[发明专利]一种LED光源系统

说明书

技术领域

本发明涉及投影及照明等光源领域，尤其涉及一种LED光源系统和使用该LED光源系统的LED照明装置。

背景技术

传统的大功率舞台灯光照明设备一般采用金卤放电泡作为光源。由于金卤放电泡是白色光源，当要产生彩色光时，需在金卤放电泡前设置滤光片来实现不同颜色的光输出。这种光源的缺陷在于金卤放电泡使用寿命低，仅有几百小时到数千小时不等；滤光片又使得投射出的彩色光饱和度低、不鲜艳，且获得的灯光色彩也不丰富。

大功率发光二极管LED由于具有安全无污染、使用寿命高等优点，已经在照明领域内逐渐成为开发应用的首选装置，其使用寿命可达十万小时。目前，将大功率LED作为舞台照明光源已经成为可能。如申请号为200680051901.7的中国专利申请所公开的，采用了分别发出红色光、绿色光和蓝色光的三个LED阵列，将集光器所收集的三种单色光经过光混合装置合成为白光，并可通过调节三种单色LED阵列的电流以获得不同色彩的光束，由于没有使用滤光片，最终形成光束的色彩饱和度高，且色彩表现的自由度非常高。

然而，目前单个LED芯片的光通量有限，远不能满足舞台灯光照明的要求，所以通常都是将LED芯片排成阵列来实现高亮度的光输出。为了实现匀光，在光源系统中通常会使用复眼透镜对，然而，在现有技术中，所使用的复眼透镜对都是由彼此完全相同的复眼透镜组成，为了与整个系统的光阑匹配，所用复眼透镜中的每个微透镜的通光孔径被设置成正六边形，而现有LED芯片的尺寸多为方形，这就使得方形LED芯片的像与复眼透镜中每个微透镜的通光孔径不匹配，从而导致系统的光学扩展量增大，亮度降低。虽然可以将每个LED芯片切割成正六边形来实现LED芯片的像与第二复眼透镜中每个微透镜的通光孔径的匹配，然而正六边形的LED芯片无法通过裂片获取，这使得芯片划片成本高，制作困难。

发明内容

本发明是在保持第一复眼透镜中单个微透镜为正六边形结构的前提下，解决LED芯片的像光斑与第二复眼透镜中微透镜的通光孔径的匹配问题，从而使系统的光学扩展量减小，亮度提高。

为了解决以上问题，本发明提出了一种LED光源系统，包括：LED芯片阵列，包括至少两个LED芯片，每个LED芯片的发光面为正方形或长宽比大于1而小于等于的矩形；位于LED芯片阵列之后的准直透镜阵列，包括至少两个准直透镜，每个准直透镜至少对应一个LED芯片，用来对LED芯片阵列发出的光束进行准直；位于准直透镜阵列之后的第一复眼透镜，第一复眼透镜包括紧密排列的正六边形微透镜阵列；位于第一复眼透镜后焦平面的第二复眼透镜，第二复眼透镜包括矩形微透镜阵列；其中，第二复眼透镜上的每个矩形微透镜与第一复眼透镜上的每个正六边形微透镜一一对应，矩形的中心与正六边形的中心重合，矩形的长边与LED芯片的长边平行，矩形的短边与LED芯片的短边平行，且矩形短边的长度等于第一复眼透镜上每个正六边形微透镜边长的1.5倍，而矩形的长宽比大于等于LED芯片的长宽比。LED芯片经过准直透镜和第一复眼透镜的正六边形微透镜后在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的至少两边与该矩形微透镜的边重合。

优选的，第二复眼透镜上的每个矩形微透镜紧密排列。

优选的，LED经准直透镜后在沿LED芯片两个相互垂直的边方向上的发散角分别为预定值，使得LED芯片在第二复眼透镜的矩形微透镜上所成的像的长宽比等于矩形微透镜的长宽比。

优选的，准直透镜的两个通光表面为沿LED芯片两个相互垂直的边方向延伸的柱面。

优选的，准直透镜的外形为长方形。

优选的，准直透镜的两个通光表面的柱面的焦平面重合，LED芯片位于该焦平面上。

优选的，准直透镜由两个分别沿LED芯片两个相互垂直的边方向延伸的柱面镜前后放置组合而成。

优选的，两个柱面镜的焦平面重合，LED芯片位于该焦平面上。

优选的，准直透镜阵列中各准直透镜紧密相接。

本发明还提出一种LED照明装置，包括上述的LED光源系统。