光源系统的制作方法

1.本实用新型涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种光源系统。


背景技术：

2.现有的一种光源装置，其组成部件包括：基板，发光单元，准直/收光系统，汇聚透镜，外壳等。其中，发光单元与准直/收光系统一一对应，将发光单元发出的光收束后经汇聚透镜成像至焦平面处。
3.此类光源装置在准直/收光系统上，用于准直的结构的光学面参数一经确定便无法更改，无法根据需求进行灵活的调整，且这种光源装置的焦距是固定的，因此下游客户端应用这类光源装置时只能搭配固定尺寸的光阑孔，不能满足多种应用需求。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种光源系统，用于解决现有的光源装置用于准直的结构的光学面参数一经确定边无法更改，光源装置焦距固定，只能搭配固定尺寸的光阑孔，不能满足多种应用需求的问题。
5.本实用新型采取的技术方案如下：
6.一种光源系统，包括：设有led发光体的基板，以及依次设于所述led发光体的出光方向的第一准直透镜模组、第二准直透镜模组以及汇聚透镜模组；所述第一准直透镜模组和第二准直透镜模组均设于准直支架上；所述第二准直透镜模组包括至少两组焦距不同的第二准直透镜组；每组所述第二准直透镜组包括至少一个第二透镜单元；所述第二透镜单元与所述准直支架可拆卸连接。
7.在其中一个实施例中，所述准直支架上设有多个透光孔，所述第一准直透镜模组包括至少一个第一透镜单元，所述第一透镜单元设于所述透光孔内，所述第二透镜单元设于所述透光孔外部，且与所述第一透镜单元一一对应设置。
8.在其中一个实施例中，所述第二透镜单元呈多边形设置，且满足其中，d为第二透镜单元的对边距离，为第二透镜单元的最大外径。
9.在其中一个实施例中，所述准直支架上设有用于对所述第二透镜单元进行定位的凸台。
10.在其中一个实施例中，所述凸台设于所述第二透镜单元的边角处。
11.在其中一个实施例中，所述凸台呈三角形设置。
12.在其中一个实施例中，所述第二透镜单元的边角处圆滑过渡连接。
13.在其中一个实施例中，所述第二透镜单元呈正六边形或类正六边形设置，且所述第二准直透镜模组内的各第二透镜单元呈蜂巢型排列设置。
14.在其中一个实施例中，所述第二准直透镜组包括焦距为fa的第一焦距透镜组，以及焦距为fb的第二焦距透镜组；所述第一焦距透镜组位于中间位置，所述第二焦距透镜组设于所述第一焦距透镜组的外围；其中fa＞fb。
15.在其中一个实施例中，所述第一焦距透镜组中的第二透镜单元的中心厚度大于所述第二焦距透镜组中的第二透镜单元的中心厚度；和/或第二透镜单元的中心厚度与边缘厚度的厚度比值大于2.5。进一步地，第二透镜单元的中心厚度与边缘厚度的比值为2.5～4。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：
17.本技术方案的led发光体发出的光束经过第一准直透镜模组和第二准直透镜模组的收光准直后，再经过汇聚透镜汇聚出光。本技术方案的第二准直透镜模组与传统的采用一体成型的模压镜片不同，本技术方案的第二准直透镜模组将第二透镜单元与准直支架可拆卸连接，从而实现led发光体中每个单独的发光单元对应的第二透镜单元都单独设置，以实现产品参数的调整，而不必局限于一体模压的限制。单个第二透镜单元的边缘厚度、中心厚度等都可以根据需求自由设计进行组合或更换。并且，本技术方案的准直支架上设有至少两组焦距不同的第二准直透镜组，即可以根据需求进行两种或两种以上的第二准直透镜组的混合排列设置，通过长短焦距的搭配，可以改变焦平面上中心与边缘位置的照度比值，改变光源装置焦平面上的光分布，从而可得到不同大小的光斑，可适配不同尺寸的光阑孔。
附图说明
18.图1为本实用新型的实施例所述的光源系统的爆炸图。
19.图2本实用新型的实施例所述的第二透镜单元的示意图。
20.图3为本实用新型的实施例所述的局部结构示意图。
21.图4为本实用新型的实施例所述的准直支架的结构示意图。
22.图5为本实用新型的实施例所述的局部装配示意图。
23.附图标记：10、基板；11、led发光体；20、第一准直透镜模组；30、第二准直透镜模组；31、第二透镜单元；32、第一焦距透镜组；33、第二焦距透镜组；40、准直支架；41、透光孔；42、凸台；50、汇聚透镜模组；51、汇聚透镜；52、压环；60、壳体；70、密封垫。
具体实施方式
24.本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
25.如图1所示的一种光源系统，包括：设有led发光体11的基板10，以及依次设于所述led发光体11的出光方向的第一准直透镜模组20、第二准直透镜模组30以及汇聚透镜模组50；所述第一准直透镜模组20和第二准直透镜模组30均设于准直支架40上；所述第二准直透镜模组30包括至少两组焦距不同的第二准直透镜组；每组所述第二准直透镜组包括至少一个第二透镜单元31；所述第二透镜单元31与所述准直支架40可拆卸连接。
26.本实施方式的led发光体11发出的光束经过第一准直透镜模组20和第二准直透镜模组30的收光准直后，再经过汇聚透镜汇聚出光。本实施方式的第二准直透镜模组30与传统的采用一体成型的模压镜片不同，本实施方式的第二准直透镜模组30将第二透镜单元31与准直支架40可拆卸连接，从而实现led发光体11中每个单独的发光单元对应的第二透镜单元31都单独设置，以实现产品参数的调整，而不必局限于一体模压的限制。单个第二透镜
单元31的边缘厚度、中心厚度等都可以根据需求自由设计进行组合或更换。并且，本实施方式的准直支架40上设有至少两组焦距不同的第二准直透镜组，即可以根据需求进行两种或两种以上的第二准直透镜组的混合排列设置，与第一准直透镜模组20组合，可以得到包括至少两组不同组合焦距的准直系统，通过长短焦距的搭配，可以改变焦平面上中心与边缘位置的照度比值，改变光源装置焦平面上的光分布，从而可得到不同大小的光斑，可适配不同尺寸的光阑孔。
27.本实施方式所述准直支架40上设有多个透光孔41，所述第一准直透镜模组20包括至少一个第一透镜单元，所述第一透镜单元设于所述透光孔41内，所述第二透镜单元31设于所述透光孔41外部，且与所述第一透镜单元一一对应设置。本实施方式通过一个准直支架40，实现第一准直透镜模组20的第一透镜单元和第二准直透镜模组30的第二透镜单元31的安装。
28.具体地，本实施方式的led发光体11为led灯珠，且第一透镜单元和第二透镜单元31均与所述led灯珠数量匹配且一一对应设置。
29.在光学系统中，物高/准直焦距＝像高/聚光镜焦距，当物高和聚光镜焦距不变时，则准直焦距改变时，则相应的像高会呈反方向变化，对于单个led灯珠而言，其对应的第一准直透镜模组20和第二准直透镜模组30的组合焦距越长，其在模组焦平面上所成的像越小，所适用的光阑孔就越小，没有边缘余量，会导致出现暗边情况。但光斑直径越小(像越小)，其中心照度越高。因此通过在第二准直透镜模组30上设置两种不同组合焦距的准直透镜组实现长短焦距的搭配，可以改变焦平面上中心与边缘位置的照度比值，通过更改不同组合焦距的准直透镜组的数量搭配以及位置分布，可以改变光源模组焦平面上的光分布。
30.如图2所示，本实施方式所述第二透镜单元31呈多边形设置，且满足其中，d为第二透镜单元31的对边距离，为第二透镜单元31的最大外径。以本实施例为例，第二透镜单元31呈正六边形或类正六边形设置，正六边形的对边距离则为d，在上述范围内的最大外径内包含了第二透镜单元31可收到的大部分光束，而d越小则出射光的光通量越少，但相邻准直光束靠得越近，整体的光束饱满度越高，因此将d设置为上述范围内，能兼顾光通量和光束饱满度。
31.如图3-图4所示，本实施方式所述准直支架40上设有用于对所述第二透镜单元31进行定位的凸台42，通过凸台42使准直透镜单元不脱落、不移位。
32.本实施方式所述凸台42设于所述第二透镜单元31的边角处，且每个边角处均设置有凸台42。具体地，本实施方式的准直透镜单元呈六边形设置，则凸台42设于准直透镜单元的六个角处，将第二透镜单元31压紧于凸台42围成的区域内。并且，由于本实施方式还包括透光孔41，故凸台42围绕透光孔41的外围设置。
33.本实施方式所述第二透镜单元31呈类正六边形设置，且所述第二准直透镜模组30内的各第二透镜单元31呈蜂巢型排列设置。即第二透镜单元31的各边与相邻的第二透镜单元31紧贴设置。
34.并且本实施方式所述第二透镜单元31的边角处圆滑过渡连接，一方面，圆滑过渡连接的边角在各第二透镜单元31呈蜂巢排列设置的拼接后，在拼接位置留有足够余量用来点胶和设置凸台42，使凸台42能够顺利设置于边角位置处且预留足够的点胶位置，另一方面，所述第二透镜单元31的面积可以做到尽量大，提高收光率。
35.并且，本实施方式所述凸台42呈三角形设置，即通过一个凸台42，就可定位围绕该凸台42的三侧边设置的三个第二透镜单元31，使凸台42的各个面均能够发挥定位效果，同时共用凸台42也减少了凸台42的设置数量，既能够使结构紧凑，又能降低制作成本。
36.本实施方中的对边距离d的值取决于出光效率、模组体积、出光光束饱满度以及凸台42大小的综合考量，可根据实际情况进行设置。
37.本实施方式以所述第二准直透镜组为两组为例进行说明，两组所述第二准直透镜组分别为焦距为fa的第一焦距透镜组32，以及焦距为fb的第二焦距透镜组33；所述第一焦距透镜组32位于中间位置，所述第二焦距透镜组33设于所述第一焦距透镜组32的外围；其中fa＞fb。
38.一方面，由于第一准直透镜模组20、第二准直透镜模组30以及汇聚透镜模组50均无法达到理想透镜的效果，在焦平面上必然存在一定的球差、像差，距离汇聚透镜模组50的光轴越远，其球差、像差越大，光斑会变形、变大。因此，将焦距较大的第一焦距透镜组32置于模组的中间部分，更靠近汇聚透镜组件的光轴，使得焦平面上的较大焦距的第一焦距透镜组32所呈的小光斑效果更好，焦平面上中心照度更高。
39.另一方面，各模组在使用时通常会搭配定焦或变焦镜头使用，镜头在收光角度上未必可完全收纳汇聚透镜模组50出射的光，在这种情况下，位于边缘的led灯珠以及准直透镜所出射的光束会有部分损失，而位于中心区域的则基本没有损失，故将焦距较大的第一焦距透镜组32设置于中心区域，可以保证经过定焦或变焦镜头后出射的光束的中心照度及光效利用率。
40.本实施方式所述第一焦距透镜组32中的第二透镜单元31的中心厚度大于所述第二焦距透镜组33中的第二透镜单元31的中心厚度。本实施方式中的第二透镜单元31均为平凸非球面透镜，由于光学设计的规律，在第二准直透镜组安装位置固定的前提下，为保证准直效果，则其焦距越长，其中心厚度则越厚。
41.本实施方式第二透镜单元31的中心厚度与边缘厚度的厚度比值大于2.5。传统的一体成型模压透镜的生产制造中，若中心厚度与边缘厚度差太大，则会存在压型后处理破碎的风险，强度也无法保证；其次，一体成型需要考虑单元与单元之间的衔接，如果面型差异过大，单元与单元之间的衔接处磨具制作困难，而且准直效果也较差。而本实施方式将第二透镜单元31包括至少种焦距不同的透镜单元，每一个第二透镜单元可自由装配，对边缘厚度与中心厚度的限制较小，设计自由度大，其组合出光效果更好，并且也无需考虑单元拼接处的强度问题。进一步地，第二透镜单元的中心厚度与边缘厚度的比值为2.5～4。
42.具体地，本实施方式的第一焦距透镜组32中第二透镜单元31的中心厚度为4.9mm，边缘厚度为1.7mm；第二焦距透镜组33中的第二透镜单元31的中心厚度为3.9mm，边缘厚度为1.0mm，组合出光效果佳。反之，如果将上述两组透镜组做成一体成型模压透镜，工艺难度非常大，而且单元拼接处的强度也会不足。
43.如图5所示，本实施方式所述第一准直透镜模组20的入光面与所述第二准直透镜模组30的入光面的距离为l，即第一准直透镜模组20的底面与第二准直透镜模组30的底面之间的距离为l，所述第一准直透镜模组20的中心厚度为t；其中t＜l，从而使第一准直透镜模组20有足够的安装空间，不会因安装装配发生挤压。
44.本实施方式还包括与所述基板10配合，且用于封装led发光体11、第一准直透镜模
组20、第二准直透镜模组30和汇聚透镜模组50的壳体60，通过壳体60将各光源组件集成。
45.本实施方式所述基板10与所述壳体60之间设有密封垫70，所述密封垫70可为硅胶密封垫70或橡胶密封垫70或其他能够密封的材料，从而保证光源系统的密封性能。
46.本实施方式所述汇聚透镜模组50包括汇聚透镜51，以及对将所述汇聚透镜51固定于所述壳体60上的压环52，所述压环52与所述壳体60螺纹连接。具体地，所述压环52设有外螺纹，所述壳体60设有内螺纹。
47.本实施方式通过具体实施例对上述进行示例：
48.本实施方式的led灯珠的数量为12，第二准直透镜模组30包括第一焦距准直透镜组和第二焦距透镜组33，其中第一焦距透镜组32包括6个第二透镜单元31，第二焦距透镜组33包括6个与前述第一焦距透镜组32中不同的第二透镜单元31。第一焦距透镜组32与第一准直透镜模组中与之对应设置的第一透镜单元组成的焦距f1＝4.68mm，第二焦距透镜组33与第一准直透镜模组中与之对应设置的第一透镜单元组成的焦距f2＝4.00mm，汇聚透镜的焦距为f＝36.1mm，led灯珠发光面为直径a＝1.7mm的圆，则在模组的焦平面上对应的光斑应为圆形，其直径x＝a/f*f，则第一焦距透镜组32对应光斑直径为x1＝13.1mm，第二焦距透镜组33对应光斑直径为x2＝15.3mm。
49.在本此实施例中，在光阑孔固定为13mm的情况下，所有第二准直透镜模组30使用第一焦距透镜组32时，光斑相对光阑孔过小，没有边缘余量，会导致出现暗边情况，所有第二准直透镜模组30使用第二焦距透镜组33时，虽然光斑大小余量满足，但中心照度相对较低；而使用第一焦距透镜组32和第二焦距透镜组33进行搭配，可以实现中心照度较高的情况下，边缘余量可以满足使用需求。
50.本实施方式对于不同灯珠数量、不同大小的led模组，可以通用第一准直透镜模组20和第二准直透镜模组30，无需反复多次开模制作不同尺寸的一体成型模压镜片。
51.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。