[發明專利]具有互補中心透鏡和外圍透鏡的集光器

有效

• 申請號: 201080059935.7
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102686935A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: T·詹森;J·蓋德加德;D·喬根森
• 申請（專利權）人: 馬丁專業公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21V7/04;F21W131/406;F21Y101/02
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 郝文博

發明領域

本發明涉及一種照明裝置，其照明光閘并且將光閘的影像投影到目標表面。照明裝置包括產生光的光源模塊、限定光閘的孔隙和適合于在目標表面處投影光閘的投影系統。

本發明還涉及一種集光器，其用于收集由光源發射的光且將所收集的光轉換為光束。集光器包括沿著光源的光軸對準的中心透鏡部分，其中中心透鏡包括中心入射表面和中心出射表面。集光器還具有圍繞中心透鏡的至少一部分的外圍透鏡部分。外圍透鏡包括外圍入射表面、外圍反射表面和外圍出射表面。

發明背景

發光二極管(LED)由于其相對低的能量消耗、長的壽命和電子調光的能力而在與照明應用有關的方面越來越多地得到使用。LED被成功用于照明應用中以供全面照明，諸如用于照明寬闊區域或用于產生寬闊光束（例如，用于娛樂行業）的染色燈/泛光燈。

然而，LED目前尚未在與光應用系統有關的方面得到成功使用，在光應用系統中，可產生影像并將影像投影到目標表面。在與娛樂照明有關的情況下尤其如此，在娛樂照明中，高需求的流明(lumen)輸出和高的影像質量都是必需的。LED投影系統尚不能夠滿足這些需求。

投影系統中的光通常被收集到光閘中，在光閘中產生影像，接著成像光學系統將光閘投影到目標表面上。WO0198706、US6227669和US6402347公開了照明系統，其包括排列在平面陣列中的數個LED，其中將會聚透鏡定位在LED的前面以便聚焦光，從而（例如）照明預定區域/閘或用于將來自二極管的光耦合到光纖中。

US5309277、US6227669、WO0198706、JP2006269182?A2、EP1710493?A2、US6443594公開了照明系統，其中將來自數個LED的光定向至共同焦點或聚焦區域，例如，通過使LED相對于光軸傾斜（JP2006269182?A2、WO0198706、US5309277）或通過使用定位在每個LED前方的單獨折射構件（US6443594、US7226185B、EP1710493）來定向。

WO06023180公開了一種投影系統，其包括具有許多個的LED的LED陣列，其中將來自LED的光定向至目標區域。可以將LED安裝到如圖1a中所示的彎曲底座的表面或安裝到如圖1b中所示的平面底座的表面。

US?2008/0304536公開了一種高強度照明設備，其包括外殼；彎曲的支撐盤，其具有基于二極管或激光的集成光源的陣列，所述陣列安置在外殼內與支撐盤附連。每個光源包括光管(tube)，光管的一端處具有激光或二極管芯片。每個光管都具有位于與芯片相對的一端上的至少一個凹形出射表面，其中凹形出射表面使從每個光源發射的光會聚到外殼內的焦點。彎曲支撐盤的形狀使各個焦點會聚到具有共焦平面的光束中?？烧{整的二次光學元件安置在外殼中，位于焦平面后方以便產生光束透射的各種角度。激光可以是二極管激光，而二極管可以是發光二極管(LED)。將LED封裝到光管中，其中在一個實施方案中，光管具有反射表面和混合的出射表面?；旌系某錾浔砻姘▋炔壳蛐尉劢乖屯獠繏佄锞€形聚焦元件。球形聚焦元件216和拋物線形聚焦元件217與218經過配置以將發射光聚焦到同一焦點。將LED封裝到光管中，光管在光學上減少LED的有效發光面積并因此難以維持穿過整個光學系統的光學擴展量(etendue)。此外，難以設計光管的聚焦性質，這是因為聚焦是由混合的出射表面來執行，這約束了設計選擇，因為只有兩個表面部分可以被調整。另一問題在于以下事實：現今使用的高功率LED通常需要冷卻，但在將LED封裝到光管中時很難提供冷卻。

US?2009/022552公開了一種具有復合彎曲表面的光源調制裝置，其包括光分布復合折射表面、基礎表面、反射表面和光調制復合折射表面，其中光分布復合折射表面具有第一折射表面和第二折射表面，且光調制復合折射表面具有第三折射表面和第四折射表面。光源調制裝置經特定定形以使得從光源發射且與其法線方向形成小于光分布基準角的角度的光線從第一折射表面穿過第三折射表面，所述第三折射表面調制所述光線的出射角；并且從光源發射且與其法線方向形成大于光分布基準角的角度的光線從第二折射表面傳遞到反射表面，且由此經反射穿過第四折射表面，所述第四折射表面調制所述光線的出射角。因此，從光源調制裝置發射的出射光線是準直且均勻的。