一种用于多颗LED光源聚光合光系统及方法与流程

本发明涉及LED照明领域，尤其是一种用于多颗LED光源聚光合光系统及方法。

背景技术：

目前多颗LED的合光聚光方法一般是通过改变LED光源的每个LED灯珠的发光角度来达到目的的，如中国专利公开号为202432431的一种多颗 LED 灯珠合光成像系统，包括合光部分和成像部分，合光部分包括两颗以上的 LED灯珠，每颗LED灯珠前方对应设有一个把LED灯珠光通量聚集在 5~15 度内的聚光装置，所有聚光装置组成聚光装置群组，聚光装置群组前方设有一个合光透镜。该光学系统对聚光装置要求高，先聚光后合光，合光距离长，只适用于单色LED光源。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种用于多颗LED光源聚光合光系统，合光距离短，合光均匀、结构简单，效率高。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种用于多颗LED光源聚光合光系统，合光距离短，合光均匀、结构简单，效率高。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种用于多颗LED光源聚光合光方法，合光距离短，合光均匀、结构简单，效率高。

为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：一种用于多颗LED光源聚光合光系统，按照光路方向依次包括LED光源、合光器和聚光镜组；所述LED光源包括三组以上处于同一平面的LED灯珠单元，相邻LED灯珠单元的间距相等；所述合光器包括三个以上与LED灯珠单元一一对应的导光柱，所述导光柱的进光口与LED灯珠单元相对且口径大于LED灯珠单元的发光面，所述聚光镜组包括第一平凸透镜和第二平凸透镜，第一平凸透镜与第二平凸透镜的凸面相对，第一平凸透镜的平面为入射面且贴近合光器的出光面，第二平凸透镜的平面为出光面。本发明LED灯珠单元之间有一定的间距，热处理更简单；导光柱底面口径大于LED灯珠单元的发光面，且贴近LED灯珠单元的发光面，光源效率高；所述聚光镜由两片平凸透镜组成，凸面相对，对合光器出光面的光线进行聚焦，形成聚焦状态的均匀光斑，同时光线发散角更小，后续的设计更简单；LED灯珠单元发出的光线，在导光柱发生全反射，在合光器出光面形成均匀的光斑，通过聚光镜进一步聚光，在聚光镜后形成聚焦状态的均匀的光斑，且光线的发散角更小。

作为改进，所述LED灯珠单元为单色灯珠、多合一彩色灯珠或多颗小灯珠的组合。

作为改进，导光柱的进光口与LED灯珠单元的距离为0.2~0.8mm。

作为改进，所述第一平凸透镜与第二平凸透镜对称设置。

作为改进，所述导光柱为圆形或多边形的锥状柱体，导光柱内设有导光腔体，导光腔体的侧壁为反射面。

为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案是：一种用于多颗LED光源聚光合光系统，按照光路方向依次包括LED光源、合光器、聚光镜和出光镜；所述LED光源包括三组以上处于同一平面的LED灯珠单元，相邻LED灯珠单元的间距相等；所述合光器包括三个以上与LED灯珠单元一一对应的导光柱，所述导光柱的进光口与LED灯珠单元相对且口径大于LED灯珠单元的发光面；所述聚光镜为平凸透镜，其平面为入射面，聚光镜的表面为磨砂面；所述出光镜为螺纹镜，所述聚光镜与出光镜的组合焦点在合光器的出光面。本发明LED灯珠单元之间有一定的间距，热处理更简单；导光柱底面口径大于LED灯珠单元的发光面，且贴近LED灯珠单元的发光面，光源效率高；所述聚光镜为小焦距透镜，对合光器出光面的光线进行聚焦；LED灯珠单元发出的光线，在导光柱发生全反射，在合光器出光面形成均匀的光斑，通过聚光镜进一步聚光，在聚光镜后形成角度更小的均匀的光斑。

作为改进，所述LED灯珠单元为单色灯珠、多合一彩色灯珠或多颗小灯珠的组合。

作为改进，导光柱的进光口与LED灯珠单元的距离为0.5-1mm。

作为改进，所述导光柱为圆形或多边形的锥状柱体，导光柱内设有导光腔体，导光腔体的侧壁为反射面。

为解决上述技术问题之三，本发明的技术方案是：一种用于多颗LED光源聚光合光方法，基于的光学系统按照光路方向依次包括LED光源、合光器和聚光镜组；所述LED光源包括三组以上处于同一平面的LED灯珠单元，相邻LED灯珠单元的间距相等；所述合光器包括三个以上与LED灯珠单元一一对应的导光柱，所述导光柱的进光口与LED灯珠单元相对且口径大于LED灯珠单元的发光面，所述聚光镜组包括第一平凸透镜和第二平凸透镜，第一平凸透镜与第二平凸透镜的凸面相对，第一平凸透镜的平面为入射面且贴近合光器的出光面，第二平凸透镜的平面为出光面；LED灯珠单元发出的光线经过导光柱内的全反射混合均匀；所有导光柱的出光口形成合光器的出光面，在合光器的出光面形成均匀的光斑；通过聚光镜组的进一步聚焦，形成角度更小的均匀光斑。

作为改进，所述导光柱为圆形或多边形的锥状柱体，导光柱内设有导光腔体，导光腔体的侧壁为反射面。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

本发明LED灯珠单元之间有一定的间距，热处理更简单；导光柱底面口径大于LED灯珠单元的发光面，且贴近LED灯珠单元的发光面，光源效率高；LED光源发出的光线经过合光器的全反射，在其出光面形成均匀的光斑；聚光镜对合光器出光面的光线进行进一步聚光，形成聚焦状态的均匀光斑，光线发散角更小；本发明的聚光合光方法结构简单，光源效率高，合光均匀，光线发散角小且呈聚焦状态，后续设计更简单。

附图说明

图1为本发明实施例1光学系统示意图。

图2为本发明实施例2光学系统示意图。

图3为导光柱排列示意图I。

图4为导光柱排列示意图II。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种用于多颗LED光源聚光合光系统，按照光路方向依次包括LED光源1、合光器2和聚光镜组3。

如图1所示，所述LED光源1包括LED基板和设于LED基板上的三组以上处于同一平面且均匀分布的LED灯珠单元11，由于LED光源1后具有强大的聚光配件，所以LED灯珠单元11之间的间距可以相对较大，热处理更简单。所述LED光源1的每个LED灯珠单元11相同，所述LED灯珠单元11为单色灯珠、多合一彩色灯珠或多颗小灯珠的组合，其中小灯珠可以是单色或彩色。

如图3、4所示，所述合光器2包括三个以上与LED灯珠单元11一一对应的导光柱21，所述导光柱21为圆形或多边形的锥状柱体，导光柱的排列呈几何对称图形。导光柱21的进光口口径小于出光口的口径，导光柱21的出光口形成合光器2的出光面，该出光面的形状为规则的几何图形。所述导光柱21的进光口与LED灯珠单元11相对且口径大于LED灯珠单元11的发光面，导光柱21的进光口与LED灯珠单元11的距离为0.2-0.8mm，以提高LED灯珠单元1的光利用率。

如图1所示，所述聚光镜组3包括第一平凸透镜31和第二平凸透镜32，第一平凸透镜31与第二平凸透镜32对称设置，且第一平凸透镜31与第二平凸透镜32的凸面相对，第一平凸透镜31的平面为入射面且贴近合光器的出光面，第二平凸透镜32的平面为出光面。

本发明的聚光合光方法原理：LED灯珠单元11发出的光线经过导光柱22内的全反射，在合光器2的出光面组成均匀的光斑，经过聚光镜组3的进一步聚焦，形成聚焦状态的均匀光斑，光线发散角更小；本发明的聚光合光方法结构简单，光源效率高，合光均匀，光线发散角小且呈聚焦状态，后续设计更简单。

实施例2

如图2所示，一种用于多颗LED光源聚光合光系统，按照光路方向依次包括LED光源1、合光器2、聚光镜4和出光镜5。

如图2所示，所述LED光源1包括LED基板和设于LED基板上的三组以上处于同一平面且均匀分布的LED灯珠单元11，由于LED光源1后具有强大的聚光配件，所以LED灯珠单元11之间的间距可以相对较大，热处理更简单。所述LED光源1的每个LED灯珠单元11相同，所述LED灯珠单元11为单色灯珠、多合一彩色灯珠或多颗小灯珠的组合，其中小灯珠可以是单色或彩色。

如图3、4所示，所述合光器2包括三个以上与LED灯珠单元11一一对应的导光柱21，所述导光柱21为圆形或多边形的锥状柱体，导光柱的排列呈几何对称图形。导光柱21的进光口口径小于出光口的口径，导光柱21的出光口形成合光器2的出光面，该出光面的形状为规则的几何图形。所述导光柱21的进光口与LED灯珠单元11相对且口径大于LED灯珠单元11的发光面，导光柱21的进光口与LED灯珠单元11的距离为0.5-1mm，以提高LED灯珠单元1的光利用率。

如图1所示，所述聚光镜4为平凸透镜，对合光器2出光面的光线进一步聚光，使光线进入出光镜5。聚光镜4的表面做磨砂处理，使成像光斑的边缘更柔和，向光源方向移动就出光镜5的位置，可以实现光滑变焦。

如图1所示，所述出光镜5为螺纹镜。所述聚光镜4与出光镜5的组合焦点在合光器2的出光面，聚光镜4和出光镜5对合光器2的出光面成像。

本发明的聚光合光方法原理：导光柱21底面口径大于LED灯珠单元11的发光面，且贴近LED灯珠单元11的发光面，光源效率高；LED光源1发出的光线经过合光器2的全反射，在其出光面形成均匀的光斑；聚光镜4对合光器2出光面的光线进行进一步聚光，形成角度更小的均匀光斑；聚光镜4与出光镜5的组合焦点在合光器2的出光面，即聚光镜4和出光镜5对合光器2的出光面成像。