插分布于10°透镜中间及边缘以形成围拢状态;其中,相邻两个透镜的间距小于5mm,每种角度的透镜两颗为一组围绕组合式光学变焦系统的中心对称分布,以使组合式光学变焦系统形成均匀中心对称分布;10°透镜的数量为8个,12°透镜的数量为12个,30°透镜的数量为12个,并且组合式光学变焦系统的第一层分布有两个10°透镜,两个10°透镜布置在组合式光学变焦系统的中心的两侧。本发明可实现变焦角度范围为10°‑30°的无缝衔接的混光变焦效果。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域,具体涉及一种由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统及变焦方法。
背景技术
LED景观户外亮化已成为国民生活水平富裕的体现,更是促进旅游经济快速增长的动力,LED凭借其寿命长,效率节能的优势成为21世纪亮化的主要应用光源,随着其能效的不断进步,照明效果也成为当前最为重要的一部分。而在实际照明应用中,例如投光灯,不同的光束角的灯具常常无法完美的实际应用的需求,假设有一种能实时变焦的产品方案,则可以很好的解决的这一问题。
当前LED投光灯产品中,一般灯具有下几种比较常用的角度:3/6/8/10/15/20/30/45/60/80°,虽然角度种类已经非常的丰富,能实现绝大多数照明场景,但毕竟其角度还能完全覆盖,依然会碰上个别场景没有办法找到一个合适的角度的灯具情况,这就给实际照明应用带来了瑕疵,或是照明范围无法满足实际需求,抑或是照明范围超过实际需求,从而产生不必要的杂光、眩光等问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统及变焦方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统,包括:多个10°透镜、12°透镜和30°透镜;多个10°透镜、12°透镜和30°透镜的排列方式为:以10°透镜为中心,由中心向外层分布,12°透镜和30°透镜穿插分布于10°透镜中间及边缘以形成围拢状态;其中,相邻两个透镜的间距小于5mm,每种角度的透镜两颗为一组围绕组合式光学变焦系统的中心对称分布,以使组合式光学变焦系统形成均匀中心对称分布;并且其中,10°透镜的数量为8个,12°透镜的数量为12个,30°透镜的数量为12个,并且组合式光学变焦系统的第一层分布有两个10°透镜,两个10°透镜布置在组合式光学变焦系统的中心的两侧。
在一优选实施方式中,两个10°透镜的外侧的第二层布置有两组12°透镜,其中一组12°透镜位于组合式光学变焦系统的中心的正上方和正下方,另外一组12°透镜分别位于第一层的两个10°透镜的左侧和右侧;位于第二层的两组12°透镜的外侧的第三层布置有三组10°透镜,第三层的第一组10°透镜分别位于组合式光学变焦系统的中心的正上方和正下方,另外两组10°透镜分别位于第一组10°透镜的两侧,并且第三层中的三个10°透镜位于组合式光学变焦系统的水平轴线的上方,第二层的正上方的12°透镜与第三层的上方的三个10°透镜之间穿插分布有两个30°透镜;第三层的位于组合式光学变焦系统的中心的正上方的10°透镜左右两侧各布置有一个12°透镜,第二层的左侧和右侧的12°透镜的外侧分别布置有两个12°透镜,左侧和右侧的两个12°透镜中其中一个位于水平轴线的上方,另一个位于水平轴线的下方,位于第三层的水平轴线上方两侧的10°透镜的外侧且位于上方的一个12°透镜和位于左右两侧的两个12°透镜之间分别布置有两个30°透镜。
在一优选实施方式中,10°透镜选用OM-10°型号透镜,12°透镜选用VW-12°型号透镜,30°透镜选用LOD-30°型号透镜。
在一优选实施方式中,10°透镜的直径为31mm,高度为16.2mm,12°透镜的直径为23.2mm,高度为12.42mm,30°透镜的直径为21.3mm,高度为12.45mm。
本发明还公开了一种组合式光学变焦方法,包括如下步骤:对灯具的光源组进行排列布置,其中,对灯具采用上述组合式光学变焦系统进行多种角度的透镜的排列布置,其中,光源组呈中心对称布置,相邻光源的间距为3-5mm;对灯具的混光角度数据测试,其包括如下步骤:采用卧式光度分布计,灯具上机,并外接控制线;测定灯具整体光度数据,检查灯具光学有无异常;以及在灯具上电半小时后开始对灯具进行组合变焦测试,以得到灯具的变焦灰度数据;通过程序控制芯片插值数据填充,以得到10°-30°的组合变焦效果。
在一优选实施方式中,在灯具上电半小时后开始对灯具进行组合变焦测试,以得到灯具的变焦灰度数据包括如下步骤:通过控制器从10°光源组全亮开始,逐渐减弱10°光源组的亮度,提高12°光源组的亮度, 当12°光源组全亮满灰度时,10°光源组的亮度已减弱至0,此时灯具的角度为12°,再提高30°光源组的亮度,逐渐减弱12°光源组的亮度,当30°光源组全亮满灰度时,12°光源组的亮度已减弱至0,最终通过对灯具的实际测试得到灯具的16组变焦灰度数据。
在一优选实施方式中,组合式光学变焦方法还包括:在对灯具进行组合变焦测试过程中设计一个伽马值的提前预估计算,从而根据控制程序伽马值的等分,预估增加一等分的光通所对应的灰度值。
在一优选实施方式中,通过程序控制芯片插值数据填充,以得到10°-30°的组合变焦效果包括如下步骤:采用DMX05单片机芯片,通过程序载入16组变焦灰度数据,并通过预装固件对16组变焦灰度数据进行线性插值,使渐变程序具有255个等级,并实现10°至30°再30°至10°的往返组合变焦。
在一优选实施方式中,10°透镜、12°透镜和30°透镜的光源统一选定为CREE 3535系列光源,每种角度的光源全部点亮的最大功率为36W,三种角度的光源全部点亮的最大功率为108W。
与现有技术相比,本发明的由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统及变焦方法的有益效果是:本发明通过透镜的特殊排列组合分布,融合10°、12°和30°三种衔接角度,利用其配光的兼容性,通过对三种角度光源进行灰度调节,能够得到一个均匀的混光光斑,再通过对灯具的混光角度数据进行测试,将测得的灰度数据写入控制程序,可实现无缝衔接的混光变焦效果,变焦角度范围为10°-30°。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式的多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统的立体结构示意图。
图2为本发明的优选实施方式的多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统的平面示意图。
图3为本发明的优选实施方式的变焦原理图。
图4为本发明的优选实施方式的组合式光学变焦方法流程图。
图5为本发明的优选实施方式的灯具变焦数据图。
图6为本发明的优选实施方式的变焦演示图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-2所示,本发明优选实施方式的由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统,包括:多个10°透镜1、12°透镜2和30°透镜3。多个10°透镜1、12°透镜2和30°透镜3的排列方式为:以10°透镜1为中心,由中心向外层分布,12°透镜2和30°透镜3穿插分布于10°透镜1中间及边缘以形成围拢状态。其中,相邻两个透镜的间距小于5mm,每种角度的透镜两颗为一组围绕组合式光学变焦系统的中心对称分布,以使组合式光学变焦系统形成均匀中心对称分布。并且其中,10°透镜1的数量为8个,12°透镜2的数量为12个,30°透镜3的数量为12个,并且组合式光学变焦系统的第一层分布有两个10°透镜1,两个10°透镜1布置在组合式光学变焦系统的中心的两侧。
在一优选实施方式中,两个10°透镜的外侧的第二层布置有两组12°透镜,其中一组12°透镜位于组合式光学变焦系统的中心的正上方和正下方,另外一组12°透镜分别位于第一层的两个10°透镜的左侧和右侧;位于第二层的两组12°透镜的外侧的第三层布置有三组10°透镜,第三层的第一组10°透镜分别位于组合式光学变焦系统的中心的正上方和正下方,另外两组10°透镜分别位于第一组10°透镜的两侧,并且第三层中的三个10°透镜位于组合式光学变焦系统的水平轴线的上方,第二层的正上方的12°透镜与第三层的上方的三个10°透镜之间穿插分布有两个30°透镜;第三层的位于组合式光学变焦系统的中心的正上方的10°透镜左右两侧各布置有一个12°透镜,第二层的左侧和右侧的12°透镜的外侧分别布置有两个12°透镜,左侧和右侧的两个12°透镜中其中一个位于水平轴线的上方,另一个位于水平轴线的下方,位于第三层的水平轴线上方两侧的10°透镜的外侧且位于上方的一个12°透镜和位于左右两侧的两个12°透镜之间分别布置有两个30°透镜。
在一优选实施方式中,10°透镜选用OM-10°型号透镜,12°透镜选用VW-12°型号透镜,30°透镜选用LOD-30°型号透镜。然而需要说明的是,上述透镜型号是只是示例性的而非限制性的,本发明还可以选用其他类型的透镜型号。
在一优选实施方式中,10°透镜的尺寸为φ31*16.2mm,12°透镜的尺寸为φ23.2*12.42mm,30°透镜的尺寸为φ21.3*12.45mm,光源统一选定CREE 3535系列光源,例如光源统一选定为CREE XPG2光源。
实施例2
本发明的变焦原理具体为:运用多种不同角度的LED透镜进行组合搭配,通过控制不同组的亮度值以混合成不同角度的实际光学效果,从而实现灯具变焦的功能。本发明采用10°、12°和30°三种透镜,三种透镜匹配相同光源所呈现的光束角为10°<12°<30°,且三种透镜匹配该光源为常规投光配光(由灯具发光垂直点向四周光强逐渐衰减),从配光曲线的光强叠加关系,当10°、12°、30°三种透镜进行组合搭配时,其混光角度必然在10°-30°之间,通过调节10°、12°、30°光源的光通量关系,即可实现光源组在10°-30°范围内的组合变焦效果,但此外必须满足几点光学基本要求,才能使得10°、12°、30°光源相组合的混光效果达到实际应用的需求。①10°、12°和30°三种透镜本身匹配相应的光源效果相对较好,主要表现在光斑均匀,底部暗区小,光色一致性好,不分层,且无杂散光。②10°、12°、30°三种透镜的配光衔接要过渡自然,不能跨度太大,初步可从光源配光曲线上进行观察,保证光强叠加的均匀性,进而可以通过三种等功率光源全亮点亮测试三种透镜的混光情况,三种不同角度透镜在该测试下,依然能呈现出一个好的光斑效果,则表明其光强得到了均匀叠加,整体过渡自然。③10°、12°和30°光源群组必须以中心对称的方式,保证混光的光斑类型,且最好由内而外有小角度到大角度排列的趋势,形成由大角度包裹小角度的排列形式。
如图4所示,本发明还公开了一种组合式光学变焦方法,包括如下步骤:步骤S1:对灯具的光源组进行排列布置,其中,对灯具采用上述由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统进行多种角度的透镜的排列布置。其中,光源组呈中心对称布置,相邻光源的间距为3-5mm。步骤S2:对灯具的混光角度数据测试,包括如下步骤:S21.采用卧式光度分布计,灯具上机,并外接控制线;S22.测定灯具整体光度数据,检查灯具光学有无异常;以及S23.在灯具上电半小时后开始对灯具进行组合变焦测试,以得到灯具的变焦灰度数据。步骤S3:通过程序控制芯片插值数据填充,以得到10°-30°的组合变焦效果,图6为变焦演示图。
在一优选实施方式中,在灯具上电半小时后开始对灯具进行组合变焦测试,以得到灯具的变焦灰度数据包括如下步骤:通过控制器从10°光源组全亮开始,逐渐减弱10°光源组的亮度,提高12°光源组的亮度,当12°光源组全亮满灰度时,10°光源组的亮度已减弱至0,此时灯具的角度为12°,再提高30°光源组的亮度,逐渐减弱12°光源组的亮度,当30°光源组全亮满灰度时,12°光源组的亮度已减弱至0,最终通过对灯具的实际测试得到灯具的16组变焦灰度数据,如图5所示。
在一优选实施方式中,组合式光学变焦方法还包括:在对灯具进行组合变焦测试过程中设计一个伽马值的提前预估计算,从而根据控制程序伽马值的等分,预估增加一等分的光通所对应的灰度值,以尽可能的减短组合变焦的上机测试时间保证前后灯具状态的一致性。
在一优选实施方式中,通过程序控制芯片插值数据填充,以得到10°-30°的组合变焦效果包括如下步骤:采用DMX05单片机芯片,通过程序载入16组变焦灰度数据,并通过预装固件对16组变焦灰度数据进行线性插值,使渐变程序具有255个等级,并实现10°-30°再30°-10°的往返组合变焦。该程序为单片机所控制的一个程序,首先提供16组靶点数据,控制程序会在其中间进行线性插值,假设有渐变程序有0-255级。靶点①(255,255,255)位于255级,靶点②(200,200,200)位于244级,则控制程序会线性补充245-254级的灰度组合,245-254级为10个级梯,(255-200)/(10+1)=5, 则分别得到如下灰度组插值:245(205,205,205)、246(210,210,210)、 247(215,215,215)、248(220,220,220)、249(225,225,225)、250(230,230,230)、 251(235,235,235)、252(240,240,240)、 253(245,245,245)、254(250,20,250)。
在一优选实施方式中,10°透镜、12°透镜和30°透镜的光源统一选定为CREE 3535系列光源,灯具的最大功率为108W。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统,其特征在于:所述由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统包括:多个10°透镜、12°透镜和30°透镜;多个所述10°透镜、12°透镜和30°透镜的排列方式为:以所述10°透镜为中心,由中心向外层分布,所述12°透镜和30°透镜穿插分布于所述10°透镜中间及边缘以形成围拢状态;其中,相邻两个透镜的间距小于5mm,每种角度的透镜两颗为一组围绕组合式光学变焦系统的中心对称分布,以使所述组合式光学变焦系统形成均匀中心对称分布;并且其中,所述10°透镜的数量为8个,所述12°透镜的数量为12个,所述30°透镜的数量为12个,并且所述组合式光学变焦系统的第一层分布有两个所述10°透镜,两个所述10°透镜布置在所述组合式光学变焦系统的中心的两侧,两个所述10°透镜的外侧的第二层布置有两组12°透镜,其中一组所述12°透镜位于所述组合式光学变焦系统的中心的正上方和正下方,另外一组所述12°透镜分别位于第一层的两个所述10°透镜的左侧和右侧;位于第二层的两组所述12°透镜的外侧的第三层布置有三组10°透镜,第三层的第一组所述10°透镜分别位于所述组合式光学变焦系统的中心的正上方和正下方,另外两组所述10°透镜分别位于第一组所述10°透镜的两侧,并且第三层中的三个10°透镜位于所述组合式光学变焦系统的水平轴线的上方,第二层的正上方的所述12°透镜与第三层的上方的三个所述10°透镜之间穿插分布有两个30°透镜;第三层的位于所述组合式光学变焦系统的中心的正上方的所述10°透镜左右两侧各布置有一个12°透镜,第二层的左侧和右侧的12°透镜的外侧分别布置有两个12°透镜,左侧和右侧的两个12°透镜中其中一个位于水平轴线的上方,另一个位于水平轴线的下方,位于第三层的水平轴线上方两侧的所述10°透镜的外侧且位于上方的一个12°透镜和位于左右两侧的两个12°透镜之间分别布置有两个30°透镜,所述10°透镜选用OM-10°型号透镜,所述12°透镜选用VW-12°型号透镜,所述30°透镜选用LOD-30°型号透镜。
2.根据权利要求1所述的由多角度透镜搭配而成的组合式光学变焦系统,其特征在于:所述10°透镜的直径为31mm,高度为16.2mm,所述12°透镜的直径为23 .2mm,高度为12.42mm, 所述30°透镜的直径为21 .3mm,高度为12 .45mm。
3.一种组合式光学变焦方法,其特征在于:所述组合式光学变焦方法包括如下步骤:对灯具的光源组进行排列布置,其中,对灯具采用如权利要求1-2中任一项权利要求所述的组合式光学变焦系统进行多种角度的透镜的排列布置;对灯具的混光角度数据进行测试,其包括如下步骤:采用卧式光度分布计,灯具上机,并外接控制线;测定灯具整体光度数据,检查灯具光学有无异常;以及在所述灯具上电半小时后开始对灯具进行组合变焦测试,以得到灯具的变焦灰度数据;通过程序控制芯片插值数据填充,以得到10°-30°的组合变焦效果。
4.根据权利要求3所述的组合式光学变焦方法,其特征在于:所述在所述灯具上电半小时后开始对灯具进行组合变焦测试,以得到灯具的变焦灰度数据包括如下步骤:通过控制器从10°光源组全亮开始,逐渐减弱10°光源组的亮度,提高12°光源组的亮度,当12°光源组全亮满灰度时,10°光源组的亮度已减弱至0,此时灯具的角度为12°,再提高30°光源组的亮度,逐渐减弱12°光源组的亮度,当30°光源组全亮满灰度时,12°光源组的亮度已减弱至0,最终通过对灯具的实际测试得到灯具的16组变焦灰度数据。
5.根据权利要求4所述的组合式光学变焦方法,其特征在于:所述组合式光学变焦方法还包括:在对灯具进行组合变焦测试过程中设计一个伽马值的提前预估计算,从而根据控制程序伽马值的等分,预估增加一等分的光通所对应的灰度值。
6.根据权利要求5所述的组合式光学变焦方法,其特征在于:所述通过程序控制芯片插值数据填充,以得到10°-30°的组合变焦效果包括如下步骤:采用DMX05单片机芯片,通过程序载入16组变焦灰度数据,并通过预装固件对16组变焦灰度数据进行线性插值,使渐变程序具有255个等级,并实现10°-30°再30°-10°的往返组合变焦。
7.根据权利要求6所述的组合式光学变焦方法,其特征在于:所述10°透镜、12°透镜和30°透镜的光源统一选定为CREE 3535系列光源,每种角度的光源全部点亮的最大功率为36W,三种角度的光源全部点亮的最大功率为108W。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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