[發明專利]LED光學系統及利用光學系統進行混光、變焦的方法

在審

• 申請號: 201110221103.7
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102287647A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 李春榮
• 申請（專利權）人: 廣州市雅江光電設備有限公司
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V5/04;F21V19/02;F21V14/06;F21V17/00;F21Y101/02
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識產權代理有限責任公司 44254
• 代理人: 張少君

技術領域

?本發明涉及光學系統及混光、變焦的方法，特別是LED光學系統及利用LED光學系統進行混光、變焦的方法。

背景技術

?LED燈由于具有色彩豐富、壽命長、發光效率高、節能環保等優點而被廣泛應用在日常生活中及舞臺演繹中。由于LED芯片主要是紅色、藍色和綠色，因此，在實際應用當中，為了得到某一特定色彩的光，通常需要進行混光。現在采用的混光方法一般是物理混光，即：如圖1所示，在燈具中安裝不同顏色的LED芯片,由于LED芯片發出的光具有一定的發射角度，因此，LED芯片獨自發出的光會在前方與相鄰的LED芯片的光混合從而達到混光的目的，但是，如圖1所示，由于LED芯片的發射角度有限，因此，在LED燈具邊緣處只有一種顏色的光，無法實現混光的目的，另外，在中間位置，有些地方為兩種顏色的混色區，有些則為三種顏色的混色區，這樣，LED燈具打出的光斑形成了明顯的具有不同色彩的光斑，造成了色彩的不均勻性。另外，如圖2所示，如LED芯片的發射角度越小，則不同色塊的分布越明顯，色彩也就越不均勻。

另外，現有的LED燈具中的變焦是針對實際的LED光源進行的，即，LED光源發出的光直接進入到變焦鏡中，通過調節變焦鏡與LED光源之間的距離達到變焦的目的。這種變焦方式的缺點是：由于LED光源都為單色光源，經變焦后還是單色光，其混光最終為物理混光，因此，造成了光斑的色彩不均勻。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種LED光學系統，該光學系統發出的光經變焦鏡后色彩均勻性好，而且具有變焦的功能。

本發明的第二目的提供一種利用LED光學系統進行混光、變焦的方法，該方法不僅能得到色彩均勻性好的光斑，而且能得到大小不同的光斑。

為達到上述第一目的，一種LED光學系統，按光線方向依次包括LED、聚光透鏡及變焦透鏡；聚光透鏡出光面上有由二個以上的第一微透鏡組成的第一微透鏡組；所述的變焦鏡包括變焦鏡體和設在變焦鏡體上的第二微透鏡組，第二微透鏡組由第二微透鏡組成，第二微透鏡與聚光透鏡上的第一微透鏡數量相等且位置相對應。

LED由一個以上的芯片組成，其中，LED中的芯片可以為同一顏色，也可以為不同顏色。在使用此光學系統時，聚光透鏡將LED發散的光線聚集混色，并通過第一微透鏡組，將光線聚焦在第一微透鏡后方，形成與第一微透鏡數量相等的微小光斑點，這些光斑點在與光軸垂直的平面上，每個第二微透鏡對應一個微小光斑點，對于第二微透鏡來說，微小光斑點就是一個點光源?；通過調整第二微透鏡在光軸方向的位置，改變出射光束角度，實現變焦。所述的第二微透鏡的數量和位置與第一微透鏡的數量和位置必須一一對應，以實現對每個第一微透鏡射出的光進行再一次聚焦，從而形成在實際中所需要的光斑。

作為改進，第一微透鏡組中的每個第一微透鏡曲率相等，第二微透鏡組中的每個第二微透鏡曲率相等，第一微透鏡和第二微透鏡為正透鏡。每個第一微透鏡的曲率相等能保證經每個第一微透鏡的光的聚焦點在同一平面內，為第二微透鏡再一次變焦提供較好的基礎，再在曲率相等的第二微透鏡的配合下，使得從第二微透鏡射出的光斑大小相等，從而提高LED光學系統的照射光斑質量。

作為改進，第一微透鏡組中的每個第一微透都處于同一平面上，第二微透鏡組中的每個第二微透鏡都處于同一平面上。每一個微透鏡處在同一平面上能保證第一微透鏡組所形成的虛擬光源在同一平面內，為變焦和第二透鏡進行再一次變焦提供好的基礎；每個第二微透鏡都處于同一平面上能提高出光光斑的質量。

作為改進，變焦鏡的前方設有格柵，格柵上設有格柵孔，格柵孔的數量與第二微透鏡的數量相等，且格柵孔的位置與第二微透鏡的位置相對應。所述的格柵用于遮擋從第二微透鏡發出光的雜光，以提高光斑的質量。

作為該改進，格柵的前方設有燈筒。所述的燈筒用于遮擋從第二微透鏡發出光的雜光，以提高光斑的質量。

作為改進，所述的聚光透鏡的側壁上設有定位柱。所述的定位柱用于對聚光透鏡定位，防止聚光透鏡安裝到LED混色燈中后發生旋轉而使第一微透鏡和第二微透鏡無法在位置上一一對應，從而影響光斑的質量。

作為改進，變焦鏡體的周邊向外延伸有凸緣，凸緣的上表面上設有定位凸起，格柵的外邊緣上設有與定位凸起相對應的卡槽。設置凸緣便于安裝變焦鏡；所述的定位凸起用于定位設在變焦鏡上的格柵板，保證格柵孔與第二微透鏡在位置上一一對應，提高光斑的質量。