專利名稱：透鏡組可控led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置領(lǐng)域，具體地，是一種發(fā)光源為發(fā)光二極管平面陣列的LED。
背景技術(shù)：
LED照明由于能耗小，亮度高，因此，在近年來得到了快速的發(fā)展，已逐漸普及至各種照明場所。LED的發(fā)光元件為發(fā)光二極管，由于單個發(fā)光二極管的亮度較為有限，因此通常LED照明裝置的發(fā)光部由大量的發(fā)光二級管陣列構(gòu)成，并且以平面陣列最為常用。如圖I所示即為一個常見的LED燈頭，燈頭I前方為面板10，面板10上均布大量反光坑11，各反光坑12內(nèi)設(shè)有一個發(fā)光二極管12，反光坑12可將發(fā)光二極管11的光芒反射成平行光，并向外發(fā)射，如圖I中虛線箭頭所示。對于該種LED，其存在的一個問題是，由于發(fā)光源為平面光源，因此無法采用傳統(tǒng)的方案，通過調(diào)節(jié)反光罩和光源的距離來調(diào)節(jié)LED的照明范圍，故而，目前具有較大照明亮度的LED，通常為固定式結(jié)構(gòu)，無法調(diào)節(jié)照明范圍，對于一些改進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式，亦只能粗糙地調(diào)節(jié)照明效果，而對于一些應(yīng)用領(lǐng)域，如探照、娛樂等方面，通常需要燈頭可以靈活而準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)照明范圍，最典型的形式為，燈頭的投射光圈可由小到大隨意調(diào)節(jié)，對于這種情況，目前的LED照明裝置難以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種透鏡組可控LED，其不僅具有高強(qiáng)的照明亮度，并且可以根據(jù)需求精確地調(diào)節(jié)照明范圍，使LED的投射光圈由小到大靈活調(diào)節(jié)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該透鏡組可控LED包括燈頭，所述燈頭包括一個布滿反光坑的面板，各所述反光坑內(nèi)設(shè)置一個發(fā)光二極管，所述反光坑將所述發(fā)光二極管發(fā)出的光反射成射向所述面板前方的平行光；
所述燈頭前方設(shè)有一個可控光學(xué)組件；該可控光學(xué)組件包括一個與所述燈頭固定連接且中軸線垂直于所述面板的固定套、一個與所述固定套套接且可沿固定套軸向滑動的調(diào)節(jié)套；所述固定套和調(diào)節(jié)套內(nèi)分別固定有固定凸透鏡和調(diào)節(jié)凸透鏡，所述凸透鏡的設(shè)置位置滿足如下幾何條件所述調(diào)節(jié)套滑動至接近燈頭的極限位置時，所述調(diào)節(jié)凸透鏡的中心處于或接近所述固定凸透鏡的焦點(diǎn)處；所述調(diào)節(jié)套滑動至遠(yuǎn)離燈頭的極限位置時，由所述燈頭發(fā)射的平行光經(jīng)所述固定凸透鏡匯聚后又從焦點(diǎn)發(fā)散所形成的光照恰好覆蓋至所述調(diào)節(jié)凸透鏡的邊緣處；
所述可控光學(xué)組件還包括可驅(qū)動所述調(diào)節(jié)套沿所述固定套軸向滑動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述調(diào)節(jié)套外側(cè)的、沿調(diào)節(jié)套軸向的齒條；還包括與所述固定套相對固定的步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與所述齒條嚙合；作為該優(yōu)選方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述齒條卡設(shè)于開設(shè)在所述固定套管壁上的滑槽內(nèi)，以提高可控光學(xué)組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。作為優(yōu)選，所述調(diào)節(jié)凸透鏡的焦距滿足的幾何條件是所述調(diào)節(jié)套滑動至遠(yuǎn)離燈頭的極限位置時，所述調(diào)節(jié)凸透鏡的中心與所述固定凸透鏡在調(diào)節(jié)凸透鏡側(cè)的焦點(diǎn)之間的距離，即為調(diào)節(jié)凸透鏡的焦距。作為優(yōu)選，所述固定套和調(diào)節(jié)套均為圓筒形，它們的內(nèi)表面均設(shè)有反射鏡面，以減少光能在可控光學(xué)組件內(nèi)表面的損失。作為優(yōu)選，所述固定凸透鏡在調(diào)節(jié)凸透鏡側(cè)的焦點(diǎn)處于所述固定套內(nèi)部，且該焦點(diǎn)所在處的固定套的橫截面上設(shè)有一塊阻隔板，該阻隔板的中心開孔，孔徑尺寸為足以包容固定凸透鏡焦點(diǎn)的最小尺寸；并且，所述阻隔板向著所述調(diào)節(jié)凸透鏡側(cè)為光滑鏡面。作為優(yōu)選，所述調(diào)節(jié)套的套壁卡設(shè)于開設(shè)在所述固定套的套壁中的配合槽內(nèi)，以提高調(diào)節(jié)套和固定套之間的同軸度。本發(fā)明的有益效果在于由所述燈頭產(chǎn)生的LED平行光通過固定凸透鏡后，在所述可控光學(xué)組件內(nèi)部匯聚，匯聚后在固定凸透鏡的焦點(diǎn)處呈錐狀向外輻射，由此，為所述調(diào)節(jié)凸透鏡的調(diào)節(jié)提供了條件，考慮到物理現(xiàn)象的連續(xù)性，為了便于分析，現(xiàn)僅考慮兩個極限位置，當(dāng)調(diào)節(jié)凸透鏡處于接近燈頭側(cè)的極限位置時，調(diào)節(jié)凸透鏡的中心處于或臨近光錐頂點(diǎn)，此時以處于光錐頂點(diǎn)為近似，等效于點(diǎn)光源從調(diào)節(jié)凸透鏡中心發(fā)光，此時調(diào)節(jié)凸透鏡對該光錐基本無折射作用，光錐射遠(yuǎn)后，其照明范圍極廣；當(dāng)調(diào)節(jié)凸透鏡處于遠(yuǎn)離燈頭側(cè)的極限位置時，光錐的橫截面覆蓋至調(diào)節(jié)凸透鏡的邊緣處，此時，調(diào)節(jié)凸透鏡將形成明顯的折射作用，最典型的，若調(diào)節(jié)凸透鏡采用優(yōu)選方案中的焦距時，將產(chǎn)生新的平行光，且方向性極為精確，遠(yuǎn)勝于由燈頭直接產(chǎn)生的平行光，由于燈頭的面板面積很小，因此，此時投射至外界區(qū)域的照明范圍接近于燈頭面板面積，形成極好的聚光效應(yīng)；由此可見，該可控LED的照明范圍可在一個很大的范圍內(nèi)精確而靈活地進(jìn)行調(diào)節(jié)。


圖I是普通LED燈頭的立體示意圖。圖2是本透鏡組可控LED實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的縱剖視圖。圖4是圖2實(shí)施例在第一極限狀態(tài)下的光路圖。圖5是圖2實(shí)施例在普通狀態(tài)下的光路圖。圖6是圖2實(shí)施例在第二極限狀態(tài)下的光路圖。圖7是本透鏡組可控LED實(shí)施例二的縱剖結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明
實(shí)施例一
圖2、圖3所示為本發(fā)明的實(shí)施例一,在該實(shí)施例中,本透鏡組可控LED包括燈頭I,所述燈頭I的結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括一個布滿反光坑11的面板10，各所述反光坑11內(nèi)設(shè)置一個發(fā)光二極管12，所述反光坑11將所述發(fā)光二極管12發(fā)出的光反射成射向所述面板10前方的平行光，如圖I中虛線方向所示；
所述燈頭I前方設(shè)有一個可控光學(xué)組件；該可控光學(xué)組件包括一個與所述燈頭I固定連接且中軸線垂直于所述面板10的固定套2、一個與所述固定套2套接且可沿固定套2軸向滑動的調(diào)節(jié)套3 ;所述固定套2和調(diào)節(jié)套3內(nèi)分別固定有固定凸透鏡20和調(diào)節(jié)凸透鏡30，所述凸透鏡的設(shè)置位置滿足如下幾何條件所述調(diào)節(jié)套3滑動至接近燈頭I的極限位置時，所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的中心處于或接近所述固定凸透鏡20的焦點(diǎn)處；所述調(diào)節(jié)套3滑動至遠(yuǎn)離燈頭I的極限位置時，由所述燈頭I發(fā)射的平行光經(jīng)所述固定凸透鏡20匯聚后又從焦點(diǎn)發(fā)散所形成的光照恰好覆蓋至所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的邊緣處；具體而言，即所述調(diào)節(jié)套3在所述固定套2上滑動時，具有兩個極限位置，一個為接近燈頭I的極限位置，另一個則為遠(yuǎn)離燈頭I的極限位置，在通常設(shè)置時，可先使所述固定凸透鏡20固定在固定套2內(nèi)靠近燈頭一端，并且使該凸透鏡20的焦點(diǎn)處于固定套2另一端的端平面附近；所述調(diào)節(jié)凸透鏡30應(yīng)當(dāng)與固定凸透鏡20具有同一數(shù)量級的焦距，以保證可以對光線進(jìn)行明顯地折射，為了盡可能提高調(diào)節(jié)范圍，使所述調(diào)節(jié)凸透鏡30固定在調(diào)節(jié)套3內(nèi)遠(yuǎn)離燈頭的一端，此時，為了在極限位置實(shí)現(xiàn)光照恰好覆蓋至所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的邊緣處的要求，調(diào)節(jié)套3和固定套2的長度應(yīng)當(dāng)基本相等。需要指出的是，欲使所述調(diào)節(jié)套3滑動至接近燈頭I的極限位置時，所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的中心恰好處于所述固定凸透鏡20的焦點(diǎn)處，考慮到結(jié)構(gòu)關(guān)系，此時固定凸透鏡20的焦點(diǎn)需落于固定套2遠(yuǎn)離燈頭一端的端面外側(cè)；若只需使所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的中心處于所述固定凸透鏡20的焦點(diǎn)附近(該情況只對LED照明的可調(diào)節(jié)范圍造成較小的影響)，則也可以使固定凸透鏡20的焦點(diǎn)需落于固定套2遠(yuǎn)離燈頭一端的端面處或端面內(nèi)側(cè)，實(shí)施例I即是這種情況。所述可控光學(xué)組件還包括可驅(qū)動所述調(diào)節(jié)套3沿所述固定套2軸向滑動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，如圖2所示，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述調(diào)節(jié)套3外側(cè)的、沿調(diào)節(jié)套軸向的齒條31 ；還包括與所述固定套2相對固定的步進(jìn)電機(jī)4 ;所述步進(jìn)電機(jī)4的輸出端與所述齒條31嚙合；所述齒條31卡設(shè)于開設(shè)在所述固定套2管壁上的滑槽內(nèi)，以增加結(jié)構(gòu)約束，提高可控光學(xué)組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)也可以采用本實(shí)施例外的其它常規(guī)措施，如普通數(shù)碼相機(jī)的伸縮頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)，此處不再贅述。在實(shí)施例一中，所述固定套2和調(diào)節(jié)套3之間的配合關(guān)系如圖3所示意，所述調(diào)節(jié)套3的套壁卡設(shè)于開設(shè)在所述固定套2的套壁中的配合槽21內(nèi)，以提高調(diào)節(jié)套3和固定套2之間的同軸度。為了盡可能地提高可控LED照明的調(diào)節(jié)范圍，可進(jìn)一步對所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的焦距作出約束，如，所述調(diào)節(jié)套3滑動至遠(yuǎn)離燈頭I的極限位置時，所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的中心與所述固定凸透鏡20在調(diào)節(jié)凸透鏡30側(cè)的焦點(diǎn)之間的距離，為調(diào)節(jié)凸透鏡30的焦距，亦即，調(diào)節(jié)凸透鏡30與固定凸透鏡20的中心連線等于它們各自的焦距之和；該約束條件可以產(chǎn)生的作用是，該可控LED的照明范圍最小可調(diào)節(jié)至所述面板10的發(fā)光面積，其原理可參 考圖4中的光路。下面結(jié)合圖Γ圖6對實(shí)施例一的原理進(jìn)行分析由所述燈頭I產(chǎn)生的LED平行光通過固定凸透鏡20后，在所述可控光學(xué)組件內(nèi)部匯聚，匯聚后在固定凸透鏡20的焦點(diǎn)處呈錐狀向外輻射，如圖Γ圖6中虛線所示，由此，為所述調(diào)節(jié)凸透鏡30的調(diào)節(jié)提供了條件，考慮到物理現(xiàn)象的連續(xù)性，為了便于分析，現(xiàn)僅考慮兩個極限位置，當(dāng)調(diào)節(jié)凸透鏡30處于接近燈頭側(cè)的極限位置時，即如圖6所示狀態(tài)，調(diào)節(jié)凸透鏡30的中心臨近光錐頂點(diǎn)，此時以處于光錐頂點(diǎn)為近似(由于物理現(xiàn)象的連續(xù)性，該近似所得到的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果誤差較小)，此時，等效于點(diǎn)光源從調(diào)節(jié)凸透鏡30中心發(fā)光，此時調(diào)節(jié)凸透鏡30對該光錐基本無折射作用，光錐射遠(yuǎn)后，其照明范圍極廣；當(dāng)調(diào)節(jié)凸透鏡30處于遠(yuǎn)離燈頭側(cè)的極限位置時，即如圖4所示狀態(tài)，光錐的橫截面覆蓋至調(diào)節(jié)凸透鏡30的邊緣處，此時，調(diào)節(jié)凸透鏡30將形成明顯的折射作用，將產(chǎn)生新的平行光，得到上段所述的照明范圍，由于燈頭I的面板10面積很小，因此，此時投射至外界區(qū)域的照明范圍接近于燈頭面板面積，形成極好的聚光效應(yīng)且方向性極為精確，遠(yuǎn)勝于由燈頭直接產(chǎn)生的平行光；當(dāng)調(diào)節(jié)凸透鏡30處于上述兩個極限位置的中間位置時，則其照明范圍亦處于中間態(tài)，其示意如圖5所示；由此可見，該可控LED的照明范圍可在一個很大的范圍內(nèi)精確而靈活地進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，為了減少光能在可控光學(xué)組件內(nèi)表面的損失，所述固定套2和調(diào)節(jié)套3的內(nèi)表面均設(shè)有反射鏡面。
對于減少光能的損失，需要指出的是，即便在固定套2和調(diào)節(jié)套3內(nèi)壁設(shè)置了反射鏡面，使光能最終均射向外部，但由于調(diào)節(jié)凸透鏡30表面的反射，有較多的光能會反射向固定凸透鏡20，并穿過固定凸透鏡20后射向燈頭1，再由燈頭面板重新反射，再次通過固定凸透鏡20、調(diào)節(jié)凸透鏡30，射向外部，此時，由于光線連續(xù)幾次穿過凸透鏡，已被大大削弱，為此，需減少光線在反射過程中反復(fù)穿過凸透鏡的次數(shù)，為此，本發(fā)明還提出了實(shí)施例二如圖7所示，其與實(shí)施例一的不同之處在于所述固定凸透鏡20在調(diào)節(jié)凸透鏡側(cè)的焦點(diǎn)處于所述固定套2的端面內(nèi)側(cè)，且該焦點(diǎn)所在處的固定套2的橫截面上設(shè)有一塊阻隔板22，該阻隔板22的中心開孔，孔徑尺寸為足以包容固定凸透鏡20焦點(diǎn)的最小尺寸；并且，所述阻隔板22向著所述調(diào)節(jié)凸透鏡30側(cè)為光滑鏡面；由此，可知阻隔板22既不對從固定凸透鏡20射來的光構(gòu)成遮擋，又可以使從調(diào)節(jié)凸透鏡30反射回來的光不穿過固定凸透鏡20而直接被反射向外部，而鏡面反射的光能損失幾乎為零，因此，可以消除因反射而產(chǎn)生的光能損失。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種透鏡組可控LED，包括燈頭(I )，所述燈頭(I)包括一個布滿反光坑(11)的面板(10),各所述反光坑(11)內(nèi)設(shè)置一個發(fā)光二極管(12)，所述反光坑(11)將所述發(fā)光二極管(12)發(fā)出的光反射成射向所述面板(10)前方的平行光； 其特征在于所述燈頭(I)前方設(shè)有一個可控光學(xué)組件；該可控光學(xué)組件包括一個與所述燈頭固定連接且中軸線垂直于所述面板的固定套(2)、一個與所述固定套(2)套接且可沿固定套軸向滑動的調(diào)節(jié)套(3);所述固定套(2)和調(diào)節(jié)套(3)內(nèi)分別固定有固定凸透鏡(20)和調(diào)節(jié)凸透鏡(30)，所述凸透鏡的設(shè)置位置滿足如下幾何條件所述調(diào)節(jié)套(3)滑動至接近燈頭(I)的極限位置時，所述調(diào)節(jié)凸透鏡(30)的中心處于或接近所述固定凸透鏡(20)的焦點(diǎn)處；所述調(diào)節(jié)套(3)滑動至遠(yuǎn)離燈頭的極限位置時，由所述燈頭(I)發(fā)射的平行光經(jīng)所述固定凸透鏡(20)匯聚后又從焦點(diǎn)發(fā)散所形成的光照恰好覆蓋至所述調(diào)節(jié)凸透鏡(30)的邊緣處； 所述可控光學(xué)組件還包括可驅(qū)動所述調(diào)節(jié)套(3)沿所述固定套(2)軸向滑動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透鏡組可控LED，其特征在于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述調(diào)節(jié)套(3)外側(cè)的、沿調(diào)節(jié)套軸向的齒條(31);還包括與所述固定套(2)相對固定的步進(jìn)電機(jī)(4);所述步進(jìn)電機(jī)(4)的輸出端與所述齒條(31)嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡組可控LED，其特征在于所述齒條(31)卡設(shè)于開設(shè)在所述固定套(2)管壁上的滑槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透鏡組可控LED，其特征在于所述調(diào)節(jié)凸透鏡(30)的焦距滿足的幾何條件是所述調(diào)節(jié)套(3)滑動至遠(yuǎn)離燈頭的極限位置時，所述調(diào)節(jié)凸透鏡(30)的中心與所述固定凸透鏡(20)在調(diào)節(jié)凸透鏡側(cè)的焦點(diǎn)之間的距離，為調(diào)節(jié)凸透鏡(30)的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透鏡組可控LED，其特征在于所述固定套(2)和調(diào)節(jié)套(3)均為圓筒形，它們的內(nèi)表面均設(shè)有反射鏡面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或4或5中任意一條所述的透鏡組可控LED，其特征在于所述固定凸透鏡(20)在調(diào)節(jié)凸透鏡側(cè)的焦點(diǎn)處于所述固定套(2)內(nèi)部，且該焦點(diǎn)所在處的固定套(2)的橫截面上設(shè)有一塊阻隔板(22)，該阻隔板(22)的中心開孔，孔徑尺寸為足以包容固定凸透鏡焦點(diǎn)的最小尺寸；并且，所述阻隔板(22)向著所述調(diào)節(jié)凸透鏡側(cè)為光滑鏡面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透鏡組可控LED，其特征在于所述調(diào)節(jié)套(3)的套壁卡設(shè)于開設(shè)在所述固定套(2)的套壁中的配合槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種透鏡組可控LED，包括燈頭，燈頭包括一個布滿反光坑的面板，各反光坑內(nèi)設(shè)置一個發(fā)光二極管，反光坑將發(fā)光二極管發(fā)出的光反射成射向面板前方的平行光；燈頭前方設(shè)有一個可控光學(xué)組件，其包括一個與燈頭固定連接且中軸線垂直于面板的固定套、一個與固定套套接且可沿固定套軸向滑動的調(diào)節(jié)套；固定套和調(diào)節(jié)套內(nèi)分別固定有固定凸透鏡和調(diào)節(jié)凸透鏡；所述可控光學(xué)組件還包括可驅(qū)動所述調(diào)節(jié)套沿所述固定套軸向滑動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。該透鏡組可控LED不僅具有高強(qiáng)的照明亮度，并且可以根據(jù)需求精確地調(diào)節(jié)照明范圍，使LED的投射光圈由小到大靈活調(diào)節(jié)。
文檔編號F21Y101/02GK102705730SQ201210151719
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者馬根昌 申請人:蘇州市倫琴工業(yè)設(shè)計有限公司