[发明专利]一种基于LED和固态光源的投影用照明透镜

说明书

本发明公开了一种基于LED和固态光源的投影用照明透镜，所述透镜本体的形状为四棱台，四棱台的上底面开设有针对LED入射光线的开口、开口为LED光源的入射面；四棱台的下底面是透镜本体大端表面具有菲涅尔透镜的准直特性,为LED光源的出射面；四棱台的侧面面型包括并不限于平面面型和自由曲面的反射面组合而成的面型,是LED光源的反射面，入射面边缘处设置第一底部安装柱和第二底部安装部，出射面边缘处设置透镜本体大端表面的固定安装部。本透镜可以作为一个透镜单独使用，用于给面积小的液晶屏提供照明光源；也可以多个透镜配合起来使用，给面积更大的液晶屏提供照明。

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种基于LED和固态光源的投影用照明透镜。

背景技术

LED作为节能光源，已经广泛地用于各种灯具中。同时也用在电子产品的背光照明中，例如在液晶电视背光源、LED投影机、DLP投影机中；该功能与普通LCD电视背光源的照明场设计之间有明显的差异，菲涅尔透镜是具有关键性作用的设计。但是，该菲涅尔透镜在参与照明系统的光源汇聚和光线整形作用的同时，也还造成了很多光线的损失；

其次，若干个LED光源同时照向光学器件和LCD液晶屏，传统的设计思路和逻辑为：提高亮度，提高均匀度。因此设计方法中，有的采用雾化的方法，实现均匀性。这样的均匀的结果是，光线透过液晶屏后，照亮了液晶屏，从液晶屏出射后的光线也具有在很大角度上都很均匀的结果，可视角度很大。但是，这样的光线虽然亮度足够，但是并不能通过镜头收集等方法，呈现在远端实现高亮度成像的结果。有的通过增加很多个LED光源，每个LED光源表面甚至增加了用于二次配光的收集器，但是该收集器的设计基本具有如下特征：尽量大的分散LED光源的发射角度，实现大角度范围内的光线强度均匀性，相邻的收集器之间相互大面积重合，提高均匀度降低某一个LED光源失效后的暗斑风险；发出的光线不需要考虑准直特性和指向性等，也无法用于投影光源。

另外，检索了当前的专利信息，和分析目前的产品特点可以发现：在液晶电视和若干产品的背光源中，其照明系统特点为：照明场的边缘照度是均匀缓慢变化的。如户外广告牌和液晶电视背光源。但是单LCD液晶投影机，需要照明的范围非常明确，如果仍然采取边缘照度均匀缓慢变化的照明方式，同时又要保证照明照度的均匀性，有很多光线势必会照射到所需要照明的照明场之外，就会造成光效的浪费。另一方面，如果超出范围的光线会部分折返回来造成光线污染，影响图像质量。

参考专利：CN201320185384.X，其创新点为，将LED光源的光线，透过两组经过特定设计的球面镜，变成平行光用于投影机照明系统，且专利只完成了一组数据的设计，不具备广泛推广和方法论的特质。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种基于LED和固态光源的投影用照明透镜，解决了上述问题的不足。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于LED和固态光源的投影用照明透镜，所述透镜本体的形状为四棱台，四棱台的上底面开设有针对LED入射光线的开口、开口为LED光源的入射面、四棱台的下底面是透镜本体大端表面具有菲涅尔透镜的准直特性、为LED光源的出射面、四棱台的侧面面型包括并不限于平面面型和自由曲面的反射面组合而成的面型、为LED光源的反射面，入射面边缘处设置第一底部安装柱和第二底部安装部，出射面边缘处设置透镜本体大端表面的固定安装部。

进一步地，所述出射面的面型包括并不限于自由曲面或非球面的柱状、环状，球面状的单独或者组合面型。

进一步地，所述出射面分为中心区域和边缘区域，中心区域向边缘区域扩散光线。

根据光源的能量分布特点，中心区域的光线强度更高，需要向边缘扩散一些光线，最终以整体照射面的光线均匀为目标。光线从出射面透射出去后，具有均匀和准直，或者均匀和类似准直的光学特性。

进一步地，所述入射面的面型包括并不限于平面、球面、非球面、自由曲面的组合综合设计。