CN115325510B - 一种光源系统以及光源更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光源系统，包括：外壳，内部形成有安装空间；光源，设置在所述安装空间内；光学模组，用于对光源发出的光进行处理，包括沿着光源照射的方向依次设置的反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座，所述反光杯的内部的纵向截面呈抛物线，所述抛物线的开口朝向所述第一镜筒，在所述反光杯的底部设置有开口，通过所述开口，所述光源能够插入到反光杯内，在正常使用时，所述光源的发光端位于所述抛物线的焦点上；反光杯与第一镜筒的一端连接，第一镜筒的另一端与透镜组的一端连接，透镜组的另一端与第二镜筒的一端连接，第二镜筒的另一端与光纤固定座连接。该光源系统的光学模组为一个整体，安装精度高，同时避免或者减少了光源的光散射到其它元件上进而解决了其它元件传热增强的问题。

Description

一种光源系统以及光源更换方法

技术领域

本发明涉及光源领域，尤其涉及一种光源系统以及光源更换方法。

背景技术

现有光学元件固定方案普遍采各光学元件独立固定方式设计，在光源固定方面均采用MR16灯杯，利用弹片或螺丝固定，光学元件也是采用类似固定方式。光源与光学元件之间无任何遮光或消光方式，因MR16灯杯外形限制，光源也很少有专门设计散热器。

散热方案主要集中在强制风冷，分为两种：单风扇设计，驱动与光源成一字形排列，驱动电路靠近风扇；双风扇设计，把光源与驱动内部分成二个区域，形成独立的两个风道。由于没做遮光及消光处理，光源散射到大部分内部空间，并且由于光源卤钨灯光谱范围为350nm-2500nm，其中可见光谱在350nm-780nm，占总输出能量比10％，红外光谱780nm-2500nm能量占比高达90％，导致冷光源内部空间其它元件辐射传热增强。

同时，现有的光源系统中光源及滤光片更换不便捷，也不安全，同样也因为MR16灯杯结构设计通常固定在灯杯上，这样灯座就会悬空，更换光源需两只手向相反方向用力但是更换光源窗口尺寸一般不会开很大，在用力时就很容易误碰到光源内部空间物料。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光源系统，该光源系统的光学模组相互连接成一个整体结构，相比于现有技术中的分别装配，减小了光学模组中由于装配带来的中心偏差和角度偏差，并且减小了散射光。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种光源系统，包括：

外壳，内部形成有安装空间；

光源，设置在所述安装空间内；

光学模组，用于对光源发出的光进行处理，包括沿着光源照射的方向依次设置的反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座，所述反光杯的内部的纵向截面呈抛物线，所述抛物线的开口朝向所述第一镜筒，在所述反光杯的底部设置有开口，通过所述开口，所述光源能够插入到反光杯内，在正常使用时，所述光源的发光端位于所述抛物线的焦点上；其特征在于，

反光杯与第一镜筒的一端连接，第一镜筒的另一端与透镜组的一端连接，透镜组的另一端与第二镜筒的一端连接，第二镜筒的另一端与光纤固定座连接。

优选地，所述光源的安装端通过灯座安装在散热器上，所述散热器的鳍片相对于灯座朝着远离光源的方向延伸，和/或，在所述底壳上且位于所述散热器的背离所述灯座的一侧设置有散热风扇，所述散热器位于所述散热风扇的进风侧，在所述底壳上对应于所述散热风扇的出风侧的位置处设置有出风口。

优选地，所述外壳包括底壳和上壳，沿着第一方向观察时，所述上壳呈U型，沿着第二方向观察时，所述底壳呈U型，所述底壳与上壳相互固定形成了安装空间，所述光源、光学模组以及散热器位于所述安装空间内，所述第一方向和第二方向相互垂直，所述第一方向平行于所述光源照射的方向；和/或，在所述上壳的对应于其U型的两侧且远离所述散热风扇的一侧设置有通风孔。

优选地，所述散热器能够沿着所述第一方向来回移动以将所述光源从所述开口移出反光杯或者从所述开口移入反光杯。

优选地，在所述第二镜筒的与所述光纤固定座连接的一端设置有滤光片，所述滤光片的直径大于第二镜筒的靠近光纤固定座一端的内径且小于第二镜筒的靠近光纤固定座一端的外径，当第二镜筒与光纤固定座连接时，滤光片夹持在第二镜筒与光纤固定座之间。

优选地，所述上壳上对应所述散热器的位置处设置有操作口，通过操作口能够供操作人员将手或者操作工具伸入到安装空间内，在所述上壳且对应于所述操作口处设置有保护盖，所述保护盖能够将操作口打开或者关闭。

本发明还提供了一种光源系统，包括：

外壳，内部形成有安装空间；

光源，设置在所述安装空间内；

光学模组，用于对光源发出的光进行处理，包括沿着光源照射的方向依次设置的反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座；其特征在于，

还包括设置在安装空间内的散热器，所述光源通过灯座设置在所述散热器上，所述散热器能够沿着所述光源照射的方向来回移动以将光源的发光端移入或者移出光学模组的反光杯。

优选地，在所述底壳上且位于散热器的沿第二方向的两侧分别设置有导轨，每个导轨沿着所述第一方向延伸，在所述散热器的对应于每个导轨的位置处设置有连接块，所述每个连接块通过滑块与对应的导轨滑动连接，所述滑块相对于导轨仅能够沿着第一方向滑动，不能够上下移动，在连接块和滑块上设置贯穿的螺纹孔，螺纹孔上下延伸，在螺纹孔中螺纹连接有螺钉，通过旋拧螺钉可以将螺钉的下端穿过所述螺纹孔抵靠在所述导轨上。

优选地，所述上壳上对应所述散热器的位置处设置有操作口，通过操作口能够供操作人员将手或者操作工具伸入到安装空间内，在所述上壳且对应于所述操作口处设置有保护盖，所述保护盖能够将操作口打开或者关闭。

本发明还提供了一种光源系统的光源更换方法，所述光源系统为上述光源系统，其特征在于，所述更换方法包括：

步骤S1：打开保护盖；

步骤S2：将所述螺钉拧松；

步骤S3：将所述散热器沿着远离反光杯的方向移动一段距离；

步骤S4：将旧的光源从灯座上取下；

步骤S5：将新的光源安装到灯座上；

步骤S6：将所述散热器向着反光杯的方向移动并移动到指定的位置；

步骤S7：拧紧所述螺钉；

步骤S8：关闭保护盖。

与现有技术相比，该发明具有以下有益效果：

1)光学模组中的反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座相互固定连接，反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座构成了一个整体，相比于现有技术中分别安装，具有更小的安装误差；并且反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座相互连接，相邻的结构之间不存在间隙，避免或者减少了光源的光散射到其它元件进而使其它元件传热增强；

2)光源直接安装在散热器上，提高了散热的效率；散热器能够来回移动，使光源能够移入或者移出，便于电源的更换；

3)第二镜筒与光纤固定座可拆卸连接，滤光片夹持在两者之间，可以通过拆卸光纤固定座来更换滤光片。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的爆炸图；

图2是A处的放大图；

图3是光学模组的结构图；

图4是光学模组的原理图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

一种光源系统，包括外壳1、设置在外壳1内的光源3、设置在外壳1内的用于对光源3发出的光进行处理的光学模组2、设置在外壳1内的用于对光源3进行散热的散热器4，所述光源3位于光学模组2的入射端，光学模组2的出射端与光纤连接。

所述外壳1包括底壳11和上壳12，沿着第一方向观察时，所述上壳12呈U型，沿着第二方向观察时，所述底壳11呈U型，所述底壳11与上壳12相互固定形成了安装空间，所述光源3、光学模组2以及散热器4位于所述安装空间内。所述第一方向和第二方向相互垂直。

所述光学模组2包括沿着第一方向依次设置的反光杯21、第一镜筒22、透镜组23、第二镜筒24、光纤固定座26，所述反光杯21的内部的截面呈抛物线，所述抛物线的开口朝向所述第一镜筒22，在所述反光杯21的底部设置有开口211，通过所述开口211，所述光源3能够插入到反光杯21内，优选地，在正常使用时，所述光源3的发光端位于所述抛物线的焦点上。所述反光杯21的对应于所述抛物线的开口的一端与所述第一镜筒22的一端螺纹连接、所述第一镜筒22的另一端与所述透镜组23的一端螺纹连接，所述透镜组23的另一端与所述第二镜筒24的一端螺纹连接，所述第二镜筒24的另一端与所述光纤固定座26的一端螺纹连接。这样整个光学模组2在相互固定后形成了一个整体，并且在连接处由于采用了螺纹连接，解决了相邻的组件之间漏光的问题。当然，相邻组件之间的连接可以采用其它方式进行连接。在所述第一镜筒22和第二镜筒24的内表面上设置有消光螺纹，以消除杂散光对透镜组的热损伤。所述第一镜筒22的内壁为柱面，所述第二镜筒24的靠近透镜组23的一侧的内壁面的直径随着远离透镜组23的方向逐渐减小。

优选地，所述光源3的安装端通过灯座31安装在散热器4上，所述散热器4的鳍片相对于灯座31朝着远离光源3的方向延伸，在所述底壳11上且位于所述散热器4的背离所述灯座31的一侧设置有散热风扇41，所述散热器4位于所述散热风扇41的进风侧，在所述底壳11上对应于所述散热风扇41的出风侧的位置处设置有出风口，所述散热风扇41能够将光源3产生的热量经过散热器4快速地送出到外壳1的外部。所述灯座31的结构采用现有技术。

在所述上壳12的对应于其U型的两侧且远离所述散热风扇41的一侧设置有通风孔15，通过通风孔15与出风口的配合，便于外壳1的内部空气的流动。

优选地，所述散热器4能够沿着所述第一方向来回移动以将所述光源从所述开口211移出反光杯21或者从所述开口211移入反光杯21，这样便于光源3的拆装。具体地，在所述底壳11上且位于散热器4的沿第二方向的两侧分别设置有导轨42，每个导轨42沿着所述第一方向延伸，在所述散热器4的对应于每个导轨42的位置处设置有连接块43，所述每个连接块43通过滑块(未示出)与对应的导轨42滑动连接，所述滑块相对于导轨42仅能够沿着第一方向滑动，不能够上下移动。为了避免散热器4在正常使用时不会来回移动，可以在连接块43和滑块上设置贯穿的螺纹孔，螺纹孔上下延伸，在螺纹孔中螺纹连接有螺钉，通过旋拧螺钉可以将螺钉的下端穿过所述螺纹孔抵靠在所述导轨42上，进而实现滑块的固定，当然滑块相对导轨42的固定也可以采用现有技术中的其它方式。可以在导轨42上设置有到位标记，当滑块移动到到位标记时，所述光源3位于反光杯21的焦点上。

进一步，在所述第二镜筒24的与所述光纤固定座26连接的一端设置有滤光片2。具体地，所述第二镜筒24的与靠近光纤固定座26的一端的圆周面上设置有外螺纹，在所述光纤固定座26的连接第二镜筒24的一端设置有螺纹部261，所述螺纹部261上设置有内螺纹，所述外螺纹与内螺纹螺纹连接。在所述光纤固定座26上且靠近螺纹部261的位置处设置有环形的限位部262，所述滤光片2的直径大于第二镜筒24的设置外螺纹的部分的内径，所述限位部262的内径小于滤光片2的直径，这样当第二镜筒24与所述光纤固定座26螺纹连接时，滤光片2被夹持在第二镜筒24与所述光纤固定座26之间。当需要更换滤光片2时，只需要旋拧光纤固定座26即可实现滤光片2的拆卸和安装。

在所述底壳11上设置有支撑块27，第二镜筒24支撑在支撑块27上，反光杯21的背离其开口的一端通过螺钉固定在底壳11上，实现对光学模组2的固定。

在所述底壳11内还设置有光源驱动31和风扇驱动44，所述光源3与所述光源驱动31电连接，所述风扇驱动44与所述散热风扇41电连接，光源驱动31和风扇驱动44设置在光学模组2的沿第二方向的两侧。

所述透镜组23采用两平凸透镜组成，两平凸透镜的为平面的一侧胶合在一起。透镜组23的两端设置有外螺纹，第一镜筒22的两端设置有内螺纹，反光杯21的靠近第一镜筒22的一端设置有外螺纹，第二镜筒24的与所述透镜组23连接的一端设置有内螺纹，所述第一镜筒22的两端的内螺纹分别与反光杯21的外螺纹和透镜组23的一端的外螺纹螺纹连接，透镜组23的另一端的外螺纹与所述第二镜筒24的内螺纹螺纹连接。

优选地，两所述两平凸透镜中其中一个的共轭距离是另一个的共轭距离的0.2-5倍，可以有效地减小系统的有效焦距，光焦度大，缩小光学结构的总长度，并且能够减小聚焦光斑约3倍，球面像素约25倍。

透镜组23的焦距f采用以下公式计算：

其中，n为透镜折射率，r1为靠近光源的平凸透镜的曲率半径(前焦距为正)，r2为远离光源的平凸透镜的曲率半径(后焦距为负)，d为透镜中心厚度，

通过所述焦距f，能够获取透镜组23的焦点的位置，所述光纤固定座26在连接到第二镜筒24时其位于所述透镜组23的焦点处，减少了光能损失，增加了透过率。

所述上壳12上对应所述散热器4的位置处设置有操作口13，通过操作口13能够供操作人员将手或者操作工具伸入到安装空间内，将散热器4沿着第一方向前后移动，以实现光源3的安装和拆卸。具体地，在更换光源3时，先将固定滑块的螺钉拧松，然后将散热器4沿着远离反光杯21的方向移动，进而能够将光源3从反光杯21中移出，操作人员将旧的光源3从灯座31取下，将新的光源3安装到灯座31上，然后将散热器4沿着靠近反光杯21的方向移动到预定位置，将固定滑块的螺钉拧紧。

进一步，在所述上壳12且对应于所述操作口13处设置有保护盖14，所述保护盖14能够将操作口13打开或者关闭。优选地，保护盖14与所述上壳12采用合页连接，也可以采用现有技术中的其它方式连接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种光源系统，包括：

外壳，内部形成有安装空间，所述外壳包括底壳和上壳；

光源，设置在所述安装空间内；

光学模组，用于对光源发出的光进行处理，包括沿着光源照射的方向依次设置的反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座，所述反光杯的内部的纵向截面呈抛物线，所述抛物线的开口朝向所述第一镜筒，在所述反光杯的底部设置有开口，通过所述开口，所述光源能够插入到反光杯内，在正常使用时，所述光源的发光端位于所述抛物线的焦点上；其特征在于，

反光杯与第一镜筒的一端连接，第一镜筒的另一端与透镜组的一端连接，透镜组的另一端与第二镜筒的一端连接，第二镜筒的另一端与光纤固定座连接；

所述光源的安装端通过灯座安装在散热器上，所述散热器的鳍片相对于灯座朝着远离光源的方向延伸，在所述底壳上且位于所述散热器的背离所述灯座的一侧设置有散热风扇，所述散热器位于所述散热风扇的进风侧，在所述底壳上对应于所述散热风扇的出风侧的位置处设置有出风口；

沿着第一方向观察时，所述上壳呈U型，沿着第二方向观察时，所述底壳呈U型，所述底壳与上壳相互固定形成了安装空间，所述光源、光学模组以及散热器位于所述安装空间内，所述第一方向和第二方向相互垂直，所述第一方向平行于所述光源照射的方向；和/或，在所述上壳的对应于其U型的两侧且远离所述散热风扇的一侧设置有通风孔；

所述散热器能够沿着所述第一方向来回移动以将所述光源从所述开口移出反光杯或者从所述开口移入反光杯；

所述上壳上对应所述散热器的位置处设置有操作口，通过操作口能够供操作人员将手或者操作工具伸入到安装空间内，在所述上壳且对应于所述操作口处设置有保护盖，所述保护盖能够将操作口打开或者关闭；

在所述底壳上且位于散热器的沿第二方向的两侧分别设置有导轨，每个导轨沿着所述第一方向延伸，在所述散热器的对应于每个导轨的位置处设置有连接块，所述每个连接块通过滑块与对应的导轨滑动连接，所述滑块相对于导轨仅能够沿着第一方向滑动，不能够上下移动，在连接块和滑块上设置贯穿的螺纹孔，螺纹孔上下延伸，在螺纹孔中螺纹连接有螺钉，通过旋拧螺钉可以将螺钉的下端穿过所述螺纹孔抵靠在所述导轨上。

2.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，在所述第二镜筒的与所述光纤固定座连接的一端设置有滤光片，所述滤光片的直径大于第二镜筒的靠近光纤固定座一端的内径且小于第二镜筒的靠近光纤固定座一端的外径，当第二镜筒与光纤固定座连接时，滤光片夹持在第二镜筒与光纤固定座之间。

3.一种光源系统，包括：

外壳，内部形成有安装空间，所述外壳包括底壳和上壳；

光源，设置在所述安装空间内；

光学模组，用于对光源发出的光进行处理，包括沿着光源照射的方向依次设置的反光杯、第一镜筒、透镜组、第二镜筒、光纤固定座；其特征在于，

还包括设置在安装空间内的散热器，所述光源通过灯座设置在所述散热器上，所述散热器能够沿着所述光源照射的方向来回移动以将光源的发光端移入或者移出光学模组的反光杯；

所述上壳上对应所述散热器的位置处设置有操作口，通过操作口能够供操作人员将手或者操作工具伸入到安装空间内，在所述上壳且对应于所述操作口处设置有保护盖，所述保护盖能够将操作口打开或者关闭；

在所述底壳上且位于散热器的沿第二方向的两侧分别设置有导轨，每个导轨沿着第一方向延伸，在所述散热器的对应于每个导轨的位置处设置有连接块，所述每个连接块通过滑块与对应的导轨滑动连接，所述滑块相对于导轨仅能够沿着第一方向滑动，不能够上下移动，在连接块和滑块上设置贯穿的螺纹孔，螺纹孔上下延伸，在螺纹孔中螺纹连接有螺钉，通过旋拧螺钉可以将螺钉的下端穿过所述螺纹孔抵靠在所述导轨上。

4.一种光源系统的光源更换方法，所述光源系统为权利要求3所述的光源系统，其特征在于，所述更换方法包括：

步骤S1：打开保护盖；

步骤S2：将所述螺钉拧松；

步骤S3：将所述散热器沿着远离反光杯的方向移动一段距离；

步骤S4：将旧的光源从灯座上取下；

步骤S5：将新的光源安装到灯座上；

步骤S6：将所述散热器向着反光杯的方向移动并 移动到指定的位置；

步骤S7：拧紧所述螺钉；

步骤S8：关闭保护盖。