CN206269059U - Led滤光聚光匀光系统及使用其的led灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LED滤光聚光匀光系统及使用其的LED灯具，LED滤光聚光匀光系统，包括准直透镜阵列、滤光片阵列、复眼透镜组和聚光场镜，准直透镜阵列位于LED阵列出光端，滤光片位于准直透镜和复眼透镜组之间，聚光场镜位于复眼透镜出光端，准直透镜阵列、滤光片阵列、复眼透镜组、聚光场镜和LED阵列的中心轴重合。本实用新型的LED滤光聚光匀光系统，滤光片设置在准直透镜和复眼透镜之间，光线水平地入射，垂直滤光平面，反射光也是水平发散的，无聚光发热，根本上解决了现有技术的会聚反射光造成灯具内部透镜熔融起泡或或热膨胀崩裂问题。进一步地，滤光片设置在准直透镜和复眼透镜之间，混色更均匀，光学系统结构简单，成本低，使用寿命长，性价比高。

Description

LED滤光聚光匀光系统及使用其的LED灯具

技术领域

本实用新型涉及LED灯具的光学系统，特别是涉及滤光、聚光和准直的投影及舞台LED灯具的光学系统。

背景技术

LED具有光效率高、光线质量好、能耗小、寿命长、体积小等优点，正以取代传统放电气泡灯之势向高端照明领域(例如舞台灯，车展灯，会议大厅聚光灯，剧场染色灯，演播室投光灯等等)辐射。其寿命长易于维护的特点深的大众喜爱。现有技术的滤光聚光匀光的大功率投影及舞台LED灯系统，为了更好实现将多个LED灯珠混光实现超大功率LED照明，尤其20-2000W的超大功率，需要使用复眼透镜阵列，将多个LED灯珠的光聚光并准直到一相对小面积的目标照明区域，然而现有技术采用注塑成型的塑料复眼透镜，具有成型面符合所要求的光学光滑面及工艺简单、成本低的特点，但对应20-2000W的超大功率的投影及舞台灯具用的塑料复眼透镜，耐温低难于经受LED灯珠热影响，容易老化发黄、吸水，刚性也不是很好，容易变形。同时，为了满足滤光功能，如图1所示，使用聚光和准直的LED灯具，滤光片设在LED灯具和目标照明区域之间，从灯具出来的是非水平方向的会聚性的光，经过滤光片，滤光片相当于平面镜，部分光会发生镜面反射，反射光在LED灯具内会聚在一相对小的部分，比如一个内φ90灯具，反射光会聚在灯具的透镜小于等于φ20的一个小区域上，超高的光能量会造成很快造成灯具透镜的熔融起泡或热膨胀崩裂，极大缩小了灯具使用寿命。

实用新型内容

基于此，针对现有技术，本实用新型的所要解决的技术问题就是提供一种工艺结构简单、成本低、无反射熔融气泡的大功率的LED滤光聚光匀光系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种LED滤光聚光匀光系统，包括准直透镜阵列、彩色滤光片阵列、复眼透镜组和聚光场镜，所述准直透镜阵列位于LED阵列的出光端，所述彩色滤光片位于所述准直透镜和所述复眼透镜组之间，所述聚光场镜位于所述复眼透镜的出光端，所述准直透镜阵列、彩色滤光片阵列、复眼透镜组、聚光场镜和LED阵列的中心轴重合。

在其中一个实施例中，所述彩色滤光片阵列为RGB三色滤光片。

在其中一个实施例中，所述复眼透镜组包括镜像设置的两块复眼透镜。

在其中一个实施例中，所述聚光场镜可为光面场镜或格面场镜，所述格面场镜为具有一凸格球面和一平面的平凸透镜，所述凸格球面靠近所述准直透镜阵列出光端。

在其中一个实施例中，所述格面场镜为具有两凸格球面的双凸透镜，其中一所述凸格球面靠近所述准直透镜阵列出光端。

在其中一个实施例中，所述准直透镜阵列为平凸非球面准直透镜阵列或双层平凸非球面准直透镜阵列。

在其中一个实施例中，所述平凸非球面准直透镜的焦点位于LED出光面上。

在其中一个实施例中，还包括一平板玻璃，所述平板玻璃位于所述准直透镜阵列和LED灯珠之间。

在其中一个实施例中，所述准直透镜阵列的材料为PMMA或PC耐高温型光学塑料或玻璃。

本实用新型的另一个目的是提交使用前面所述的LED滤光聚光匀光系统的LED灯具。

一种LED灯具，包括上面所述LED滤光聚光匀光系统、LED灯板，所述LED灯板上设有LED灯珠阵列，所述LED灯珠阵列的出光端对准所述LED滤光聚光匀光系统的所述准直透镜阵列。

相对现有技术，本实用新型的LED滤光聚光匀光系统有益效果为，滤光片设置在准直透镜和复眼透镜之间，光线水平地入射，垂直滤光平面，反射光也是水平发散的，无聚光发热，根本上解决了现有技术的会聚反射光造成灯具透镜熔融起泡或问题热膨胀崩裂。进一步地，滤光片设置在准直透镜和复眼透镜之间，混色更均匀，光学系统结构简单，成本低，使用寿命长，性价比高。

附图说明

图1为现有技术的聚光匀光灯具及滤光片使用的结构示意图；

图2为本实用新型的LED滤光聚光匀光系统的结构示意图；

图3为本实用新型的LED滤光聚光匀光系统的模拟光学示意图。

以上各图，10--LED阵列；20--准直透镜；21--TIR准直透镜阵列；22--平凸非球面准直透镜阵列；23--双层凸非球面准直透镜阵列；30--滤光片；40—平板玻璃；50--复眼透镜；60--格面场镜；70--目标照射面；S1-玻璃透镜面积；S2--聚焦面积。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1给出了现有技术的聚光匀光灯具及滤光片使用的结构示意图，滤光片30设在LED灯具和目标照射面70之间，由于舞台灯会聚光使用特点，从LED灯具出来的光是会聚性的，这样入射滤光片30的光就不是水平的，就是从LED灯具的格面场镜60出来的是会聚性的光，而滤光片30同时相当于一平面镜，入射光会在滤光片30上部分发生镜面反射，这样反射光会聚性重新入射LED灯具，在LED灯具透镜上最终会聚，LED灯具具有尺寸φ90玻璃透镜，其整个玻璃透镜面积为S1，反射光会聚在玻璃透镜上，会聚面积为S2，其尺寸通常不大于φ20，由于大功率的舞台灯，比如26000流明的光集中在一个较小的面积上，热量又不能快速散去，高能量的光热会造成玻璃透镜熔融起泡或热膨胀崩裂。

图2为本实用新型的LED滤光聚光匀光系统的结构示意图，本实用新型的LED滤光聚光匀光系统，包括准直透镜20、滤光片30、复眼透镜50和格面场镜60。格面场镜60可以参见中国专利文献CN204786168U，该专利文献中的格面场镜相关内容，通过本申请的引入，理应等同成为本申请的因有内容。准直透镜20位于LED阵列10的出光端，滤光片30位于所准直透镜20和复眼透镜50之间，格面场镜60位于复眼透镜50的出光端，准直透镜20、滤光片30、复眼透50、格面场镜60和LED阵列10的中心轴重合。滤光片20可为单独一个选自RGB滤光片中的滤光片，也可以是两个或以上的各色滤光片的组合阵列。优选地，本实用新型的滤光片20为三色滤光片。复眼透镜50由镜像设置的两块复眼透镜组成。格面场镜60为具有一凸格球面和一平面的平凸透镜，凸格球面靠近准直透镜20出光端；或者为具有两凸格球面的双凸透镜，其中一凸格球面靠近准直透镜20出光端。准直透镜20可为TIR准直透镜阵列21，也可以为平凸非球面准直透镜阵列22或双层平凸非球面准直透镜阵列23，平凸非球面准直透镜的焦点位于LED出光面上。平板玻璃40位于准直透镜20和LED阵列10的灯珠之间。准直透镜20的材料为PMMA或PC耐高温型光学塑料或玻璃。

图3给出了光线示意图，从图中可以清楚看出，LED发出的光，经过准直透镜20后，经过三色滤光片20，再经过复眼透镜50，光线混色更均匀，最后通过格面场镜60或光面场镜会聚透射在目标照射面70上，根本上杜绝了光经过三色滤光片20上发生镜面反射后会聚的现象，从而光学系统无热损伤而能保证较长的使用寿命。

LED灯具，包括上面所述的LED滤光聚光匀光系统、LED灯板，述LED灯板上设有LED灯珠阵列，LED灯珠阵列的出光端对准LED滤光聚光匀光系统的准直透镜20。

由上可知，本实用新型的LED滤光聚光匀光系统有益效果为，滤光片设置在准直透镜和复眼透镜之间，光线水平地入射，垂直滤光平面，反射光也是水平发散的，无聚光发热，根本上解决了现有技术的会聚反射光造成灯具透镜熔融起泡问题。进一步地，滤光片设置在准直透镜和复眼透镜之间，混色更均匀，光学系统结构简单，成本低，使用寿命长，性价比高。

作为本实用新型的变形或替换，比如格面场镜60可以使用普通光面会聚镜替换，这毫不例外落入本实用新型申请的保护范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，包括准直透镜阵列、彩色滤光片阵列、复眼透镜组和聚光场镜，所述准直透镜阵列位于LED阵列的出光端，所述彩色滤光片位于所述准直透镜和所述复眼透镜组之间，所述聚光场镜位于所述复眼透镜的出光端，所述准直透镜阵列、滤光片阵列、复眼透镜组、聚光场镜和LED阵列的中心轴重合。

2.根据权利要求1所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，所述彩色滤光片阵列为RGB三色滤光片。

3.根据权利要求1所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，所述复眼透镜组包括镜像设置的两块复眼透镜。

4.根据权利要求1所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，所述聚光场镜可为光面场镜或格面场镜，所述格面场镜为具有一凸格球面和一平面的平凸透镜，所述凸格球面靠近所述准直透镜阵列出光端。

5.根据权利要求4所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，所述格面场镜为具有两凸格球面的双凸透镜，其中一所述凸格球面靠近所述准直透镜阵列出光端。

6.根据权利要求1所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，所述准直透镜阵列为平凸非球面准直透镜阵列或双层平凸非球面准直透镜阵列。

7.根据权利要求6所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，所述平凸非球面准直透镜的焦点位于LED出光面上。

8.根据权利要求1所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，还包括一平板玻璃，所述平板玻璃位于所述准直透镜阵列和LED灯珠之间。

9.根据权利要求1所述的LED滤光聚光匀光系统，其特征在于，所述准直透镜阵列的材料为PMMA或PC耐高温型光学塑料或玻璃。

10.一种LED灯具，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的LED滤光聚光匀光系统、LED灯板，所述LED灯板上设有LED灯珠阵列，所述LED灯珠阵列的出光端对准所述LED滤光聚光匀光系统的所述准直透镜阵列。