一種基于非球面透鏡陣列l(wèi)ed分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種照明光學(xué)系統(tǒng)，具體涉及一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED及信息技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對照明的高效控制和功能多樣化的要求也不斷提高，LED智能照明系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能照明系統(tǒng)充分利用電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將建筑物內(nèi)的各種照明器具有機(jī)的連接在一起，實(shí)現(xiàn)有效的管理和控制。
[0003]目前LED智能照明大多針對一定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)色溫、亮度，并配有微動(dòng)傳感，藍(lán)牙、紅外或WIFI通信設(shè)備。如若要實(shí)現(xiàn)區(qū)域照明需要增加機(jī)械裝置和掩膜版，通過調(diào)節(jié)機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)照明區(qū)域的改變;通過改變掩膜板實(shí)現(xiàn)照明形狀的改變;或者安裝多個(gè)燈具，通過單個(gè)燈具的控制實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域照明的目的。這些也帶來了成本增加、安裝不便等一系列問題。
[0004]透鏡陣列已經(jīng)應(yīng)用在投影顯示中，但透鏡尺寸都比較小，屬于微透鏡陣列，如德州儀器(TI)開發(fā)的數(shù)字微鏡器件(DMD)，鏡片尺寸大約在十幾個(gè)微米。此類的數(shù)字微鏡僅適用于顯示，而不能應(yīng)用于照明，且成本很高。
[0005]非球面透鏡已經(jīng)廣泛應(yīng)用在鏡頭成像、燈光照明、激光紅外等領(lǐng)域。在光學(xué)性能上，單片非球面透鏡可以替代多片球面透鏡，這樣可以使得光學(xué)結(jié)構(gòu)更加緊湊，材料成本大大降低。隨著非球面加工工藝的日趨成熟，其加工成本也在逐漸降低，大大加速了非球面透鏡的應(yīng)用普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了有效控制LED燈具的照明需求，改變傳統(tǒng)的機(jī)械控制系統(tǒng)，通過電路系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)的匹配結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能照明光學(xué)系統(tǒng);本實(shí)用新型利用控制LED陣列，通過非球面透鏡陣列的光束整形，實(shí)現(xiàn)燈光的分區(qū)均勻照明，以此解決了傳統(tǒng)照明系統(tǒng)控制不便、靈活性不強(qiáng)、均勻度不夠的問題。
[0007]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)，其包括LED光源，擴(kuò)散板和非球面透鏡陣列，所述擴(kuò)散板和非球面透鏡陣列依次設(shè)在LED光源的光路上，所述LED光源中的LED排布為矩形陣列且非等間距排布，所述非球面透鏡陣列為矩形陣列且等間距排布，非球面透鏡陣列中的單個(gè)非球面透鏡所對應(yīng)的LED為等間距排布。
[0008]所述LED光源采用白光燈珠。
[0009]所述非球面透鏡陣列的透鏡個(gè)數(shù)為64個(gè)，并且8*8等間距排布。
[0010]所述擴(kuò)散板采用高透光率的PMMA板。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型以LED陣列作為光源輸出，通過控制對應(yīng)位置的LED燈珠，設(shè)計(jì)出匹配的透鏡陣列，實(shí)現(xiàn)不同的照明效果;將全部LED燈珠點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)整體照明效果;將局部LED燈珠點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域照明。
[0012]同時(shí)LED陣列為非等間距，每個(gè)透鏡單元對應(yīng)的LED為等間距，這樣可以大大提高光線的利用率，提高光效。LED的出射光線通過擴(kuò)散板之后，會(huì)變的更加均勻，消除了整體照明和區(qū)域照明的眩光，提高了燈光的均勻度。
[0013]通過透鏡陣列的設(shè)計(jì)加入，使得普通的照明光路發(fā)生變化，通過透鏡單元的光路折射及整體陣列的組合，實(shí)現(xiàn)指定的矩形區(qū)域照明，同時(shí)通過非球面透鏡的光束整形，把燈珠的近似高斯光整形為平頂光，大大提高了照射面的光均勻度。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型中的照明光學(xué)系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型中LED陣列結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型中非球面透鏡陣列結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型中分區(qū)照明光路示意圖。
[0018]圖5是本實(shí)用新型中分區(qū)照明對照圖。
[0019]圖6是本實(shí)用新型中分區(qū)照明對照圖。
[0020]其中:101-LED光源，102-擴(kuò)散板，103-非球面透鏡陣列，104-投射面，501-被點(diǎn)亮LED位置分布，502-照明區(qū)域，601 -被點(diǎn)亮LED位置分布，602-照明區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]如圖1至圖3所示，一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)，其包括LED光源101，擴(kuò)散板102和非球面透鏡陣列103，所述擴(kuò)散板102和非球面透鏡陣列103依次設(shè)在LED光源101的光路上，所述LED光源101中的LED排布為矩形陣列且非等間距排布，所述非球面透鏡陣列103為矩形陣列且等間距排布，非球面透鏡陣列103中的單個(gè)非球面透鏡103所對應(yīng)的LED為等間距排布。
[0023 ]其中，所述LED光源1I采用白光燈珠，LED光源1I整體按非等間距排列，每個(gè)透鏡單元對應(yīng)的LED為矩形陣列等間距排列，以此提高光源的利用率。所述非球面透鏡陣列103的透鏡個(gè)數(shù)為64個(gè)，并且8*8等間距排布，單顆透鏡為非球面透鏡;非球面透鏡陣列做切邊處理，將圓形透鏡切為方形透鏡，最終實(shí)現(xiàn)透鏡之間的無縫連接，透鏡陣列結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行一次性壓鑄成型。所述擴(kuò)散板102采用高透光率的PMMA板，實(shí)現(xiàn)出光的均勻化。
[0024]如圖4至圖6所示，陣列光源接收到控制信號之后，點(diǎn)亮對應(yīng)區(qū)域的LED，經(jīng)擴(kuò)散板102勻光之后，入射到非球面透鏡陣列103，非球面透鏡陣列103對光線進(jìn)行光束整形，最終在投射面得到想要的照明區(qū)域。其中，LED光源101發(fā)出的光能分布接近高斯分布，為了使投射面光能均勻，使用非球面透鏡對高斯光進(jìn)行光束整形，使高斯光經(jīng)過非球面透鏡之后變?yōu)槠巾敼猓_(dá)到勻光的目的。
[0025]實(shí)現(xiàn)整體照明:LED陣列光源101全部點(diǎn)亮為白光，經(jīng)過擴(kuò)散板102做勻光處理，再經(jīng)非球面透鏡陣列103折射后到達(dá)投射面104，照亮整個(gè)投射面104，以此達(dá)到一般的整體照明效果。
[0026]實(shí)現(xiàn)區(qū)域照明:部分LED光源101點(diǎn)亮為白光，經(jīng)擴(kuò)散板102做勻光處理，經(jīng)過非球面透鏡陣列102，光路發(fā)射偏折，分別投影照明到不同的區(qū)域。如點(diǎn)亮501所示位置LED，最終在投射面104得到502所示的右上角和左下角兩個(gè)照明區(qū)域；點(diǎn)亮601所示位置LED，最終在投射面104得到602所示的棋盤格照明區(qū)域。
[0027]本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:包括LED光源，擴(kuò)散板和非球面透鏡陣列，所述擴(kuò)散板和非球面透鏡陣列依次設(shè)在LED光源的光路上，所述LED光源中的LED排布為矩形陣列且非等間距排布，所述非球面透鏡陣列為矩形陣列且等間距排布，非球面透鏡陣列中的單個(gè)非球面透鏡所對應(yīng)的LED為等間距排布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述LED光源米用白光燈珠。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述非球面透鏡陣列的透鏡個(gè)數(shù)為64個(gè)，并且8*8等間距排布。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述擴(kuò)散板采用高透光率的PMMA板。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于非球面透鏡陣列LED分區(qū)照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括LED光源，擴(kuò)散板和非球面透鏡陣列，所述擴(kuò)散板和非球面透鏡陣列依次設(shè)在LED光源的光路上，所述LED光源中的LED為矩形陣列且非等間距排布，所述非球面透鏡陣列為矩形陣列且等間距排布，非球面透鏡陣列中的單個(gè)非球面透鏡所對應(yīng)的LED為等間距排布。本實(shí)用新型以LED陣列作為光源輸出，通過控制對應(yīng)位置的LED燈珠，設(shè)計(jì)出匹配的透鏡陣列，實(shí)現(xiàn)不同的照明效果；將全部LED燈珠點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)整體照明效果；將局部LED燈珠點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域照明。
【IPC分類】F21Y115/10, F21V19/00, F21S8/00, F21V13/02
【公開號】CN205244950
【申請?zhí)枴緾N201520889415
【發(fā)明人】劉寧寧, 夏昊天, 劉奡, 何乃龍
【申請人】南京東暉光電有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年11月10日