一种小角度多色混光照明系统的制作方法

本发明涉及一种景观照明装置，尤其是一种小角度多色混光照明系统。

背景技术：

目前市场上的投光灯、洗墙灯和景观灯均使用混光透镜，混光透镜利用光的折射和聚光原理进行混光。由于其光学原理的限制，该混光透镜无法实现混光后以小角度照射光线。市场上的混光透镜最小的发光角度也达到15度，并且混光的效果也较差，照射距离通常为3～5米，光斑大，光线发散厉害，亮度小。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种发射角度小、照射距离远的一种小角度多色混光照明系统，具体技术方案为：

一种小角度多色混光照明系统，包括散热器、外壳、多彩灯珠和透镜，所述散热器和透镜分别安装在外壳的底部和顶部，所述多彩灯珠固定在线路板上，线路板固定在散热器上，所述多彩灯珠和透镜均位于外壳的内部；所述多彩灯珠为多彩led灯珠；还包括光波导柱，所述光波导柱为透光柱体，所述光波导柱固定在散热器的顶部，且位于多彩灯珠与透镜之间，光波导柱、透镜和多彩灯珠同轴线设置。

通过采用上述技术方案，多彩led灯珠能发出多种颜色的彩色光，但是光从在led表面发出后仅仅是多种颜色的光线，各色光线并不融合；而且多彩led灯珠的发光角度是120度。因此，多彩led灯珠发出的是大角度且色彩不融合的光线。

光波导柱用于混光和聚光，光波导柱将多彩led灯珠发出的多色光混成颜色单一的光，同时聚集多彩灯珠的光线，并将聚集的光线传送给透镜，透镜对光线进行折射，让光线聚焦，使光线以较小的角度发出，实现非成像投光。光波导柱对光线的进行了扭曲，即使光线向各个方向折射，从而进一步提高了光线的糅合，使多色光线混成所需颜色的光线。

透镜采用平面凸透镜。当光线集中在焦点上时，透镜可以将光线聚焦成平行光发出，平行光的角度为0度。根据透镜成像原理，焦点上的光点越小，则发出的光的角度越小，当达到理论上的一个点时，则发出的光为0度。为了能使光线角度小，则光波导柱顶部的出光面要越小，而实际上是无法实现的，因此光波导柱的顶面具有一定的面积，因此将光波导柱的顶面置于平面凸透镜的焦点上后发出的光线仍然具有一定的角度，进过实际测量，该角度为3度，即发出的光线与平行光很接近，光线的照射距离远，光斑小，亮度高，光线的照射距离达到50米。如果将光波导柱的顶面出光点进行离焦，则出光角度越大。

优选的，所述多彩灯珠设有多个，多个多彩灯珠阵列设置，即多个多彩灯珠均布在线路板上。

通过采用上述技术方案，多彩灯珠可以采用2x2、3x3等多种阵列方式，采用多个灯珠能够提高光照强度。

优选的，所述多彩灯珠与多通道驱动装置连接。

通过采用上述技术方案，多通道驱动装置为现有技术，在此不做详细描述。多通道控制装置能够使每个通道的功率都符合设计要求，并且能够控制多彩led灯珠发出哪些色光，比如需要紫色光，多通道驱动装置控制多彩led灯珠发出红光和蓝光，红光和蓝光混合成紫色光。

优选的，所述多彩灯珠固定在陶瓷线路板上。

通过采用上述技术方案，陶瓷线路板的作用为：1、高导热：导热率为20w/(m·k)，是传统铝基板的十倍。采用陶瓷线路板，可以减小led灯珠的结温与散热器表面的温差，在确保led结温在安全温度范围内时，可以减小散热器，从而使灯具整体重量减轻，体积减小。2、耐压性能好：陶瓷线路板1mm厚的耐高压为10000v，而传统铝基板2mm厚的耐压，常规的只有3000v。采用陶瓷线路板，可以使灯具的电气安全性能大大提高。

优选的，所述光波导柱具有顶面、底面和侧面；所述光波导柱的底面为多边形或圆形，光波导柱的顶面为多边形或圆形；所述光波导柱的底面和顶面均为平面，且相互平行；所述侧面由多个曲面或平面组成。

通过采用上述技术方案，顶面和底面均为平面，且相互平行，有利于光线的进入和射出。

光波导柱的侧面对光线进行反射或折射，光波导柱的侧面可以采用规则或不规则的曲面，尤其是不规则的曲面更好，不规则的曲面对光线的反射或折射的角度不断变化，从而使光线之间相互糅合。

当光波导柱的底面装有多彩灯时，光波导柱把不同颜色的光进行糅合，使多色光经过光波导柱之后混合成颜色单一的光，并且可以根据需要混合出指定的颜色。

光波导柱将多个led灯光线进行糅合，实现了聚光，提高了光强度。

光线在光波导柱中多次反射，且由于空间限制，多色光线在光波导柱中只能在相对窄小的空间中反射，多次反射后，部分光线进行了糅合。由于光波导柱是由平面过渡成曲面，从而使光线进行扭曲，并改变光线既定的传播方向，进一步使光线进行了糅合。光波导柱底部小，顶部大，光线在里面进行多次反射后，反射角度越来越小，则形成聚光作用，在到达光波导柱顶部时，出光角度远远小于120度。

光波导柱为了能达到将光线很好的糅合在一起，光波导柱的底面的面积与顶面的面积以及光波导柱的高度是成正比关系，底面面积越大，则顶面面积越大，光波导柱的高度越高。

优选的，多个曲面相交形成多个棱，所述棱的一端位于底面的圆周上或多边形的顶点或边上，棱的另一端于顶面的圆周上或多边形的顶点或边上。

通过采用上述技术方案，棱能够进一步提高光线的糅合。

优选的，所述光波导柱的底面为多边形，顶面为圆形，所述曲面为平面过渡成曲面形成的曲面。

通过采用上述技术方案，由于透镜具有成像作用，而光斑所需的为圆形，所以光波导柱顶部设计成圆形。

由于多彩led灯珠通常为矩形，因此将光波导柱的底面设置成矩形使光线全部进入光波导柱，不增大多余的底部面积，减少漏光。

同时，矩形与圆形配合便于控制曲面的形状，从而方便控制光线的糅合。

优选的，所述光波导柱底面的面积大于顶面的面积，所述底面、顶面和光波导柱的高度成正比。

优选的，所述棱的一端位于底面的顶点上，棱的另一端位于顶面的圆周上；其中不少于一个棱的两端的端点所在的平面与光波导柱的轴线不平行，其余棱的两端的端点所在的平面与光波导柱的轴线平行。

通过采用上述技术方案，通过控制棱的走向从而控制光线的糅合，使糅合的光线能够形成单一色光。控制棱的走向也使结构设计简单。

其中一个棱的两端的端点所在的平面与光波导柱的轴线不平行，这就使光波导柱的侧面至少形成两个不规则的曲面。

优选的，还包括不透光的导光支架，导光支架的中心设有导光孔，光波导柱固定在导光孔中。

通过采用上述技术方案，光波导柱外有不透光的黑色导光支架，会吸收部分从光波导柱中漏出来的杂光的作用，使整个光波导柱系统只有光波导柱顶部发光，没有其余的光线露出。此时，发光点就相当于在光波导柱的顶部的面，且干净无其余杂光。

导光支架既能方便光波导柱的安装，同时能够使更多的光线在光波导柱中发生反射或折射，避免光线损失。

优选的，还包括雾化膜，所述雾化膜位于光波导柱的顶面。

通过采用上述技术方案，雾化膜表面密布高低不平小圆点，可以使光进行散射和反射。使光线进行匀合作用。光波导柱出来的光，已经进行了糅合，但还是没有完全糅合。通过雾化膜，可以使光线进一步糅合成一种所需颜色的光线。

一种组合式小角度多色混光照明系统，包括一种小角度多色混光照明系统和连接板，所述连接板上设有多个螺钉孔；所述外壳的顶部设有螺纹孔，螺纹孔不少于两个，螺纹孔绕外壳的轴线环形阵列设置，所述连接板通过螺钉固定在螺纹孔上；所述一种小角度多色混光照明系统和连接板均不少于两个，所述连接板用于多个一种小角度多色混光照明系统之间的连接。

优选的，多个一种小角度多色混光照明系统阵列设置或环形阵列设置。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明提供的光波导柱混光效果好、能混出多种单色光。一种小角度多色混光照明系统光线发出角度小、射程远、光斑小、亮度高、方便组合使用。

附图说明

图1是一种小角度多色混光照明系统的爆炸结构示意图；

图2是光波导柱、雾化膜和导光支架的爆炸结构示意图；

图3是光波导柱的轴测结构示意图；

图4是光波导柱的主视图；

图5是光波导柱的仰视图；

图6是多个一种小角度多色混光照明系统拼装成一种组合式小角度多色混光照明系统的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，一种小角度多色混光照明系统，包括散热器7、外壳5、多彩灯珠61和透镜4，所述散热器7和透镜4分别安装在外壳5的底部和顶部，所述多彩灯珠61固定在线路板62上，线路板62固定在散热器7上，所述多彩灯珠61和透镜4均位于外壳5的内部；所述多彩灯珠61为多彩led灯珠；还包括光波导柱1，所述光波导柱1为透光柱体，所述光波导柱1固定在散热器7的顶部，且位于多彩灯珠61与透镜4之间，光波导柱1、透镜4和多彩灯珠61同轴线设置。

外壳5与散热器7之间装有底部防水胶圈51，透镜4与外壳5之间装有顶部防水胶圈42。

多彩led灯珠能发出多种颜色的彩色光，但是光从在led表面发出后仅仅是多种颜色的光线，各色光线并不融合；而且多彩led灯珠的发光角度是120度。因此，多彩led灯珠发出的是大角度且色彩不融合的光线。

光波导柱1用于混光和聚光，光波导柱1将多彩led灯珠发出的多色光混成颜色单一的光，同时聚集多彩灯珠61的光线，并将聚集的光线传送给透镜4，透镜4对光线进行折射，让光线聚焦，使光线以较小的角度发出，实现非成像投光。光波导柱1对光线的进行了扭曲，即使光线向各个方向折射，从而进一步提高了光线的糅合，使多色光线混成所需颜色的光线。

透镜4采用平面凸透镜。当光线集中在焦点上时，透镜4可以将光线聚焦成平行光发出，平行光的角度为0度。根据透镜4成像原理，焦点上的光点越小，则发出的光的角度越小，当达到理论上的一个点时，则发出的光为0度。为了能使光线角度小，则光波导柱1顶部的出光面要越小，而实际上是无法实现的，因此光波导柱1的顶面11具有一定的面积，因此将光波导柱1的顶面11置于平面凸透镜4的焦点上后发出的光线仍然具有一定的角度，进过实际测量，该角度为3度，即发出的光线与平行光很接近，光线的照射距离远，光斑小，亮度高，光线的照射距离达到50米。如果将光波导柱1的顶面11出光点进行离焦，则出光角度越大。

多彩灯珠61设有多个，多个多彩灯珠61阵列设置，即多个多彩灯珠61均布在线路板62上。多彩灯珠61可以采用2x2、3x3等多种阵列方式，采用多个灯珠能够提高光照强度。

多彩灯珠61与多通道驱动装置连接。多通道驱动装置为现有技术，在此不做详细描述。多通道控制装置能够使每个通道的功率都符合设计要求，并且能够控制多彩led灯珠发出哪些色光，比如需要紫色光，多通道驱动装置控制多彩led灯珠发出红光和蓝光，红光和蓝光混合成紫色光。

多彩灯珠61固定在陶瓷线路板62上。

陶瓷线路板62的作用为：1、高导热：导热率为20w/(m·k)，是传统铝基板的十倍。采用陶瓷线路板62，可以减小led灯珠的结温与散热器7表面的温差，在确保led结温在安全温度范围内时，可以减小散热器7，从而使灯具整体重量减轻，体积减小。2、耐压性能好：陶瓷线路板621mm厚的耐高压为10000v，而传统铝基板2mm厚的耐压，常规的只有3000v。采用陶瓷线路板62，可以使灯具的电气安全性能大大提高。

如图3至图5所示，光波导柱1具有顶面11、底面12和侧面13；光波导柱1的底面12为多边形或圆形，光波导柱1的顶面11为多边形或圆形；光波导柱1的底面12和顶面11均为平面，且相互平行；侧面13由多个曲面或平面组成。

顶面11和底面12均为平面，且相互平行，有利于光线的进入和射出。

光波导柱1的侧面13如果采用平面也能实现光线的反射或折射，但是光线不容易交错，即各个光线容易形成平行的状态，平行光不容易发生糅合，彩色光混合效果较差。

光波导柱1的侧面13可以为规则的曲面或不规则的曲面。曲面容易使光线的反射或折射的角度不断发生变化。光波导柱1的侧面13对光线进行反射或折射，尤其是不规则的曲面反射或折射的效果更好，不规则的曲面对光线的反射或折射的角度不断变化，大大加强了光线交错，从而使不同颜色的光线之间相互糅合。

光波导柱1将多个led灯光线进行糅合，实现了聚光，提高了光强度。

多个曲面相交形成多个棱14，所述棱14的一端位于底面12的圆周上或多边形的顶点或边上，棱14的另一端于顶面11的圆周上或多边形的顶点或边上。棱14能够进一步提高光线的糅合。

光波导柱1的底面12为多边形，顶面11为圆形，曲面为平面过渡成曲面形成的曲面。

光波导柱1的底面12为正方形。

由于透镜4具有成像作用，而光斑所需的为圆形，所以光波导柱1顶部设计成圆形。光波导柱1的顶面11可以根据设计要求进行确定，也可以为多边形，顶面11为多边形时光斑也为多边形。

由于多彩led灯珠通常为矩形，在该灯具中为正方形，因此将光波导柱1的底面12设置成矩形，从而使光线全部进入光波导柱1，不增大多余的底面面积，减少漏光。同时，矩形与圆形配合便于控制曲面的形状，从而方便控制光线的糅合。

由于光波导柱1的底面12为正方形，因此有四个曲面，四个曲面相交形成四个棱14，四个棱14的一端分别位于正方形的四个顶点，另一端均位于顶面11的圆周上。

底面12的正方形的中心与顶面11的中心在同一轴线上。

光波导柱1底面12的面积大于顶面11的面积，所述底面12、顶面11和光波导柱1的高度成正比。

棱14的一端位于底面12的顶点上，棱14的另一端位于顶面11的圆周上；其中不少于一个棱14的两端的端点所在的平面与光波导柱1的轴线不平行，其余棱14的两端的端点所在的平面与光波导柱1的轴线平行。

其中三个棱14均与光波导柱1的轴线平行，即这三个棱14的两端的端点所在的平面均穿过光波导柱1轴线，或者说光波导柱1的轴线在这三个棱14的两端的端点所形成的平面上。光波导柱1的轴线不在另一个棱14的两端的端点形的一平面上。其中一个棱14的两端的端点所在的平面与光波导柱的轴线不平行，这就使光波导柱1的侧面13至少形成两个不规则的曲面。

通过控制棱14的走向从而控制光线的糅合，使糅合的光线能够形成单一色光。控制棱14的走向也使结构设计简单。

如图2所示，还包括雾化膜3和不透光的导光支架2。导光支架2的中心设有导光孔21，光波导柱1固定在导光孔21中，雾化膜3位于光波导柱1的顶面11，且位于导光孔21的顶部。雾化膜3覆盖光波导柱1的顶面11。

雾化膜3表面密布高低不平小圆点，可以使光进行散射和反射。使光线进行匀合作用。光波导柱1出来的光，已经进行了糅合，但还是没有完全糅合。通过雾化膜3可以使光线进一步糅合成一种所需颜色的光线。

导光支架2既能方便光波导柱1的安装，同时能够使更多的光线在光波导柱1中发生反射或折射，避免光线损失。

光波导柱1可采用透明的亚克力加工。光波导柱1的侧面13对光线进行反射或折射，由于侧面13为不规则的曲面，不规则的曲面使对光线的反射或折射的角度不断变化，从而增强了光线之间相互糅合。

当光波导柱1的底面12装有多彩灯珠61时，光波导柱1把不同颜色的光进行糅合，使多色光经过光波导柱1之后混合成所需颜色的单一色光。

例如当多彩灯珠61上红和蓝都亮时，红光和蓝光经光波导柱1后变成单一的紫色光，将红蓝两色光进行了完美的混合。

光波导柱1的侧面13对光线进行反射或折射，由于侧面13为不规则的曲面，不规则的曲面使对光线的反射或折射的角度不断变化，从而使光线之间相互糅合。

当光波导柱1的底面12装有多彩灯珠61时，光波导柱1把不同颜色的光进行糅合，使多色光经过光波导柱1之后混合成颜色单一的光，并且可以根据需要混合出指定的颜色。

光线在光波导柱1中多次反射，且由于空间限制，多色光线在光波导柱1中只能在相对窄小的空间中反射，多次反射后，部分光线进行了糅合。由于光波导柱1是由平面过渡成曲面，从而使光线进行扭曲，并改变光线既定的传播方向，进一步使光线进行了糅合。光波导柱1的底面12小，顶面11大，光线在里面进行多次反射后，反射角度越来越小，则形成聚光作用，在到达光波导柱1顶部时，出光角度远远小于120度。

光波导柱1为了能达到将光线很好的糅合在一起，光波导柱1的底面12的面积与顶面11的面积以及光波导柱1的高度是成正比关系，底面12面积越大，则顶面11面积越大，光波导柱1的高度越高。

光波导柱1外有不透光的黑色导光支架2，导光支架2会吸收部分从光波导柱1中漏出来的杂光的作用，使整个光波导柱1系统只有光波导柱1顶部发光，没有其余的光线露出。此时，发光点就相当于在光波导柱1的顶部的面，且干净无其余杂光。

光线到达光波导柱1顶部后，再通过光波导柱1顶部的雾化膜3，使各色光线进一步糅合成一种所需颜色的光线。

透镜4采用平面凸透镜。当光线集中在焦点上时，透镜4可以将光线聚焦成平行光发出，平行光的角度为0度。根据透镜4成像原理，焦点上的光点越小，则发出的光的角度越小，当达到理论上的一个点时，则发出的光为0度。为了能使光线角度小，则光波导柱1顶部的出光面要越小，而实际上是无法实现的，因此光波导柱1的顶面11具有一定的面积，因此将光波导柱1的顶面11置于平面凸透镜4的焦点上后发出的光线仍然具有一定的角度，进过实际测量，该角度为3度，即发出的光线与平行光很接近，光线的照射距离远，光斑小，亮度高，光线的照射距离达到50米。如果将光波导柱1的顶面11出光点进行离焦，则出光角度越大。

如图6所示，一种组合式小角度多色混光照明系统，包括一种小角度多色混光照明系统和连接板，连接板上设有多个螺钉孔；外壳5的顶部设有螺纹孔，螺纹孔不少于两个，螺纹孔绕外壳5的轴线环形阵列设置，连接板8通过螺钉固定在螺纹孔上；一种小角度多色混光照明系统和连接板均不少于两个，连接板用于多个一种小角度多色混光照明系统之间的连接。

外壳5的顶面11和底面12均为矩形，外壳5的顶部设有螺纹孔，螺纹孔设有四个，且位于外壳5顶面11的四个角上。

一种小角度多色混光照明系统可以按照规则的图形拼接，或按照不规则的图形拼接，拼接时调整连接板的形状或螺钉孔的位置即可。

多个一种小角度多色混光照明系统阵列设置或环形阵列设置。

阵列设置指多个一种组合式小角度多色混光照明系统可以采用单排拼接，即一排有多个，1x2、1x3、1x4……或多排拼接，即2x2、2x3、2x4、3x3、3x4、3x5、4x4等等。

环形阵列设置指多个一种小角度多色混光照明系统组成圆环状，可以组成一个圆环，或多个同心圆环等。

多个一种小角度多色混光照明系统可拼接成多种形状，具体形状根据设计要求进行拼接。

本发明解决了市场上多彩投光灯没有小角度灯具的问题。一种小角度多色混光照明系统的混光角度最小为3度，并且为模组化，可以自由拼装，可以组合成不同功率，不同尺寸的洗墙灯，投光灯。一种小角度多色混光照明系统通过连接板8拼接之后，不影响其出光角度，通过分布光度计，可以测试出拼接成的整体的出光角度与单个灯的出光角度一致。