CN210831463U - 一种led混光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED混光系统，包括呈一定图案或形状排布的若干LED和用于安装LED的PCB板，所述LED的出光方向上设有一混光模块，所述混光模块横截面的形状与LED排布形成的形状相匹配，且所述混光模块上设有供所述LED发出的光穿过的间隙，所述LED发出的光至少部分经所述混光模块的反射混光后出射。本技术方案通过在LED的出光方向上设置了混光模块，使得LED的出光光束至少部分经过混光模块混光、混色后出射，以达到混色、混光均匀的有益效果。相对于传统的混光技术，具有混色均匀、简单、有效和节省成本的有益效果。

Description

一种LED混光系统

技术领域

本实用新型涉及混光技术领域，更具体地，涉及一种LED混光系统。

背景技术

现有技术中，为获得大功率的照明系统，一般是根据一定的数量比例，将多个LED排布在一起，其亮度足以代替传统的铂金灯泡。但由于其是通过多颗LED共同发光，所以很容易造成局部光斑过亮的情况。而针对该情况，传统技术大多采用导光体或积分器进行混光。但通过导光体或积分器混光的光源，会因光束角度的关系产生夹角，形成所谓的暗带区。另一方面，要想获得更好的混色、混光效果，需要对导光体或积分器的结构进行高度精准的工艺改进，需要投入大量的时间、精力和成本，制约了LED的发展。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种混色、混光均匀的LED 混光系统，用于解决LED光源混光不均匀的问题。

本实用新型采取的技术方案是，一种LED混光系统，包括呈一定图案或形状排布的若干LED和用于安装LED的PCB板，所述LED的出光方向上设有一混光模块，所述混光模块横截面的形状与LED排布形成的形状相匹配，且所述混光模块上设有供所述LED发出的光穿过的间隙，所述LED发出的光至少部分经所述混光模块形成所述间隙的侧壁反射混光后出射。

本技术方案中，所述混光模块设在LED的出光方向上，LED发出的光束经过混光模块时，少部分光束直接从混光模块的间隙直接穿过，而大部分的光呈一定角度进入所述混光模块，投射于混光模块的侧壁，并在混光模块的侧壁之间进行来回多次反射后出射，实现混光均匀。

而传统的LED未经过混光模块直接投射出去时，会存在光斑中间亮度高、而光斑周围亮度低的问题，影响光照效果。与使用积分器和导光体对所述LED所发出的光束进行混光相比，本技术方案的混光模块通过漫反射进行混光，混光效果更加均匀。且对于多个LED排布的光源，导光体或积分器都是通过与LED一一对应设置，再进行混光，相邻LED之间容易产生暗区，而所述混光模块则是对整个光源组进行混光，使形成的光斑更加均匀。

其中，所述LED可以是单色的，或者可以是多色LED。所述LED发出的光进入所述混光模块进行多次来回反射后，投射出无明显色块、混色均匀的光斑。

其中，所述混光模块的形状根据所述LED的排布形成的形状而设计。从而使所述混光模块能覆盖所述LED，防止所述LED漏光。例如，当所述LED的排布为矩阵式排布，则所述混光模块也呈矩阵式设计；当所述LED呈圆形排布，则所述混光模块也呈圆形设计；当所述LED呈螺旋状排布，则混光模块为呈螺旋状排布设置。

进一步地，所述混光模块由若干环形设计、且尺寸不同的混光组件组成，所述混光组件的中心在同一轴线上，且按尺寸从小到大、由内往外排布设置，相邻混光组件之间留有间隙。所述混光组件同心设置，使得两个所述混光组件之间的所述间隙呈环形，且同一环形间隙的宽度均匀，从而保证了位于同一环形间隙内的所述LED发出的光混合程度一致，光斑亮度均匀。

其中，所述LED发出的光有小部分直接通过间隙射出，大部分的光呈一定角度进入所述混光组件，并投射到所述混光组件的侧壁，进行多次来回反射，使光进行混合后出射，以形成均匀的光斑。

进一步地，所述LED与所述混光模块之间设有准直透镜，所述准直透镜紧贴所述LED。使所述LED发出的光最大化地进入所述准直透镜，所述准直透镜对所述LED发出的光实现准直效果，使所述LED发出的光束以接近垂直角度进入所述混光模块，减少所述LED发出的光因反射次数过多而造成光损失，提高了所述LED发出的光的利用率。

进一步地，还包括沿所述LED的出光方向上依次设置的准直透镜、雾化组件和镜头组件，所述混光模块设在所述准直透镜与所述雾化组件之间。所述雾化组件对所述混光模块所射出的光进行柔和，实现光的雾化效果。

进一步地，所述混光模块的间隙宽度小于或等于单个所述LED的宽度。

由于所述LED发出的光束符合朗伯分布，通过控制所述间隙的宽度，使得所述LED发出的光能够投射到所述混光模块的侧壁，从而使所述LED发出的光在所述侧壁上发生反射，达到混光目的。当所述混光模块的间隙越窄，则有越多的光能够投射到所述侧壁，使得所述LED发出的光混合得更充分。同时可通过减小所述间隙的宽度，进而缩短所述LED发出的光在所述间隙里的反射行程，增加所述LED发出的光在所述间隙中的反射次数。

进一步地，所述混光模块的间隙宽度与所述混光模块的高度之间的比例介于1/8～1/3 之间。保证了所述LED发出的光能在所述混光模块的间隙中的反射行程，从而保证了其反射次数，使得所述LED发出的光在所述混光模块里能得到更充分的混合。

其中，当所述LED发出的光在所述混光模块的间隙中进行反射混光时，其反射次数在2～5次足以达到混光、混色，光斑均匀的效果。经过计算，当混光模块的间隙宽度与混光模块的高度之比为1/3时，光在混光模块的间隙内反射的次数可达到2～3次；当混光模块的间隙宽度与混光模块的高度之比为1/8时，光在混光模块的间隙内反射的次数可达到5次以上。且当混光模块的间隙宽度与混光模块的高度相差越大，其工艺难度越大，导致其成本也越高。

进一步地，所述混光模块的侧壁形成光的反射面，且所述混光模块的侧壁经过粗化处理，光束在所述混光模块的侧壁发生漫反射。经过粗化处理后，所述混光模块的侧壁形成细小均匀的凹凸面，使光束在混光模块的侧壁之间产生漫反射，并将不同光束充分混合起来，最后从混光模块的出射面射出，以起到很好的混光作用。改善了光束经过表面光滑的镜面或玻璃表面反射的角度过于统一，而导致反射角度不够发散等不足。

进一步地，所述LED由中心往外呈辐射状分布，所述混光组件呈圆筒状。所述混光模块的形状与所述LED的排布相匹配，提高所述LED发出的光的利用率。

进一步地，所述若干混光组件围成的底面或顶面设有固定条，所述固定条对应处于相邻两LED的安装间距之间，所述混光组件之间通过固定条连接固定。通过固定条连接固定，使各所述混光组件成为一体，被固定成所述混光模块。由于固定条的体积小，且处于相邻两 LED的安装位置之间，使得所述LED所发出的光路不受遮挡。

进一步地，所述若干混光组件围成的底面或顶面设有梳型固定件，所述梳型固定件对应处于相邻两LED的安装间距之间，所述混光组件之间通过梳型固定件连接固定，所述梳型固定件的梳齿伸入所述混光组件内。所述梳型固定件将所述混光组件固定成所述混光模块，便于安装，且利用梳型结构来对所述混光组件进行固定，可使所述混光模块更加稳固。且所述梳型固定件处于相邻两LED的安装间距之间，使得所述LED所发出的光路不受遮挡。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本技术方案通过在LED的出光方向上设置了混光模块，使得LED发出的光至少部分经过混光模块混光、混色后出射，以达到混色、混光均匀的有益效果。相对于传统的混光技术，具有混色均匀、简单、有效和节省成本的有益效果。

附图说明

图1为本实用新型的拆分后的立体结构图。

图2为本实用新型的拆分后的主视图。

图3为本实用新型组合后的主视图。

图4为光束经过所述混光模块的间隙时被反射的状态示意图。

图5为LED的排布状态图。

图6为混光模块的结构示意图。

图7为固定条安装于混光模块时的俯视图。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。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1

如图1和图2所示，一种LED混光系统，包括呈一定图案或形状排布的若干LED100和用于安装LED100的PCB板110，所述LED100的出光方向上设有一混光模块500，所述混光模块500横截面的形状与LED100排布形成的形状相匹配，且所述混光模块500上设有供所述LED100发出的光穿过的间隙，所述LED100发出的光至少部分经所述混光模块500 形成所述间隙的侧壁反射混光后出射。

本技术方案中，所述混光模块500设在LED100的出光方向上，LED100发出的光束经过混光模块500时，少部分光束直接从混光模块500的间隙直接穿过，而大一部分的光呈一定角度进入所述混光模块500，投射于混光模块500的侧壁，并在混光模块500的侧壁之间进行来回多次反射后出射，实现混光均匀。

而传统的LED未经过混光模块500直接投射出去时，会存在光斑中间亮度高、而光斑周围亮度低的问题，影响光照效果。与使用积分器和导光体对所述LED所发出的光束进行混光相比，本技术方案的混光模块500通过漫反射进行混光，混光效果更加均匀。且对于多个LED100排布的光源，导光体或积分器都是通过与LED100一一对应设置，再进行混光，相邻LED100之间容易产生暗区，而所述混光模块500则是对整个光源组进行混光，使形成的光斑更加均匀。

其中，所述LED100可以是单色的，或者可以是多色LED100。所述LED100发出的光进入所述混光模块500进行多次来回反射后，投射出混色均匀、光斑无明显色块的光束。

其中，所述混光模块500的形状根据所述LED100的排布形成的形状而设计。从而使所述混光模块500能覆盖所述LED100，防止所述LED100漏光。例如，当所述LED100的排布为矩阵式排布，则所述混光模块500也呈矩阵式设计；当所述LED100呈圆形排布，则所述混光模块500也呈圆形设计；当所述LED100呈螺旋状排布，则混光模块500为呈螺旋状排布设置。

进一步地，所述混光模块500由若干环形设计、且尺寸不同的混光组件组成，所述混光组件的中心在同一轴线上，且按尺寸从小到大、由内往外排布设置，相邻混光组件之间留有间隙。所述混光组件同心设置，使得两个所述混光组件之间的所述间隙呈环形，且同一环形间隙的宽度均匀，从而保证了位于同一环形间隙内的所述LED发出的光混合程度一致，光斑亮度均匀。

可选地，相邻的所述混光组件之间所形成的环形间隙的宽度相等，保证所述LED100 所发出的光在对应的每一圈所述混光组件混合后，所形成的光斑均匀度一致。

可选地，所述混光组件的高度h一致，使所述LED发出的光在所述混光组件的间隙中的反射行程一致，进而保证混色更均匀统一。

可选地，所述混光组件的高度也可以设置为不同高度，且由内到外逐渐增高，如呈阶梯状设置。

其中，所述LED100发出的光有少部分直接通过间隙射出，大一部分的光呈一定角度进入所述混光组件，并投射到所述混光组件的侧壁，进行多次来回反射，使光进行混合后出射，以形成均匀的光斑。

如图2所示，在本实用新型优选地实施例中，所述LED100与所述混光模块500之间设有准直透镜400，所述准直透镜400紧贴所述LED100。使得所述LED100发出的光最大化地进入所述准直透镜400，所述准直透镜400对所述LED100发出的光实现准直效果，使所述LED100发出的光束以接近垂直角度进入所述混光模块500，减少所述LED100发出的光因反射次数过多而造成光损失，提高了所述LED100发出的光的利用率。

所述准直透镜400透镜架固定安装于所述LED100上方，且与所述LED100紧贴，所述混光模块500的入光面与所述准直透镜400紧贴。其中，所述准直透镜400包括若干个准直单元410，且所述准直单元410与所述LED一一对应，从而更精准地对所述LED100实现准直效果。

如图2和图3所示，在本实用新型优选地实施例中，还包括沿所述LED100的出光方向上依次设置的准直透镜400、雾化组件600和镜头组件700，所述混光模块500设在所述准直透镜400与所述雾化组件600之间。所述雾化组件600对所述混光模块500所射出的光进行柔和，实现光的雾化效果。

其中，所述雾化组件600由若干立式设计的雾化叶610由中心往外呈辐射状排布组成，所述雾化组件600的中心设有中心筒620，所述雾化叶610可转动地枢接到所述中心筒620上，各雾化叶610的枢接位置以及雾化叶610的数量可根据需要设置。

可选地，所述雾化组件600为一片雾化片，或者是其他可对所述LED发出的光进行柔和效果的组件。

如图1所示，在本实施例中，所述LED混光系统还包括一颗安装在所述PCB板110 中心位置上的大功率LED101，以及沿所述大功率LED101出光方向设置的图案片200和反光模块300，所述反光模块300通过固定支架固定安装在所述大功率LED101上方，且与所述大功率LED紧贴，所述图案片200安装于所述大功率LED101与所述反光模块之间。

其中，所述反光模块300呈柱体设计，且贯穿所述准直透镜400的中心、所述混光模块500的中心以及所述雾化组件600的中心。

可选地，所述反光模块300为内部为镜面的空心导光管，或者是导光体。

所述大功率LED101所发出的光，穿过图案片200进入所述反光模块300，投射出具有多个图案的光斑，通过与所述LED100所在光路形成的光斑结合，实现图案与染色的复合效果。

其中，所述大功率LED101与所述LED100的颜色互异，使得图案效果更加明显。

如图4所示，在实施例中，所述混光模块500的间隙宽度L小于或等于单个所述LED100的宽度。

由于所述LED100发出的光束符合朗伯分布，控制所述间隙的宽度L，使得所述LED100发出的光能够投射到所述混光模块500的侧壁，从而使所述LED100发出的光在所述侧壁上发生反射，达到混光目的。当所述混光模块500的间隙越窄，则有越多的光能够投射到所述侧壁，使得所述LED100发出的光混合得更充分。同时可通过减小所述间隙的宽度 L，缩短所述LED100发出的光在所述间隙里的反射行程，增加所述LED100发出的光在所述间隙中的反射次数。

在本实用新型优选地实施例中，所述混光模块500的间隙宽度L与所述混光模块500 的高度h之间的比例介于1/8～1/3之间。保证了所述LED100发出的光能在所述混光模块500 的间隙中的反射行程，从而保证了其反射次数，使得所述LED100发出的光在所述混光模块 500里能得到更充分的混合。

其中，当所述LED100发出的光在所述混光模块500的间隙中进行反射混光时，其反射次数在2～5次足以达到混光、混色，光斑均匀的效果。经过计算，当混光模块500的间隙宽度L与混光模块500的高度h之比为1/3时，光在混光模块500的间隙内反射的次数可达到2～3次；当混光模块500的间隙宽度L与混光模块500的高度h之比为1/8时，光在混光模块500的间隙内反射的次数可达到5次以上。且当混光模块500的间隙宽度L与混光模块 500的高度h相差越大，其工艺难度越大，导致其成本也越高。

在本实用新型优选地实施例中，所述混光模块500的侧壁形成光的反射面，且所述混光模块500的侧壁经过粗化处理，光束在所述混光模块500的侧壁发生漫反射。

优选地，所述混光组件为金属材质，采用金属材质的混光模块500，具有散热性能好、可塑性强、容易弯折。所述混光组件的侧壁形成光的反射面，且混光模块500的侧壁经过喷哑光漆处理或磨砂处理，实现漫反射的效果。

经过粗化处理后，所述混光模块500的侧壁形成细小均匀的凹凸面，使光束在混光模块500的侧壁之间产生漫反射，并经不同光束充分混合起来，最后从混光模块500的出射面射出，以起到很好的混光作用。改善了光束经过表面光滑的镜面或玻璃表面反射的角度过于统一，导致反射角度不够发散等不足。

可选地，所述混光组件还可以为其他材料所制成，如单面玻璃，在单面玻璃的表面进行粗化处理，以获得细小均匀的凹凸感，也能实现光束的漫反射作用。

如图5和图6所示，在本实用新型优选地实施例中，所述LED100由中心往外呈辐射状分布，所述混光组件呈圆筒510状。所述混光模块500的形状与所述LED100的排布相匹配，使得所述LED100发出的光尽可能全部进入所述混光模块500中，提高所述LED100发出的光的利用率。

其中，所述混光模块500由若干半径不同的圆筒510组成，且所述圆筒510的圆心在同一轴线上，所述圆筒510的半径由内往外逐渐扩大，相邻的圆筒510之间留有间隙。

如图7所示，在本实用新型优选地实施例中，所述若干圆筒510围成的底面或顶面设有固定条800，所述固定条800对应处于相邻两LED100的安装位置之间，所述圆筒510之间通过固定条800连接固定。

通过固定条800连接固定，使各所述混光组件成为一体，被固定成所述混光模块500。由于固定条800的体积小，且处于相邻两LED100的安装位置之间，使得所述LED100所发出的光路不受遮挡。

其中，所述固定条800可通过焊接或胶粘的方式与圆筒510固定连接。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，所述固定条800为梳型固定件，所述圆筒510之间通过梳型固定件连接固定，所述梳型固定件的梳齿伸入所述圆筒510内。

所述梳型固定件将所述混光组件固定成所述混光模块500，便于安装。所述梳型固定件的梳齿间距略小于或等于圆筒的侧壁厚度，使得梳型结构对所述混光组件进行卡紧，进而使所述混光模块500更加稳固。且所述梳型固定件处于相邻两LED100的安装间距之间，使得所述LED100所发出的光路不受遮挡。

优选地，所述梳型固定件对处于相邻两LED100的安装位置之间。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型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，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED混光系统，其特征在于，包括呈一定图案或形状排布的若干LED和用于安装LED的PCB板，所述LED的出光方向上设有一混光模块，所述混光模块横截面的形状与LED排布形成的形状相匹配，且所述混光模块设有供所述LED发出的光穿过的间隙，所述LED发出的光至少部分经所述混光模块形成所述间隙的侧壁反射混光后出射。

2.根据权利要求1所述的一种LED混光系统，其特征在于，所述混光模块由若干环形设计、且尺寸不同的混光组件组成，所述混光组件的中心在同一轴线上，且按尺寸从小到大、由内往外排布设置，相邻混光组件之间留有间隙。

3.根据权利要求1所述的一种LED混光系统，其特征在于，所述LED与所述混光模块之间设有准直透镜，所述准直透镜紧贴所述LED。

4.根据权利要求1所述的一种LED混光系统，其特征在于，还包括沿所述LED的出光方向上依次设置的准直透镜、雾化组件和镜头组件，所述混光模块设在所述准直透镜与所述雾化组件之间。

5.根据权利要求1所述的一种LED混光系统，其特征在于，所述混光模块的间隙宽度小于或等于单个所述LED的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种LED混光系统，其特征在于，所述混光模块的间隙宽度与所述混光模块的高度之间的比例介于1/8～1/3之间。

7.根据权利要求1所述的一种LED混光系统，其特征在于，所述混光模块的侧壁形成光束的反射面，且所述混光模块的侧壁经过粗化处理，光束在所述混光模块的侧壁发生漫反射。

8.根据权利要求2所述的一种LED混光系统，其特征在于，所述LED由中心往外呈辐射状分布，所述混光组件呈圆筒状。

9.根据权利要求8所述的一种LED混光系统，其特征在于，若干所述混光组件围成的底面和/或顶面设有固定条，所述固定条对应处于任意相邻两LED的安装位置之间，所述混光组件之间通过固定条连接固定。

10.根据权利要求8所述的一种LED混光系统，其特征在于，若干所述混光组件围成的底面和/或顶面设有梳型固定件，所述混光组件之间通过梳型固定件连接固定，所述梳型固定件的梳齿伸入所述混光组件内。

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