具有不同光功率的多個合并小透鏡的聚光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學透鏡，且特別涉及用于聚集來自光源陣列的光的光學透鏡和透鏡 陣列。
[0002]發明背景
[0003]為了創建與演唱會、直播節目、電視節目、體育賽事相關或作為建筑設施的部分的 各種燈光效果和情境照明，創建各種效果的燈具越來越多地用于娛樂行業。通常娛樂燈具 創建具有束寬和散度的光束，且例如可以是創建具有均勻光分布的相對較寬光束的洗浴燈 具，或其可以是適于將圖像投影到目標表面上的輪廓照明燈具。
[0004] 發光二極管（LED)由于其效率相對高、能耗低、壽命長和/或具有電子調光的能力 而越來越多地結合照明應用使用。LED用于一般照明的照明應用（諸如照明廣泛區域的洗 浴燈/泛光燈）或用于生成寬的光束（例如用于娛樂行業和/或建筑設施）的應用。例如， 如在比如由 Martin Professional 提供的 MC 101?、MC 301?、MAC401?、MAC Aura?、MAC Quantum?、Stagebar2?、Easypix?、Extube?、Tripix?、Exterior 400?系列中。其它 LED 也被集成到投影系統中，其中創建圖像且將圖像投影到目標表面。例如，比如在由Martin Professional 提供的產品 MAC 350Entrour?中。
[0005]目前市售不同種類的LED。例如，LED可以被提供作為發射具有相對較窄光譜帶 寬的光且因此發射單色光的彩色LED。通常，基于LED的照明產品包括多種這些不同顏色 的LED，且由所提供的LED生成的光組合至出射光束中。每種顏色的強度可相對于彼此而 調整，從而可如加法混色的領域中已知般改變出射光束的顏色。這些照明產品因此可創建 由LED的顏色定義的色域內的任何顏色。通常這種照明產品包括紅色LED、綠色LED和藍色 LED且被稱為RGB照明產品。RGB照明產品可通過閉合只有一種顏色的LED同時斷開剩余 顏色的LED來產生紅色、綠色和藍色。此外，RGB產品可通過同時閉合全部顏色（且大約相 同強度）來產生白光。然而，白光的顯色指數（CRI)由于以下事實而極低：白色是通過組合 具有窄的光譜帶寬的光而創建。結果是，由這種白光照明的物體不會以其天然色再現（如 同由太陽光照明）。
[0006] LED還被提供作為適于發射具有寬的光譜帶寬的光的白色LED且這些LED還可以 具有不同色溫。這些LED具有高CRI，因為其發射大的光譜帶寬內的光且因此在基于LM)的 照明產品中使用以創建明亮的白光，所述白光可用來照明物體且以實質上物體的天然色再 現物體。然而，基于LED的照明產品（基于白色LED)在不使用如減色濾光的領域中己知的 彩色濾光片時不能創建彩色光束。
[0007] 還提供基于RGBW LED的照明產品（其中組合多個單色LED和多個白色LH))以能 夠使用加法混色創建不同顏色且改善白光的CRI和效率。這是通過用多個白色LED取代多 個彩色LH)而實現。白色LED提供具有寬的光譜帶寬的光，且由這種裝置產生的白光的CRI 因此由白色LED改善且還增加白光的強度。然而，缺點是，飽和顏色的強度由于這些白光較 少而減小。
[0008] 還在具有發射不同顏色的光的大量LED晶片和此外還具有發射白光的led晶片的 4 CN 104696883 A 說明書 2/33 頁 包裝中提供LED。LED晶片可被個別地控制，從而由每個晶片發射的光的相對強度可以相對 于彼此而改變，從而可如加法混色領域中已知般改變出射光的顏色。通常這些LED包裝包 括紅色晶片、綠色晶片、藍色晶片和白色晶片，且被稱為RGBW 4合1LED。RGBW 4合ILED通 常用于如上文描述的基于RGBW LED的照明產品中。
[0009] 一般來說，希望具有具備高的流明且還具有高的CRI的多色LED照明產品。然而， 這難以在上述LED類型下實現，因為由于集光率限制而不可能將來自無限數量的光源的光 組合為一個光束。已知的基于LH)的照明產品結果通常被設計用于具體目的且通常必須具 有大范圍的基于LED的照明產品以能夠提供多種照明方案。結合投影系統的情況尤其如 此，其中光是通過圖像創建對象（GOBO)所在的光學柵而耦接。光學投影系統聚集來自光 學柵的光且適于在目標表面處成像光學柵（且因此還成像圖像創建目標）。當光束穿過光 學柵且此等投影系統因此受限于集光率時，光束極窄。讓光發射穿過的柵處的集光率E = Α*Ω具有有限的開口面積A，且成像光學器件只聚集來自有限的立體角Ω的光。對于光源， 可以相同方式計算集光率，其中A是輻射面積，且Ω是其輻射所成的立體角。此外，還希望 具有極緊湊的照明裝置，這在更多光源集成到相同照明裝置上時難以實現。
[0010] 在投影系統中，一般將光聚集到其中生成圖像的光學柵中，且成像光學系統將柵 投影到目標表面上。W00198706、US6227669和US6402347公開了包括配置在平面陣列中的 多個LED的照明系統，在平面陣列中，聚光透鏡位于LED前面以聚焦光（例如）以照明預定 區域/柵或將來自二極管的光耦接到光纖中。
[0011] US5309277、US6227669、W00198706、JP2006269182A2、EP1710493A2、 US6443594公開了照明系統，其中來自多個LED的光例如通過使LED相對于光學軸傾斜 (JP2006269182A2、W00198706、US5309277)或通過使用位于每個LED前面的個別折射構件 (US6443594、US7226185B、EP1710493)引導朝向共同焦點或聚焦區域。
[0012] W006023180公開了投影系統，其包括具有多個LED的LED陣列，其中來自LH)的光 引導朝向目標區域。LED可以被安裝到彎曲底座的表面。
[0013] 先前技術燈具嘗試通過盡可能多増加光源來增加流明輸出。然而，結果是，關于功 耗對光輸出的效率極低，因為這基本上只可能有效地使用集光率與這種光學系統中的成像 光學器件相同或更少的光源。因此如果光源集光率嚴格匹配成像系統的集光率，那么為了 增加光輸出（強度/流明）而使用多個光源是沒有益處的，因為光源的集光率將大于成像 系統的集光率且成像系統因此不能夠聚集光。
[0014] W011076213和W011076219公開了一種照明裝置，其包括生成光的光源模塊、界定 光學柵的孔隙和適于在目標表面處成像光學柵的投影系統。光源模塊包括多個光源和多個 聚光構件。聚光構件包括對準的中心透鏡和至少部分包圍中心透鏡的外圍透鏡。中心透鏡 聚集并轉換來自光源的光的第一部分，且在孔隙與投影系統之間成像光源。外圍透鏡部分 聚集并轉換來自所述光源的所述光的第二部分，且適于將所述光的所述第二部分集中在所 述孔隙處。光源模塊包括散熱模塊，其包括相對于彼此成角度的多個互連平面安裝表面且 其中光源配置在所述平面安裝表面上。散熱模塊包括第一側，其包括安裝表面；和第二側， 其包括界定多個徑向空氣通道的多個散熱片。
[0015] 即使由W011076213和W011076219公開的照明裝置極具效率，所述照明裝置仍然 具有一些缺點，因為照明裝置的制造由于需要個別配置LED和TIR透鏡而相對較為昂貴。 5 CN 104696883 A 說明書 3/33 頁
[0016] 概述
[0017] 本發明的目的是為了解決關于發明背景或發明背景的其它問題的上述限制。這是 由如獨立權利要求中描述的照明裝置和方法而實現。附屬權利要求描述了本發明的可能實 施方案。本發明的優點和優勢在本發明的詳述中加以描述。
[0018] 總而言之，本發明涉及一種具有以密集圓形圖案配置的多個小透鏡的聚光器，其 中密集圖案具有圓形外圍。小透鏡被配置來聚集來自對應的多個光源的光且將所聚集的光 引導朝向包括在照明裝置中的柵或孔隙。照明裝置包括具有光源的照明單元、聚光器、柵和 光學投影系統，所述光學投影系統用于將來自柵的光或來自柵的圖像光朝諸如墻壁或屏幕 的遠距離物體投影。
[0019] 附圖簡述
[0020] 本發明的實施方案將只通過實例的方式參考附圖來描述，其中
[0021] 圖1A-1B示出了照明裝置和搭配照明裝置使用的聚光器；
[0022] 圖2A-2C示出了小透鏡的不同軸向位置、小透鏡相對于光源的不同徑向位置、小 透鏡相對于光學軸的不同傾角；
[0023] 圖3a-3c示出了小透鏡的彎曲六邊形的密集圓形包裝；
[0024] 圖 4A-4L 示出了 15、24、36、37、60、61、90、91、121、151、199和 235個小透鏡的密集 圓形包裝；
[0025] 圖5A-5E示出了用于擴大小透鏡使得小透鏡合并的原理；
[0026] 圖6A-6C示出了用于擴大小透鏡使得小透鏡合并的其它原理；
[0027] 圖7A-7D示出了用于擴大小透鏡使得小透鏡合并的其它原理；
[0028] 圖8A-8