[发明专利]低发散LED光源模块及其透镜阵列

说明书

技术领域 本发明涉及LED光源模块，尤其涉及该模块的零部件及零部件组合，使发出的光具有较小发散角度。

背景技术 光源技术发展的重要方向之一是同时提高光源的输出亮度和功率。早期半导体发光二极管(Light Emitting Diode，LED)由于输出功率和亮度低，应用主要限制于信号指示灯、电视遥控器以及低速短距离光纤通讯等方面。自二十世纪九十年代初以来，由于各种新型高功率高亮度LED光源的不断涌现，LED光源在各种显示和照明领域也得到了越来越广泛的应用，加之LED所具有的使用寿命长、功耗低、波长可调等优点，LED光源大有逐渐取代白炽灯和荧光灯等传统光源之势。

目前考虑到散热问题，带LED的光源达到所述高亮度和高功率输出的方案最好采用包括多个分离LED的LED阵列，通过多个准直器或耦合装置来有效收集各LED的光输出，再利用一个收集透镜来汇聚这些光输出以提供所述高亮度和高功率光输出。为了方便光源的组装，中国专利ZL01800722公开的方案采用一个准直器透镜阵列来代替所述多个准直器或耦合装置。该准直器透镜阵列所包括的各准直器透镜针对相应LED的所处位置进行光学特性的优化，使该LED的光输出准直并具有预定的指向；最后通过收集透镜来汇聚所有穿过该准直器透镜阵列的光输出。

上述现有技术的不足之处在于：传统方案中的准直器或耦合装置结构及安装工艺复杂，而改进专利的方案虽然简化了组装过程，但对所述准直器透镜阵列的加工要求较高，不利于光源发散特性的设计和控制。并且，在上述现有技术中，因为各LED的光具有大角度的发散性，能被准直器或耦合装置或准直器透镜阵列有效利用的光线有限，不利于光源的效率提高。

发明内容 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出一种LED光源模块及其组件，便于以简单的结构来高效率地实现光源的低发散特性。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：若使构成透镜阵列的各透镜规格一致，就可以简单地使各LED的光输出因具有准直特性而实现低发散；此外，若能控制和调整光线角度，使各LED出射光线中一些无法被上述现有技术利用的大角度光线也能被充分利用输出，将使光源具有更高光输出效率，有助于输出亮度和功率的提高。根据此思路，本发明认为所述大角度光线的控制和调整可以通过至少一轮反射和漫反射来实现，例如利用一种光线调控装置将所述大角度光线反射回LED表面，再利用该LED表面的漫反射特性来“转换”成可被利用的小角度光线。上述处理所得到的面光源若再配合以第二透镜或透镜组，可以得到所要设计的任意角度的低发散输出光源。

作为实现本发明构思的技术方案之一是，提供低发散LED光源，包括基座和离散分布在该基座上的若干LED，尤其是，还包括一个透镜阵列，包括若干准直透镜，设在各所述LED的上方；各所述准直透镜分别对应一个所述LED；设置在各所述LED的光出射面与所述透镜阵列之间的光学截止滤波介质层，将小于预定角度的出射光线导往所述透镜阵列；将大于所述预定角度的出射光线反射回LED，以经至少一轮反射和漫反射后转换成小于所述预定角度的出射光线。

上述方案中，构成所述透镜阵列的各所述准直透镜为等焦距凸透镜，距来自所述LED的光出射面大致1个焦距。

上述方案中，还包括第二透镜或透镜组，接收来自所述透镜阵列的准直光线，按预定发散角度或方向进行偏转输出。

上述方案中，该LED光源为面光源。

采用上述各技术方案，光源具有低发散特性的同时，具有实现结构简单、低成本的优点，还大大提高了光输出效率。

附图说明 图1是本发明LED光源模块实施例之一的内部零部件结构示意图

         图2是本发明透镜阵列的结构示意图

         其中图2a为正视图，图2b为侧视图

图3是本发明透镜阵列的工作原理示意图

图4是图1实施例中光学截止滤波介质层的工作原理示意图

图5是图1实施例使用光学截止滤波介质层的效果示意图

图6a和6b是本发明LED光源模块的不同输出角度实施例示意图

图7是本发明LED光源模块实施例之二中采用光反射罩的工作原理示意图

图8是使用本发明LED光源模块的投影显示系统实施例结构示意图