一种投影灯源、方法、投影单元、反光斗及矩阵式投影机与流程

本发明涉及投影光学技术领域，特别是涉及一种投影灯源、方法、投影单元、反光斗及矩阵式投影机。

背景技术：

led灯就是发光二极管，是采用固体半导体芯片为发光材料，与传统灯具相比，它的节能能力是白炽灯的十分之一、节能灯的四分之一，其灯内部不含任何的汞等重金属材料，且属于冷光源，不会产生太多的热量。此外，还具备响应速度快和寿命长的特点，所以被广泛应用在led投影机光学系统。

其投影原理是照明装置发出的光照射到液晶板上后，透射到液晶板后的镜头上，最后投影到屏幕上成像。经过调查发现，现有技术中大多数照明装置存在以下两个缺陷：一是投影机中led灯源发出的光线，到达液晶屏并不是真正的平行光，导致其亮度不均匀，光的利用率低，投影视觉效果差；二是众多led灯源集合设置就容易产生大量热能，也就是其散热效果不佳，寿命变短；三、led投影机体积大，不利于携带和运输。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在光线不是真正平行线，带来的亮度不均匀、光利用率低、投影视觉效果差和散热差寿命低的缺陷，本发明的目的在于提供一种投影灯源、方法、投影单元、反光斗及矩阵式投影机。

为实现上述目的，本发明提供了一种投影灯源，从右到左依次包括基板、led灯源、反光斗、第一聚光镜、第二聚光镜和第三聚光镜，所述led灯源电连接在所述基板上，所述反光斗套住所述led灯源并固定在所述基板上，所述第一聚光镜、所述第二聚光镜和所述第三聚光镜之间设置镜片套筒将其三者固定连接；所述第一聚光镜、所述第二聚光镜、所述第三聚光镜均为凸透镜；所述第一聚光镜包括第一凸面和相对所述第一凸面的第一平面，所述反光斗为抛物线斗体，其开口为方形或圆形任一种，所所述第一平面的形状与所述反光斗的开口形状匹配一致且密封所述反光斗的开口，避免出现缝隙让所述led灯源的光线射出。

优选地，所述第二聚光镜包括第二凸面和相对所述第二凸面的第二平面，所述第二平面的中点到所述第一凸面的中点水平距离，小于所述第二凸面的中点到所述第一凸面的中点水平距离；所述第三聚光镜包括第三凸面和相对所述第三凸面的第三平面，所述第三凸面的中点到所述第一凸面的中点水平距离，小于所述第三平面的中点到所述第一凸面的中点水平距离。

优选地，所述第一聚光镜、所述第二聚光镜、所述第三聚光镜均为非球面透镜或球面透镜中任一种。

优选地，所述反光斗的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％；所述镜片套筒的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％。

一种投影单元，包括所述基板、所述led灯源、所述反光斗和第一聚光镜，所述led灯源电连接在所述基板上，所述反光斗套住所述led灯源并固定在所述基板上，所述第一聚光镜位于远离所述led灯源一侧的所述反光斗上。

一种反光斗，包括所述反光斗，所述反光斗为抛物线斗体，其开口为方形或圆形任一种。

一种投影灯源方法，包括所述投影灯源的工作步骤：

s1，所述led灯源发出光线，在所述反光斗内进行反光，形成一个小角度光锥，到达所述第一平面；

s2，经过所述第一聚光镜，从所述第一凸面发出近似平行光，到达所述第二平面；

s3，经过所述第二聚光镜，从所述第二凸面发出光线汇聚成点光源，所述点光源再发出光线到达所述第三凸面；及

s4，经过所述第三聚光镜，从所述第三平面发出标准平行光。

一种矩阵式投影机，包括散热板和所述投影灯源，所述投影灯源呈矩阵式排列设置在所述散热板上。

优选地，所述矩阵式投影机进一步包括液晶屏，所述液晶屏位于远离所述散热板的所述投影灯源之上，所述投影灯源从所述第三平面发出标准平行光，最终射向所述液晶屏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、一种投影灯源，从右到左依次包括基板、led灯源、反光斗、第一聚光镜、第二聚光镜和第三聚光镜，led灯源电连接在基板上，反光斗套住led灯源并固定在基板上，第一聚光镜、第二聚光镜和第三聚光镜之间设置镜片套筒将其三者固定连接；第一聚光镜、第二聚光镜、第三聚光镜均为凸透镜；第一聚光镜包括第一凸面和相对第一凸面的第一平面，反光斗为抛物线斗体，其开口为方形或圆形任一种，所述第一平面的形状与所述反光斗的开口形状匹配一致且密封所述反光斗的开口，避免出现缝隙让led灯源的光线射出。这样，led灯源发出的光线，在反光斗内进行第一次反光，形成一个小角度光锥到达第一聚光镜之后，会发出近似平行光，到达第二聚光镜，经过第二聚光镜的调制，再次聚光发出光线汇聚成点光源，由点光源再镜第三聚光镜调制折射成标准平行光，使得led灯源发出的光线能最大限度地按照人为设定路径进行传播，最终实现发出的光线为真正的平行光，使得其亮度更加均匀，提高了光的利用率，带来的投影视觉效果也更加。

2、反光斗的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％；镜片套筒的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％，保证了led灯源发出的全部光线都能够被充分利用，光滑面同时还能减少光能量的损失。

3、一种投影单元，包括基板、led灯源、反光斗和第一聚光镜，led灯源电连接在基板上，反光斗套住led灯源并固定在基板上，第一聚光镜位于远离led灯源一侧的反光斗上，这样也能基本满足一些应用在对平行光要求不高的投影场合。

4、一种投影灯源方法，采用反光、聚光、再反光、再聚光的一系列光线引导之后，最大限度地让led灯源发出的光线按照人为设定路径进行传播，使得亮度更加均匀，提高了光的利用率，带来的投影视觉效果也更加。

5、一种矩阵式投影机，投影灯源呈矩阵式排列设置在散热板上，液晶屏位于远离散热板的投影灯源之上，投影灯源从第三平面发出标准平行光，最终射向液晶屏，矩阵式分散设置，解决了集中排列产生的大量热能问题，其散热效果更快，从而该矩阵式投影机实现小型化，有利于携带和运输，整体发出光线亮度更均匀，投影视觉效果佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例投影灯源的剖视图；

图2是本发明第一实施例投影灯源的立体结构示意图；

图3是本发明基于图2隐藏镜片套筒的结构示意图；

图4是本发明基于图3的爆炸结构示意图；

图5是本发明第二实施例投影灯源方法流程图；

图6是本发明第三实施例矩阵式投影机的立体结构示意图；

图7是本发明第三实施例矩阵式投影机的侧视图；

图8是本发明第三实施例矩阵式投影机的正视图。

附图标记说明：

10、投影灯源、1、反光斗；2、led灯源；3、第一聚光镜；31、第一凸面；32、第一平面；4、第二聚光镜；41、第二凸面；42、第二平面；5、第三聚光镜；51、第三凸面；52、第三平面；6、镜片套筒；7、基板；8、散热板；9、液晶屏；100、矩阵式投影机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的“上”“下”“左”“右”“前”“后”“侧”等方位词是针对提供的附图作相对的位置说明，并不是用于描述实际产品特定顺序。

请参阅图1-图2，本发明第一实施例提供一种投影灯源10，从右到左依次包括基板7、led灯源2、反光斗1、第一聚光镜3、第二聚光镜4和第三聚光镜5，led灯源2电连接在基板7上，反光斗1套住led灯源2并固定在基板7上，第一聚光镜3、第二聚光镜4和第三聚光镜5之间设置镜片套筒6将其三者固定连接，上述基板7为电路板。

反光斗1的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％；镜片套筒6的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％，保证了led灯源2发出的全部光线都能够被充分利用，光滑面同时还能减少光能量的损失。

请参阅图3和图4，第一聚光镜3、第二聚光镜4、第三聚光镜5均为凸透镜；第一聚光镜3包括第一凸面31和相对第一凸面31的第一平面32，反光斗1为抛物线斗体，其开口为方形或圆形任一种，所述第一平面32的形状与所述反光斗1的开口形状匹配一致且密封所述反光斗1的开口，即，当反光斗1的开口形状为方形时，对应的第一聚光镜3的第一平面32形状为方形；当反光斗1的开口形状为圆形时，对应的第一聚光镜3的第一平面32形状为圆形，避免出现缝隙让led灯源2的光线射出。第二聚光镜4包括第二凸面41和相对第二凸面41的第二平面42，第二平面42的中点到第一凸面31的中点水平距离，小于第二凸面41的中点到第一凸面31的中点水平距离。第三聚光镜5包括第三凸面51和相对第三凸面51的第三平面52，第三凸面51的中点到第一凸面31的中点水平距离，小于第三平面52的中点到第一凸面31的中点水平距离。这样，led灯源2发出的光线，能最大限度地按照人为设定路径进行传播，最终实现发出的光线为真正的平行光，使得其亮度更加均匀，提高了光的利用率，带来的投影视觉效果也更加。

其工作原理是，led灯源2发出光线后，在反光斗1内进行第一次反光，形成一个小角度光锥，根据光锥的形状在实际中设计相应的第一聚光镜3，其包括焦距、厚度、直径等光学参数，光锥聚光到达第一聚光镜3之后，会发出近似平行光，由于近似平行光为非准直平行光，因此，近似平行光在镜片套筒6内进行二次反光后，到达第二聚光镜4，经过第二聚光镜4的调制，再次聚光发出光线汇聚成点光源，由点光源再镜第三聚光镜5调制折射成标准平行光。综上，为了提高光的利用率，本发明采用反光、聚光、再反光、再聚光的一系列光线引导之后，最大限度地让led灯源2发出的光线按照人为设定路径进行传播。

进一步地，第一聚光镜3、第二聚光镜4、第三聚光镜5均为非球面透镜或球面透镜中任一种。本发明还提供一种投影单元，其所述基板7、所述led灯源2、所述反光斗1和第一聚光镜3，所述led灯源2电连接在所述基板7上，所述反光斗1套住所述led灯源2并固定在所述基板7上，所述第一聚光镜3位于远离所述led灯源2一侧的所述反光斗1上，此时，第一聚光镜3为球面凸透镜，能基本满足一些应用在对平行光要求不高的投影场合。当使用场景需要用到第一聚光镜3、第二聚光镜4、第三聚光镜5和反光斗1结合的投影灯源10时，采用的第一聚光镜3、第二聚光镜4以及第三聚光镜5为非球面凸透镜。

请参阅图5，本发明第二实施例提供一种投影灯源10方法，其采用了上述的投影灯源10，工作步骤为s1，led灯源2发出光线，在反光斗1内进行反光，到达第一平面32；s2，经过第一聚光镜3，从第一凸面31发出近似平行光，到达第二平面42；s3，经过第二聚光镜4，从第二凸面41发出光线汇聚成点光源，点光源再发出光线到达第三凸面51；s4，经过第三聚光镜5，从第三平面52发出标准平行光。采用反光、聚光、再反光、再聚光的一系列光线引导之后，最大限度地让led灯源2发出的光线按照人为设定路径进行传播，使得亮度更加均匀，提高了光的利用率，带来的投影视觉效果也更加。

请参阅图6-图8，本发明第三实施例提供一种矩阵式投影机100，包括散热板8和液晶屏9，以及应用了上述的投影灯源10，投影灯源10呈矩阵式排列设置在散热板8上，液晶屏9位于远离散热板8的投影灯源10之上，投影灯源10从第三平面52发出标准平行光，最终射向液晶屏9。

需要理解的是，实际产品的矩阵式投影机100大小，会根据液晶屏9的尺寸大小、led灯源2的直径大小来设计，这里不作限定。

例如,led灯源2的直径足够小，反光斗1的形状也跟随小型化设计，这样，在基板7上矩阵式分布排列的led灯源2密度会相对高，整体发出光线亮度会更亮，更均匀，投影视觉效果会更佳；另外，因为投影灯源10为分散的矩阵式排列，假如原先采用100w的发光灯源，现如今变成每个投影灯源10变成1w，矩阵式分散设置，解决了集中排列产生的大量热能问题，其散热效果更快。从而该矩阵式投影机100实现小型化，有利于携带和运输。

本发明中第一聚光镜3、第二聚光镜4和第三聚光镜5的厚度、尺寸、焦距等光学参数为根据实际光线设计，其工艺制作为现有技术条件能完成，因此不作具体限定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、一种投影灯源，从右到左依次包括基板、led灯源、反光斗、第一聚光镜、第二聚光镜和第三聚光镜，led灯源电连接在基板上，反光斗套住led灯源并固定在基板上，第一聚光镜、第二聚光镜和第三聚光镜之间设置镜片套筒将其三者固定连接；第一聚光镜、第二聚光镜、第三聚光镜均为凸透镜；第一聚光镜包括第一凸面和相对第一凸面的第一平面，反光斗为抛物线斗体，其开口为方形或圆形任一种，所述第一平面的形状与所述反光斗的开口形状匹配一致且密封所述反光斗的开口，避免出现缝隙让led灯源的光线射出。这样，led灯源发出的光线，在反光斗内进行第一次反光，形成一个小角度光锥到达第一聚光镜之后，会发出近似平行光，到达第二聚光镜，经过第二聚光镜的调制，再次聚光发出光线汇聚成点光源，由点光源再镜第三聚光镜调制折射成标准平行光，使得led灯源发出的光线能最大限度地按照人为设定路径进行传播，最终实现发出的光线为真正的平行光，使得其亮度更加均匀，提高了光的利用率，带来的投影视觉效果也更加。

2、反光斗的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％；镜片套筒的内壁为光滑面，产生镜面反光率大于90％，保证了led灯源发出的全部光线都能够被充分利用，光滑面同时还能减少光能量的损失。

3、一种投影单元，包括基板、led灯源、反光斗和第一聚光镜，led灯源电连接在基板上，反光斗套住led灯源并固定在基板上，第一聚光镜位于远离led灯源一侧的反光斗上，这样也能基本满足一些应用在对平行光要求不高的投影场合。

4、一种投影灯源方法，采用反光、聚光、再反光、再聚光的一系列光线引导之后，最大限度地让led灯源发出的光线按照人为设定路径进行传播，使得亮度更加均匀，提高了光的利用率，带来的投影视觉效果也更加。

5、一种矩阵式投影机，投影灯源呈矩阵式排列设置在散热板上，液晶屏位于远离散热板的投影灯源之上，投影灯源从第三平面发出标准平行光，最终射向液晶屏，矩阵式分散设置，解决了集中排列产生的大量热能问题，其散热效果更快，从而该矩阵式投影机实现小型化，有利于携带和运输，整体发出光线亮度更均匀，投影视觉效果佳。

以上所述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。