[发明专利]一种LED混色系统

说明书

本发明提出了一种混色更均匀、对滤光片制造工艺要求更低、成本更低廉的LED混色系统，包括：若干个LED单元规则排列形成LED阵列，与LED单元一一对应设置的准直透镜组成的准直透镜阵列，沿主光轴在准直透镜阵列后设置有光学积分器件对出射的光束进行光学积分，以及在光学积分器件后设置的聚光透镜对光线进行聚焦以形成均匀照射的光斑面积，在准直透镜阵列与光学积分器件之间还设置有可移入或移出光路的滤光片。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种LED混色系统。

背景技术

随着半导体技术的发展，LED作为半导体固态光源应用越来越广泛，在众多领域逐渐替代传统的气态发光光源。固态半导体发光作为新型光源，其具有能耗低，发光效率高，光源颜色丰富，安全系数高，寿命长，绿色环保等优点，也逐渐进入一些专业的照明领域，如医疗照明、舞台照明等行业。

LED的应用，随着需求的不断提高，也从最初的简单的低功率指示照明逐渐发展到大功率甚至超大功率(千瓦级别)的特种照明组件。在很多特种照明领域，如舞台灯行业，不仅仅是赋予了简单的白光或某一种颜色的照明要求，而是在使用过程中需要不断地变换光的颜色、光质来渲染舞台场景，以表达舞台情感，这是对新型舞台灯光的定义。

常用最普通的LED颜色变换方法是使用RGB三基色进行颜色加法获取，原理如图1所示。因LED的发光颜色比较丰富，可以通过制造不同LED芯片或荧光粉来改变LED的颜色，并通过多颗不同颜色的LED进行混光，可通过控制三基色每个颜色的发光功率的比例，可以混出大部分色域的颜色。但该种方案由于单色LED光谱比较窄，且某个颜色的发光功率也比较受限，出现某个光谱缺失，所以导致在混合白光时的光通量输出较低，显色指数不高，比较难满足特种的应用场合。

为解决上述RGB混色的缺陷，舞台灯光现有的另外一种混色的方法是在白光LED的基础上进行颜色的减法以实现不同颜色的变换，原理如图2所示。即在白色LED的光路上增加青色(C)、洋红(M)、黄色(Y)的滤光片即可实现颜色的减法。

实际运用的光路原理如图3与图4所示(详见中国专利CN104048266A)，若干个LED形成的阵列，LED所辐射出的光线经一一对应的准直透镜准直后以准平行光出射，光线经由对置的复眼透镜对进行光学积分后并由聚光透镜聚焦于设定的焦点位置，然后经由成像透镜组把焦点处的光映像到特定的屏幕位置，由光学原理得知焦点处与特定的屏幕位置为光学共轭位置。

根据光路原理得知，所述的CMY滤光片设于光源装置之后，即LED光源装置和光学积分器之后，所以如果需要获取焦点处的颜色均匀度，需要在CMY滤光片的滤光膜上设置均匀的混色区域及不均匀区域，并且不均匀区域移入光路的行程还要求比较长方能获得较好的混色效果。所以该方案的缺陷是CMY滤光片的制作复杂，且混色还是不够均匀，为改善所述存在的缺陷，提出一种混色更均匀，对CMY滤光片制造工艺要求更低，成本更低廉的光学混色系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以实现混色更均匀、滤光片制造工艺更简单、成本更低廉的光学混色系统方案。

一种LED混色系统，包括：若干个LED单元规则排列形成LED阵列，与LED单元一一对应设置的准直透镜组成的准直透镜阵列，沿主光轴在准直透镜阵列后设置有光学积分器件对出射的光束进行光学积分，以及在光学积分器件后设置的聚光透镜对光线进行聚焦以形成均匀照射的光斑面积，在准直透镜阵列与光学积分器件之间还设置有可移入或移出光路的滤光片。

优选的，所述滤光片为CMY滤光片。

优选的，所述滤光片为RGB滤光片。

优选的，所述光学积分器件由第一复眼透镜和第二复眼透镜组成，第一复眼透镜与第二复眼透镜的单元具有相同的形状与面积，且焦距相同，第二复眼透镜位于第一复眼透镜的焦点附近。