聚光透镜系统的制作方法

本申请涉及光学照明领域，特别是涉及一种聚光透镜系统。

背景技术：

投光灯是指被照面上的照度高于周围环境的灯具。通常，它能够瞄准任何方向，主要用于大面积作业场矿、体育场、立交桥、纪念碑和公园等。

led灯珠的功率较小，发光量少，如果为了增加发光量而将多个led灯珠堆积在一起，往往会在较小的空间内产生大量的废热。为了增加散热，相应地会配装大体积的散热片结构，这样往往会造成灯具体积过大。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的投光灯需要安装大体积的散热片结构的问题，提供一种聚光透镜系统。

一种聚光透镜系统，包括：

多个灯珠，多个所述灯珠呈矩阵排列，任意相邻的两个所述灯珠之间设有散热区；

多个聚焦透镜，每一个所述灯珠的射出光经一个所述聚焦透镜聚焦后，形成一束出射光线，每一束所述出射光线聚焦于同一焦点。

在其中一个实施例中，多个所述聚焦透镜的折射率均相同，多个所述聚焦透镜的曲率半径沿所述聚光透镜系统中心轴向两侧方向依次增大，每一个所述灯珠的射出光与一个所述聚焦透镜的入光面的夹角为第一预设角，以使得每一束所述出射光线聚焦于同一焦点。

在其中一个实施例中，每一个所述聚焦透镜的入光面均沿第一方向水平设置。

在其中一个实施例中，每一个所述灯珠的射出光均垂直于第一方向。

在其中一个实施例中，每一个所述聚焦透镜的入光面均沿第一方向水平设置，并且，每一个所述灯珠的射出光均垂直于所述第一方向，多个所述聚焦透镜的折射率均相同，多个所述聚焦透镜的曲率半径沿所述聚光透镜系统中心轴向两侧方向依次增大。

在其中一个实施例中，所述多个聚焦透镜之间粘接连接，进而形成一个聚焦透镜体。

在其中一个实施例中，多个所述聚焦透镜的曲率半径均相同，多个所述聚焦透镜的折射率沿所述聚光透镜系统中心轴向两侧方向依次减小，每一个所述灯珠的射出光与一个所述聚焦透镜的入光面的夹角为第一预设角，以使得每一束所述出射光线聚焦于同一焦点。

在其中一个实施例中，还包括：

准直透镜组，设置于所述灯珠的射出光与所述焦透镜之间。

在其中一个实施例中，所述聚焦透镜的形状为三角形、四边形、六边形或其他多边形中的一种。

在其中一个实施例中，所述聚焦透镜的制作材料为透明光学玻璃或透明光学塑料。

上述聚光透镜系统，包括多个灯珠和多个聚焦透镜。多个所述灯珠呈矩阵排列，两个相邻灯珠之间设有散热区。每一个所述灯珠的射出光经一个所述聚焦透镜聚焦后，形成一束出射光线。形成的多束出射光线聚焦于同一焦点，以达到提高亮度的目的。上述聚光透镜系统中的灯珠之间具有散热区，避免了废热的大量聚集，进而可以减少散热片的使用，从而减少所述聚光透镜系统的体积。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种聚光透镜系统图；

图2为本申请一个实施例提供的一种聚光透镜系统图；

图3为本申请一个实施例提供的一种聚光透镜系统图；

图4为本申请一个实施例提供的一种聚光透镜系统图；

图5为本申请一个实施例提供的一种聚焦透镜系统配光曲线图；

图6为本申请一个实施例提供的一种聚焦透镜体俯视图；

图7为本申请一个实施例提供的一种聚焦透镜体的截面图。

主要元件附图标号说明

聚光透镜系统10

灯珠110

散热区101

聚焦透镜120

聚焦透镜体130

准直透镜组140

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的聚光透镜系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，本申请中指出的聚光透镜的曲率半径具体是指该聚光透镜出光面的曲率半径。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

led投射灯又叫线型led投射灯，因为其外形为长条形，也有人将之称为led线条灯，主要也是用来做建筑装饰照明之用，还有用来勾勒大型建筑的轮廓。由于led投射灯多用于大面积作业场矿、体育场、立交桥、纪念碑和公园等，需要的较大的发光亮。但是单个led灯珠的功率较小，发光量少。因此为了增加发光量通常需要将很多个led灯珠堆积在一起。当很多个led灯珠堆积在一起时，往往会在较小的空间内产生大量的废热。为了增加散热，相应地会配装大体积的散热片结构，这样往往会造成灯具体积过大。

请参见图1，为了解决上述问题，本申请提供一种聚光透镜系统10。所述聚光透镜系统10包括多个灯珠110和多个聚焦透镜120。

多个所述灯珠110呈矩阵排列。在一个可选的实施例中，多个所述灯珠110之间呈规则矩阵排列，例如一行n列的矩阵。在一个可选的实施例中，多个所述灯珠110之间呈不规则矩阵排列。在一个可选实施例中，所述灯珠110为led灯粒。任意相邻的两个所述灯珠110之间设有散热区101。即，将多个led灯珠排列起来，相邻的led灯珠之间留有用于散热的间隔空间。每一个所述灯珠110的射出光经一个所述聚焦透镜120聚焦后，形成一束出射光线，每一束所述出射光线聚焦于同一焦点。在一个可选的实施例中，所述聚焦透镜120的制作材料为透明光学玻璃或透明光学塑料。例如，所述聚焦透镜120可以采用折射率为1.3至1.57的石英玻璃材料。所述聚焦透镜120的形状不做具体的限定只要可以将所述灯珠110发出的光聚焦于同一中轴线即可。

本实施例中，所述聚光透镜系统10包括多个灯珠110和多个聚焦透镜120。多个所述灯110珠呈矩阵排列，两个相邻灯珠110之间设有散热区。每一个所述灯珠110的射出光经一个所述聚焦透镜120聚焦后，形成一束出射光线。形成的多束出射光线聚焦于同一焦点，以达到提高亮度的目的。上述聚光透镜系统10中的灯珠110之间具有散热区101，避免了废热的大量聚集，进而可以减少散热片的使用，从而减少所述聚光透镜系统110的体积。

在其中一个实施例中，每个所述聚焦透镜的120折射率均相同，多个所述聚焦透镜的120的曲率半径沿所述聚光透镜系统10中心轴向两侧方向依次增大。即，如图2所示，沿中心轴向左或向右，所述聚焦透镜的120的曲率半径依次增大。在中心光轴等距的位置上的所述聚焦透镜120的曲率半径和折射率均相同的。每一个所述灯珠110的射出光与一个所述聚焦透镜120的入光面的夹角为第一预设角，以使得多束所述出射光线聚焦于同一焦点。

在所述聚焦透镜120的曲率半径和折射率均固定的情况下，所述聚焦透镜120的焦距的长度数值也是固定不变的，那么可以通过调整入射光线与透镜入射面的角度，来改变焦点的位置。在一个可选的实施例中，如图2所示，为了使所述多束出射光线聚焦于同一焦点，可以令每一个所述灯珠110的射出光均垂直于第一方向。在矩阵中心上设一个中央led+透镜组合，且该组合的光轴与矩阵中心轴线重合。之后，通过调整每一个所述聚焦透镜120与第一方向的夹角，以改变入射光线与透镜入射面的角度，进而调节出射光线的焦点位置。所述聚焦透镜120的与第一方向的夹角可以为0°至90°。

此外，可以在所述灯珠110和所述聚焦透镜120之间设置准直透镜组140。以使得每一个所述灯珠110发出的光线经过所述准直透镜组140的处理后都是呈相互平行的状态(即每一个所述灯珠110的射出光均垂直于第一方向)。所述准直透镜组140可以由多个准直透镜镜片组合而成。

在另一个可选的实施例中，如图3所示，为了使所述多束出射光线聚焦于同一焦点，可以令每一个所述聚焦透镜120的入光面均沿第一方向水平设置。在矩阵中心上设一个中央led+透镜组合，且该组合的光轴与矩阵中心轴线重合。之后，通过调整每一个所述灯珠110与第一方向的夹角，以改变入射光线与透镜入射面的角度，进而调节出射光线的焦点位置。所述灯珠110的与第一方向的夹角可以为0°至90°。当所述灯珠110和所述聚焦透镜120之间设置准直透镜组140时，通过调整每一个所述灯珠110与所述准直透镜组140的角度，可以实现任意设置每一个所述灯珠110与第一方向的夹角的大小。

本实施例中，当所述聚焦透镜120的曲率半径和折射率均固定的情况下，所述聚焦透镜120的焦距的长度数值也是固定不变的，那么可以令每一条入射光线与透镜入射面的呈不同的角度，进而改变每一条出射光线焦点的位置，以使得所述灯珠110发出的光聚焦于同一中轴线。

请参见图4，在其中一个实施例中，每个所述聚焦透镜的120折射率均相同，多个所述聚焦透镜的120的曲率半径沿所述聚光透镜系统10中心轴向两侧方向依次增大。每一个所述聚焦透镜120的入光面均沿第一方向水平设置。并且，每一个所述灯珠110的射出光均垂直于所述第一方向。此时，可以使得每个所述聚焦透镜的120具有一个水平的入光面，但每个所述聚焦透镜的120的出光面的一边比另一边高，以使得可以将所述灯珠110发出的光聚焦于同一中轴线。

越远离中心轴线的所述聚焦透镜120的焦距越长。当每一个的聚焦透镜120的折射率均相同时，远离中心轴线的所述聚焦透镜120的曲率半径越大可以实现长焦距。例如，如图4所示，r0至r3的曲率半径是依次增大的。如果将透镜微分化后，进行观察，微分后的出光面是一平面，与入光面成夹角α，经过分析可知曲率半径越大(曲率越小)，α角度数值越小。众所周知，可见光中往往包含了多种不同波长的光线，同一材料对不同波长光线的折射率也是不一样的，只要有折射的发生，就会产生棱镜效应(色散：也就是通俗常说的七彩虹效果)，折射会导致很多类型的像差(色散、色差等)。那么只要α角度数值越小，就会尽可能地降低折射效果，从而减少像差。因此，所述聚焦透镜120的曲率半径越大可以减少像差(例如色差)。

请参见图5，每一个所述聚焦透镜120的入光面均沿第一方向水平设置，那么可以将每一个所述聚焦透镜120的入光面设计为平面，这样方便加工制造，降低加工难度。每一个所述聚焦透镜120与其他所述聚焦透镜120之间可以是独立的个体。每一个所述聚焦透镜120与其他所述聚焦透镜120之间还可以是粘接在一起的一个整体。此外，可以在所述灯珠110和所述聚焦透镜120之间设置准直透镜组140。以使得每一个所述灯珠110发出的光线经过所述准直透镜组140的处理后都是呈相互平行的状态(即每一个所述灯珠110的射出光均垂直于第一方向)。

请参见图6和图7，在其中一个实施例中，所述多个聚焦透镜120之间粘接连接，进而形成一个聚焦透镜体130。所有所述聚焦透镜120设计成一个整体，所述聚焦透镜体130的入光面设计在整体的底平面上，这样进一步简化结构，方便加工，降低加工难度。在一个可选的实施例中，所述聚焦透镜120的形状为三角形、四边形、六边形或其他多边形中的一种。在一个可选的实施例中，所述聚焦透镜体130由多个管状结构阵列组成的透镜，这种透镜的透镜体由多个管状单体粘接而成。这些管状单体可以是四边形、三角形、六边形或其它可以无缝拼接的多边形组成。用这种多个管状单体粘接而成的阵列体作为材料，按一定的光学设计要求，加工成透镜。如图6所示，就是一个由多个四方形管状单体粘接而成的阵列体组成的平凸透镜。

进一步地，为了使所述聚焦透镜体130中的不同区域具有不同的折射率的值和曲率半径的值，可以用不同的折射率的管状单体分布在透镜的不同区域。这样将进一步简化光学系统的功能。

在其中一个实施例中，为了使越远离中心轴线的所述聚焦透镜120的焦距越长，以确保每一束所述出射光线聚焦于同一焦点时，也可以通过改变每一个所述聚焦透镜的120的折射率来实现，即多个所述聚焦透镜的120曲率半径均相同，多个所述聚焦透镜的120的折射率沿所述聚光透镜系统10中心轴向两侧方向依次减小，每一个所述灯珠110的射出光与一个所述聚焦透镜120的入光面的夹角为第一预设角，以使得每一束所述出射光线聚焦于同一焦点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。