專利名稱：一種led照明裝置及其照明均勻性的調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種LED照明裝置及其照明均勻性 的調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著大功率高亮度LED技術(shù)的迅速發(fā)展，LED作為一種長壽命 的新型環(huán)保光源在照明領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。與常用的高壓水銀燈泡相 比，LED光源具備工作電壓低，耗電量小，發(fā)光響應(yīng)時間極短，光色純，結(jié) 構(gòu)牢固，抗沖擊，耐振動，性能穩(wěn)定可靠，重量輕，體積小，成本低等優(yōu)點， 其發(fā)展突飛猛進。LED光源的色純度極高，可以提高儀器的顯色性能，在圖 像顯示領(lǐng)域，圖像的色域范圍遠比使用高壓水銀燈泡寬廣。LED不需經(jīng)過高 壓水銀燈泡的開機預(yù)熱與關(guān)機通電散熱過程，可以實現(xiàn)高速啟動與快速關(guān)機， 因此，LED作為一種取代高壓水銀燈的新型光源勢必大有作為。
然而，目前單顆LED的亮度還比較低，大功率的LED也只能做到幾十流 明，無法與常用的高壓水銀燈泡相比，后者的亮度有幾百到幾千流明。因此， 各種應(yīng)用LED的組合設(shè)計應(yīng)運而生，但主要集中于常用的路燈照明、交通信 號燈和家庭照明燈方面(燈泡或燈管)，其光能光斑分布或外形均為其特定的 用途所設(shè)計，不能直接用于投影儀或科學(xué)儀器中。目前投影儀或科學(xué)儀器仍廣 泛使用的是高壓放電水銀等照明燈泡，燈泡配有反光杯，將光能量會聚到燈泡 前的某一點處，傳輸?shù)胶罄m(xù)的照明光學(xué)系統(tǒng)中去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以代替高壓放電水銀 燈泡直接應(yīng)用于投影儀或其它儀器設(shè)備照明的LED照明裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于LED照明裝置的照明均勻性的調(diào)節(jié) 方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn) 一種LED照明裝置，包括多個LED、球
形支撐面、聚光透鏡，所述多個LED固定安裝在球形支撐面上，并指向球形 支撐面的球面中心，聚光透鏡設(shè)置在所述多個LED前面，且所述多個LED、 聚光透鏡及后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)依次光路連接。
所述LED可以是大功率型的LED、普通插件式LED或采用SMD貼裝的 LED,采用具有會聚光能量的光學(xué)透明材料封裝。
所述聚光透鏡可為一個球面或非球面的正透鏡，后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端置 于該聚光透鏡的光束會聚點處或其附近，以光束不超出后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端 口為宜。
所述聚光透鏡也可為與LED對應(yīng)的多個小透鏡組成的透鏡陣列，透鏡陣 列與LED對應(yīng)并置于球形支撐面內(nèi)部、LED與球面中心之間，后續(xù)光學(xué)系統(tǒng) 的入射端置于該球面中心處或其附近，以光束不超出后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端口 為宜。
所述透鏡陣列可以貼附于球形支撐面內(nèi)表面，也可與球形支撐面的內(nèi)表面 保持有一定距離，前提是LED發(fā)出的光束經(jīng)過透鏡陣列的聚焦會聚于球形支 撐面的球心處。
所述透鏡陣列中各小透鏡為獨立結(jié)構(gòu)形式或整個透鏡陣列為整體結(jié)構(gòu)形 式；所述透鏡陣列與球形支撐面可為相對獨立的結(jié)構(gòu)，也可為一整體結(jié)構(gòu)。
所述LED周圍可設(shè)置有表面反光或內(nèi)反射結(jié)構(gòu)的反光裝置，該反光裝置 為一直接設(shè)置于球形支撐面上的反射膜或附接于聚光透鏡的內(nèi)反射面，其作用 是將LED向周圍輻射的光束向前反射，與聚光透鏡構(gòu)成光束折反射收光系統(tǒng)， 達到聚焦光能量之目的。
所述球面中心設(shè)有第二聚光透鏡，且所述第二聚光透鏡的入射面涂有熒光 物質(zhì)；熒光物質(zhì)在LED發(fā)出的光束照射激發(fā)下再發(fā)出所需要波長的光束，該 光束經(jīng)過第二聚光透鏡的會聚后再進入后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)中，從而提高光束使用效 率。
本發(fā)明一種LED照明裝置，其工作過程為安裝于球形支撐面上的多個 LED同時發(fā)射出光束，經(jīng)過聚光透鏡后會聚到球形支撐面的球心處，再入射 到后續(xù)的光學(xué)系統(tǒng)中。
本發(fā)明還提供一種用于以上LED照明裝置的照明均勻性的調(diào)整方法，通 過調(diào)整各個LED的輸入功率來改變各LED發(fā)出的光能量，進而調(diào)整該照明裝 置輸出光照度的均勻性；比如調(diào)節(jié)使位于中心部位的LED輸入功率低，其發(fā)
出的光能量也相對較少，而位于邊緣的LED輸入功率高，其發(fā)出的光能量也 相對較多，從而調(diào)整該照明裝置輸出光照度的均勻性，改變單個光源照明所出 現(xiàn)的中心亮邊緣暗的情況。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明一種LED照明裝置， 將多個LED發(fā)出的光束會聚到一點或一個光斑，入射到后續(xù)的光學(xué)系統(tǒng)中， 克服了單個LED亮度低的缺點，并可通過調(diào)節(jié)所使用LED的個數(shù)來調(diào)節(jié)亮度; 通過給各個LED輸入不同的功率，可以提高輸出光照度的均勻性。該裝置可 取代高壓放電水銀燈泡直接用于投影儀或其它儀器設(shè)備的的照明，應(yīng)用范圍 廣。


圖1是本發(fā)明一種LED照明裝置實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明一種LED照明裝置實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明一種LED照明裝置實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明一種LED照明裝置實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明一種LED照明裝置實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本發(fā)明一種LED照明裝置實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實 施方式不限于此。
以下實施例中采用的LED為大功率型的LED、普通插件式LED或采用 SMD貼裝的LED，采用具有會聚光能量的光學(xué)透明材料封裝；多個LED可均 發(fā)射白光或均發(fā)射單色光，也可是各自發(fā)射不同波長的光混合。采用光管作為 后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端。
實施例1
一種LED照明裝置，如圖1所示，包括多個LED2、球形支撐面1、聚 光透鏡3，多個LED2指向球面中心4固定安裝在球形支撐面1上，LED2前 面按光路順序依次設(shè)置聚光透鏡3和光管5;聚光透鏡3為與LED2 —一對應(yīng) 的多個獨立的小透鏡，位于LED2的前面，將LED2發(fā)出的光聚焦于球形支撐
面1的球心處，聚光透鏡3可以貼附于球形支撐面1的內(nèi)表面，也可以與球形 支撐面1有一定的距離，只要該聚光透鏡3能夠?qū)崿F(xiàn)將LED2發(fā)出的光束聚焦 于球形支撐面1的球心處即可。
LED2發(fā)射出的各束光經(jīng)過聚光透鏡3中相應(yīng)的透鏡后會聚到球面中心4 處，再由光管5的入射端進入光管5。
實施例2
一種LED照明裝置，如圖2所示，與實施例1的不同之處在于，聚光透 鏡31為與LED2對應(yīng)的多個小透鏡組成的透鏡陣列，且該透鏡陣列為一整體 結(jié)構(gòu)。
實施例3
一種LED照明裝置，如圖3所示， 撐面11與聚光透鏡32為一整體式結(jié)構(gòu) 接壓制制造，可降低制造成本。
實施例4
一種LED照明裝置，如圖4所示，與實施例2的不同之處在于，LED2 周圍設(shè)置有反光裝置，該反光裝置為一直接設(shè)置于球形支撐面1上的反射膜6， 與聚光透鏡31構(gòu)成光束折反射收光系統(tǒng)，其作用是將LED2向周圍輻射的光 束向前反射，然后經(jīng)過聚光透鏡31會聚到球面中心4，從而達到充分利用LED2 發(fā)出的光能量的目的。
實施例5
一種LED照明裝置，如圖5所示，與實施例1的不同之處在于，聚光透 鏡33為置于球形支撐面1內(nèi)部的一個正透鏡，LED2發(fā)出光束經(jīng)過該正透鏡 后會聚于聚焦點7處，光管5的入射端設(shè)置在聚焦點7處。
實施例6
一種LED照明裝置，如圖6所示，與實施例1的不同之處在于，球面中 心4處設(shè)置第二聚光透鏡8，然后再設(shè)置光管5，在第二聚光透鏡8的入射面
與實施例2的不同之處在于，球形支 ，整個結(jié)構(gòu)采用透明光學(xué)材料由模具直 81上涂有熒光物質(zhì)，熒光物質(zhì)在LED發(fā)出的光束照射激發(fā)下再發(fā)出所需要波 長的光束，該光束經(jīng)過第二聚光透鏡8的會聚后進入后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的光管中， 使用熒光物質(zhì)再受激發(fā)光可以提高系統(tǒng)的光效率。
一種用于以上各實施例的LED照明裝置照明均勻性的調(diào)整方法，通過調(diào) 整各個LED的輸入功率來改變各LED發(fā)出的光能量，進而調(diào)整該照明裝置輸 出光照度的均勻性；比如調(diào)節(jié)使位于中心部位的LED輸入功率低，其發(fā)出的 光能量也相對較少，而位于邊緣的LED輸入功率高，其發(fā)出的光能量也相對 較多，從而調(diào)整該照明裝置輸出光照度的均勻性，改變單個光源照明所出現(xiàn)的 中心亮邊緣暗的情況。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明，上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例， 并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容^f作的均等變化與修飾， 或者不同實施例的重新組合都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1、一種LED照明裝置，其特征在于，包括多個LED、球形支撐面、聚光透鏡，所述多個LED固定安裝在球形支撐面上，并指向球形支撐面的球面中心，聚光透鏡設(shè)置在所述多個LED前面，且所述多個LED、聚光透鏡及后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)依次光路連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于，所述LED為大 功率型的LED、普通插件型LED或采用SMD貼裝的LED,所述LED采用具 有會聚光能量的光學(xué)透明材料封裝。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于，所述聚光透鏡為 一球面或非球面的正透鏡；所述后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端置于該聚光透鏡的光束 會聚點處或其附近，且所述光束不超出后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于，所述聚光透鏡為 與LED對應(yīng)的多個小透鏡組成的透鏡陣列，透鏡陣列與LED對應(yīng)置于球形支 撐面的內(nèi)部；所述后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端置于所述球面中心處或其附近，且所 述光束不超出后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的入射端口 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明裝置，其特征在于，所述透鏡陣列置 于球形支撐面內(nèi)部的方式為透鏡陣列貼附于球形支撐面的內(nèi)表面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明裝置，其特征在于，所述透鏡陣列中 各小透鏡為獨立結(jié)構(gòu)形式或整個透鏡陣列為整體結(jié)構(gòu)形式；所述透鏡陣列與球 形支撐面為相對獨立的結(jié)構(gòu)或一整體結(jié)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于，所述LED周圍 設(shè)置有反光裝置，該反光裝置為一直接設(shè)置于球形支撐面上的反射膜或附接于 聚光透鏡的內(nèi)反射表面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于，所述球面中心設(shè) 有第二聚光透鏡，且所述第二聚光透鏡的入射面涂有熒光物質(zhì)。
9、 一種用于權(quán)利要求1 8任一項所述LED照明裝置的照明均勻性的調(diào) 整方法，其特征在于，通過調(diào)整各個LED的輸入功率來改變各個LED發(fā)出的 光能量，進而調(diào)整該照明裝置輸出光照度的均勻性。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED照明裝置的照明均勻性的調(diào)整方法，其 特征在于，所述通過調(diào)整各個LED的輸入功率來改變各個LED發(fā)出的光能量， 具體是指調(diào)節(jié)使位于中心部位的LED輸入功率低，其發(fā)出的光能量相對較少， 位于邊緣的LED輸入功率高，其發(fā)出的光能量相對較多。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED照明裝置，包括多個LED、球形支撐面、聚光透鏡，所述多個LED固定安裝在球形支撐面上，并指向球形支撐面的球面中心，聚光透鏡設(shè)置在所述多個LED前面，且所述多個LED、聚光透鏡及后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)依次光路連接。本發(fā)明還提供一種用于以上LED照明裝置的照明均勻性的調(diào)整方法，通過調(diào)整各個LED的輸入功率來改變各個LED發(fā)出的光能量，進而調(diào)整該照明裝置輸出光照度的均勻性。本發(fā)明具有亮度高、亮度調(diào)節(jié)簡單的優(yōu)點，且可以代替水銀燈泡直接應(yīng)用于投影儀或其它儀器設(shè)備照明，使用范圍廣。
文檔編號F21V21/00GK101382264SQ20081021850
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者孟凡華, 駱健忠 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司