用于LED照明装置的准直和均匀化系统制造方法及图纸

公开了一种LED光源自动照明装置，该装置具有一个有多个边的细长的光准直器/混合器/积分器，其具有接收透镜和输出透镜，这两者都具有泄露防护部件，其中接收部泄露防护部件嵌套在输出部泄露防护部件内。所述细长的积分器具有方形的输入截面和六边形或八边形的输出截面，并逐渐变细使得输入截面小于输出截面。

Collimation and homogenization system for LED lighting

【技术实现步骤摘要】
用于LED照明装置的准直和均匀化系统本申请是申请日为2014年10月1日、申请号为CN201480065736.5(国际申请号为PCT/US2014/058682)、名称为“用于LED照明装置的准直和均匀化系统”的专利申请的分案申请。相关申请尽管是临时申请，本申请为2013年6月3日所提交的申请号为13908997的美国专利申请的继续，申请号为13908997的美国专利申请要求于2012年6月3日提交的申请号为61654929的美国临时专利申请的优先权。
本专利技术大体上涉及一种用于在LED阵列被用于光束产生照明装置中时控制从LED阵列输出的光的方法，具体地，涉及一种与改进LED的均匀化和准直有关且用于控制阵列的光束角的方法。
技术介绍
具有自动和可远程控制的功能的照明装置是娱乐活动和建筑照明市场中公知的。此类产品通常用于剧院、电视演播室、音乐会，主题公园、夜总会及其它会场。典型的产品通常通过照明装置的平移和倾斜功能来提供控制，允许操作者控制照明装置的瞄准方向，并由此控制光束在舞台上或演播室中的位置。通常，这种位置控制是通过控制照明装置在两个正交的旋转轴线上的位置(经常称为水平旋转和俯仰)来实现的。很多产品通过其他参数(例如强度、颜色、聚焦、光束尺寸、光束形状和光束模式)来提供控制。另外，在此类照明装置中利用高功率LED作为光源正变得很常见，并且对于颜色控制，使用不同颜色的LED阵列很常见。例如，一种常见的布局是混合使用红色LED、绿色LED和蓝色LED。这种布局允许使用者通过将这三种颜色进行适当程度的混合创造出他们想要的颜色。例如，使红色LED和绿色LED照亮同时使蓝色LED处在熄灭状态，结果将是黄色的输出。类似地，红色和蓝色的混合结果将是洋红色以及蓝色和绿色的混合结果将是青色。通过对LED控制进行明智地控制，在由阵列中的LED颜色设置的色域内，使用者可以获得他们想要的任何颜色。还可以使用三种以上的颜色，并且众所周知的是，将琥珀色LED或白色LED加到红色、绿色和蓝色可以增强颜色混合并增加可供选择的色域。由罗布显示照明(RobeShowLighting)制造的产品(例如Robin600LEDWash)在该行业很典型。不同颜色的LED晶片可以排列在照明装置中的封装上，这样使得在每种颜色的LED之间存在物理分隔，这种分隔(与针对每种颜色的晶片大小的差异相关联)会影响个别颜色的传播，并导致不同颜色不充分的混合(伴随有令人反感的溢散光)和组合的混合颜色输出光束的彩色边纹。虽然在每个LED封装的前面使用透镜或其它光学设备来控制输出光束的光束形状和角度很常见，但是这些光学设备对于不同颜色具有不同的效果，并且在输出光束中彩色边纹和其它像差是可见的。有利的是，具有一种系统，在该系统中杂散光和像差被很好地控制。图1示出了现有技术的系统，该系统展示了如照明装置所使用的许多封装那样的封装中的两个LED。LED2和LED4可以是不同颜色的，以及由于LED晶片2、LED晶片4的不同光学特性和结构，LED晶片2和LED晶片4产生的光束6和光束8在光束传播中是有差别的。不同的光束传播意味着来自LED2和LED4的光束将以如下方式作用在被照亮的物体18上：物体的区域20和区域16仅被单个LED照亮而不是被所期望的两个LED混合照亮。这导致区域120和区域16的着色与中央混合区域不同，并作为彩色边纹出现。为了清楚和简明，在图1中仅示出了两个(2)LED。应该认识到相同的问题也存在于包含有两种以上颜色的LED的系统中。图2示出了典型的多参数自动LED照明装置系统10。这些系统通常包括多个多参数自动照明装置12，在每个自动照明装置上通常包括机载LED阵列、控制电子器件(未示出)和耦合到机械驱动系统的电动机。除了直接或经由配电系统(未示出)连接至主电源，每个照明装置还与数据链路14串联或并联，连接至一个或多个控制台15。照明系统10通常由操作者经由控制台15进行控制。所以，为了使控制生效，控制台10和个体照明装置通常包括电子电路作为机电控制系统的一部分，用于控制自动照明参数。图3和图4示出了在现有技术中使用的光学系统，来为自动LDE照明装置提供可变的光束角或者变焦。每个LED50被提供有主镜片52，具有透镜53和透镜55关联对。透镜53和透镜55可以是独立的透镜，或者是覆盖整个LED阵列的一排透镜的每个部分。透镜53和透镜55分别包括单个的光学元件56和光学元件57。操作中，透镜53或透镜55中的至少一个透镜相对于LED50静止，而另一个透镜可以沿着光轴59移动。在图3和图4的示例中，透镜55相对于LED50是固定的，而透镜53能够沿着光轴59移动。图3示出透镜53在第一位置以及图4示出透镜53在靠近LED50的第二位置。LED50、透镜53和透镜55之间的这种变化的相对位置为来自LED50的光束提供了光束角或变焦。这类系统在它们的变焦范围上受到由颜色分隔和不充分的光束均匀化引起的光学问题的限制。它们进一步受到需要透镜进行大幅移动的限制。需要一种用于LED自动照明装置的光学系统，其在提供了改进的颜色均匀化和光束准直的同时还提供了增加的变焦范围。附图说明为了更完整的理解本专利技术及其优点，参考下面结合附图所作的描述，在附图中相同的附图标记指示相同的特征，其中：图1示出现有技术的LED照明系统；图2示出典型的自动照明装置；图3示出现有技术LED照明装置的光学部件；图4示出现有技术LED照明装置的光学部件；图5示出LED照明装置实施方案的光学部件；图6示出图5的准直混合镜片80和LED60的前视图；图7示出图5的光积分器102的前视图；图8示出在图5中所示的实施方案的进一步实施方案；图9示出LED照明装置的可替换实施方案；图10示出图5的准直混合镜片80和LED60的前视图；图11示出图5的光积分器102的前视图；图12示出在图5中所示的实施方案的进一步实施方案；图13示出在图5中所示的LED照明装置的可替换实施方案；图14示出在图9中所示的LED照明装置的可替换实施方案；图15示出含有光泄露减少元件的LED照明装置的可替换实施方案；图16示出光学元件的可替换实施方案；图17示出光学元件的可替换实施方案；图18示出光积分器的实施方案；图19示出光积分器的可替换实施方案；图20示出装配有遮挡或图案轮的光积分器的实施方案；图21示出装配有遮挡或图案轮的光积分器的可替换实施方案；图22示出装配有遮挡或图案轮的光积分器的可替换实施方案；图23示出装配有遮挡或图案轮的光积分器的实施方案；图24示出装配有静态遮挡或图案轮和旋转的遮挡或图案轮的光积分器的实施方案；图25示出全静态遮挡轮的实施例；图26示出全旋转遮挡轮的实施例；图27示出全静态遮挡轮的可替换实施例；图28示出局部静态遮挡轮的实施例；图29示出本专利技术的光积分器阵列的实施方案，其中每个都装配有局部遮挡轮；图30示出装配有静态遮挡或图案轮，和旋转遮挡或图案轮的光积分器的可替换实施方案；以及图31示出装配有静态遮挡或图案轮，和旋转遮挡或图案轮的光积分器的可替换实施方案。具体实施方式图中示出了本专利技术的优选实施方案，相同的附图标记用来标记不同附图中的相同和相应的部分。本专利技术大体上涉及一种在LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动照明装置，所述自动照明装置包括：光源，包括：多个发光二极管(LED)源，每个LED源被配置为发射不同颜色的光；以及光积分器，所述光积分器与所述多个LED源光学地耦合，并且被配置为使所述LED源发射的光的颜色均匀化；遮挡载体，所述遮挡载体与所述光源光学地耦合，其中所述遮挡载体包括多个遮挡图案，其中所述遮挡载体被配置为电致动，以将从所述多个遮挡图案中选择的一个遮挡图案移动到从所述光源发射的光束中；接收透镜组件，所述接收透镜组件与所述遮挡载体光学地耦合，所述接收透镜组件包括接收透镜和第一泄露防护部件，其中所述第一泄露防护部件围绕所述遮挡载体和所述光积分器的至少部分延伸；以及输出透镜组件，所述输出透镜组件与所述接收透镜光学地耦合，所述输出透镜组件包括输出透镜和第二泄露防护部件，其中所述第二泄露防护部件围绕所述接收透镜和所述第一泄露防护部件的至少部分延伸，其中所述接收透镜组件与所述输出透镜组件中的一个被配置为电致动，以通过沿着所述光源的光轴线移动来控制从所述输出透镜发射的光束的光束角，其中所述接收透镜组件和所述输出透镜组件中的一个的透镜与泄露防护部件机械地耦合并且一起移动。

【技术特征摘要】
1.一种自动照明装置，所述自动照明装置包括：光源，包括：多个发光二极管(LED)源，每个LED源被配置为发射不同颜色的光；以及光积分器，所述光积分器与所述多个LED源光学地耦合，并且被配置为使所述LED源发射的光的颜色均匀化；遮挡载体，所述遮挡载体与所述光源光学地耦合，其中所述遮挡载体包括多个遮挡图案，其中所述遮挡载体被配置为电致动，以将从所述多个遮挡图案中选择的一个遮挡图案移动到从所述光源发射的光束中；接收透镜组件，所述接收透镜组件与所述遮挡载体光学地耦合，所述接收透镜组件包括接收透镜和第一泄露防护部件，其中所述第一泄露防护部件围绕所述遮挡载体和所述光积分器的至少部分延伸；以及输出透镜组件，所述输出透镜组件与所述接收透镜光学地耦合，所述输出透镜组件包括输出透镜和第二泄露防护部件，其中所述第二泄露防护部件围绕所述接收透镜和所述第一泄露防护部件的至少部分延伸，其中所述接收透镜组件与所述输出透镜组件中的一个被配置为电致动，以通过沿着所述光源的光轴线移动来控制从所述输出透镜发射的光束的光束角，其中所述接收透镜组件和所述输出透镜组件中的一个的透镜与泄露防护部件机械地耦合并且一起移动。2.根据权利要求1所述的自动照明装置，其中所述光积分器包括输入口和输出口，所述输入口具有方形截面，所述输出口具有六边形截面。3.根据权利要求1所述的自动照明装置，其中所述光积分器具有实心杆，在所述杆内部由所述LED源发射的光的反射是由于全内反射(TIR)。4.根据权利要求1所述的自动照明装置，其中所述光积分器包括输入口和输出口，所述输入口具有比所述输出口更小的尺寸，其中所述光积分器在尺寸上从所述输入口到所述输出口逐渐变细。5.根据权利要求1所述的自动照明装置，其中所述遮挡载体包括盘的部分。6.根据权利要求1所述的自动照明装置，其中所述遮挡载体为第一遮挡载体，所述自动照明装置还包括第二遮挡载体，所述第二遮挡载体与所述第一遮挡载体及所述接收透镜组件光学地耦合，其中所述第一泄露防护部件围绕所述第二遮挡载体的至少部分延伸，并且所述第一遮挡载体包括静态遮挡图案，所述第二遮挡载体包括旋转遮挡图案。7.根据权利要求1所述的自动照明装置，所述自动照明装置包括多个光源以及相应的多个接收透镜组件，其中所述多个接收透镜组件中的至少一个的第一泄露防护部件被配置为减少从与其相关联的光源到相邻光源以及相关联的光元件的光泄露。8.根据权利要求7所述的自动照明装置，所述自动照明装置包括与所述多个光源对应的多个输出透镜组件，其中所述多个输出透镜组件包括单个光学元件。9.根据权利要求7所述的自动照明装置，所述自动照明装置包括与所述多个光源对应的多个遮挡载体，其中所述多个遮挡载体中的至少一个遮挡载体被配置为独立于其他遮挡载体地电致动。10.根据权利要求1所述的自动照明装置，所述自动照明装置还包括电子电路，所述电子电路被配置为独立地控制所述多个LED源中的每一个的亮度。11.根据权利要求1所述的自动照明装置，所述自动照明装置还包括电子电路，所述电子电路被配置为独立地电致动所述遮挡载体与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·尤里克，
申请(专利权)人：罗布照明公司，
类型：发明
国别省市：捷克,CZ