一种LED光源系统技术方案

本发明专利技术提出了一种LED光源系统和一种LED照明装置，包括LED芯片阵列，准直透镜阵列，第一复眼透镜和第二复眼透镜。其中，第一复眼透镜包括紧密排列的正六边形微透镜阵列，第二复眼透镜包括矩形微透镜阵列；第二复眼透镜上的每个矩形微透镜与第一复眼透镜上的每个正六边形微透镜一一对应，矩形的中心与正六边形的中心重合，且矩形短边的长度等于第一复眼透镜上每个正六边形微透镜边长的1.5倍，；LED芯片经过准直透镜和第一复眼透镜的正六边形微透镜后在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的至少两边与该矩形微透镜的边重合。本发明专利技术中LED芯片的像能很好地匹配第二复眼透镜的矩形通光孔径，使系统的光学扩展量减小，亮度提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了一种LED光源系统和一种LED照明装置，包括LED芯片阵列，准直透镜阵列，第一复眼透镜和第二复眼透镜。其中，第一复眼透镜包括紧密排列的正六边形微透镜阵列，第二复眼透镜包括矩形微透镜阵列；第二复眼透镜上的每个矩形微透镜与第一复眼透镜上的每个正六边形微透镜一一对应，矩形的中心与正六边形的中心重合，且矩形短边的长度等于第一复眼透镜上每个正六边形微透镜边长的1.5倍，；LED芯片经过准直透镜和第一复眼透镜的正六边形微透镜后在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的至少两边与该矩形微透镜的边重合。本专利技术中LED芯片的像能很好地匹配第二复眼透镜的矩形通光孔径，使系统的光学扩展量减小，亮度提高。【专利说明】—种LED光源系统
本专利技术涉及投影及照明等光源领域，尤其涉及一种LED光源系统和使用该LED光源系统的LED照明装置。
技术介绍
传统的大功率舞台灯光照明设备一般采用金卤放电泡作为光源。由于金卤放电泡是白色光源，当要产生彩色光时，需在金卤放电泡前设置滤光片来实现不同颜色的光输出。这种光源的缺陷在于金卤放电泡使用寿命低，仅有几百小时到数千小时不等；滤光片又使得投射出的彩色光饱和度低、不鲜艳，且获得的灯光色彩也不丰富。大功率发光二极管LED由于具有安全无污染、使用寿命高等优点，已经在照明领域内逐渐成为开发应用的首选装置，其使用寿命可达十万小时。目前，将大功率LED作为舞台照明光源已经成为可能。如申请号为200680051901.7的中国专利申请所公开的，采用了分别发出红色光、绿色光和蓝色光的三个LED阵列，将集光器所收集的三种单色光经过光混合装置合成为白光，并可通过调节三种单色LED阵列的电流以获得不同色彩的光束，由于没有使用滤光片，最终形成光束的色彩饱和度高，且色彩表现的自由度非常高。然而，目前单个LED芯片的光通量有限，远不能满足舞台灯光照明的要求，所以通常都是将LED芯片排成阵列来实现高亮度的光输出。为了实现匀光，在光源系统中通常会使用复眼透镜对，然而，在现有技术中，所使用的复眼透镜对都是由彼此完全相同的复眼透镜组成，为了与整个系统的光阑匹配，所用复眼透镜中的每个微透镜的通光孔径被设置成正六边形，而现有LED芯片的尺寸多为方形，这就使得方形LED芯片的像与复眼透镜中每个微透镜的通光孔径不匹配，从而导致系统的光学扩展量增大，亮度降低。虽然可以将每个LED芯片切割成正六边形来实现LED芯片的像与第二复眼透镜中每个微透镜的通光孔径的匹配，然而正六边形的LED芯片无法通过裂片获取，这使得芯片划片成本高，制作困难。
技术实现思路
本专利技术是在保持第一复眼透镜中单个微透镜为正六边形结构的前提下，解决LED芯片的像光斑与第二复眼透镜中微透镜的通光孔径的匹配问题，从而使系统的光学扩展量减小，売度提闻。为了解决以上问题，本专利技术提出了一种LED光源系统，包括:LED芯片阵列，包括至少两个LED芯片，每个LED芯片的发光面为正方形或长宽比大于I而小于等于2:七的矩形；位于LED芯片阵列之后的准直透镜阵列，包括至少两个准直透镜，每个准直透镜至少对应一个LED芯片，用来对LED芯片阵列发出的光束进行准直；位于准直透镜阵列之后的第一复眼透镜，第一复眼透镜包括紧密排列的正六边形微透镜阵列；位于第一复眼透镜后焦平面的第二复眼透镜，第二复眼透镜包括矩形微透镜阵列；其中，第二复眼透镜上的每个矩形微透镜与第一复眼透镜上的每个正六边形微透镜一一对应，矩形的中心与正六边形的中心重合，矩形的长边与LED芯片的长边平行，矩形的短边与LED芯片的短边平行，且矩形短边的长度等于第一复眼透镜上每个正六边形微透镜边长的1.5倍，而矩形的长宽比大于等于LED芯片的长宽比。LED芯片经过准直透镜和第一复眼透镜的正六边形微透镜后在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的至少两边与该矩形微透镜的边重合。优选的，第二复眼透镜上的每个矩形微透镜紧密排列。优选的，LED经准直透镜后在沿LED芯片两个相互垂直的边方向上的发散角分别为预定值，使得LED芯片在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的长宽比等于矩形微透镜的长宽比。优选的，准直透镜的两个通光表面为沿LED芯片两个相互垂直的边方向延伸的柱面。优选的，准直透镜的外形为长方形。优选的，准直透镜的两个通光表面的柱面的焦平面重合，LED芯片位于该焦平面上。优选的，准直透镜由两个分别沿LED芯片两个相互垂直的边方向延伸的柱面镜前后放置组合而成。优选的，两个柱面镜的焦平面重合，LED芯片位于该焦平面上。优选的，准直透镜阵列中各准直透镜紧密相接。本专利技术还提出一种LED照明装置，包括上述的LED光源系统。利用本专利技术的方案，由于第二复眼透镜上的每个矩形微透镜与第一复眼透镜上的每个正六边形微透镜一一对应，矩形的中心与正六边形的中心重合，同时矩形的长边与LED芯片的长边平行，矩形的短边与LED芯片的短边平行，且矩形短边的长度等于第一复眼透镜上每个正六边形微透镜边长的1.5倍，而矩形的长宽比大于等于LED芯片的长宽比，同时通过设计准直透镜和第一复眼透镜可以实现LED芯片经过准直透镜和第一复眼透镜的正六边形微透镜后在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的至少两边与该矩形微透镜的边重合，此时相比于现有技术LED芯片的像更充分的填充第二复眼透镜的微透镜，使得光学扩展量的浪费得以减小，光源系统的亮度得以提高。【专利附图】【附图说明】图1是现有技术中一种LED舞台灯的结构示意图；图2a为图1所示的光源系统中第一复眼透镜和第二复眼透镜内单个微透镜的成像原理图；图2b为第一复眼透镜上单个微透镜在系统光阑处所成的像；图3为第二复眼透镜的微透镜阵列的正视图和LED芯片的像的排布图；图4为本专利技术第一实施例的系统结构图；图5为本专利技术第一实施例中所设计的第二复眼透镜的前视图；【具体实施方式】针对
技术介绍
中的问题，专利技术人做了有针对性的研究。图1为现有技术中LED舞台灯的结构示意图，其中11为LED芯片阵列，通常由R、G、B、W四种LED芯片混合排列而成，12为准直透镜阵列，13第一复眼透镜，14第二复眼透镜，15为聚光透镜，16为图案片，其上的通光孔径161构成整个光源系统的光阑。准直透镜阵列12通常由2个或2个以上的透镜阵列组成，该阵列与LED芯片的阵列一一对应，用于对LED芯片发出的光束进行准直。由于LED芯片并非理想点光源，通常具有的方形发光面，其产生的光束经准直透镜阵列12准直后不可能成为理想的平行光，而是具有一定的发散角。第一复眼透镜13和第二复眼透镜14用于对该发散光束进行匀光。现有技术中，第一复眼透镜13和第二复眼透镜14为彼此完全相同的复眼透镜，他们之间的距离与两复眼透镜的焦距相等(本专利技术所谓的复眼透镜的焦距，指的是复眼透镜中每个微透镜的焦距)，即第一复眼透镜13设置在第二复眼透镜14的前焦平面上，第二复眼透镜14设置在第一复眼透镜13的后焦平面上。经过第一复眼透镜13和第二复眼透镜14匀光后的光束，接着被会聚透镜15会聚到整个系统的光阑161。具体分析从准直透镜阵列12出射的光束经第一复眼透镜13、第二复眼透镜14以及会聚透镜15的传播过程可知，第二复眼透镜14和会聚透镜15—起将第一复眼透镜13上的每个微透镜成像在了光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED光源系统，包括：LED芯片阵列，包括至少两个LED芯片，所述每个LED芯片的发光面为正方形或长宽比大于1而小于等于的矩形；位于所述LED芯片阵列之后的准直透镜阵列，包括至少两个准直透镜，每个准直透镜至少对应一个LED芯片，用来对LED芯片阵列发出的光束进行准直；位于准直透镜阵列之后的第一复眼透镜，所述第一复眼透镜包括紧密排列的正六边形微透镜阵列；位于第一复眼透镜后焦平面的第二复眼透镜，所述第二复眼透镜包括矩形微透镜阵列；所述第二复眼透镜上的每个矩形微透镜与第一复眼透镜上的每个正六边形微透镜一一对应，矩形的中心与正六边形的中心重合，矩形的长边与所述LED芯片的第一边平行，矩形的短边与所述LED芯片的第二边平行，第一边长度大于等于第二边，且矩形短边的长度等于第一复眼透镜上每个正六边形微透镜边长的1.5倍，而矩形的长宽比大于等于所述LED芯片的长宽比；LED芯片经过所述准直透镜和第一复眼透镜的正六边形微透镜后在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的至少两边与该矩形微透镜的边重合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44