CN217178309U - 一种光源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光源系统，包括壳体和依次设置在壳体内的LED阵列、准直系统和聚光透镜，所述LED阵列包括若干LED芯片，所述准直系统包括至少两组依次设置在出光方向上的准直透镜阵列；所述准直透镜阵列包括基板和若干透镜单元，所述基板和若干透镜单元一体成型，且所述透镜单元与LED芯片一一对应，所述壳体的内壁至少设有两层台阶，所述准直透镜阵列依次设置于所述台阶上。本技术方案中，基板和若干透镜单元一体成型，可以增加整个光源模块的发光密度，相比于现有的技术方案，可节省了透镜支架的安装成本，也简化了安装工艺。而通过直接在壳体的内壁设置台阶放置准直透镜阵列，减少了不必要的固定支架，也进一步节省了成本，简化了安装工艺。

Description

一种光源系统

技术领域

本实用新型涉及照明的技术领域，更具体地，涉及一种光源系统。

背景技术

目前，光源及照明技术的重要发展方向之一是不断提升光源的光电效率以及光学效率。如从最初的白炽灯、荧光灯，气体放电灯，再到半导体发光二极管(LED)和激光光源(LD)，照明光源的体积不断减小，光电效率不断提升，使灯具的体积也在不断减小，从而使产品的光机设计更加紧凑。加之LED具有寿命长，功耗低，发光波长可控等优点，使得LED光源正在以不可逆转之势在替代白炽灯和荧光灯等传统光源。

但目前为止，大规模应用的LED多局限于商业照明中的小功率LED，其主要应用在商业的各种显示和照明领域，还有在一些特种应用领域。这些领域由于考虑到发光密度以及光强度问题，以及考虑到如何提高功率和提高发光密度的问题，通常是使用包括具有多个相互分离的LED阵列，然后再配以一一对应的光学准直系统或耦合装置，来有效且分别收集各LED所发出的光线，以形成多束光LED光束出射；然后再利用一个聚光透镜来将各束LED光源聚焦于光源模块的焦点上，以提供高亮度和高功率光输出。又或在LED准直系统与聚光透镜之间增加一个复眼透镜或对置的复眼透镜对，用于进行光学积分，以使在光源模块系统的焦点上获取更均匀的照明光斑。

如图7所示，LED阵列10的出光方向上设有准直透镜阵列21、22，靠近LED光源的一侧的准直透镜阵列21是相互分离的，如此一来准直透镜阵列21上的透镜单元则需要设计特定的机构来固定，当LED数量较多时，需要逐一安装固定这透镜单元，该安装固定方式需要复杂的结构以及花费大量的人力、物力，同时也会增加产品的质量风险问题。

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(不足)，提供一种光源系统，具有装配简单，缩短生产耗时的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：

一种光源系统，包括壳体和依次设置在壳体内的LED阵列、准直系统和聚光透镜，所述LED阵列包括若干LED芯片，所述准直系统包括至少两组依次设置在出光方向上的准直透镜阵列；所述准直透镜阵列包括基板和若干透镜单元，所述基板和若干透镜单元一体成型，且所述透镜单元与LED芯片一一对应，所述壳体的内壁至少设有两层台阶，所述准直透镜阵列依次设置于所述台阶上。

本技术方案中，准直系统用于对LED阵列所发出的光线进行准直，形成近平行光或近平行光束出射。现有的准直透镜阵列一般安装于透镜支架上，即透镜单元是逐个点胶配合固定于透镜支架上，因此耗费较多的人力、物力。本技术方案中，准直透镜阵列为一体成型，即准直透镜阵列上的透镜单元一体成型，可以增加整个光源模块的发光密度，相比于现有的技术方案，可节省了透镜支架的安装成本，也简化了安装工艺，更符合用户所需。而通过直接在壳体的内壁设置台阶放置准直透镜阵列，减少了不必要的固定支架，也进一步节省了成本，简化了安装工艺。

进一步地，不同台阶上的准直透镜阵列，其轮廓形状可以相同，也可以不同，以满足不同用户的需求，也增加了光源系统的多样性。具体地，准直透镜阵列的数量不限，优选为两组或三组，并依次设置在出光方向上。

进一步地，聚光透镜用于汇聚光束，聚光透镜的数量不限，可以设置一个，也可以设置两个或三个。

在其中一种实施例中，所述准直透镜阵列的轮廓与所述台阶的轮廓相匹配，且所述准直透镜阵列的轮廓至少部分形成用于与台阶配合实现限位固定的限位部，所述准直透镜阵列通过所述限位部固定位于台阶上。

本技术方案中，通过限位部和台阶配合，以实现在无需安装其他辅助件的情况下，将准直透镜阵列固定于台阶上，具有安装简单的有益效果。

进一步地，限位部优选具有一定辨识度的形状，可以防呆。

在其中一种实施例中，所述限位部为准直透镜阵列轮廓上的直边。

进一步地，所述直边至少包括两组，且所述直边以准直透镜阵列的中心轴为对称轴对称设置。

设置直边，准直透镜阵列直边可以与壳体的台阶轮廓配合，限定准直透镜阵列的位移，进而固定准直透镜阵列，至少设计两组以准直透镜阵列的中心轴对称的直边，可以避免准直透镜阵列出现与壳体发生相对位置旋转偏移的问题。

在其中一种实施例中，所述准直透镜阵列上设有缺口或凸缘，所述台阶上对应设有用于限位固定所述缺口或凸缘的凸部或凹部。

这样设置有利于进一步快速定位准直透镜阵列的安装方位，固定准直透镜阵列，实现准直透镜阵列的透镜单元与LED阵列的LED芯片为一一对应的关系。

在其中一种实施例中，至少两组的所述准直透镜阵列的几何尺寸在出光方向上依次缩小，至少两层的所述台阶上用于容纳所述准直透镜阵列的腔口尺寸在出光方向上也随着所在准直透镜阵列的几何尺寸依次缩小。

这样的设置有利于更快速地判断放置在不同台阶上的准直透镜阵列，有利于分配不同准直透镜阵列的安装顺序。

在其中一种实施例中，至少两组的所述准直透镜阵列上的透镜单元的尺寸在出光方向上依次增大。

由于LED所辐射的光为朗伯型光源，LED芯片的发光光束由近到远逐渐扩大，因此，准直透镜阵列上的透镜单元在出光方向上也是依次增大，以使LED芯片发出的光束尽可能地落入对应的透镜单元上，进行准直。

具体地，所述壳体为中空结构，所述中空结构的一开口端为入光口，另一开口端为出光口；所述入光口上覆盖有LED基板，所述LED阵列安装于LED基板上；所述出光口上套设有压圈，所述聚光透镜通过压圈固定于出光口上；所述中空结构内形成出光通道，所述准直系统安装于壳体的中空结构内。

具体地，LED基板上还设有防尘硅胶垫。

在其中一种实施例中，所述准直系统和聚光透镜之间设有光学组件。

设置光学组件，用于将准直后的近平行光束进行光学积分，使投射出的光束更均匀。

进一步地，所述光学组件为光学扩散片，或所述光学组件为复眼透镜/复眼透镜对。

其中，复眼透镜对为相对设置的两组复眼透镜组合形成。

在另一种实施例中，所述聚光透镜的出光方向上设有光学组件。

进一步地，所述光学组件为光学扩散片，或所述光学组件为复眼透镜/复眼透镜对。

在其中一种实施例中，所述准直透镜阵列胶粘固定于台阶的台阶位上，所述台阶设在靠近LED阵列的一侧，所述台阶位朝向LED阵列。

具体地，准直透镜阵列固定于台阶的台阶位上，具体是指准直透镜阵列的基板与台阶位固定，台阶设在靠近LED阵列的一侧，具体是指台阶的位置相对于与LED阵列的距离和相对于与聚光透镜的距离，与LED阵列的距离更近。准直透镜阵列的一面为平面，另一面为凸面，台阶位朝向LED阵列，具体是指准直透镜阵列的凸面与台阶位相对。因此，准直透镜阵列的平面相对于凸面更靠近LED阵列；且所述准直透镜阵列的透镜单元具有正焦距离。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过将准直透镜阵列设置为一体成型的结构，可简化准直透镜阵列的结构，也节省了设置透镜支架的成本，体积上更小型化，出光效率更高。

本实用新型通过设置台阶安装准直透镜阵列，也简化了光源系统的安装结构，减少了不必要的安装辅助件，避免辅助件影响出光。

本实用新型通过对准直透镜阵列的结构进行改进，直接将准直透镜阵列的部分轮廓设置为限位部，以实现将准直透镜阵列限位固定于台阶上，避免准直透镜阵列偏移，从而进一步使得透镜单元与LED芯片一一对应，准直效果更好。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的平面截面图。

图3为本实用新型的立体剖面图一。

图4为本实用新型的立体剖面图二

图5为第一准直透镜阵列的结构示意图。

图6为第二准直透镜阵列的结构示意图。

图7为现有技术的准直透镜阵列结构示意图。

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所示，本实施例公开了一种光源系统，包括壳体400和依次设置在壳体400内的LED阵列100、准直系统200和聚光透镜300。

结合图1和图2所示，其中，该壳体400为中空结构，中空结构的一开口端为入光口，另一开口端为出光口；入光口上覆盖有LED基板110，LED阵列100安装于LED基板110上；出光口上套设有压圈500，聚光透镜300通过压圈500固定于出光口上；中空结构内形成出光通道，准直系统200安装于壳体400的中空结构内。具体地，LED基板110上还设有防尘硅胶垫120，LED基板110通过防尘硅胶垫120与壳体400连接。

结合图2、图3和图4所示，进一步地，透镜系统包括两组依次设置在出光方向上的准直透镜阵列，分别为第一准直透镜阵列210和第二准直透镜阵列220；壳体400的内壁设有两层台阶410，分别为第一台阶411和第二台阶412；第一台阶411和第二台阶412分别用于放置第一准直透镜阵列210和第二准直透镜阵列220。

其中，每一准直透镜阵列包括基板和若干透镜单元，且基板和若干透镜单元为一体成型设计，以除去用于与壳体400固定的透镜支架，从而简化了工艺，也降低了成本。

进一步地，第一准直透镜阵列210的轮廓与第一台阶411的轮廓一一对应，第二准直透镜阵列220的轮廓与第二台阶412的轮廓一一对应。具体地，本实施例中，第一准直透镜阵列210的轮廓第二准直透镜阵列220的轮廓一致，且准直透镜阵列的轮廓部分形成有用于与台阶410配合实现限位固定的限位部，准直透镜阵列通过该限位部固定于台阶410上。

结合图3、图4、图5和图6所示，具体地，该限位部为准直透镜阵列上的直边201，且直边201以准直透镜阵列的中心轴为对称轴对称设置。在将准直透镜阵列放置于台阶410上时，准直透镜阵列上的直边201与台阶410配合，同时，直边201两边的台阶410对直边201进行限位固定，从而将准直透镜阵列固定于台阶410上，防止准直透镜阵列移动，从而使准直透镜阵列的透镜单元与LED阵列100的LED芯片一一对应，以实现更好的准直效果。另外，直边201的设置还具有快速辨识放置方位的效果，可以防呆。

更优选地，第一准直透镜阵列210和第二准直透镜阵列220上还设置有缺口202，而台阶410上对应设有凸部420，缺口202和凸部420匹配，以进一步固定准直透镜阵列。

另外，第一准直透镜阵列210和第二准直透镜阵列220分别胶粘固定于第一台阶411和第二台阶412的台阶410位上，第一台阶411和第二台阶412设在靠近LED阵列100的一侧，第一台阶411和第二台阶412的台阶410位朝向LED阵列100。具体地，准直透镜阵列的一面为平面，另一面为凸面，准直透镜阵列安装于台阶410的台阶410位上，具体是指准直透镜阵列的基板与台阶410位接触，台阶410设在靠近LED阵列100的一侧，具体是指台阶410的位置相对于与LED阵列100距离和相对于与聚光透镜300的距离，与LED阵列100的距离更近。台阶410位朝向LED阵列100，具体是指准直透镜阵列的凸面与台阶位相对，因此，准直透镜阵列的平面相对于凸面更靠近LED阵列100；且准直透镜阵列的平面上具有正焦距离。

准直透镜阵列的几何尺寸在出光方向上依次缩小，即第一准直透镜阵列210的几何尺寸大于第二准直透镜阵列220的几何尺寸；而台阶410的腔口尺寸在出光方向上也随着所在准直透镜阵列的几何尺寸缩小而缩小，即第一台阶411的腔口尺寸大于第二台阶412的腔口尺寸，以便于快速辨识第一准直透镜阵列210和第二准直透镜阵列220。

具体地，所述LED阵列100包括若干LED芯片，所述准直透镜阵列设有若干透镜单元，所述透镜单元与LED芯片一一对应，由于LED所辐射的光为朗伯型光源，LED芯片的发光光束由近到远逐渐扩大，因此，不同准直透镜阵列上的透镜单元的尺寸在出光方向上依次增大，即第二准直透镜阵列220上的透镜单元的尺寸大于第一准直透镜阵列210上的透镜单元的尺寸，以使LED芯片发出的光束尽可能地落入对应的透镜单元上，进行准直。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例2的准直系统200和聚光透镜300之间设有复眼透镜对；用于将准直后的近平行光束进行光学积分，使投射出的光束更均匀。其中，复眼透镜对为相对设置的两组复眼透镜组合形成。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例3的聚光透镜300的出光方向上设有复眼透镜，用于将聚光后的光束进行光学积分，使投射出的光束更均匀。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例4的准直系统200和聚光透镜300之间设有光学扩散片；用于将准直后的近平行光束进行光学积分，使投射出的光束更均匀。

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 (8)

1.一种光源系统，其特征在于，包括壳体和依次设置在壳体内的LED阵列、准直系统和聚光透镜，所述LED阵列包括若干LED芯片，所述准直系统包括至少两组依次设置在出光方向上的准直透镜阵列；所述准直透镜阵列包括基板和若干透镜单元，所述基板和若干透镜单元一体成型，且所述透镜单元与LED芯片一一对应，所述壳体的内壁至少设有两层台阶，所述准直透镜阵列依次设置于所述台阶上；

所述准直透镜阵列的轮廓与所述台阶的轮廓相匹配，且所述准直透镜阵列的轮廓至少部分形成用于与台阶配合实现限位固定的限位部，所述准直透镜阵列通过所述限位部固定于台阶上；

至少两组的所述准直透镜阵列的几何尺寸在出光方向上依次缩小，至少两层的所述台阶上用于容纳所述准直透镜阵列的腔口尺寸在出光方向上也随着所在准直透镜阵列的几何尺寸依次缩小。

2.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述限位部为准直透镜阵列轮廓上的直边。

3.根据权利要求2所述的一种光源系统，其特征在于，所述直边至少包括两组，且所述直边以准直透镜阵列的中心轴为对称轴对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述准直透镜阵列上设有缺口或凸缘，所述台阶上对应设有用于限位固定所述缺口或凸缘的凸部或凹部。

5.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，至少两组的所述准直透镜阵列上的透镜单元的尺寸在出光方向上依次增大。

6.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述准直系统和聚光透镜之间设有光学组件；或，所述聚光透镜的出光方向上设有光学组件。

7.根据权利要求6所述的一种光源系统，其特征在于，所述光学组件为光学扩散片，或所述光学组件为复眼透镜/复眼透镜对。

8.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述准直透镜阵列胶粘固定于台阶的台阶位上，所述台阶设在靠近LED阵列的一侧，所述台阶位朝向LED阵列。

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