高均匀性混光灯具制造技术

一种高均匀性混光灯具，包括两端开口的外罩壳（９），由复数个呈阵列排布的固态发光器件构成的固态发光器件阵列（１）安装在该外罩壳（９）的一开口端，由复数个呈阵列排布的准直透镜构成的准直透镜阵列（２）与该固态发光器件阵列（１）的发光面相邻，各准直透镜分别对准一相应的固态发光器件以准直输出来自该固态发光器件的光；尤其是，还包括一复眼透镜对（５、６），来自所述准直透镜阵列（２）的准直光依次经过第一复眼透镜（５）、第二复眼透镜（６）后由所述外罩壳（９）的另一开口端射出。采用本实用新型专利技术，便于调节灯具的发光面积、出光角度，同时具有混色均匀的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及带固态发光器件，例如适用于光发射的半导体器件的 照明装置，尤其涉及所述照明装置的混光结构。
技术介绍
以固态发光器件，例如固态半导体发光器件(尤其是LED)为发光源的 灯具在实际使用中，绝大多数都需要由不同颜色的光混合起来进行照明。比如基于红蓝绿 三基色的LED舞台灯可以分别点亮红、蓝、绿各单色LED来独色或混色照明，如黄色照明光 为同时点亮红光LED与绿光LED后提供的混色光，粉色照明光为同时点亮红光LED与蓝光 LED后提供的混色光，而白色照明光为按照一定比例同时点亮红、蓝、绿光LED后提供的混 色光。当对照明光有功率要求时，专利ZL2007200786M提供了一种产生纯色大功率照 明光的方案。该方案将一组LED，例如白光LED密集排列在一起，并置于一块菲涅尔透镜的 焦点附近，以使LED出射光平行输出。其不足在于LED的密集排布使灯具散热困难而制约 了功率的进一步提高。考虑到应用场合的特殊要求，比如演播室和博物馆对照明显色指数的高要求，而 白光LED不足以提供高于90的显色指数，白光照明灯具也往往会采用混光方案。例如美国 专利US 7，213，940使用白光LED与红光LED混合来提供具有高显色指数的照明白光。为此，现有大功率灯具往往采用以下几种方案来进行混光1)准直后直接在远场进行混光；如图1所示意，将来自红光(R)LED和蓝光(B) LED的光分别经过一组准直透镜(collimator)进行准直后照射到远处的屏幕上，光线在 远场交叠从而实现混光。该方案虽光路简单，但混光效果较差，并易于产生彩影(color shadowing)，原因在于，由于不同颜色光的空间位置不同，在远场的屏幕上将难以做到完全 的交叠；另外更重要的是，由于各种LED的厚度不同，准直透镜对来自于LED的不同色光的 准直效果存在差异，将使得远场处出现颜色环。此外，还可能产生彩影，即光照射到物体上 所产生的影子的边缘所出现的异样彩色。因此，采用该方案的灯具多为对色彩要求不高的 投射灯或定向照明灯具。2)利用散射来实现混光；如专利号为200710030310的中国专利所公开的方案，在 LED正面放置一块散射片或菲涅尔透镜，利用散光介质来使光变得无序而很难控制角度，从 而使灯更具有整体感。采用该方案的灯具适用于普通的大角度通用照明，如家庭室内照明。3)利用混光棒来混光，可见于一些高端灯具；将红(R)、蓝⑶、绿(G)光LED紧密 排列在混光棒的一端，光线耦合到混光棒后在传播过程中自然混合，从而在混光棒的出口 处提供均勻混光的白(W)光。该方案混光效果好，可以避免出现彩影现象。其不足之处在 于，由于在混光棒传播过程中的多次反射，光线具有很大的损耗，进行大大降低灯具的光效 率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之 处，而提出一种适用于定向照明的灯具，具有更高均勻性的混光效果。为解决上述技术问题，本技术的基本构思为将固态发光器件阵列排布来提 高灯具的功率，利用准直透镜对来自发光源的光进行准直，再利用复眼透镜来实现勻光及3调整灯具的发光角度大小；为了更好实现勻光，可以进一步考虑利用菲涅尔透镜的圆周径 向分布特性，使用一菲涅尔透镜对来改变勻光的分布趋势，并与复眼透镜对配合，达到最佳 的勻光效果。作为实现本技术构思的技术方案是，提供一种两端开口的外罩壳，由复数个 呈阵列排布的固态发光器件构成的固态发光器件阵列安装在该外罩壳的一开口端，由复数 个呈阵列排布的准直透镜构成的准直透镜阵列与该固态发光器件阵列的发光面相邻，各准 直透镜分别对准一相应的固态发光器件以准直输出来自该固态发光器件的光；尤其是，还 包括一复眼透镜对，来自所述准直透镜阵列的准直光依次经过第一复眼透镜、第二复眼透 镜后由所述外罩壳的另一开口端射出。具体地说，上述方案中，所述第一复眼透镜或第二复眼透镜是由紧密联结在一起 的且镜面曲率相同的复数个透镜单元构成。所述第二复眼透镜与第一复眼透镜之间的间距 可调。所述准直透镜阵列是一体成型的，包括有一透明基板，各所述准直透镜基于该透明基 板按阵列排列进行无缝连接。各所述准直透镜为等焦距凸透镜，或为特性参数一致的螺丝 镜，或为特性参数一致的自聚焦透镜或复合抛物面聚光透镜。更进一步，上述方案中还可以包括一对介于所述准直透镜阵列和复眼透镜对之间 的菲涅尔透镜，其中第一菲涅尔透镜的焦点与第二菲涅尔透镜的焦点相接近或重合。所述 第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜各自由复数块具有相同焦距的子菲涅尔透镜拼接组装 而成。进一步地，所述固态发光器件阵列中包括交错排列的两种或两种以上的固态发光 器件，该两种或两种以上的固态发光器件具有不同的发光波长。采用上述各技术方案的灯具，用来定向照明的光源可以有多种颜色可调，光使用 效率高；在所述灯具的光照射范围内，光斑均勻，无彩影出现。此外，灯具的结构简单，易于 实现。附图说明图1是本技术装置的结构实施例图之一；图2是本技术结构的实施例图之二，包括一对菲涅尔透镜；图3是图2的改进原理示意图。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技术。如图2所示，本技术混光灯具包括两端开口的外罩壳9，由复数个呈阵列排布 的固态发光器件构成的固态发光器件阵列1安装在该外罩壳9的一开口端，由复数个呈阵 列排布的准直透镜构成的准直透镜阵列2与发光二极管阵列1的发光面相邻，各准直透镜 分别对准一相应的固态发光器件以准直输出来自该固态发光器件的光。其中，固态发光器 件阵列1中可以包括规则排列的两种或两种以上的固态发光器件，例如但不限于固态半导 体发光器件，如红光LED、蓝光LED或绿光LED ；该两种或两种以上的固态发光器件具有不同 的发光波长，交错排列形成阵列。这样可以通过控制点亮不同的固态发光器件或发光器件 组合来调节本技术装置的出射光颜色。所述LED可以指带封装的发光二极管，也可以 指基于衬底生成的发光二极管芯片。从成本方面考虑，所述准直透镜阵列2最好是一体成型的，包括有一透明基板，各 所述准直透镜基于该透明基板按阵列排列进行无缝连接，如以中国专利ZL 200720196085 所公开的一种透镜阵列位代表。在准直透镜阵列2中，各所述准直透镜可以是等焦距凸透镜，或是特性参数一致 的螺丝镜，或是特性参数一致的自聚焦透镜或复合抛物面准直/聚光(CPC，即Compound parabolicconcentrate)透镜。为达到较好的准直效果，图1灯具以复合抛物面准直透镜 21为例，这些准直透镜21置于限位孔22中得以良好定位，并与LED —一对应，把来自对应 LED的光准直成发散半角小于30度的输出光。图示的本技术装置还包括一复眼透镜对5、6。来自所述准直透镜阵列2的准 直光依次经过第一复眼透镜5、第二复眼透镜6后由外罩壳9的另一开口端射出。所述第 一复眼透镜5和第二复眼透镜6相对，均由紧密联结在一起的且镜面曲率各自相同的复数 个透镜单元构成。该复眼透镜对对入射光进行切割积分来提高光均勻性。第一复眼透镜5 中的各透镜单元的焦距gl可以不等于第二复眼透镜6中的各透镜单元的焦距g2。将所述 第二复眼透镜6与第一复眼透镜5之间的间距设置成可调，可以控制本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高均匀性混光灯具，包括两端开口的外罩壳（９），由复数个呈阵列排布的固态发光器件构成的固态发光器件阵列（１）安装在该外罩壳（９）的一开口端，由复数个呈阵列排布的准直透镜构成的准直透镜阵列（２）与该固态发光器件阵列（１）的发光面相邻，各准直透镜分别对准一相应的固态发光器件以准直输出来自该固态发光器件的光；其特征在于：还包括一复眼透镜对（５、６），来自所述准直透镜阵列（２）的准直光依次经过第一复眼透镜（５）、第二复眼透镜（６）后由所述外罩壳（９）的另一开口端射出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[]