大面积led光源的聚光装置及方法

大面积led光源的聚光装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种大面积LED光源的聚光装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，大功率LED光源主要是由多芯片集成封装或是多颗小光源拼合构成，这样的大功率LED光源发光面积比较大，故也称为大面积LED光源。这种大面积LED光源的出光角度比较大(一般都大于150° )，就造成光的利用率很低，特别是用于成像效果时，这种缺点尤为明显。将上述的大面积LED光源进行聚光，即将光源的光全部汇集起来，让光在接收面上形成平行光，这样就能够很好地应用于成像方面，极大地提高光的利用率。传统做法是采用TIR(Total Internal Reflect1n，全内反射)透镜方法，但由于大面积LED光源发光面积太大，TIR透镜的尺寸对应地也要求很大，而大尺寸的TIR透镜的成品率是较低的，这就造成了成本的大幅提升，而这对大面积LED光源的广泛应用是极其不利的。

【发明内容】

[0003]基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种大面积LED光源的聚光装置及方法，其具有光的利用率较高、成本较低的特点，利于大面积LED光源的广泛应用。
[0004]其技术方案如下:
[0005]—种大面积LED光源的聚光装置，包括依次连接的反光碗、反光筒和双凸面透镜，反光碗的中轴线、反光筒的中轴线都与双凸面透镜的中轴线重合；反光碗的两端分别设有第一端口和第二端口，第一端口与大面积LED光源相适配，第一端口的口径小于第二端口的口径，反光碗的内壁呈外凸式弧形；反光筒的两端分别设有第三端口和第四端口，第三端口与第二端口对接，第三端口的口径小于第四端口的口径，反光筒的内壁呈内凹式弧形；双凸面透镜设置在第四端口处。
[0006]在其中一个实施例中，所述第一端口的口径为所述反光碗上最小的口径，所述第三端口的口径为所述反光筒上最小的口径。
[0007]在其中一个实施例中，所述反光碗的内壁上覆着有反光膜，所述反光碗的外壁上覆着有电镀涂层。
[0008]在其中一个实施例中，所述反光筒的内壁上覆着有反光膜，所述反光筒的外壁上覆着有电镀涂层。
[0009]在其中一个实施例中，所述双凸面透镜上裹设有镜筒，该镜筒与所述第四端口相适配。
[0010]在其中一个实施例中，所述反光碗的长度小于所述反光筒的长度。
[0011 ] 一种大面积LED光源的聚光方法，包括如下具体步骤:
[0012]大面积LED光源射出光线；
[0013]反光碗将射至其内壁上的光线反射一次或多次至反光筒的内壁或者双凸面透镜上;
[0014]反光筒将射至其内壁上的光线反射一次或多次至双凸面透镜上，使经过其内壁反射的光线与双凸面透镜的表面构成的角度处于第一预设范围内；
[0015]双凸面透镜将射至其朝向大面积LED光源的凸面上的光线进行折射，使经过折射的光线与中轴线形成的角度处于第二预设范围内。
[0016]下面对前述技术方案的优点或原理进行说明:
[0017]上述的大面积LED光源的聚光装置中，反光碗将射至其内壁上的光线反射至第二反光桶内或者双凸面透镜上；反光筒将射至其内壁上的光线反射至双凸面透镜上；双凸面透镜将射至其朝向大面积LED光源的凸面上的光线进行折射，使它们的射出方向与中轴线平行，即射出时为平行光。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例所述的大面积LED光源的聚光装置的结构示意图；
[0019]图2为图1所述的大面积LED光源的聚光装置的聚光示意图。
[0020]附图标记说明:
[0021]1、反光碗，11、第一端口，12、第二端口，2、反光筒，21、第三端口，22、第四端口，3、
双凸面透镜，4、大面积LED光源，41、中轴线，42、光线。
【具体实施方式】
[0022]下面对本发明的实施例进行详细说明:
[0023]如图1所示，为一种大面积LED光源的聚光装置，包括依次连接的反光碗1、反光筒2和双凸面透镜3，反光碗I的中轴线、反光筒2的中轴线都与双凸面透镜3的中轴线41重合；反光碗I的两端分别设有第一端口 11和第二端口 12，第一端口 11与大面积LED光源4相适配，第二端口 12与反光筒2对接，第一端口 11的口径小于第二端口 12的口径，反光碗I的内壁呈外凸式弧形；反光筒2的两端分别设有第三端口 21和第四端口 22，第三端口 21与第二端口 12对接，第三端口 21的口径小于第四端口 22的口径，反光筒2的内壁呈内凹式弧形；双凸面透镜3设置在第四端口 22处。其中，大面积LED光源4的发光面的圆径大于50mm，其向外射出光线42 ;反光碗I将射至其内壁上的光线反射至第二反光桶内或者双凸面透镜3上；反光筒2将射至其内壁上的光线反射至双凸面透镜3上；双凸面透镜3将射至其朝向大面积LED光源4的凸面上的光线进行折射，使它们的射出方向与中轴线41平行，即射出时为平行光。
[0024]本实施例中，第一端口 11的口径为反光碗I上最小的口径，第三端口 21的口径为反光筒2上最小的口径，即反光碗I和反光筒2的内壁弧形都是外张型的，用于调节光线42的反射角度，使之在到达双凸面透镜3时与中轴线41的夹角符合要求。反光碗I的内壁上和反光筒2的内壁上都覆着有反光膜，避免光能损失，该反光膜由PVC、PU、PET、PC等高分子材料中的一种或多种和玻璃微珠组成；反光碗I的外壁和反光筒2的外壁上都设有用于防水防腐的电镀涂层，如镀镍、铬等；反光碗I的长度小于反光筒2的长度，反光筒2较长用于使光线42多次反射，使之在到达双凸面透镜3时与中轴线41的夹角符合要求。另外，双凸面透镜3上裹设有镜筒，该镜筒与第四端口 22相适配，用于保障良好的密封性。
[0025]本实施例中还包括一种大面积LED光源的聚光方法，该方法包括如下具体步骤:
[0026]大面积LED光源4射出光线42 ;
[0027]反光碗I将射至其内壁上的光线反射一次或多次至反光筒2内或者双凸面透镜3上;
[0028]反光筒2将射至其内壁上的光线反射一次或多次至双凸面透镜3上，使经过其内壁反射的光线与双凸面透镜3的表面构成的角度处于第一预设范围内，如70° -110°范围，从而使它们在被双凸面透镜3折射后尽量能与中轴线41平行；
[0029]双凸面透镜3将射至其朝向大面积LED光源4的凸面上的光线进行折射，使经过折射的光线与中轴线41形成的角度处于第二预设范围内，如0° -30°范围，即让光线42从双凸面透镜3中射出时都能与中轴线41平行或者夹角较小。
[0030]通过本实施例所述的大面积LED光源的聚光装置及方法，能够将大面积LED光源4发来的光线41全部收归到双凸面透镜3，经过透镜的折射聚光后，大部分的光基本上为平行光，如图2所示。通过多次实验测得，最终到达接收面的光利用率可以达到80%左右，可以用于舞台灯的成像设计或其他用途。由于采用的是双凸面透镜3，其良品率高，生产成本低，安装也方便，从而能够极大地促进大面积LED光源的广泛应用。
[0031]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。
[0032]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种大面积LED光源的聚光装置，其特征在于，包括依次连接的反光碗、反光筒和双凸面透镜，反光碗的中轴线、反光筒的中轴线都与双凸面透镜的中轴线重合；反光碗的两端分别设有第一端口和第二端口，第一端口与大面积LED光源相适配，第一端口的口径小于第二端口的口径，反光碗的内壁呈外凸式弧形；反光筒的两端分别设有第三端口和第四端口，第三端口与第二端口对接，第三端口的口径小于第四端口的口径，反光筒的内壁呈内凹式弧形；双凸面透镜设置在第四端口处。2.根据权利要求1所述的大面积LED光源的聚光装置，其特征在于，所述第一端口的口径为所述反光碗上最小的口径，所述第三端口的口径为所述反光筒上最小的口径。3.根据权利要求1所述的大面积LED光源的聚光装置，其特征在于，所述反光碗的内壁上覆着有反光膜，所述反光碗的外壁上覆着有电镀涂层。4.根据权利要求1所述的大面积LED光源的聚光装置，其特征在于，所述反光筒的内壁上覆着有反光膜，所述反光筒的外壁上覆着有电镀涂层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的大面积LED光源的聚光装置，其特征在于，所述双凸面透镜上裹设有镜筒，该镜筒与所述第四端口相适配。6.根据权利要求1至4中任一项所述的大面积LED光源的聚光装置，其特征在于，所述反光碗的长度小于所述反光筒的长度。7.—种大面积LED光源的聚光方法，其特征在于，包括如下具体步骤: 大面积LED光源射出光线； 反光碗将射至其内壁上的光线反射一次或多次至反光筒的内壁或者双凸面透镜上； 反光筒将射至其内壁上的光线反射一次或多次至双凸面透镜上，使经过其内壁反射的光线与双凸面透镜的表面构成的角度处于第一预设范围内； 双凸面透镜将射至其朝向大面积LED光源的凸面上的光线进行折射，使经过折射的光线与中轴线形成的角度处于第二预设范围内。
【专利摘要】本发明公开了一种大面积LED光源的聚光装置及方法，大面积LED光源的聚光装置包括依次连接的反光碗、反光筒和双凸面透镜，反光碗的中轴线、反光筒的中轴线都与双凸面透镜的中轴线重合；反光碗的两端分别设有第一端口和第二端口，第一端口与大面积LED光源相适配，第一端口的口径小于第二端口的口径，反光碗的内壁呈外凸式弧形；反光筒的两端分别设有第三端口和第四端口，第三端口与第二端口对接，第三端口的口径小于第四端口的口径，反光筒的内壁呈内凹式弧形；双凸面透镜设置在第四端口处。它具有光的利用率较高、成本较低的特点，利于大面积LED光源的广泛应用。
【IPC分类】F21V13/04, F21V7/04, F21V5/04, F21Y101/02
【公开号】CN105135368
【申请号】CN201510541425
【发明人】黄文升
【申请人】广州市珠江灯光科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月27日