低发散LED光源制造技术

一种低发散LED光源，包括基座和离散分布在该基座上的若干LED，尤其是，还包括设在各所述LED上方的所述透镜阵列(12)，各所述准直透镜分别对应一个所述LED；还包括设置在各所述LED的光出射面与所述透镜阵列之间的光反射罩，将大于预定角度的出射光线经至少一轮反射和漫反射后转换成小余所述预定角度的光线出射；该光反射罩包括一折射率为n1的柱状体，以及一包围该柱状体的内部折射率为n2的反射罩体，所述折射率n1大于n2，所述柱状体的下端面对着一所述LED的光出射面，上端面向所述透镜阵列提供来自该LED的光出射面(100)。采用本发明专利技术，提高光输出效率的同时，具有实现结构简单、低成本的优点。

Low divergence LED light source

A low emission of LED light source, including a number of LED, the base and the discrete distribution on the base of the particular, also includes the lens array in each of the above LED (12), the collimating lens corresponding to one of the LED; which are arranged on each of the LED light reflection between the exit surface of the lens array and the cover will be larger than the predetermined angle rays by at least one round and diffuse reflection and converted into Xiao Yu the predetermined angle of light emission; the light reflecting cover includes a refractive index of N1 columnar body, and surrounded by the internal refractive index of the column the rate of N2 reflecting body, the refractive index of N1 is greater than N2, at the lower end of the cylindrical body of the face of the LED light emitting surface, the upper end facing the lens array from the LED light emitting surface (100). The invention has the advantages of simple structure and low cost at the same time that the light output efficiency is improved.

【技术实现步骤摘要】
低发散LED光源
本专利技术涉及LED光源模块，尤其涉及该模块的零部件及零部件组 合，使发出的光具有较小发散角度。
技术介绍
光源技术发展的重要方向之一是同时提高光源的输出亮度和功率。 早期半导体发光二极管(Light Emitting Diode,LED)由于输出功率和亮度低，应用主要限 制于信号指示灯、电视遥控器以及低速短距离光纤通讯等方面。自二十世纪九十年代初以 来，由于各种新型高功率高亮度LED光源的不断涌现，LED光源在各种显示和照明领域也得 到了越来越广泛的应用，加之LED所具有的使用寿命长、功耗低、波长可调等优点，LED光源 大有逐渐取代白炽灯和荧光灯等传统光源之势。目前考虑到散热问题，带LED的光源达到所述高亮度和高功率输出的方案最好采 用包括多个分离LED的LED阵列，通过多个准直器或耦合装置来有效收集各LED的光输出， 再利用一个收集透镜来汇聚这些光输出以提供所述高亮度和高功率光输出。为了方便光源 的组装，中国专利ZL01800722公开的方案采用一个准直器透镜阵列来代替所述多个准直 器或耦合装置。该准直器透镜阵列所包括的各准直器透镜针对相应LED的所处位置进行光 学特性的优化，使该LED的光输出准直并具有预定的指向；最后通过收集透镜来汇聚所有 穿过该准直器透镜阵列的光输出。上述现有技术的不足之处在于传统方案中的准直器或耦合装置结构及安装工艺 复杂，而改进专利的方案虽然简化了组装过程，但对所述准直器透镜阵列的加工要求较高， 不利于光源发散特性的设计和控制。并且，在上述现有技术中，因为各LED的光具有大角度 的发散性，能被准直器或耦合装置或准直器透镜阵列有效利用的光线有限，不利于光源的 效率提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出一种 LED光源，便于以简单的结构来高效率地实现光源的低发散特性。为解决上述技术问题，本专利技术的基本构思为若使构成透镜阵列的各透镜规格一 致，就可以简单地使各LED的光输出因具有准直特性而实现低发散；此外，若能控制和调整 光线角度，使各LED出射光线中一些无法被上述现有技术利用的大角度光线也能被充分利 用输出，将使光源具有更高光输出效率，有助于输出亮度和功率的提高。根据此思路，本发 明认为所述大角度光线的控制和调整可以通过至少一轮反射和漫反射来实现，例如利用一 种光线调控装置将所述大角度光线反射回LED表面，再利用该LED表面的漫反射特性来“转 换”成可被利用的小角度光线。上述处理所得到的面光源若再配合以第二透镜或透镜组，可 以得到所要设计的任意角度的低发散输出光源。作为实现本专利技术构思的技术方案是，提供低发散LED光源，包括基座和离散分布 在该基座上的若干LED，尤其是，还包括一个透镜阵列，包括若干准直透镜，设在各所述LED 的上方；各所述准直透镜分别对应一个所述LED ；设置在各所述LED的光出射面与所述透镜 阵列之间的光反射罩，将小于预定角度的出射光线导往所述透镜阵列，将大于所述预定角 度的出射光线反射回LED，以经至少一轮反射和漫反射后转换成小于所述预定角度的出射 光线；该光反射罩包括一折射率为nl的柱状体，以及一包围该柱状体的内部折射率为n2的反射罩体，所述折射率nl大于n2，所述柱状体的下端面对着一所述LED的光出射面，上端面 向所述透镜阵列提供来自该LED的光出射面。上述方案中，构成所述透镜阵列的各所述准直透镜为等焦距凸透镜，距来自所述 LED的光出射面大致1个焦距。上述方案中，还包括第二透镜或透镜组，接收来自所述透镜阵列的准直光线，按预 定发散角度或方向进行偏转输出。上述方案中，该LED光源为面光源。采用上述各技术方案，光源具有低发散特性的同时，具有实现结构简单、低成本的 优点，还大大提高了光输出效率。附图说明 图1是本专利技术LED光源模块实施例之一的内部零部件结构示意2是本专利技术透镜阵列的结构示意图其中图加为正视图，图2b为侧视3是本专利技术透镜阵列的工作原理示意4是图1实施例中光学截止滤波介质层的工作原理示意5是图1实施例使用光学截止滤波介质层的效果示意6a和6b是本专利技术LED光源模块的不同输出角度实施例示意7是本专利技术LED光源模块实施例之二中采用光反射罩的工作原理示意8是使用本专利技术LED光源模块的投影显示系统实施例结构示意图上述各图中的标号为10——LED/LED阵列；11——光学截止滤波介质层；12—— 透镜阵列；13——第二透镜/透镜组；14——光源输出口 ；121——透明基板；121——准 直透镜；123——定位孔/槽；100——光出射面；101、102——光线；21——LED光源，22、 23——二向色镜，24——信号处理器，25——TIR棱镜组，洸——DMD, 27——投影镜头。具体实施方式 下面，结合附图所示之最佳实施例进一步阐述本专利技术。图1示意了本专利技术LED光源实施例之一的内部结构，包括基座和由若干LED组成 的LED阵列10，所述各LED离散分布在基座上，由基座的PCB板提供供电源和散热空间。透 镜阵列12设在所述LED阵列10的上方，也就是各所述LED的光出射端。该透镜阵列12的结构如图2所示，包括若干准直透镜122和一个透明基板121。 在所述透明基板121的边缘有至少两个定位孔123或定位槽(如图2a)。各所述准直透镜 122可以是螺丝镜、自聚焦透镜或凸透镜等具有聚焦功能的光学元件。本专利技术中所述透镜阵 列12可以采用但不限于一体成型的，但明显可见，一体成型的透镜阵列12可以大大方便于 光源的组装生产。如图加所示，在本专利技术一体成型的透镜阵列12最佳实施例中，各所述准 直透镜122基于所述透明基板121按矩阵排列进行无缝连接。图2b以凸透镜为例示意该 透镜阵列12的侧视图以所述透明基板121为参照，在该透明基板的一侧各所述准直透镜 122呈微凸，在该基板的另一侧各所述准直透镜122呈较大凸起。实际上，还可以用微凹或 平面的结构来替换所述微凸结构。图3示意了所述透镜阵列12的工作原理。使各所述准直透镜122分别对应一个 所述LED。从简化光源结构角度出发，使各所述准直透镜122最好具有相同的特性参数，因 此，本最佳实施例中，各凸透镜为等焦距凸透镜。所述LED的光出射面距所述透镜阵列12 大致1个焦距时，所述透镜阵列12可以将各来自LED的光线转化成平行光输出，从而提供4一个低发散的面光源。因为LED提供的是散射光，大角度出射光线往往无法被透镜阵列12收集利用，本 专利技术光源模块如图1所示，还包括设置在各所述LED的光出射面与所述透镜阵列之间的光 学截止滤波介质层11，作用为LED光线调控装置，利用光学截止滤波介质对入射光子的波 长和角度有一定的穿透要求(仅允许小于预定入射角度的可以穿透，否则反射回去)，来将 小于预定角度的入射光线导往所述透镜阵列12，其工作原理如图4所示。设出射角度分别 为α、β (α小于所述预定角度，β大于所述预定角度)的光线分别来自同一 LED，则出射 角度分别为β的光线将被反射回LED表面。因为现有LED的光出射面一般为粗糙表面，该 光线被反射回LED表面后将产生漫反射。漫反射出来的光线对所述光学截止滤波介质具有 小于预定角度的入射角时，就能穿透该光学截止滤波介质被加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低发散ＬＥＤ光源，包括基座和离散分布在该基座上的若干ＬＥＤ（１０），其特征在于：还包括一个透镜阵列（１２），包括若干准直透镜，设在各所述ＬＥＤ的上方；各所述准直透镜分别对应一个所述ＬＥＤ（１０）；设置在各所述ＬＥＤ的光出射面与所述透镜阵列（１２）之间的光反射罩，将小于预定角度的出射光线导往所述透镜阵列，将大于所述预定角度的出射光线反射回ＬＥＤ，以经至少一轮反射和漫反射后转换成小于所述预定角度的出射光线；该光反射罩包括一折射率为ｎ１的柱状体，以及一包围该柱状体的内部折射率为ｎ２的反射罩体，所述折射率ｎ１大于ｎ２，所述柱状体的下端面对着一所述ＬＥＤ的光出射面，上端面向所述透镜阵列提供来自该ＬＥＤ的光出射面（１００）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李屹，詹达举，
申请(专利权)人：绎立锐光科技开发深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94