專利名稱：一種多顆led燈珠合光成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)成像，尤其是具有多顆LED燈珠合光的光學(xué)成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
成像燈，或稱成型燈、橢球聚光燈。其光束角有多種可以根據(jù)需要選擇應(yīng)用，主要特性是如幻燈似的能將光斑切割成方、菱形、三角形等各種形狀，或投射出所需各種圖案花紋，功率也有1KW、2KW等可選擇配置。LED成像燈一般包括LED光源、成像鏡組，通過成像鏡組中的圖案片及各個光學(xué)透鏡的配合，成像出不同的影像圖案。如中國專利公開號為 201575340U的一種LED聚焦裝置，包括底座、兩個以上的LED燈；LED燈包括LED光源、配裝透鏡、透鏡架及散熱柱，LED光源安裝在散熱柱的一端，配裝透鏡安裝在LED光源的前方并包裹LED光源，配裝透鏡通過透鏡架安裝在散熱柱上；LED燈通過散熱柱安裝在底座上，底座為弧形曲片，LED燈安裝在弧形曲片上。上述成像裝置中，LED光源是安裝在弧形曲片上的，依靠弧形曲片的角度將LED燈發(fā)出來的光進(jìn)行聚合，從而達(dá)到聚光的作用。該種成像裝置存在以下缺點(diǎn)作為光源一部分的弧形曲片加工難度大，進(jìn)度要求高；安裝精度要求高； 曲片弧面一旦加工成型，LED光源位置無法改變，無法通過光源進(jìn)行調(diào)焦，只能通過像鏡組進(jìn)行調(diào)焦，校對成像鏡組中的多個透鏡工作量大，耗時長。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，平面光源的加工、安裝方便，成本低，調(diào)焦容易。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，包括光源、設(shè)于光源前方的成像鏡組，所述光源包括平面基板，所述平面基板上設(shè)有兩顆以上LED燈珠，每顆LED燈珠前方均對應(yīng)設(shè)有一個第一聚光鏡，所有第一聚光鏡組成第一聚光鏡組；每個第一聚光鏡前方均對應(yīng)設(shè)有一個第二聚光鏡，所有第二聚光鏡組成第二聚光鏡組；每個第二聚光鏡前方均對應(yīng)設(shè)有一個第三聚光鏡，所有第三聚光鏡組成第三聚光鏡組；所述第三聚光鏡組前方設(shè)有一個第四聚光鏡；所述成像鏡組按光路方向依次包括第一平凸鏡、第二平凸鏡、第三平凸鏡。對于成像系統(tǒng)的光源，能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡的焦點(diǎn)附近，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多顆燈珠的光束合成；燈珠在同一平面，安裝方便，工藝簡單，散熱容易處理，成本低廉；光學(xué)效率提高80% ；短距離實(shí)現(xiàn)合光，且合光均勻。對于成像系統(tǒng)的成像鏡組，整個成像系統(tǒng)鏡頭結(jié)構(gòu)簡單，低成本，成像清晰，成像物范圍大，可達(dá)60mm，可放置較多成像物。光源與成像鏡組組合而成的成像系統(tǒng)效率高，成像清晰，對焦，用大功率led作為光源，成本低。作為改進(jìn)，所述第一聚光鏡為非球面鏡，圓錐系數(shù)為-0.85 -0.6，曲率半徑為4. 5 10mm，直徑為l(T20mm ；所述第二聚光鏡為普通球面鏡，其左側(cè)凸面曲率半徑為 2(T60mm，右側(cè)凸面曲率半徑為8 20mm，直徑為l(T20mm ；所述第三聚光鏡為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為4(T80mm，直徑為2(T30mm ；所述第四聚光鏡的焦距為8(Tl20mm，直徑為 65 75mm0作為改進(jìn)，所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離為0 3mm ；所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為纊15mm ；所述第三聚光鏡與第四聚光鏡之間的距離為2 50mm。作為改進(jìn)，所述第一平凸鏡右側(cè)凸面曲率半徑為7(T85mm，直徑為63 74mm ；所述第二平凸鏡右側(cè)凸面曲率半徑為12(Tl40mm，直徑為65 75mm ；所述第三平凸鏡右側(cè)凸面曲率半徑為14(Tl60mm，直徑為75 85mm。作為改進(jìn)，所述第一平凸鏡與第二平凸鏡之間的距離為0 3mm ；所述第一平凸鏡與第二平凸鏡組成對焦鏡組，所述對焦鏡組在系統(tǒng)中的成像物后25飛Omm ；所述第三平凸鏡在系統(tǒng)中成像物后15(Tl70mm。作為改進(jìn)，所述第一聚光鏡、第二聚光鏡、第三聚光鏡、第四聚光鏡、第一平凸鏡、 第二平凸鏡、第三平凸鏡邊厚為廣5mm。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來的有益效果是1、平面LED燈組加工更方便，加工以及安裝所要求的精度不高；2、可通過第四聚光鏡進(jìn)行調(diào)焦，調(diào)焦更方便快捷；3、平面LED光源散熱容易處理，成本低廉；4、光學(xué)效率提高80%;5、短距離實(shí)現(xiàn)合光，且合光均勻；6、第一平凸鏡與第二平凸鏡組成對焦鏡組，在成像系統(tǒng)中用于系統(tǒng)對焦，使鏡頭后2米以外成像清晰；7、整個成像系統(tǒng)鏡頭結(jié)構(gòu)簡單，低成本，成像清晰，成像物范圍大，可達(dá)60mm，可放置較多成像物。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為LED燈珠分布圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，包括光源、設(shè)于光源前方的成像鏡組。光源如圖1、2所示，所述光源為平面光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多顆LED燈珠5，本實(shí)施例中一共設(shè)有三顆LED燈珠5，處于同一平面的四三顆LED燈珠5 形成平面光源。每顆LED燈珠5前方均對應(yīng)設(shè)有一個第一聚光鏡11，所述第一聚光鏡11為非球面鏡，圓錐系數(shù)為-O. 85，曲率半徑為4. 5mm,直徑為10mm，邊厚為1mm，三個第一聚光鏡 11處于同一平面上并組成第一聚光鏡組1，對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第一次聚光。每個第一聚光鏡11前方均對應(yīng)設(shè)有一個第二聚光鏡21，所述第二聚光鏡21為普通球面鏡，其左曲率半徑為20mm，右曲率半徑為8mm，直徑為10mm，邊厚為1mm，三個第二聚光鏡21處于同一
4平面上并組成第二聚光鏡組2，對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第二次聚光。每個第二聚光鏡21 前方均對應(yīng)設(shè)有一個第三聚光鏡31，所述第三聚光鏡31為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為 40mm,直徑為20mm，邊厚為1mm，三個第三聚光鏡31處于同一平面上并組成第三聚光鏡組3， 對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第三次聚光。第三聚光鏡組3前方設(shè)有一個第四聚光鏡4，所述第四聚光鏡4為非涅爾透鏡，所述第四聚光鏡的焦距為80mm，直徑為65mm，邊厚為1mm。由第一聚光鏡11、第二聚光鏡21、第三聚光鏡31組合起來的聚光系統(tǒng)，所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離為0mm，所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為8mm，所述第三聚光鏡與第四聚光鏡之間的距離為2mm，能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡4將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡4的焦點(diǎn)附近，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。三次均勻遞減地聚光，從 LED燈珠發(fā)出120度的光束角通過第一聚光鏡組1第一次聚到70-80度，通過第二聚光鏡組2第二次聚到30-40度，通過第三聚光鏡組3第三次聚到20度以內(nèi)，最后在第四聚光鏡 4焦點(diǎn)附近，60%以上的光線集中在20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60%以上的光線發(fā)散角在 40度以內(nèi)，適合放置成像物。成像鏡組如圖1所示，按光路方向依次設(shè)有第一平凸鏡7、第二平凸鏡8、第三平凸鏡9。所述第一平凸鏡7右側(cè)凸面曲率半徑為70mm，邊厚為1mm，直徑為63mm ；所述第二平凸鏡8右側(cè)凸面曲率半徑為120mm，邊厚為1mm，直徑為65mm ；所述第三平凸鏡9右側(cè)凸面曲率半徑為140mm，邊厚為1mm，直徑為75mm。所述第一平凸鏡7與第二平凸鏡8之間的距離為Omm ； 所述第一平凸鏡7與第二平凸鏡8組成對焦鏡組，所述對焦鏡組在系統(tǒng)中的成像物4后 25mm ；所述第三平凸鏡9在系統(tǒng)中成像物4后150mm。第一平凸鏡7與第二平凸鏡8組成對焦鏡組，在成像系統(tǒng)中用于系統(tǒng)對焦，使鏡頭后2米以外成像清晰；整個成像系統(tǒng)鏡頭結(jié)構(gòu)簡單，低成本，成像清晰，成像物4范圍大，可達(dá)60mm，可放置較多成像物。實(shí)施例2一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，包括光源、設(shè)于光源前方的成像鏡組。光源如圖1、2所示，所述光源為平面光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多顆LED燈珠5，本實(shí)施例中一共設(shè)有三顆LED燈珠5，處于同一平面的三顆LED燈珠5形成平面光源。每顆LED燈珠5前方均對應(yīng)設(shè)有一個第一聚光鏡11，所述第一聚光鏡11為非球面鏡，圓錐系數(shù)為-O. 85，曲率半徑為4. 5mm,直徑為10mm，邊厚為1mm，三個第一聚光鏡 11處于同一平面上并組成第一聚光鏡組1，對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第一次聚光。每個第一聚光鏡11前方均對應(yīng)設(shè)有一個第二聚光鏡21，所述第二聚光鏡21為普通球面鏡，其左曲率半徑為20mm，右曲率半徑為8mm，直徑為10mm，邊厚為1mm，三個第二聚光鏡21處于同一平面上并組成第二聚光鏡組2，對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第二次聚光。每個第二聚光鏡21 前方均對應(yīng)設(shè)有一個第三聚光鏡31，所述第三聚光鏡31為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為 40mm,直徑為20mm，邊厚為1mm，三個第三聚光鏡31處于同一平面上并組成第三聚光鏡組3， 對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第三次聚光。第三聚光鏡組3前方設(shè)有一個第四聚光鏡4，所述第四聚光鏡4為非涅爾透鏡，所述第四聚光鏡的焦距為80mm，直徑為65mm，邊厚為1mm。由第一聚光鏡11、第二聚光鏡21、第三聚光鏡31組合起來的聚光系統(tǒng)，所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離為0mm，所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為8mm，所述第三聚光鏡與第四聚光鏡之間的距離為2mm，能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡4將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡4的焦點(diǎn)附近，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。三次均勻遞減地聚光，從 LED燈珠發(fā)出120度的光束角通過第一聚光鏡組1第一次聚到70-80度，通過第二聚光鏡組2第二次聚到30-40度，通過第三聚光鏡組3第三次聚到20度以內(nèi)，最后在第四聚光鏡 4焦點(diǎn)附近，60%以上的光線集中在20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60%以上的光線發(fā)散角在 40度以內(nèi)，適合放置成像物。成像鏡組如圖1所示，按光路方向依次設(shè)有第一平凸鏡7、第二平凸鏡8、第三平凸鏡9。所述第一平凸鏡7右側(cè)凸面曲率半徑為80mm，邊厚為3mm，直徑為68mm ；所述第二平凸鏡8右側(cè)凸面曲率半徑為130mm，邊厚為3mm，直徑為70mm ；所述第三平凸鏡9右側(cè)凸面曲率半徑為 150mm，邊厚為3mm，直徑為80mm。所述第一平凸鏡7與第二平凸鏡8之間的距離為1. 5mm ； 所述第一平凸鏡7與第二平凸鏡8組成對焦鏡組，所述對焦鏡組在系統(tǒng)中的成像物4后 45mm ；所述第三平凸鏡9在系統(tǒng)中成像物4后160mm。第一平凸鏡7與第二平凸鏡8組成對焦鏡組，在成像系統(tǒng)中用于系統(tǒng)對焦，使鏡頭后2米以外成像清晰；整個成像系統(tǒng)鏡頭結(jié)構(gòu)簡單，低成本，成像清晰，成像物4范圍大，可達(dá)60mm，可放置較多成像物。實(shí)施例3一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，包括光源、設(shè)于光源前方的成像鏡組。光源如圖1、2所示，所述光源為平面光源包括平面基板，所述平面基板上均勻分布有多顆LED燈珠5，本實(shí)施例中一共設(shè)有三顆LED燈珠5，處于同一平面的三顆LED燈珠5形成平面光源。每顆LED燈珠5前方均對應(yīng)設(shè)有一個第一聚光鏡11，所述第一聚光鏡11為非球面鏡，圓錐系數(shù)為-O. 85，曲率半徑為4. 5mm,直徑為10mm，邊厚為1mm，三個第一聚光鏡 11處于同一平面上并組成第一聚光鏡組1，對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第一次聚光。每個第一聚光鏡11前方均對應(yīng)設(shè)有一個第二聚光鏡21，所述第二聚光鏡21為普通球面鏡，其左曲率半徑為20mm，右曲率半徑為8mm，直徑為10mm，邊厚為1mm，三個第二聚光鏡21處于同一平面上并組成第二聚光鏡組2，對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第二次聚光。每個第二聚光鏡21 前方均對應(yīng)設(shè)有一個第三聚光鏡31，所述第三聚光鏡31為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為 40mm,直徑為20mm，邊厚為1mm，三個第三聚光鏡31處于同一平面上并組成第三聚光鏡組3， 對LED發(fā)出來的光線進(jìn)行第三次聚光。第三聚光鏡組3前方設(shè)有一個第四聚光鏡4，所述第四聚光鏡4為非涅爾透鏡，所述第四聚光鏡的焦距為80mm，直徑為65mm，邊厚為1mm。由第一聚光鏡11、第二聚光鏡21、第三聚光鏡31組合起來的聚光系統(tǒng)，所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離為0mm，所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為8mm，所述第三聚光鏡與第四聚光鏡之間的距離為2mm，能做到用直徑較小的鏡頭組合將單顆燈珠的發(fā)散光線80%的光通量聚集為發(fā)散度較小的近平行光線，然后再由第四聚光鏡4將多束近平行光聚焦到第四聚光鏡4的焦點(diǎn)附近，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多顆燈珠的光束合成。三次均勻遞減地聚光，從 LED燈珠發(fā)出120度的光束角通過第一聚光鏡組1第一次聚到70-80度，通過第二聚光鏡組2第二次聚到30-40度，通過第三聚光鏡組3第三次聚到20度以內(nèi)，最后在第四聚光鏡4焦點(diǎn)附近，60%以上的光線集中在20mm-60mm直徑范圍以內(nèi)，且60%以上的光線發(fā)散角在 40度以內(nèi)，適合放置成像物。成像鏡組如圖1所示，按光路方向依次設(shè)有第一平凸鏡7、第二平凸鏡8、第三平凸鏡9。所述第一平凸鏡7右側(cè)凸面曲率半徑為85mm，邊厚為5mm，直徑為74mm ；所述第二平凸鏡8右側(cè)凸面曲率半徑為140mm，邊厚為5mm，直徑為75mm ；所述第三平凸鏡9右側(cè)凸面曲率半徑為160mm，邊厚為5mm，直徑為85mm。所述第一平凸鏡7與第二平凸鏡8之間的距離為3mm ； 所述第一平凸鏡7與第二平凸鏡8組成對焦鏡組，所述對焦鏡組在系統(tǒng)中的成像物4后 60mm ；所述第三平凸鏡9在系統(tǒng)中成像物4后170mm。第一平凸鏡7與第二平凸鏡8組成對焦鏡組，在成像系統(tǒng)中用于系統(tǒng)對焦，使鏡頭后2米以外成像清晰；整個成像系統(tǒng)鏡頭結(jié)構(gòu)簡單，低成本，成像清晰，成像物4范圍大，可達(dá)60mm，可放置較多成像物。綜上所述，光源與成像鏡組組合而成的成像系統(tǒng)效率高，成像清晰，對焦，用大功率led作為光源，成本低。
權(quán)利要求1.一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，包括光源、設(shè)于光源前方的成像鏡組，其特征在于所述光源包括平面基板，所述平面基板上設(shè)有兩顆以上LED燈珠，每顆LED燈珠前方均對應(yīng)設(shè)有一個第一聚光鏡，所有第一聚光鏡組成第一聚光鏡組；每個第一聚光鏡前方均對應(yīng)設(shè)有一個第二聚光鏡，所有第二聚光鏡組成第二聚光鏡組；每個第二聚光鏡前方均對應(yīng)設(shè)有一個第三聚光鏡，所有第三聚光鏡組成第三聚光鏡組；所述第三聚光鏡組前方設(shè)有一個第四聚光鏡；所述成像鏡組按光路方向依次包括第一平凸鏡、第二平凸鏡、第三平凸鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，其特征在于所述第一聚光鏡為非球面鏡，圓錐系數(shù)為-0. 85^-0. 6，曲率半徑為4. 5 10mm，直徑為l(T20mm ；所述第二聚光鏡為普通球面鏡，其左側(cè)凸面曲率半徑為2(T60mm，右側(cè)凸面曲率半徑為纊20mm， 直徑為l(T20mm;所述第三聚光鏡為簡單平凸鏡，其凸面曲率半徑為4(T80mm，直徑為 2(T30mm ；所述第四聚光鏡的焦距為8(Tl20mm，直徑為65 75mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，其特征在于所述第一聚光鏡與第二聚光鏡之間的距離為0 3mm ；所述第二聚光鏡與第三聚光鏡之間的距離為纊15mm ；所述第三聚光鏡與第四聚光鏡之間的距離為2 50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，其特征在于所述第一平凸鏡右側(cè)凸面曲率半徑為7(T85mm，直徑為63 74mm;所述第二平凸鏡右側(cè)凸面曲率半徑為12(Tl40mm，直徑為65 75mm ；所述第三平凸鏡右側(cè)凸面曲率半徑為14(Tl60mm，直徑為 75 85mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，其特征在于所述第一平凸鏡與第二平凸鏡之間的距離為(T3mm ；所述第一平凸鏡與第二平凸鏡組成對焦鏡組，所述對焦鏡組在系統(tǒng)中的成像物后25飛Omm ；所述第三平凸鏡在系統(tǒng)中成像物后15(Tl70mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多顆LED燈珠合光成像系統(tǒng)，其特征在于所述第一聚光鏡、第二聚光鏡、第三聚光鏡、第四聚光鏡、第一平凸鏡、第二平凸鏡、第三平凸鏡邊厚為 1 5mm。
專利摘要一種多顆LED合光成像系統(tǒng)，包括光源、設(shè)于光源前方的成像鏡組，所述光源包括平面基板，所述平面基板上設(shè)有兩顆以上LED燈珠，每顆LED燈珠前方均對應(yīng)設(shè)有一個第一聚光鏡，每個第一聚光鏡前方均對應(yīng)設(shè)有一個第二聚光鏡，每個第二聚光鏡前方均對應(yīng)設(shè)有一個第三聚光鏡，所有第三聚光鏡前方設(shè)有一個第四聚光鏡；所述成像鏡組按光路方向依次包括第一平凸鏡、第二平凸鏡、第三平凸鏡。光源與成像鏡組組合而成的成像系統(tǒng)效率高，成像清晰，對焦，用大功率led作為光源，成本低。
文檔編號F21S2/00GK201935002SQ20112002056
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者李春榮 申請人:廣州市雅江光電設(shè)備有限公司