一种LED阵列光源及光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及投影及照明技术领域，更具体地，涉及一种LED阵列光源及光学系统，该LED阵列光源包括基板及设于基板上的多颗LED芯片，任意相邻的两颗LED芯片与距离其最近的一颗LED芯片呈等边三角形排布。本实用新型专利技术一种LED阵列光源，通过将邻近的三颗LED芯片的排布设置成等边三角形，使得任意相邻两颗LED芯片的距离相等，这合理化了LED芯片的排布方式，缩小了LED阵列光源的整体尺寸，使得总的发光面积小，制作成本低，而且，有利于减小光学扩展量，在做二次光学设计时，利于缩小相关光学器件的尺寸，降低二次光学设计的难度。

【技术实现步骤摘要】
一种LED阵列光源及光学系统
本技术涉及投影及照明
，更具体地，涉及一种LED阵列光源及光学系统。
技术介绍
现有的LED阵列光源，其LED芯片排布不合理，任意相邻两颗LED芯片的距离不相等，有的距离较远，使得LED阵列光源的整体尺寸大，这不但导致总的发光面积大，而且会增加制作成本；另外，这也增加了光学扩展量，在做二次光学设计时，不利于缩小相关光学器件的尺寸，增加二次光学设计的难度。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种LED阵列光源，LED芯片排布合理，缩小了LED阵列光源的整体尺寸，使得总的发光面积小，制作成本低，而且，有利于减小光学扩展量，在做二次光学设计时，利于缩小相关光学器件的尺寸，降低二次光学设计的难度。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种LED阵列光源，包括基板及设于基板上的多颗LED芯片，任意相邻的两颗LED芯片与距离其最近的一颗LED芯片呈等边三角形排布。上述方案中，通过将邻近的三颗LED芯片的排布设置成等边三角形，使得任意相邻两颗LED芯片的距离相等，这合理化了LED芯片的排布方式，缩小了LED阵列光源的整体尺寸，使得总的发光面积小，制作成本低，而且，有利于减小光学扩展量，在做二次光学设计时，利于缩小相关光学器件的尺寸，降低二次光学设计的难度。优选地，所有的LED芯片呈行列排布，且相邻行的LED芯片错位，相邻列的LED芯片错位。这样设置使得LED芯片排布规则，不但便于该LED阵列光源的制作，而且便于二次光学设计时相关光学产品的设计。进一步优选地，所有的LED芯片整体呈正六边形排布，且每条边上设有相同数量的LED芯片；或所有的LED芯片整体呈近圆形排布。在LED芯片排布颗数较多的情况下，位于正六边形角落处的LED芯片效率较低，因此可以剔除正六边形角落处的一颗或数颗LED芯片，实际使用时一般剔除六个角落处的LED芯片。优选地，相邻的两颗LED芯片的距离为6㎜-10㎜。该距离为两颗LED芯片中心的距离。本技术还提供了一种光学系统，使用上述LED阵列光源，还包括用于对LED阵列光源发出的光进行准直的准直透镜阵列，位于准直透镜阵列后端依次设置的光学积分器件及聚光透镜，光学积分器件用于匀光，聚光透镜用于对光进行聚焦；准直透镜阵列包括多个与LED芯片一一正对应的透镜单元。光学积分器件为复眼透镜或导光棒，导光棒即可为空心结构也可为实心结构。通过将LED阵列光源上的LED芯片设置成等边三角形排布，并将准直透镜阵列中的每一个透镜单元设置成与LED芯片一一正对应，使得该光学系统中的所有光学器件排布合理，整体尺寸小，总的发光面积小，制作成本低，而且也降低了该光学系统的设计难度。优选地，准直透镜阵列至少为两个且依次排布于LED阵列光源与光学积分器件之间，对应的透镜单元的尺寸从LED阵列光源向光学积分器件方向逐渐增大。通过对LED阵列光源发出的光进行多次准直，使得进入光学积分器件中的光的准直性更好。优选地，最靠近LED阵列光源的每一个透镜单元靠近LED阵列光源的一面相对于LED芯片呈凹面结构。这样设置使得透镜单元能将LED芯片包裹在其内，增加LED芯片发出的光进入透镜单元的量。优选地，距离LED阵列光源最远的准直透镜阵列中的所有透镜单元无缝连接。不设置缝隙能防止部分光线进入缝隙内，而不通过距离LED阵列光源最远的准直透镜阵列的准直后直接进入光学积分器件，最后导致从光学积分器件出射的光不均匀。优选地，准直透镜阵列为两个，且第一准直透镜阵列中的透镜单元的折射率大于第二准直透镜阵列中的透镜单元的折射率。第二准直透镜阵列中的透镜单元为Pyrex材料、高硼硅玻璃或SCHOTT的B270材料制造。优选地，所有准直透镜阵列的组合焦距为3㎜-8㎜，组合焦距与最远离LED阵列光源的透镜单元的出光口径的比值F数为0.4-0.8；最靠近LED阵列光源的每一个透镜单元靠近LED阵列光源的一面距离所有准直透镜阵列的组合焦点的距离为0-3㎜；最远离LED阵列光源的透镜单元出射光的发光角为15°-32°。LED芯片发光面设于所有准直透镜阵列的组合焦点上或在组合焦点前后1㎜范围内，当LED芯片位于组合焦点上时，LED芯片发出的光线经所有准直透镜阵列后形成平行光或接近于平行光的光束出射，当LED芯片设于靠近准直透镜阵列方向并远离组合焦点时，会导致准直效果不理想，即准直后的光束发散角偏大，反之以相对远离透镜阵列方向并远离组合焦点时，会导致所有准直透镜阵列收集LED光线的发光角减小，影响准直效率；以两个准直透镜阵列为例进行说明，对应的两个透镜单元依次设于每一个LED芯片的后端，称为第一透镜单元和第二透镜单元：组合焦距f'由公式（1）获得，其中f'1和f'2分别为两个透镜单元的焦距，d12为第一透镜单元像方主平面和第二透镜单元物方主平面之间的距离；F数与所有准直透镜阵列收集的LED光线效率有关，由公式（2）获得，其中，D为第二透镜单元的出光口径，F数低于0.4准直透镜阵列设计难度高，F数高于0.8准直透镜阵列出光效率低，实际使用中F数取0.5；在准直透镜阵列同样的收集光线效率的前提下，第一透镜单元靠近LED阵列光源的一面距离组合焦点越远，即后截距越长将导致第一透镜单元的尺寸会越大，因此适当控制后截距可降低该光学系统的制作成本；LED芯片的发光角为150°-180°，LED光线依次经第一透镜单元及第二透镜单元的准直后，LED光线发散角被缩小到15°-32°。（1）F=f'/D（2）与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术一种LED阵列光源，通过将邻近的三颗LED芯片的排布设置成等边三角形，使得任意相邻两颗LED芯片的距离相等，这合理化了LED芯片的排布方式，缩小了LED阵列光源的整体尺寸，使得总的发光面积小，制作成本低，而且，有利于减小光学扩展量，在做二次光学设计时，利于缩小相关光学器件的尺寸，降低二次光学设计的难度；本技术一种光学系统，通过将LED阵列光源上的LED芯片设置成等边三角形排布，并将准直透镜阵列中的每一个透镜单元设置成与LED芯片一一正对应，使得该光学系统中的所有光学器件排布合理，整体尺寸小，总的发光面积小，制作成本低，而且也降低了该光学系统的设计难度。附图说明图1为本实施例一种LED阵列光源的示意图，其中LED芯片呈正六边形排布。图2为本实施例一种LED阵列光源的另一示意图，其中LED芯片呈近圆形排布。图3为本实施例中相邻三颗LED芯片构成等边三角形的示意图，其中d为相邻的两颗LED芯片的距离。图4为本实施例一种光学系统的示意图，其中准直透镜阵列为两个。图5为两个准直透镜阵列对LED阵列光源进行准直的示意图，其中最靠近LED阵列光源的每一个透镜单元靠近LED阵列光源的一面呈平面结构。图6为两个准直透镜阵列对LED阵列光源进行准直的示意图，其中最靠近LED阵列光源的每一个透镜单元靠近LED阵列光源的一面呈凹面结构。图7为本实施例中最远离LED阵列光源的透镜单元的出光口径的示意图。图8为最远离LED阵列光源的透镜单元出射光的发光角的示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED阵列光源，包括基板及设于基板上的多颗LED芯片（1），其特征在于，任意相邻的两颗LED芯片（1）与距离其最近的一颗LED芯片（1）呈等边三角形排布。

【技术特征摘要】
1.一种LED阵列光源，包括基板及设于基板上的多颗LED芯片（1），其特征在于，任意相邻的两颗LED芯片（1）与距离其最近的一颗LED芯片（1）呈等边三角形排布。2.根据权利要求1所述的一种LED阵列光源，其特征在于，所有的LED芯片（1）呈行列排布，且相邻行的LED芯片（1）错位，相邻列的LED芯片（1）错位。3.根据权利要求2所述的一种LED阵列光源，其特征在于，所有的LED芯片（1）整体呈正六边形排布，且每条边上设有相同数量的LED芯片（1）；或所有的LED芯片（1）整体呈近圆形排布。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种LED阵列光源，其特征在于，相邻的两颗LED芯片（1）的距离为6㎜-10㎜。5.一种光学系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的LED阵列光源，还包括用于对LED阵列光源发出的光进行准直的准直透镜阵列，位于准直透镜阵列后端依次设置的光学积分器件（3）及聚光透镜（4），光学积分器件（3）用于匀光，聚光透镜（4）用于对光进行聚焦；准直透镜阵列包括多个与LED芯片（1）一一正对应的透镜单元。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：赣州光联电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36