专利名称：一种led光束灯光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED照明领域，尤其是一种光束灯。
背景技术：
光束灯一般应用在舞台或场景作为效果灯光使用，顾名思义，光束灯的出射光线形成一束，要形成光束的效果，需要出射的所有光线之间尽量能够平行(即光束角小)，在光束灯中，而要改变光线的行走路径只能依靠光学系统。现有技术中，存在各种各样的光学系统，但是这些光学系统要么是能够提供足够的光照，但是结构复杂、重量较重；要么出射光线的光束效果好，但是照度不够等等的不足，所以目前亟须寻找一款既能有足够的照度，又有足够小的光束角的光学系统。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种LED光束灯光学系统，具有光束角小，照度高的优点。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种LED光束灯光学系统,按光路方向依次包括光源、第一聚光镜组、第二聚光镜组、第三聚光镜组、第四聚光镜及调焦镜； 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，所述第一聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第一聚光镜组合而成，所述第二聚光镜组主要由数量与LED 灯珠数量相等的第二聚光镜组合而成，所述第三聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第三聚光镜组合而成；每个LED灯珠对应一个第一聚光镜，每个第一聚光镜对应一个第二聚光镜，每个第二聚光镜对应一个第三聚光镜。对于光学系统的光源，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，且合光均匀。经过合光的光束最后通过调焦镜发射，进而实现光束角小，照度高的光束效果。作为改进，所述第二聚光镜的直径大于等于第一聚光镜的直径，所述第三聚光镜的直径大于等于第二聚光镜的直径，所述第四聚光镜面积覆盖所有第三聚光镜。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 IOmm,直径为10 20mm。作为改进，所述第二聚光镜为普通球面镜，其左侧凸面曲率半径为20飞0_，右侧凸面曲率半径为8 20mm，直径为l(T20mm。作为改进，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 20 30mmo作为改进,所述第四聚光镜的焦距为8(Tl20mm,直径为50 70臟。作为改进，所述调焦镜为菲涅尔透镜，其直径为20(T250mm。[0011]作为改进，所述第四聚光镜与调焦镜之间按光路方向依次设有色盘、光圈、图案盘和效果盘。作为改进，所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为Olmm ;所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为8 15mm ;所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为2 8mm ； 第四聚光镜与图案盘之间的距离为5(Tl00mm ;色盘与图案盘之间的距离为;光圈与图案盘之间的距离为5 10mm ;图案盘与效果盘之间的距离为45 55mm ;调焦镜与图案盘之间的距离为30(T400mm。本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是I、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，且合光均匀；6、整体出射光束角小，照度高。
图I为本实用新型结构示意图。图2为实施例I LED灯珠分布示意图。图3为实施例2 LED灯珠分布示意图。图4为实施例3 LED灯珠分布示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。实施例I—种LED光束灯光学系统,按光路方向依次包括光源、第一聚光镜组I、第二聚光镜组2、第三聚光镜组3、第四聚光镜4、色盘7、光圈8、图案盘9、效果盘10和调焦镜12。如图1、2所示，所述光源为平面光源包括平面基板6，所述平面基板6上均匀分布有多颗LED灯珠5，本实施例中一共设有两颗LED灯珠5，处于同一平面的四两颗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-0. 85,曲率半径为4. 5mm,直径为IOmm,边厚为Imm,两个第一聚光镜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IOmm,边厚为Imm,两个第二聚光镜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Imm,两个第三聚光镜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50mm，边厚为1mm。所述调焦镜12为菲涅尔透镜，其直径为200mm。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11与第二聚光镜21之间的距离为0mm，所述第二聚光镜21与第三聚光镜31之间的距离为8mm,所述第三聚光镜31与第四聚光镜4之间的距离为2mm，所述第四聚光镜4与图案盘9之间的距离为50mm，色盘7与图案盘9之间的距离为IOmm,光圈8与图案盘9之间的距离为5mm,图案盘9与效果盘10之间的距离为45mm, 调焦镜12与图案盘9之间的距离为300mm。聚光系统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。三次均匀递减地聚光，从LED灯珠5发出120度的光束角通过第一聚光镜组I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。光线经过聚焦系统后，依次再经过色盘7、光圈8、图案盘9、效果盘10进行效果添加，最后通过调焦镜12进行发射，发射出来的光线光束角小，且照度高。实施例2一种LED光束灯光学系统，按光路方向依次包括光源、第一聚光镜组I、第二聚光镜组2、第三聚光镜组3、第四聚光镜4、色盘7、光圈8、图案盘9、效果盘10和调焦镜12。如图1、3所示，所述光源为平面光源包括平面基板6，所述平面基板6上均匀分布有多颗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-0. 70，曲率半径为7. Omm,直径为13mm，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40mm,右曲率半径为15mm,直径为15mm,边厚为Imm,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 60mm,直径为25mm,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100mm,直径为60mm,边厚为1mm。所述调焦镜12为菲涅尔透镜，其直径为220mm。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11与第二聚光镜21之间的距离为I. 5mm，所述第二聚光镜21与第三聚光镜31之间的距离为12mm,所述第三聚光镜31与第四聚光镜4之间的距离为5mm，所述第四聚光镜与图案盘9之间的距离为70mm，色盘7与图案盘9之间的距离为12mm，光圈8与图案盘9之间的距离为8mm，图案盘9与效果盘10之间的距离为50mm， 调焦镜12与图案盘9之间的距离为350mm。聚光系统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。三次均匀递减地聚光，从LED灯珠5发出120度的光束角通过第一聚光镜组I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。光线经过聚焦系统后，依次再经过色盘7、光圈8、图案盘9、效果盘10进行效果添加，最后通过调焦镜12进行发射，发射出来的光线光束角小，且照度高。实施例3—种LED光束灯光学系统,按光路方向依次包括光源、第一聚光镜组I、第二聚光镜组2、第三聚光镜组3、第四聚光镜4、色盘7、光圈8、图案盘9、效果盘10和调焦镜12。如图1、4所示，所述光源为平面光源包括平面基板6，所述平面基板6上均匀分布有多颗LED灯珠5，本实施例中一共设有四颗LED灯珠5，处于同一平面的四颗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-0. 6,曲率半径为IOmm,直径为19mm,边厚为Imm,四个第一聚光镜 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60mm,右曲率半径为20mm,直径为20mm,边厚为Imm,四个第二聚光镜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 80mm,直径为30mm,边厚为Imm,四个第三聚光镜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120mm,直径为70mm,边厚为1mm。所述调焦镜12为菲涅尔透镜，其直径为250mm。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11与第二聚光镜21之间的距离为3mm，所述第二聚光镜21与第三聚光镜31之间的距离为15mm，所述第三聚光镜31与第四聚光镜4之间的距离为8mm，所述第四聚光镜与图案盘9之间的距离为100mm，色盘7与图案盘9之间的距离为15mm,光圈8与图案盘9之间的距离为IOmm,图案盘9与效果盘10之间的距离为55mm, 调焦镜12与图案盘9之间的距离为400mm。聚光系统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。三次均匀递减地聚光，从LED灯珠5发出120度的光束角通过第一聚光镜组I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。光线经过聚焦系统后，依次再经过色盘7、光圈8、图案盘9、效果盘10进行效果添加，最后通过调焦镜12进行发射，发射出来的光线光束角小，且照度高。
权利要求1.一种LED光束灯光学系统，其特征在于按光路方向依次包括光源、第一聚光镜组、 第二聚光镜组、第三聚光镜组、第四聚光镜及调焦镜；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，所述第一聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第一聚光镜组合而成，所述第二聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第二聚光镜组合而成，所述第三聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第三聚光镜组合而成；每个LED灯珠对应一个第一聚光镜，每个第一聚光镜对应一个第二聚光镜，每个第二聚光镜对应一个第三聚光镜。
2.根据权利要求I所述的一种LED光束灯光学系统,其特征在于所述第二聚光镜的直径大于等于第一聚光镜的直径，所述第三聚光镜的直径大于等于第二聚光镜的直径，所述第四聚光镜面积覆盖所有第三聚光镜。
3.根据权利要求I所述的一种LED光束灯光学系统,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10 20臟。
4.根据权利要求I所述的一种LED光束灯光学系统,其特征在于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 10 20mm。
5.根据权利要求I所述的一种LED光束灯光学系统,其特征在于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。
6.根据权利要求I所述的一种LED光束灯光学系统,其特征在于所述第四聚光镜为菲涅尔透镜，其焦距为8(Tl20mm，直径为50 70臟。
7.根据权利要求I所述的一种LED光束灯光学系统，其特征在于所述调焦镜为菲涅尔透镜，其直径为20(T250mm。
8.根据权利要求I所述的一种LED光束灯光学系统,其特征在于所述第四聚光镜与调焦镜之间按光路方向依次设有色盘、光圈、图案盘和效果盘。
9.根据权利要求8所述的一种LED光束灯光学系统,其特征在于所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为Olmm ;所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为8 15mm ； 所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为2 8mm ;第四聚光镜与图案盘之间的距离为 5(Tl00mm ;色盘与图案盘之间的距离为;光圈与图案盘之间的距离为5"!Omm ;图案盘与效果盘之间的距离为45 55mm ;调焦镜与图案盘之间的距离为30(T400mm。
专利摘要一种LED光束灯光学系统，按光路方向依次包括光源、第一聚光镜组、第二聚光镜组、第三聚光镜组、第四聚光镜及调焦镜；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，所述第一聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第一聚光镜组合而成，所述第二聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第二聚光镜组合而成，所述第三聚光镜组主要由数量与LED灯珠数量相等的第三聚光镜组合而成；每个LED灯珠对应一个第一聚光镜，每个第一聚光镜对应一个第二聚光镜，每个第二聚光镜对应一个第三聚光镜。本实用新型可以是光束灯具有光束角小，照度高的优点。
文档编号F21V13/04GK202349763SQ201120454550
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者李春荣 申请人:广州市雅江光电设备有限公司