CN205244950U - 一种基于非球面透镜阵列led分区照明光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统，其特征在于：包括LED光源，扩散板和非球面透镜阵列，所述扩散板和非球面透镜阵列依次设在LED光源的光路上，所述LED光源中的LED为矩形阵列且非等间距排布，所述非球面透镜阵列为矩形阵列且等间距排布，非球面透镜阵列中的单个非球面透镜所对应的LED为等间距排布。本实用新型以LED阵列作为光源输出，通过控制对应位置的LED灯珠，设计出匹配的透镜阵列，实现不同的照明效果；将全部LED灯珠点亮，实现整体照明效果；将局部LED灯珠点亮，实现指定区域照明。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种照明光学系统，具体涉及一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统。
背景技术
随着LED及信息技术的飞速发展和社会的不断进步,人们对照明的高效控制和功能多样化的要求也不断提高，LED智能照明系统应运而生。智能照明系统充分利用电子技术、通信技术和计算机网络技术将建筑物内的各种照明器具有机的连接在一起，实现有效的管理和控制。
目前LED智能照明大多针对一定区域内进行控制，调节色温、亮度，并配有微动传感，蓝牙、红外或WIFI通信设备。如若要实现区域照明需要增加机械装置和掩膜版，通过调节机械装置实现照明区域的改变；通过改变掩膜板实现照明形状的改变；或者安装多个灯具，通过单个灯具的控制实现指定区域照明的目的。这些也带来了成本增加、安装不便等一系列问题。
透镜阵列已经应用在投影显示中，但透镜尺寸都比较小，属于微透镜阵列，如德州仪器（TI）开发的数字微镜器件（DMD），镜片尺寸大约在十几个微米。此类的数字微镜仅适用于显示，而不能应用于照明，且成本很高。
非球面透镜已经广泛应用在镜头成像、灯光照明、激光红外等领域。在光学性能上，单片非球面透镜可以替代多片球面透镜，这样可以使得光学结构更加紧凑，材料成本大大降低。随着非球面加工工艺的日趋成熟，其加工成本也在逐渐降低，大大加速了非球面透镜的应用普及。
发明内容
为了有效控制LED灯具的照明需求，改变传统的机械控制系统，通过电路系统和光学系统的匹配结合，实现智能照明光学系统；本实用新型利用控制LED阵列，通过非球面透镜阵列的光束整形，实现灯光的分区均匀照明，以此解决了传统照明系统控制不便、灵活性不强、均匀度不够的问题。
本实用新型采取的技术方案是：一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统，其包括LED光源，扩散板和非球面透镜阵列，所述扩散板和非球面透镜阵列依次设在LED光源的光路上，所述LED光源中的LED排布为矩形阵列且非等间距排布，所述非球面透镜阵列为矩形阵列且等间距排布，非球面透镜阵列中的单个非球面透镜所对应的LED为等间距排布。
所述LED光源采用白光灯珠。
所述非球面透镜阵列的透镜个数为64个，并且8*8等间距排布。
所述扩散板采用高透光率的PMMA板。
本实用新型的有益效果是：本实用新型以LED阵列作为光源输出，通过控制对应位置的LED灯珠，设计出匹配的透镜阵列，实现不同的照明效果；将全部LED灯珠点亮，实现整体照明效果；将局部LED灯珠点亮，实现指定区域照明。
同时LED阵列为非等间距，每个透镜单元对应的LED为等间距，这样可以大大提高光线的利用率，提高光效。LED的出射光线通过扩散板之后，会变的更加均匀，消除了整体照明和区域照明的眩光，提高了灯光的均匀度。
通过透镜阵列的设计加入，使得普通的照明光路发生变化，通过透镜单元的光路折射及整体阵列的组合，实现指定的矩形区域照明，同时通过非球面透镜的光束整形，把灯珠的近似高斯光整形为平顶光，大大提高了照射面的光均匀度。
附图说明
图1是本实用新型中的照明光学系统光路结构图。
图2是本实用新型中LED阵列结构图。
图3是本实用新型中非球面透镜阵列结构图。
图4是本实用新型中分区照明光路示意图。
图5是本实用新型中分区照明对照图。
图6是本实用新型中分区照明对照图。
其中：101-LED光源，102-扩散板，103-非球面透镜阵列，104-投射面，501-被点亮LED位置分布，502-照明区域，601-被点亮LED位置分布，602-照明区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1至图3所示，一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统，其包括LED光源101，扩散板102和非球面透镜阵列103，所述扩散板102和非球面透镜阵列103依次设在LED光源101的光路上，所述LED光源101中的LED排布为矩形阵列且非等间距排布，所述非球面透镜阵列103为矩形阵列且等间距排布，非球面透镜阵列103中的单个非球面透镜103所对应的LED为等间距排布。
其中，所述LED光源101采用白光灯珠，LED光源101整体按非等间距排列，每个透镜单元对应的LED为矩形阵列等间距排列，以此提高光源的利用率。所述非球面透镜阵列103的透镜个数为64个，并且8*8等间距排布，单颗透镜为非球面透镜；非球面透镜阵列做切边处理，将圆形透镜切为方形透镜，最终实现透镜之间的无缝连接，透镜阵列结构可以进行一次性压铸成型。所述扩散板102采用高透光率的PMMA板，实现出光的均匀化。
如图4至图6所示，阵列光源接收到控制信号之后，点亮对应区域的LED，经扩散板102匀光之后，入射到非球面透镜阵列103，非球面透镜阵列103对光线进行光束整形，最终在投射面得到想要的照明区域。其中，LED光源101发出的光能分布接近高斯分布，为了使投射面光能均匀，使用非球面透镜对高斯光进行光束整形，使高斯光经过非球面透镜之后变为平顶光，达到匀光的目的。
实现整体照明：LED阵列光源101全部点亮为白光，经过扩散板102做匀光处理，再经非球面透镜阵列103折射后到达投射面104，照亮整个投射面104，以此达到一般的整体照明效果。
实现区域照明：部分LED光源101点亮为白光，经扩散板102做匀光处理，经过非球面透镜阵列102，光路发射偏折，分别投影照明到不同的区域。如点亮501所示位置LED，最终在投射面104得到502所示的右上角和左下角两个照明区域；点亮601所示位置LED，最终在投射面104得到602所示的棋盘格照明区域。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统，其特征在于：包括LED光源，扩散板和非球面透镜阵列，所述扩散板和非球面透镜阵列依次设在LED光源的光路上，所述LED光源中的LED排布为矩形阵列且非等间距排布，所述非球面透镜阵列为矩形阵列且等间距排布，非球面透镜阵列中的单个非球面透镜所对应的LED为等间距排布。
2.根据权利要求1所述的一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统，其特征在于：所述LED光源采用白光灯珠。
3.根据权利要求1所述的一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统，其特征在于：所述非球面透镜阵列的透镜个数为64个，并且8*8等间距排布。
4.根据权利要求1所述的一种基于非球面透镜阵列LED分区照明光学系统，其特征在于：所述扩散板采用高透光率的PMMA板。
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