专利名称：一种多颗led灯珠合光成像系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学成像，尤其是具有多颗LED灯珠合光的光学成像系统。
背景技术：
成像灯，或称成型灯、椭球聚光灯。其光束角有多种可以根据需要选择应用，主要特性是如幻灯似的能将光斑切割成方、菱形、三角形等各种形状，或投射出所需各种图案花纹，功率也有1KW、2KW等可选择配置。LED成像灯一般包括LED光源、成像镜组，通过成像镜组中的图案片及各个光学透镜的配合，成像出不同的影像图案。如中国专利公开号为 201575340U的一种LED聚焦装置，包括底座、两个以上的LED灯；LED灯包括LED光源、配装透镜、透镜架及散热柱，LED光源安装在散热柱的一端，配装透镜安装在LED光源的前方并包裹LED光源，配装透镜通过透镜架安装在散热柱上；LED灯通过散热柱安装在底座上，底座为弧形曲片，LED灯安装在弧形曲片上。上述成像装置中，LED光源是安装在弧形曲片上的，依靠弧形曲片的角度将LED灯发出来的光进行聚合，从而达到聚光的作用。该种成像装置存在以下缺点作为光源一部分的弧形曲片加工难度大，进度要求高；安装精度要求高； 曲片弧面一旦加工成型，LED光源位置无法改变，无法通过光源进行调焦，只能通过像镜组进行调焦，校对成像镜组中的多个透镜工作量大，耗时长。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多颗LED灯珠合光成像系统，平面光源的加工、安装方便，成本低，调焦容易。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种多颗LED灯珠合光成像系统，包括光源、设于光源前方的成像镜组，所述光源包括平面基板，所述平面基板上设有两颗以上LED灯珠，每颗LED灯珠前方均对应设有一个第一聚光镜，所有第一聚光镜组成第一聚光镜组；每个第一聚光镜前方均对应设有一个第二聚光镜，所有第二聚光镜组成第二聚光镜组；每个第二聚光镜前方均对应设有一个第三聚光镜，所有第三聚光镜组成第三聚光镜组；所述第三聚光镜组前方设有一个第四聚光镜；所述成像镜组按光路方向依次包括第一平凸镜、第二平凸镜、第三平凸镜。对于成像系统的光源，能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发散光线80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线，然后再由第四聚光镜将多束近平行光聚焦到第四聚光镜的焦点附近，进而实现多颗灯珠的光束合成；灯珠在同一平面，安装方便，工艺简单，散热容易处理，成本低廉；光学效率提高80% ；短距离实现合光，且合光均勻。对于成像系统的成像镜组，整个成像系统镜头结构简单，低成本，成像清晰，成像物范围大，可达60mm，可放置较多成像物。光源与成像镜组组合而成的成像系统效率高，成像清晰，对焦，用大功率led作为光源，成本低。作为改进，所述第一聚光镜为非球面镜，圆锥系数为-0.85 -0.6，曲率半径为4. 5 10mm，直径为l(T20mm ；所述第二聚光镜为普通球面镜，其左侧凸面曲率半径为 2(T60mm，右侧凸面曲率半径为8 20mm，直径为l(T20mm ；所述第三聚光镜为简单平凸镜，其凸面曲率半径为4(T80mm，直径为2(T30mm ；所述第四聚光镜的焦距为8(Tl20mm，直径为 65 75mm0作为改进，所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为0 3mm ；所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为纩15mm ；所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为2 50mm。作为改进，所述第一平凸镜右侧凸面曲率半径为7(T85mm，直径为63 74mm ；所述第二平凸镜右侧凸面曲率半径为12(Tl40mm，直径为65 75mm ；所述第三平凸镜右侧凸面曲率半径为14(Tl60mm，直径为75 85mm。作为改进，所述第一平凸镜与第二平凸镜之间的距离为0 3mm ；所述第一平凸镜与第二平凸镜组成对焦镜组，所述对焦镜组在系统中的成像物后25飞Omm ；所述第三平凸镜在系统中成像物后15(Tl70mm。作为改进，所述第一聚光镜、第二聚光镜、第三聚光镜、第四聚光镜、第一平凸镜、 第二平凸镜、第三平凸镜边厚为广5mm。本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是1、平面LED灯组加工更方便，加工以及安装所要求的精度不高；2、可通过第四聚光镜进行调焦，调焦更方便快捷；3、平面LED光源散热容易处理，成本低廉；4、光学效率提高80%;5、短距离实现合光，且合光均勻；6、第一平凸镜与第二平凸镜组成对焦镜组，在成像系统中用于系统对焦，使镜头后2米以外成像清晰；7、整个成像系统镜头结构简单，低成本，成像清晰，成像物范围大，可达60mm，可放置较多成像物。
图1为本实用新型结构示意图。图2为LED灯珠分布图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。实施例1一种多颗LED灯珠合光成像系统，包括光源、设于光源前方的成像镜组。光源如图1、2所示，所述光源为平面光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多颗LED灯珠5，本实施例中一共设有三颗LED灯珠5，处于同一平面的四三颗LED灯珠5 形成平面光源。每颗LED灯珠5前方均对应设有一个第一聚光镜11，所述第一聚光镜11为非球面镜，圆锥系数为-O. 85，曲率半径为4. 5mm,直径为10mm，边厚为1mm，三个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组1，对LED发出来的光线进行第一次聚光。每个第一聚光镜11前方均对应设有一个第二聚光镜21，所述第二聚光镜21为普通球面镜，其左曲率半径为20mm，右曲率半径为8mm，直径为10mm，边厚为1mm，三个第二聚光镜21处于同一
4平面上并组成第二聚光镜组2，对LED发出来的光线进行第二次聚光。每个第二聚光镜21 前方均对应设有一个第三聚光镜31，所述第三聚光镜31为简单平凸镜，其凸面曲率半径为 40mm,直径为20mm，边厚为1mm，三个第三聚光镜31处于同一平面上并组成第三聚光镜组3， 对LED发出来的光线进行第三次聚光。第三聚光镜组3前方设有一个第四聚光镜4，所述第四聚光镜4为非涅尔透镜，所述第四聚光镜的焦距为80mm，直径为65mm，边厚为1mm。由第一聚光镜11、第二聚光镜21、第三聚光镜31组合起来的聚光系统，所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为0mm，所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为8mm，所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为2mm，能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发散光线80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线，然后再由第四聚光镜4将多束近平行光聚焦到第四聚光镜4的焦点附近，进而实现多颗灯珠的光束合成。三次均勻递减地聚光，从 LED灯珠发出120度的光束角通过第一聚光镜组1第一次聚到70-80度，通过第二聚光镜组2第二次聚到30-40度，通过第三聚光镜组3第三次聚到20度以内，最后在第四聚光镜 4焦点附近，60%以上的光线集中在20mm-60mm直径范围以内，且60%以上的光线发散角在 40度以内，适合放置成像物。成像镜组如图1所示，按光路方向依次设有第一平凸镜7、第二平凸镜8、第三平凸镜9。所述第一平凸镜7右侧凸面曲率半径为70mm，边厚为1mm，直径为63mm ；所述第二平凸镜8右侧凸面曲率半径为120mm，边厚为1mm，直径为65mm ；所述第三平凸镜9右侧凸面曲率半径为140mm，边厚为1mm，直径为75mm。所述第一平凸镜7与第二平凸镜8之间的距离为Omm ； 所述第一平凸镜7与第二平凸镜8组成对焦镜组，所述对焦镜组在系统中的成像物4后 25mm ；所述第三平凸镜9在系统中成像物4后150mm。第一平凸镜7与第二平凸镜8组成对焦镜组，在成像系统中用于系统对焦，使镜头后2米以外成像清晰；整个成像系统镜头结构简单，低成本，成像清晰，成像物4范围大，可达60mm，可放置较多成像物。实施例2一种多颗LED灯珠合光成像系统，包括光源、设于光源前方的成像镜组。光源如图1、2所示，所述光源为平面光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多颗LED灯珠5，本实施例中一共设有三颗LED灯珠5，处于同一平面的三颗LED灯珠5形成平面光源。每颗LED灯珠5前方均对应设有一个第一聚光镜11，所述第一聚光镜11为非球面镜，圆锥系数为-O. 85，曲率半径为4. 5mm,直径为10mm，边厚为1mm，三个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组1，对LED发出来的光线进行第一次聚光。每个第一聚光镜11前方均对应设有一个第二聚光镜21，所述第二聚光镜21为普通球面镜，其左曲率半径为20mm，右曲率半径为8mm，直径为10mm，边厚为1mm，三个第二聚光镜21处于同一平面上并组成第二聚光镜组2，对LED发出来的光线进行第二次聚光。每个第二聚光镜21 前方均对应设有一个第三聚光镜31，所述第三聚光镜31为简单平凸镜，其凸面曲率半径为 40mm,直径为20mm，边厚为1mm，三个第三聚光镜31处于同一平面上并组成第三聚光镜组3， 对LED发出来的光线进行第三次聚光。第三聚光镜组3前方设有一个第四聚光镜4，所述第四聚光镜4为非涅尔透镜，所述第四聚光镜的焦距为80mm，直径为65mm，边厚为1mm。由第一聚光镜11、第二聚光镜21、第三聚光镜31组合起来的聚光系统，所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为0mm，所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为8mm，所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为2mm，能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发散光线80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线，然后再由第四聚光镜4将多束近平行光聚焦到第四聚光镜4的焦点附近，进而实现多颗灯珠的光束合成。三次均勻递减地聚光，从 LED灯珠发出120度的光束角通过第一聚光镜组1第一次聚到70-80度，通过第二聚光镜组2第二次聚到30-40度，通过第三聚光镜组3第三次聚到20度以内，最后在第四聚光镜 4焦点附近，60%以上的光线集中在20mm-60mm直径范围以内，且60%以上的光线发散角在 40度以内，适合放置成像物。成像镜组如图1所示，按光路方向依次设有第一平凸镜7、第二平凸镜8、第三平凸镜9。所述第一平凸镜7右侧凸面曲率半径为80mm，边厚为3mm，直径为68mm ；所述第二平凸镜8右侧凸面曲率半径为130mm，边厚为3mm，直径为70mm ；所述第三平凸镜9右侧凸面曲率半径为 150mm，边厚为3mm，直径为80mm。所述第一平凸镜7与第二平凸镜8之间的距离为1. 5mm ； 所述第一平凸镜7与第二平凸镜8组成对焦镜组，所述对焦镜组在系统中的成像物4后 45mm ；所述第三平凸镜9在系统中成像物4后160mm。第一平凸镜7与第二平凸镜8组成对焦镜组，在成像系统中用于系统对焦，使镜头后2米以外成像清晰；整个成像系统镜头结构简单，低成本，成像清晰，成像物4范围大，可达60mm，可放置较多成像物。实施例3一种多颗LED灯珠合光成像系统，包括光源、设于光源前方的成像镜组。光源如图1、2所示，所述光源为平面光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多颗LED灯珠5，本实施例中一共设有三颗LED灯珠5，处于同一平面的三颗LED灯珠5形成平面光源。每颗LED灯珠5前方均对应设有一个第一聚光镜11，所述第一聚光镜11为非球面镜，圆锥系数为-O. 85，曲率半径为4. 5mm,直径为10mm，边厚为1mm，三个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组1，对LED发出来的光线进行第一次聚光。每个第一聚光镜11前方均对应设有一个第二聚光镜21，所述第二聚光镜21为普通球面镜，其左曲率半径为20mm，右曲率半径为8mm，直径为10mm，边厚为1mm，三个第二聚光镜21处于同一平面上并组成第二聚光镜组2，对LED发出来的光线进行第二次聚光。每个第二聚光镜21 前方均对应设有一个第三聚光镜31，所述第三聚光镜31为简单平凸镜，其凸面曲率半径为 40mm,直径为20mm，边厚为1mm，三个第三聚光镜31处于同一平面上并组成第三聚光镜组3， 对LED发出来的光线进行第三次聚光。第三聚光镜组3前方设有一个第四聚光镜4，所述第四聚光镜4为非涅尔透镜，所述第四聚光镜的焦距为80mm，直径为65mm，边厚为1mm。由第一聚光镜11、第二聚光镜21、第三聚光镜31组合起来的聚光系统，所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为0mm，所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为8mm，所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为2mm，能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发散光线80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线，然后再由第四聚光镜4将多束近平行光聚焦到第四聚光镜4的焦点附近，进而实现多颗灯珠的光束合成。三次均勻递减地聚光，从 LED灯珠发出120度的光束角通过第一聚光镜组1第一次聚到70-80度，通过第二聚光镜组2第二次聚到30-40度，通过第三聚光镜组3第三次聚到20度以内，最后在第四聚光镜4焦点附近，60%以上的光线集中在20mm-60mm直径范围以内，且60%以上的光线发散角在 40度以内，适合放置成像物。成像镜组如图1所示，按光路方向依次设有第一平凸镜7、第二平凸镜8、第三平凸镜9。所述第一平凸镜7右侧凸面曲率半径为85mm，边厚为5mm，直径为74mm ；所述第二平凸镜8右侧凸面曲率半径为140mm，边厚为5mm，直径为75mm ；所述第三平凸镜9右侧凸面曲率半径为160mm，边厚为5mm，直径为85mm。所述第一平凸镜7与第二平凸镜8之间的距离为3mm ； 所述第一平凸镜7与第二平凸镜8组成对焦镜组，所述对焦镜组在系统中的成像物4后 60mm ；所述第三平凸镜9在系统中成像物4后170mm。第一平凸镜7与第二平凸镜8组成对焦镜组，在成像系统中用于系统对焦，使镜头后2米以外成像清晰；整个成像系统镜头结构简单，低成本，成像清晰，成像物4范围大，可达60mm，可放置较多成像物。综上所述，光源与成像镜组组合而成的成像系统效率高，成像清晰，对焦，用大功率led作为光源，成本低。
权利要求1.一种多颗LED灯珠合光成像系统，包括光源、设于光源前方的成像镜组，其特征在于所述光源包括平面基板，所述平面基板上设有两颗以上LED灯珠，每颗LED灯珠前方均对应设有一个第一聚光镜，所有第一聚光镜组成第一聚光镜组；每个第一聚光镜前方均对应设有一个第二聚光镜，所有第二聚光镜组成第二聚光镜组；每个第二聚光镜前方均对应设有一个第三聚光镜，所有第三聚光镜组成第三聚光镜组；所述第三聚光镜组前方设有一个第四聚光镜；所述成像镜组按光路方向依次包括第一平凸镜、第二平凸镜、第三平凸镜。
2.根据权利要求1所述的一种多颗LED灯珠合光成像系统，其特征在于所述第一聚光镜为非球面镜，圆锥系数为-0. 85^-0. 6，曲率半径为4. 5 10mm，直径为l(T20mm ；所述第二聚光镜为普通球面镜，其左侧凸面曲率半径为2(T60mm，右侧凸面曲率半径为纩20mm， 直径为l(T20mm;所述第三聚光镜为简单平凸镜，其凸面曲率半径为4(T80mm，直径为 2(T30mm ；所述第四聚光镜的焦距为8(Tl20mm，直径为65 75mm。
3.根据权利要求1所述的一种多颗LED灯珠合光成像系统，其特征在于所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为0 3mm ；所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为纩15mm ；所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为2 50mm。
4.根据权利要求1所述的一种多颗LED灯珠合光成像系统，其特征在于所述第一平凸镜右侧凸面曲率半径为7(T85mm，直径为63 74mm;所述第二平凸镜右侧凸面曲率半径为12(Tl40mm，直径为65 75mm ；所述第三平凸镜右侧凸面曲率半径为14(Tl60mm，直径为 75 85mm。
5.根据权利要求1所述的一种多颗LED灯珠合光成像系统，其特征在于所述第一平凸镜与第二平凸镜之间的距离为(T3mm ；所述第一平凸镜与第二平凸镜组成对焦镜组，所述对焦镜组在系统中的成像物后25飞Omm ；所述第三平凸镜在系统中成像物后15(Tl70mm。
6.根据权利要求1所述的一种多颗LED灯珠合光成像系统，其特征在于所述第一聚光镜、第二聚光镜、第三聚光镜、第四聚光镜、第一平凸镜、第二平凸镜、第三平凸镜边厚为 1 5mm。
专利摘要一种多颗LED合光成像系统，包括光源、设于光源前方的成像镜组，所述光源包括平面基板，所述平面基板上设有两颗以上LED灯珠，每颗LED灯珠前方均对应设有一个第一聚光镜，每个第一聚光镜前方均对应设有一个第二聚光镜，每个第二聚光镜前方均对应设有一个第三聚光镜，所有第三聚光镜前方设有一个第四聚光镜；所述成像镜组按光路方向依次包括第一平凸镜、第二平凸镜、第三平凸镜。光源与成像镜组组合而成的成像系统效率高，成像清晰，对焦，用大功率led作为光源，成本低。
文档编号F21S2/00GK201935002SQ20112002056
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者李春荣 申请人:广州市雅江光电设备有限公司