具有不同光功率的多个合并小透镜的聚光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学透镜，且特别涉及用于聚集来自光源阵列的光的光学透镜和透镜 阵列。
[0002]发明背景
[0003]为了创建与演唱会、直播节目、电视节目、体育赛事相关或作为建筑设施的部分的 各种灯光效果和情境照明，创建各种效果的灯具越来越多地用于娱乐行业。通常娱乐灯具 创建具有束宽和散度的光束，且例如可以是创建具有均匀光分布的相对较宽光束的洗浴灯 具，或其可以是适于将图像投影到目标表面上的轮廓照明灯具。
[0004] 发光二极管（LED)由于其效率相对高、能耗低、寿命长和/或具有电子调光的能力 而越来越多地结合照明应用使用。LED用于一般照明的照明应用（诸如照明广泛区域的洗 浴灯/泛光灯）或用于生成宽的光束（例如用于娱乐行业和/或建筑设施）的应用。例如， 如在比如由 Martin Professional 提供的 MC 101?、MC 301?、MAC401?、MAC Aura?、MAC Quantum?、Stagebar2?、Easypix?、Extube?、Tripix?、Exterior 400?系列中。其它 LED 也被集成到投影系统中，其中创建图像且将图像投影到目标表面。例如，比如在由Martin Professional 提供的产品 MAC 350Entrour?中。
[0005]目前市售不同种类的LED。例如，LED可以被提供作为发射具有相对较窄光谱带 宽的光且因此发射单色光的彩色LED。通常，基于LED的照明产品包括多种这些不同颜色 的LED，且由所提供的LED生成的光组合至出射光束中。每种颜色的强度可相对于彼此而 调整，从而可如加法混色的领域中已知般改变出射光束的颜色。这些照明产品因此可创建 由LED的颜色定义的色域内的任何颜色。通常这种照明产品包括红色LED、绿色LED和蓝色 LED且被称为RGB照明产品。RGB照明产品可通过闭合只有一种颜色的LED同时断开剩余 颜色的LED来产生红色、绿色和蓝色。此外，RGB产品可通过同时闭合全部颜色（且大约相 同强度）来产生白光。然而，白光的显色指数（CRI)由于以下事实而极低：白色是通过组合 具有窄的光谱带宽的光而创建。结果是，由这种白光照明的物体不会以其天然色再现（如 同由太阳光照明）。
[0006] LED还被提供作为适于发射具有宽的光谱带宽的光的白色LED且这些LED还可以 具有不同色温。这些LED具有高CRI，因为其发射大的光谱带宽内的光且因此在基于LM)的 照明产品中使用以创建明亮的白光，所述白光可用来照明物体且以实质上物体的天然色再 现物体。然而，基于LED的照明产品（基于白色LED)在不使用如减色滤光的领域中己知的 彩色滤光片时不能创建彩色光束。
[0007] 还提供基于RGBW LED的照明产品（其中组合多个单色LED和多个白色LH))以能 够使用加法混色创建不同颜色且改善白光的CRI和效率。这是通过用多个白色LED取代多 个彩色LH)而实现。白色LED提供具有宽的光谱带宽的光，且由这种装置产生的白光的CRI 因此由白色LED改善且还增加白光的强度。然而，缺点是，饱和颜色的强度由于这些白光较 少而减小。
[0008] 还在具有发射不同颜色的光的大量LED晶片和此外还具有发射白光的led晶片的 4 CN 104696883 A 说明书 2/33 页 包装中提供LED。LED晶片可被个别地控制，从而由每个晶片发射的光的相对强度可以相对 于彼此而改变，从而可如加法混色领域中已知般改变出射光的颜色。通常这些LED包装包 括红色晶片、绿色晶片、蓝色晶片和白色晶片，且被称为RGBW 4合1LED。RGBW 4合ILED通 常用于如上文描述的基于RGBW LED的照明产品中。
[0009] 一般来说，希望具有具备高的流明且还具有高的CRI的多色LED照明产品。然而， 这难以在上述LED类型下实现，因为由于集光率限制而不可能将来自无限数量的光源的光 组合为一个光束。已知的基于LH)的照明产品结果通常被设计用于具体目的且通常必须具 有大范围的基于LED的照明产品以能够提供多种照明方案。结合投影系统的情况尤其如 此，其中光是通过图像创建对象（GOBO)所在的光学栅而耦接。光学投影系统聚集来自光 学栅的光且适于在目标表面处成像光学栅（且因此还成像图像创建目标）。当光束穿过光 学栅且此等投影系统因此受限于集光率时，光束极窄。让光发射穿过的栅处的集光率E = Α*Ω具有有限的开口面积A，且成像光学器件只聚集来自有限的立体角Ω的光。对于光源， 可以相同方式计算集光率，其中A是辐射面积，且Ω是其辐射所成的立体角。此外，还希望 具有极紧凑的照明装置，这在更多光源集成到相同照明装置上时难以实现。
[0010] 在投影系统中，一般将光聚集到其中生成图像的光学栅中，且成像光学系统将栅 投影到目标表面上。W00198706、US6227669和US6402347公开了包括配置在平面阵列中的 多个LED的照明系统，在平面阵列中，聚光透镜位于LED前面以聚焦光（例如）以照明预定 区域/栅或将来自二极管的光耦接到光纤中。
[0011] US5309277、US6227669、W00198706、JP2006269182A2、EP1710493A2、 US6443594公开了照明系统，其中来自多个LED的光例如通过使LED相对于光学轴倾斜 (JP2006269182A2、W00198706、US5309277)或通过使用位于每个LED前面的个别折射构件 (US6443594、US7226185B、EP1710493)引导朝向共同焦点或聚焦区域。
[0012] W006023180公开了投影系统，其包括具有多个LED的LED阵列，其中来自LH)的光 引导朝向目标区域。LED可以被安装到弯曲底座的表面。
[0013] 先前技术灯具尝试通过尽可能多増加光源来增加流明输出。然而，结果是，关于功 耗对光输出的效率极低，因为这基本上只可能有效地使用集光率与这种光学系统中的成像 光学器件相同或更少的光源。因此如果光源集光率严格匹配成像系统的集光率，那么为了 增加光输出（强度/流明）而使用多个光源是没有益处的，因为光源的集光率将大于成像 系统的集光率且成像系统因此不能够聚集光。
[0014] W011076213和W011076219公开了一种照明装置，其包括生成光的光源模块、界定 光学栅的孔隙和适于在目标表面处成像光学栅的投影系统。光源模块包括多个光源和多个 聚光构件。聚光构件包括对准的中心透镜和至少部分包围中心透镜的外围透镜。中心透镜 聚集并转换来自光源的光的第一部分，且在孔隙与投影系统之间成像光源。外围透镜部分 聚集并转换来自所述光源的所述光的第二部分，且适于将所述光的所述第二部分集中在所 述孔隙处。光源模块包括散热模块，其包括相对于彼此成角度的多个互连平面安装表面且 其中光源配置在所述平面安装表面上。散热模块包括第一侧，其包括安装表面；和第二侧， 其包括界定多个径向空气通道的多个散热片。
[0015] 即使由W011076213和W011076219公开的照明装置极具效率，所述照明装置仍然 具有一些缺点，因为照明装置的制造由于需要个别配置LED和TIR透镜而相对较为昂贵。 5 CN 104696883 A 说明书 3/33 页
[0016] 概述
[0017] 本发明的目的是为了解决关于发明背景或发明背景的其它问题的上述限制。这是 由如独立权利要求中描述的照明装置和方法而实现。附属权利要求描述了本发明的可能实 施方案。本发明的优点和优势在本发明的详述中加以描述。
[0018] 总而言之，本发明涉及一种具有以密集圆形图案配置的多个小透镜的聚光器，其 中密集图案具有圆形外围。小透镜被配置来聚集来自对应的多个光源的光且将所聚集的光 引导朝向包括在照明装置中的栅或孔隙。照明装置包括具有光源的照明单元、聚光器、栅和 光学投影系统，所述光学投影系统用于将来自栅的光或来自栅的图像光朝诸如墙壁或屏幕 的远距离物体投影。
[0019] 附图简述
[0020] 本发明的实施方案将只通过实例的方式参考附图来描述，其中
[0021] 图1A-1B示出了照明装置和搭配照明装置使用的聚光器；
[0022] 图2A-2C示出了小透镜的不同轴向位置、小透镜相对于光源的不同径向位置、小 透镜相对于光学轴的不同倾角；
[0023] 图3a-3c示出了小透镜的弯曲六边形的密集圆形包装；
[0024] 图 4A-4L 示出了 15、24、36、37、60、61、90、91、121、151、199和 235个小透镜的密集 圆形包装；
[0025] 图5A-5E示出了用于扩大小透镜使得小透镜合并的原理；
[0026] 图6A-6C示出了用于扩大小透镜使得小透镜合并的其它原理；
[0027] 图7A-7D示出了用于扩大小透镜使得小透镜合并的其它原理；
[0028] 图8A-8