大面積led光源的聚光裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大面積LED光源的聚光裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大功率LED光源主要是由多芯片集成封裝或是多顆小光源拼合構(gòu)成，這樣的大功率LED光源發(fā)光面積比較大，故也稱為大面積LED光源。這種大面積LED光源的出光角度比較大(一般都大于150° )，就造成光的利用率很低，特別是用于成像效果時，這種缺點(diǎn)尤為明顯。將上述的大面積LED光源進(jìn)行聚光，即將光源的光全部匯集起來，讓光在接收面上形成平行光，這樣就能夠很好地應(yīng)用于成像方面，極大地提高光的利用率。傳統(tǒng)做法是采用TIR(Total Internal Reflect1n，全內(nèi)反射)透鏡方法，但由于大面積LED光源發(fā)光面積太大，TIR透鏡的尺寸對應(yīng)地也要求很大，而大尺寸的TIR透鏡的成品率是較低的，這就造成了成本的大幅提升，而這對大面積LED光源的廣泛應(yīng)用是極其不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種大面積LED光源的聚光裝置及方法，其具有光的利用率較高、成本較低的特點(diǎn)，利于大面積LED光源的廣泛應(yīng)用。
[0004]其技術(shù)方案如下:
[0005]—種大面積LED光源的聚光裝置，包括依次連接的反光碗、反光筒和雙凸面透鏡，反光碗的中軸線、反光筒的中軸線都與雙凸面透鏡的中軸線重合；反光碗的兩端分別設(shè)有第一端口和第二端口，第一端口與大面積LED光源相適配，第一端口的口徑小于第二端口的口徑，反光碗的內(nèi)壁呈外凸式弧形；反光筒的兩端分別設(shè)有第三端口和第四端口，第三端口與第二端口對接，第三端口的口徑小于第四端口的口徑，反光筒的內(nèi)壁呈內(nèi)凹式弧形；雙凸面透鏡設(shè)置在第四端口處。
[0006]在其中一個實(shí)施例中，所述第一端口的口徑為所述反光碗上最小的口徑，所述第三端口的口徑為所述反光筒上最小的口徑。
[0007]在其中一個實(shí)施例中，所述反光碗的內(nèi)壁上覆著有反光膜，所述反光碗的外壁上覆著有電鍍涂層。
[0008]在其中一個實(shí)施例中，所述反光筒的內(nèi)壁上覆著有反光膜，所述反光筒的外壁上覆著有電鍍涂層。
[0009]在其中一個實(shí)施例中，所述雙凸面透鏡上裹設(shè)有鏡筒，該鏡筒與所述第四端口相適配。
[0010]在其中一個實(shí)施例中，所述反光碗的長度小于所述反光筒的長度。
[0011 ] 一種大面積LED光源的聚光方法，包括如下具體步驟:
[0012]大面積LED光源射出光線；
[0013]反光碗將射至其內(nèi)壁上的光線反射一次或多次至反光筒的內(nèi)壁或者雙凸面透鏡上;
[0014]反光筒將射至其內(nèi)壁上的光線反射一次或多次至雙凸面透鏡上，使經(jīng)過其內(nèi)壁反射的光線與雙凸面透鏡的表面構(gòu)成的角度處于第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；
[0015]雙凸面透鏡將射至其朝向大面積LED光源的凸面上的光線進(jìn)行折射，使經(jīng)過折射的光線與中軸線形成的角度處于第二預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0016]下面對前述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)或原理進(jìn)行說明:
[0017]上述的大面積LED光源的聚光裝置中，反光碗將射至其內(nèi)壁上的光線反射至第二反光桶內(nèi)或者雙凸面透鏡上；反光筒將射至其內(nèi)壁上的光線反射至雙凸面透鏡上；雙凸面透鏡將射至其朝向大面積LED光源的凸面上的光線進(jìn)行折射，使它們的射出方向與中軸線平行，即射出時為平行光。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的大面積LED光源的聚光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為圖1所述的大面積LED光源的聚光裝置的聚光示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:
[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、
雙凸面透鏡，4、大面積LED光源，41、中軸線，42、光線。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0023]如圖1所示，為一種大面積LED光源的聚光裝置，包括依次連接的反光碗1、反光筒2和雙凸面透鏡3，反光碗I的中軸線、反光筒2的中軸線都與雙凸面透鏡3的中軸線41重合；反光碗I的兩端分別設(shè)有第一端口 11和第二端口 12，第一端口 11與大面積LED光源4相適配，第二端口 12與反光筒2對接，第一端口 11的口徑小于第二端口 12的口徑，反光碗I的內(nèi)壁呈外凸式弧形；反光筒2的兩端分別設(shè)有第三端口 21和第四端口 22，第三端口 21與第二端口 12對接，第三端口 21的口徑小于第四端口 22的口徑，反光筒2的內(nèi)壁呈內(nèi)凹式弧形；雙凸面透鏡3設(shè)置在第四端口 22處。其中，大面積LED光源4的發(fā)光面的圓徑大于50mm，其向外射出光線42 ;反光碗I將射至其內(nèi)壁上的光線反射至第二反光桶內(nèi)或者雙凸面透鏡3上；反光筒2將射至其內(nèi)壁上的光線反射至雙凸面透鏡3上；雙凸面透鏡3將射至其朝向大面積LED光源4的凸面上的光線進(jìn)行折射，使它們的射出方向與中軸線41平行，即射出時為平行光。
[0024]本實(shí)施例中，第一端口 11的口徑為反光碗I上最小的口徑，第三端口 21的口徑為反光筒2上最小的口徑，即反光碗I和反光筒2的內(nèi)壁弧形都是外張型的，用于調(diào)節(jié)光線42的反射角度，使之在到達(dá)雙凸面透鏡3時與中軸線41的夾角符合要求。反光碗I的內(nèi)壁上和反光筒2的內(nèi)壁上都覆著有反光膜，避免光能損失，該反光膜由PVC、PU、PET、PC等高分子材料中的一種或多種和玻璃微珠組成；反光碗I的外壁和反光筒2的外壁上都設(shè)有用于防水防腐的電鍍涂層，如鍍鎳、鉻等；反光碗I的長度小于反光筒2的長度，反光筒2較長用于使光線42多次反射，使之在到達(dá)雙凸面透鏡3時與中軸線41的夾角符合要求。另外，雙凸面透鏡3上裹設(shè)有鏡筒，該鏡筒與第四端口 22相適配，用于保障良好的密封性。
[0025]本實(shí)施例中還包括一種大面積LED光源的聚光方法，該方法包括如下具體步驟:
[0026]大面積LED光源4射出光線42 ;
[0027]反光碗I將射至其內(nèi)壁上的光線反射一次或多次至反光筒2內(nèi)或者雙凸面透鏡3上;
[0028]反光筒2將射至其內(nèi)壁上的光線反射一次或多次至雙凸面透鏡3上，使經(jīng)過其內(nèi)壁反射的光線與雙凸面透鏡3的表面構(gòu)成的角度處于第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如70° -110°范圍，從而使它們在被雙凸面透鏡3折射后盡量能與中軸線41平行；
[0029]雙凸面透鏡3將射至其朝向大面積LED光源4的凸面上的光線進(jìn)行折射，使經(jīng)過折射的光線與中軸線41形成的角度處于第二預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如0° -30°范圍，即讓光線42從雙凸面透鏡3中射出時都能與中軸線41平行或者夾角較小。
[0030]通過本實(shí)施例所述的大面積LED光源的聚光裝置及方法，能夠?qū)⒋竺娣eLED光源4發(fā)來的光線41全部收歸到雙凸面透鏡3，經(jīng)過透鏡的折射聚光后，大部分的光基本上為平行光，如圖2所示。通過多次實(shí)驗(yàn)測得，最終到達(dá)接收面的光利用率可以達(dá)到80%左右，可以用于舞臺燈的成像設(shè)計或其他用途。由于采用的是雙凸面透鏡3，其良品率高，生產(chǎn)成本低，安裝也方便，從而能夠極大地促進(jìn)大面積LED光源的廣泛應(yīng)用。
[0031]以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0032]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大面積LED光源的聚光裝置，其特征在于，包括依次連接的反光碗、反光筒和雙凸面透鏡，反光碗的中軸線、反光筒的中軸線都與雙凸面透鏡的中軸線重合；反光碗的兩端分別設(shè)有第一端口和第二端口，第一端口與大面積LED光源相適配，第一端口的口徑小于第二端口的口徑，反光碗的內(nèi)壁呈外凸式弧形；反光筒的兩端分別設(shè)有第三端口和第四端口，第三端口與第二端口對接，第三端口的口徑小于第四端口的口徑，反光筒的內(nèi)壁呈內(nèi)凹式弧形；雙凸面透鏡設(shè)置在第四端口處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積LED光源的聚光裝置，其特征在于，所述第一端口的口徑為所述反光碗上最小的口徑，所述第三端口的口徑為所述反光筒上最小的口徑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積LED光源的聚光裝置，其特征在于，所述反光碗的內(nèi)壁上覆著有反光膜，所述反光碗的外壁上覆著有電鍍涂層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積LED光源的聚光裝置，其特征在于，所述反光筒的內(nèi)壁上覆著有反光膜，所述反光筒的外壁上覆著有電鍍涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的大面積LED光源的聚光裝置，其特征在于，所述雙凸面透鏡上裹設(shè)有鏡筒，該鏡筒與所述第四端口相適配。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的大面積LED光源的聚光裝置，其特征在于，所述反光碗的長度小于所述反光筒的長度。7.—種大面積LED光源的聚光方法，其特征在于，包括如下具體步驟: 大面積LED光源射出光線； 反光碗將射至其內(nèi)壁上的光線反射一次或多次至反光筒的內(nèi)壁或者雙凸面透鏡上； 反光筒將射至其內(nèi)壁上的光線反射一次或多次至雙凸面透鏡上，使經(jīng)過其內(nèi)壁反射的光線與雙凸面透鏡的表面構(gòu)成的角度處于第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)； 雙凸面透鏡將射至其朝向大面積LED光源的凸面上的光線進(jìn)行折射，使經(jīng)過折射的光線與中軸線形成的角度處于第二預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大面積LED光源的聚光裝置及方法，大面積LED光源的聚光裝置包括依次連接的反光碗、反光筒和雙凸面透鏡，反光碗的中軸線、反光筒的中軸線都與雙凸面透鏡的中軸線重合；反光碗的兩端分別設(shè)有第一端口和第二端口，第一端口與大面積LED光源相適配，第一端口的口徑小于第二端口的口徑，反光碗的內(nèi)壁呈外凸式弧形；反光筒的兩端分別設(shè)有第三端口和第四端口，第三端口與第二端口對接，第三端口的口徑小于第四端口的口徑，反光筒的內(nèi)壁呈內(nèi)凹式弧形；雙凸面透鏡設(shè)置在第四端口處。它具有光的利用率較高、成本較低的特點(diǎn)，利于大面積LED光源的廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】F21V13/04, F21V7/04, F21V5/04, F21Y101/02
【公開號】CN105135368
【申請?zhí)枴緾N201510541425
【發(fā)明人】黃文升
【申請人】廣州市珠江燈光科技有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月27日