專利名稱：一種用于能夠成像的燈具的多顆led燈珠合光聚光方法
技術領域：
本發(fā)明涉及LED的聚光，尤其是平面多顆LED燈珠的合光聚光方法，適合成像燈 具的利用。
背景技術：
光的聚焦主要需要兩部分，第一是光源，第二是聚焦裝置?，F(xiàn)有多顆LED的合光聚 光方法一般是通過改變LED光源的每個LED燈珠的發(fā)光角度來達到目的的，如中國專利公 開號為201575340U的一種LED聚焦裝置，包括底座、兩個以上的LED燈；LED燈包括LED光 源、配裝透鏡、透鏡架及散熱柱，LED光源安裝在散熱柱的一端，配裝透鏡安裝在LED光源的 前方并包裹LED光源，配裝透鏡通過透鏡架安裝在散熱柱上；LED燈通過散熱柱安裝在底座 上，底座為弧形曲片，LED燈安裝在弧形曲片上。上述成像裝置中，LED光源是安裝在弧形曲 片上的，依靠弧形曲片的角度將LED燈發(fā)出來的光進行聚合，從而達到聚光的作用。該種成 像裝置存在以下缺點作為光源一部分的弧形曲片加工難度大，進度要求高；安裝精度要 求高；曲片弧面一旦加工成型，LED光源位置無法改變，無法通過光源進行調(diào)焦，只能通過 像鏡組進行調(diào)焦，校對成像鏡組中的多個透鏡工作量大，耗時長；并且該聚光方法所用鏡頭 組較大，合光距離長，合光不均勻，造成成本過高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題提供一種用于能夠成像的燈具的多顆LED燈珠合光 聚光方法，光源的加工、安裝方便，成本低；調(diào)焦容易，實現(xiàn)短距離合光，且合光均勻。為解決上述技術問題本發(fā)明的技術方案是一種用于能夠成像的燈具的多顆LED 燈珠合光聚光方法，所述聚光方法中，多顆LED燈珠均處于同一平面，每顆LED燈珠前方均 對應設有一個第一聚光鏡，所有第一聚光鏡組成第一聚光鏡組；每個第一聚光鏡前方均對 應設有一個第二聚光鏡，所有第二聚光鏡組成第二聚光鏡組；每個第二聚光鏡前方均對應 設有一個第三聚光鏡，所有第三聚光鏡組成第三聚光鏡組；所述第三聚光鏡組前方設有一 個第四聚光鏡；每顆LED燈珠發(fā)出來的光線經(jīng)過其對應的第一聚光鏡、第二聚光鏡、第三聚 光鏡進行聚光后，光線的發(fā)散角變得較小，形成一束近平行光，多束近平行光同時經(jīng)過第四 聚光鏡進行光的聚焦和混合，聚焦混合后，在第四聚光鏡焦點附近，60%以上的光線集中在 20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60%以上的光線發(fā)散角在40度以內(nèi)。能做到用直徑較小的鏡 頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第 四聚光鏡將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡的焦點附近，進而實現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。 燈珠在同一平面，安裝方便，工藝簡單，散熱容易處理，成本低廉；光學效率提高80% ；短距 離實現(xiàn)合光，且合光均勻。作為改進，所述多顆LED燈珠設于同一平面基板上，平面基板加工方便，節(jié)約成 本；LED燈珠在平面上的安裝精度要求相對較低。作為改進，所述第一聚光鏡為非球面鏡，圓錐系數(shù)為-0. 85^-0. 6，曲率半徑為4. 5 10mm，直徑為l(T20mm，邊厚為廣5mm ；所有第一聚光鏡處于同一平面上，第一聚光鏡組 對LED發(fā)出來的光線進行第一次聚光。作為改進，所述第二聚光鏡為球面鏡，其左側凸面曲率半徑為2(T60mm，右側凸面 曲率半徑為8 20mm，直徑為l(T20mm，邊厚為廣5mm ；所有第二聚光鏡處于同一平面上，第二 聚光鏡組對LED發(fā)出來的光線進行第二次聚光。作為改進，所述第三聚光鏡為球面鏡，其凸面曲率半徑為4(T80mm，直徑為 2(T30mm，邊厚為廣5mm ；所有第三聚光鏡處于同一平面上，第三聚光鏡組對LED發(fā)出來的光 線進行第三次聚光。作為改進，所述第四聚光鏡為正透鏡，可以使非涅爾透鏡或普通球面聚光鏡，所 述第四聚光鏡的焦距為8(Tl20mm，直徑為65 75mm，邊厚為廣5mm ；第四聚光鏡將經(jīng)過三次 聚光的多束近平行光聚焦到第四聚光鏡的焦點。第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離為 (T3mm，第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為纊15mm，第三聚光鏡與第四聚光鏡之間的距 離為2 50_。作為改進，所述LED燈珠呈均勻分布，形成多點的發(fā)光的平面光源。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所帶來的有益效果是
1、平面LED燈組加工更方便，加工以及安裝所要求的精度不高；
2、可通過第四聚光鏡進行調(diào)焦，調(diào)焦更方便快捷；
3、平面LED光源散熱容易處理，成本低廉；
4、光學效率提高80%;
5、短距離實現(xiàn)合光，且合光均勻。
圖1為本發(fā)明聚光系統(tǒng)的俯視圖。圖2為圖1的A-A剖視圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
如圖1、2所示，一種用于能夠成像的燈具的多顆LED燈珠合光聚光方法，由平面的光源 進行合光聚光，平面的光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多顆LED燈珠5，本 實施例中一共設有四顆LED燈珠5，處于同一平面的四顆LED燈珠5形成平面光源。每顆 LED燈珠5前方均對應設有一個第一聚光鏡11，所述第一聚光鏡11為非球面鏡，圓錐系數(shù) 為-0. 85，曲率半徑為4. 5mm，直徑為10mm，邊厚為1mm，四個第一聚光鏡11處于同一平面上 并組成第一聚光鏡組1，對LED發(fā)出來的光線進行第一次聚光。每個第一聚光鏡11前方均 對應設有一個第二聚光鏡21，所述第二聚光鏡21為普通球面鏡，其左曲率半徑為20mm，右 曲率半徑為8mm，直徑為10mm，邊厚為1mm，四個第二聚光鏡21處于同一平面上并組成第二 聚光鏡組2，對LED發(fā)出來的光線進行第二次聚光。每個第二聚光鏡21前方均對應設有一 個第三聚光鏡31，所述第三聚光鏡31為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為40mm，直徑為20mm， 邊厚為1mm，四個第三聚光鏡31處于同一平面上并組成第三聚光鏡組3，對LED發(fā)出來的光線進行第三次聚光。第三聚光鏡組3前方設有一個第四聚光鏡4，所述第四聚光鏡4為非涅 爾透鏡，所述第四聚光鏡的焦距為80mm，直徑為65mm，邊厚為1mm。由第一聚光鏡11、第二 聚光鏡21、第三聚光鏡31組合起來的聚光系統(tǒng)，所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離 為0mm，所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為8mm，所述第三聚光鏡與第四聚光鏡之 間的距離為2mm，能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集 為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡4將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡4 的焦點附近，進而實現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。三次均勻遞減地聚光，從LED燈珠發(fā)出120度 的光束角通過第一聚光鏡組1第一次聚到70-80度，通過第二聚光鏡組2第二次聚到30-40 度，通過第三聚光鏡組3第三次聚到20度以內(nèi)，最后在第四聚光鏡4焦點附近，60%以上的 光線集中在20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60%以上的光線發(fā)散角在40度以內(nèi)，適合放置成 像物。實施例2
如圖1、2所示，一種用于能夠成像的燈具的多顆LED燈珠合光聚光方法，由平面的光源 進行合光聚光，平面的光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多顆LED燈珠5，本 實施例中一共設有四顆LED燈珠5，處于同一平面的四顆LED燈珠5形成平面光源。每顆 LED燈珠5前方均對應設有一個第一聚光鏡11，所述第一聚光鏡11為非球面鏡，圓錐系數(shù) 為-0. 7，曲率半徑為7. 0mm，直徑為15mm，邊厚為3mm，四個第一聚光鏡11處于同一平面上 并組成第一聚光鏡組1，對LED發(fā)出來的光線進行第一次聚光。每個第一聚光鏡11前方均 對應設有一個第二聚光鏡21，所述第二聚光鏡21為普通球面鏡，其左曲率半徑為40mm，右 曲率半徑為14mm，直徑為15mm，邊厚為3mm，四個第二聚光鏡21處于同一平面上并組成第二 聚光鏡組2，對LED發(fā)出來的光線進行第二次聚光。每個第二聚光鏡21前方均對應設有一 個第三聚光鏡31，所述第三聚光鏡31為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為60mm，直徑為25mm， 邊厚為3mm，四個第三聚光鏡31處于同一平面上并組成第三聚光鏡組3，對LED發(fā)出來的光 線進行第三次聚光。第三聚光鏡組3前方設有一個第四聚光鏡4，所述第四聚光鏡4為非 涅爾透鏡，所述第四聚光鏡的焦距為100mm，直徑為70mm，邊厚為3mm。由第一聚光鏡11、第 二聚光鏡21、第三聚光鏡31組合起來的聚光系統(tǒng)，所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距 離為1.5mm，所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為12mm，所述第三聚光鏡與第四聚 光鏡之間的距離為25mm，能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通 量聚集為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡4將多束近平行光聚焦到第四聚 光鏡4的焦點附近，進而實現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。三次均勻遞減地聚光，從LED燈珠發(fā)出 120度的光束角通過第一聚光鏡組1第一次聚到70-80度，通過第二聚光鏡組2第二次聚到 30-40度，通過第三聚光鏡組3第三次聚到20度以內(nèi)，最后在第四聚光鏡4焦點附近，60% 以上的光線集中在20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60%以上的光線發(fā)散角在40度以內(nèi)，適合 放置成像物。實施例3
如圖1、2所示，一種用于能夠成像的燈具的多顆LED燈珠合光聚光方法，由平面的光源 進行合光聚光，平面的光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多顆LED燈珠5，本 實施例中一共設有四顆LED燈珠5，處于同一平面的四顆LED燈珠5形成平面光源。每顆 LED燈珠5前方均對應設有一個第一聚光鏡11，所述第一聚光鏡11為非球面鏡，圓錐系數(shù)為-0. 6，曲率半徑為10mm，直徑為20mm，邊厚為5mm，四個第一聚光鏡11處于同一平面上并 組成第一聚光鏡組1，對LED發(fā)出來的光線進行第一次聚光。每個第一聚光鏡11前方均對 應設有一個第二聚光鏡21，所述第二聚光鏡21為普通球面鏡，其左曲率半徑為60mm，右曲 率半徑為20mm，直徑為20mm，邊厚為5mm，四個第二聚光鏡21處于同一平面上并組成第二聚 光鏡組2，對LED發(fā)出來的光線進行第二次聚光。每個第二聚光鏡21前方均對應設有一個 第三聚光鏡31，所述第三聚光鏡31為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為80mm，直徑為30mm，邊 厚為5mm，四個第三聚光鏡31處于同一平面上并組成第三聚光鏡組3，對LED發(fā)出來的光線 進行第三次聚光。第三聚光鏡組3前方設有一個第四聚光鏡4，所述第四聚光鏡4為非涅爾 透鏡，所述第四聚光鏡的焦距為120mm，直徑為75mm，邊厚為5mm。由第一聚光鏡11、第二聚 光鏡21、第三聚光鏡31組合起來的聚光系統(tǒng)，所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離為 3mm，所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為15mm，所述第三聚光鏡與第四聚光鏡之間 的距離為50mm，能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集為 發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡4將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡4的 焦點附近，進而實現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。三次均勻遞減地聚光，從LED燈珠發(fā)出120度的 光束角通過第一聚光鏡組1第一次聚到70-80度，通過第二聚光鏡組2第二次聚到30-40 度，通過第三聚光鏡組3第三次聚到20度以內(nèi)，最后在第四聚光鏡4焦點附近，60%以上的 光線集中在20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60%以上的光線發(fā)散角在40度以內(nèi)，適合放置成 像物。 綜上所述，平面LED燈光源加工更方便，加工以及安裝所要求的精度不高；可通過 第四聚光鏡4進行調(diào)焦，調(diào)焦更方便快捷；平面LED光源散熱容易處理，成本低廉；光學效 率提高80%;短距離實現(xiàn)合光，且合光均勻。以四顆60W的led燈珠為例，聚焦合成后可用 于變焦成像系統(tǒng)，出射光束角由12度變焦到40度，1米光斑的平均照度可達4500Lx，而傳 統(tǒng)HID光源的同類燈具，575W的1米光斑平均照度6500Lx左右。
權利要求
1.一種用于能夠成像的燈具的多顆LED燈珠合光聚光方法，其特征在于所述聚光方 法中，多顆LED燈珠均處于同一平面，每顆LED燈珠前方均對應設有一個第一聚光鏡，所有 第一聚光鏡組成第一聚光鏡組；每個第一聚光鏡前方均對應設有一個第二聚光鏡，所有第 二聚光鏡組成第二聚光鏡組；每個第二聚光鏡前方均對應設有一個第三聚光鏡，所有第三 聚光鏡組成第三聚光鏡組；所述第三聚光鏡組前方設有一個第四聚光鏡；每顆LED燈珠發(fā) 出來的光線經(jīng)過其對應的第一聚光鏡、第二聚光鏡、第三聚光鏡進行聚光后，光線的發(fā)散角 變得較小，形成一束近平行光，多束近平行光同時經(jīng)過第四聚光鏡進行光的聚焦和混合，聚 焦混合后，在第四聚光鏡焦點附近，60%以上的光線集中在20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60% 以上的光線發(fā)散角在40度以內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的多顆LED合光聚光方法，其特征在于所述多顆LED燈珠設 于同一平面基板上。
3.根據(jù)權利要求1所述的多顆LED合光聚光方法，其特征在于所述第一聚光鏡為非 球面鏡，所有第一聚光鏡處于同一平面上，第一聚光鏡組對LED發(fā)出來的光線進行第一次聚光。
4.根據(jù)權利要求1所述的多顆LED合光聚光方法，其特征在于所述第二聚光鏡為球 面鏡，所有第二聚光鏡處于同一平面上，第二聚光鏡組對LED發(fā)出來的光線進行第二次聚 光。
5.根據(jù)權利要求1所述的多顆LED合光聚光方法，其特征在于所述第三聚光鏡為球 面鏡，所有第三聚光鏡處于同一平面上，第三聚光鏡組對LED發(fā)出來的光線進行第三次聚 光。
6.根據(jù)權利要求1所述的多顆LED合光聚光方法，其特征在于所述第四聚光鏡為正 透鏡，第四聚光鏡將經(jīng)過三次聚光的多束近平行光聚焦到第四聚光鏡的焦點。
7.根據(jù)權利要求1所述的多顆LED合光聚光方法，其特征在于所述LED燈珠呈均勻 分布，形成多點的發(fā)光的平面光源。
全文摘要
一種用于能夠成像的燈具的多顆LED燈珠合光聚光方法，所述聚光方法中，LED燈珠均處于同一平面形成平面光源，每顆LED燈珠前方均對應設有一個第一聚光鏡，每個第一聚光鏡前方均對應設有一個第二聚光鏡，每個第二聚光鏡前方均對應設有一個第三聚光鏡，所有第三聚光鏡前方設有一個第四聚光鏡；每顆LED燈珠發(fā)出來的光線經(jīng)過其對應的第一聚光鏡、第二聚光鏡、第三聚光鏡進行聚光后，光線的發(fā)散角變得較小，形成一束近平行光，多束近平行光同時經(jīng)過第四聚光鏡進行光的混合。能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡的焦點附近，進而實現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。
文檔編號F21V5/00GK102121662SQ20111002438
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權日2011年1月24日
發(fā)明者李春榮 申請人:廣州市雅江光電設備有限公司