一种投影显示用准直光学模组的制作方法

1.本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种投影显示用准直光学模组。


背景技术：

2.投影仪是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，因其便携和大屏的特性，目前广泛应用于家庭、娱乐、商务、工程、办公、教育等领域，led是一种半导体发光器件，因其具备发光效率高、节能环保、体积小、冷光源的特性，led光源已经是继白炽灯、卤素灯、荧光灯后的主流光源。
3.因投影仪所需的光强度非常高，投影用的led光源一般采用数十或数百颗led晶片组合而成，因此，投影用的led光源一般是面光源，从而造成投影系统配光困难，同时led晶片的光能量分布呈朗伯形分布，有悖于投影光学系统高均匀性之设计要求。
4.目前led投影仪常用的光源配光方案为反光杯配光和透镜配光，其中反光杯配光是投影市场上的主流，反光杯配光之特点是光线利用率较高，成本低，实现方式简单，但其光分布极不均匀，极易造成lcd屏幕黑屏或画面模糊等问题，而透镜配光的优势是可以解决光线均匀分布的问题，但光线利用率低，成本高，设计难度大。
5.因此，有必要提供一种投影显示用准直光学模组解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种投影显示用准直光学模组，解决了光分布均匀性有待提高的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供的投影显示用准直光学模组，包括：
8.led基板；
9.散热机构，所述散热机构包括热管和两组散热翅片，所述热管固定安装在所述led基板的散热面，所述led基板的底部固定安装有两组散热翅片，两组所述散热翅片对称安装在所述热管的两侧；
10.双层光通机构，所述双层光通机构包括第一层曲面单元、第二层曲面单元和定位柱，所述第一层曲面单元的输入端抵接安装在所述led基板上，所述第二层曲面单元的输入端固定安装于所述第一层曲面单元的输出端，所述第二层曲面单元的光输出端面上开设有直角台阶，所述第二层曲面单元外表面固定安装有定位柱；
11.led光源，所述led光源固定安装于所述led基板上，所述led光源的输出端位于所述第一层曲面单元的光输入面上；
12.菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜通过所述直角台阶固定安装在所述第二层曲面单元的光输出端面。
13.优选的，所述led基板表面分布有至少八组焊盘单元，每组焊盘单元由三个焊盘组成，其中左右两边的焊盘为正负极焊盘，其与所述led光源的正负极导通，主要负责传导电流，而中间焊盘为导热焊盘，其与led光源不导通，主要负责传导热量。
14.优选的，所述正负极焊盘的宽度为0.1-1.5mm，长度为1.2-5.5mm。
15.优选的，所述导热焊盘的宽度为0.5-3mm之间，长度为1.2-5.5mm，正负极焊盘与导热焊盘之间最短电路间距为0.1-0.5mm。
16.优选的，所述led基板为pcb板，厚度为0.3-4mm。
17.优选的，所述热管外形为方形结构，厚度介于2-8mm。
18.优选的，所述热管内部灌注有致冷工质，然后抽真空并密封处理。
19.优选的，所述led基板上开设有对接卡槽，所述散热翅片抵接安装在所述led基板上，还包括：
20.对接罩，所述对接罩固定安装于所述第一层曲面单元上，所述对接罩上开设有安插槽；
21.调节机构，所述调节机构包括调节丝轴、至少两组移动滑块和至少两组定位卡板，所述调节丝轴转动安装在所述对接罩上，所述调节丝轴上螺纹安装有移动滑块，所述移动滑块与所述对接罩滑动连接，所述移动滑块的一侧固定安装有定位卡板，一组所述移动滑块对应一组所述定位卡板；
22.对接板，所述对接板固定安装于所述散热翅片上，所述对接板通过所述对接卡槽和所述安插槽伸入所述对接罩内，所述对接板上开设有连接卡孔，所述定位卡板通过所述连接卡孔与所述对接板卡接限位。
23.优选的，所述安插槽至少开设有两组，所述安插槽与所述对接罩内连通。
24.优选的，所述对接板至少设置有两组，所述对接板的表面与所述安插槽相适配。
25.与相关技术相比较，本实用新型提供的投影显示用准直光学模组具有如下有益效果：
26.本实用新型提供一种投影显示用准直光学模组，采用双层光通机构组合led基板、散热机构、led光源和菲涅尔透镜，提高光线照射的利用率，控制设备的成本，成型后光源分布均匀，使得画面清洗可靠，从而解决光线分布不均匀的问题，整体结构的稳定性提高。
附图说明
27.图1为本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的第一实施例的三维图；
28.图2为图1所示的整体的侧视图；
29.图3为本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的第二曲面单元内部的三维图；
30.图4为本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的第二实施例的三维图；
31.图5为图4所示的a部放大示意图；
32.图6为本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的散热翅片的拆分结构示意图；
33.图7为本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的定位卡板部分的优化方案的结构示意图。
34.图中标号：
35.1、led基板，101、对接卡槽；
36.2、散热机构，21、热管，22、散热翅片；
37.3、双层光通机构，31、第一层曲面单元，32、第二层曲面单元，321、直角台阶，33、定位柱；
38.4、led光源；
39.5、菲涅尔透镜；
40.6、对接罩，601、安插槽；
41.7、调节机构，71、调节丝轴，72、移动滑块，73、定位卡板，731、缓冲槽；
42.8、对接板，801、连接卡孔；
43.9、弹性限位机构，91、限位滑轴，92、支撑弹簧，93、抵接滑架。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
45.第一实施例：
46.请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的第一实施例的三维图；图2为图1所示的整体的侧视图；图3为本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的第二曲面单元内部的三维图。
47.一种投影显示用准直光学模组包括：
48.led基板1；
49.散热机构2，所述散热机构2包括热管21和两组散热翅片22，所述热管21固定安装在所述led基板1的散热面，所述led基板1的底部固定安装有两组散热翅片22，两组所述散热翅片22对称安装在所述热管21的两侧；
50.双层光通机构3，所述双层光通机构3包括第一层曲面单元31、第二层曲面单元32和定位柱33，所述第一层曲面单元31的输入端抵接安装在所述led基板1上，所述第二层曲面单元32的输入端固定安装于所述第一层曲面单元31的输出端，所述第二层曲面单元32的光输出端面上开设有直角台阶321，所述第二层曲面单元32外表面固定安装有定位柱33；
51.led光源4，所述led光源4固定安装于所述led基板1上，所述led光源4的输出端位于所述第一层曲面单元31的光输入面上；
52.菲涅尔透镜5，所述菲涅尔透镜5通过所述直角台阶321固定安装在所述第二层曲面单元32的光输出端面。
53.现有的投影光学系统主要包括散热器、光源、光通、菲涅尔透镜、成像组件、镜头组件等，其零件繁多，组装难度大，稍有不慎，即使是光学零部件细微的偏移亦会导致整个光学系统的性能严重下降。
54.采用双层光通机构3组合led基板1、散热机构2、led光源4和菲涅尔透镜5，提高光线照射的利用率，控制设备的成本，成型后光源分布均匀，使得画面清洗可靠，从而解决光线分布不均匀的问题，整体结构的稳定性提高。
55.所述led基板1表面分布有至少八组焊盘单元，每组焊盘单元由三个焊盘组成，其中左右两边的焊盘为正负极焊盘，其与所述led光源4的正负极导通，主要负责传导电流，而中间焊盘为导热焊盘，其与led光源4不导通，主要负责传导热量。
56.所述正负极焊盘的宽度为0.1-1.5mm，长度为1.2-5.5mm。
57.所述导热焊盘的宽度为0.5-3mm之间，长度为1.2-5.5mm，正负极焊盘与导热焊盘
之间最短电路间距为0.1-0.5mm。
58.所述led基板1为pcb板，厚度为0.3-4mm。
59.led基板1的电路包含有串联电路和并联电路，其中串联电路中的焊盘单元数量不超过12，并联电路数量≥2；
60.led基板1上的每一串联电路中，相邻焊盘单元之间为首尾连接，即第一个焊盘单元的负极与第二个焊盘单元的正极导通；
61.依次类推，直至该串联电路完成。
62.led基板1上的每一并联电路中，焊盘单元数量均为相等，并且所有焊盘单元纵向中心间距与横向中心间距均为相等。
63.led基板1为金属pcb基板或陶瓷pcb基板，led基板1材质包括但不限于铜基板、铝基板、氧化铝基板、氮化铝基板或其它金属或非金属复合基板。
64.所述热管21外形为方形结构，厚度介于2-8mm。
65.所述热管21内部灌注有致冷工质，然后抽真空并密封处理。
66.所述led光源4半功率角度不超过90度，其呈点阵式排布于led基板正面，led光源4实际安装和使用时，横向阵列的数量为2-60之间，led光源纵向阵列的数量为2-40之间；
67.相邻led光源4的间距介于2-10mm之间；
68.led光源4通过固晶材料粘接固定于led基板1上，led光源4的晶片结构包括正装结构晶片、倒装结构晶片、垂直结构晶片。
69.固晶材料包括但不限于绝缘胶、锡膏、银胶。
70.热管21和散热翅片22组成散热机构2；
71.热管21外形为圆形或方形，厚度或直径介于2-8mm；
72.热管21内部灌注有致冷工质，然后抽真空并密封处理，致冷工质包括但不限于乙醇、水、丙酮、r134a、液氨；
73.在可选的方式中，散热翅片22为铝材或铜材，热管穿透散热翅片22，并与散热翅片22紧密连接，连接方式包括铆合、胶水粘接、锡膏焊接。
74.第一层曲面单元31和第二层曲面单元32结合组成双层光通机构3；
75.第一层曲面单元31是多孔式的方台形状曲面，其由若干个点阵式排布的曲面单元阵列组成；
76.曲面单元的入光口和出光口一一对应，并且出光口尺寸大于入光口；
77.其入光口形状为方形或圆形，边长或直径介于1-5mm之间；
78.出光口为方形，边长介于5-20mm之间；
79.入光口至出光口的长度距离为2-10mm之间；
80.入光口和出光口之间由平滑的自由曲面连接，该平滑自由曲面的壁厚为0.3-3mm之间；
81.曲面单元横向阵列的数量为2-60之间，曲面单元纵向阵列的数量为2-40之间；
82.每个相邻曲面单元的入光口之间不直接连接，每个相邻曲面单元的出光口之间为紧密连接；
83.该曲面单元的内壁面与入口面成夹角，夹角范围为105-140度，所有曲面单元的内壁面均镀铝或镀银处理。
84.第二层曲面单元为单孔式的方台形状曲面；
85.该曲面单元呈方台形状，是由一个入光口和一个出光口构成，入光口和出光口一一对应，并且出光口尺寸大于入光口；
86.入光口形状为方形，边长在30-120mm之间；
87.出光口为长方形，边长长度介于50-200mm之间，并且出光口的长边和宽边之长度比例为16：9或4：3；
88.入光口至出光口的长度距离为5-30mm之间；
89.入光口和出光口之间由平滑的自由曲面连接，该平滑自由曲面的壁厚为0.3-3mm之间；
90.该曲面单元的内壁面与入口面成夹角，夹角范围为95-135度，所有曲面单元的内壁面均镀铝或镀银处理。
91.在第一层曲面单元31的入光口一侧，有若干个定位柱33，定位柱33的直径为0.5-2mm，定位柱33比第一层曲面单元31入光口高出0.3-2mm；
92.在第二层曲面单元32的出光口一侧，有直角台阶321，台阶高度深度为0.3-2mm，台阶高度为0.3-2mm；
93.第二层曲面单元32的长度要比第一层曲面单元31的长度更长，并且第二层曲面单元32的夹角要比第一层曲面单元31的夹角更小；
94.第一层曲面单元31的出光面和第二层曲面单元32的入光面重合，且第一层曲面单元31的出光面外围与第二层曲面单元32的入光面外围为无缝连接。
95.所述菲涅尔透镜5为准直菲涅尔透镜，其四边尺寸与第二层曲面单元32的之间直角台阶321尺寸吻合，或比台阶＜0.3mm之内；
96.菲涅尔透镜5焦距与led发光面积及距离对应，菲涅尔透镜材质包含pc、玻璃、pmma、有机硅胶；
97.菲涅尔透镜与第二层曲面单元32的出光面平行，并且紧贴于双层光通机构2的第二层曲面单元32的直角台阶321上。
98.本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的工作原理如下：
99.led基板1上的led光源4启动后，第一层曲面单元31通过多点位的曲面结构将光线均匀传导至第二层曲面单元32内；
100.光线通过曲面结构后均匀的从第一层曲面单元31进入第二层曲面单元32，多点位的光源向第二层曲面单元32内传导，通过第二层曲面单元32的整流后均匀的出光；
101.第二层曲面单元32的出光再通过菲涅尔透镜5进行稳定的传输。
102.与相关技术相比较，本实用新型提供的投影显示用准直光学模组具有如下有益效果：
103.采用双层光通机构3组合led基板1、散热机构2、led光源4和菲涅尔透镜5，提高光线照射的利用率，控制设备的成本，成型后光源分布均匀，使得画面清洗可靠，从而解决光线分布不均匀的问题，整体结构的稳定性提高。
104.第二实施例：
105.请参阅图4、图5和图6，基于本技术的第一实施例提供的一种投影显示用准直光学模组，本技术的第二实施例提出另一种投影显示用准直光学模组。第二实施例仅仅是第一
实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。具体的，本技术的第二实施例提供的投影显示用准直光学模组的不同之处在于，所述led基板1上开设有对接卡槽101，所述散热翅片22抵接安装在所述led基板1上，还包括：
106.对接罩6，所述对接罩6固定安装于所述第一层曲面单元31上，所述对接罩6上开设有安插槽601；
107.调节机构7，所述调节机构7包括调节丝轴71、至少两组移动滑块72和至少两组定位卡板73，所述调节丝轴71转动安装在所述对接罩6上，所述调节丝轴71上螺纹安装有移动滑块72，所述移动滑块72与所述对接罩6滑动连接，所述移动滑块72的一侧固定安装有定位卡板73，一组所述移动滑块72对应一组所述定位卡板73；
108.对接板8，所述对接板8固定安装于所述散热翅片22上，所述对接板8通过所述对接卡槽101和所述安插槽601伸入所述对接罩6内，所述对接板8上开设有连接卡孔801，所述定位卡板73通过所述连接卡孔801与所述对接板8卡接限位。
109.通过将散热翅片22抵接安装在led基板1上，方便设备的拼接和组装，组装后对接板8通过对接卡槽101和安插槽601插入对接罩6内，配合调节机构7完成安装后的对接板8进行锁定限位，从而保障散热翅片22抵接安装后的稳定性。
110.调节丝轴71的轴端转动安装在所述对接罩6上，所述调节丝轴71的一端贯穿所述对接罩6且延伸至所述对接罩6外，所述调节丝轴71的一端固定安装有调节旋钮，方便手动旋转和操控。
111.调节丝轴71正转时，移动滑块72前进，移动滑块72方便带动定位卡板73前进，定位卡板73通过连接卡孔801卡入安装后的对接板8上，方便对接板8安装后的锁定；
112.调节丝轴71反转时，移动滑块72后退，移动滑块72方便带动定位卡板3后退，定位卡板73从连接卡孔801内抽出，方便对接板8的拆卸。
113.所述安插槽601至少开设有两组，所述安插槽601与所述对接罩6内连通。
114.所述对接板8至少设置有两组，所述对接板8的表面与所述安插槽601相适配。
115.本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的工作原理：
116.当需要将散热翅片22对接安装在led基板1上时，优先将led基板1上的led光源4对准在第一层曲面单元31上；
117.再将散热翅片22上的对接板8对准在对接卡槽101和安插槽601上，散热翅片22抵接在led基板1上，对接板8插入对接罩6内；
118.手动旋转调节丝轴71，调节丝轴71带动移动滑块72前进，移动滑块72带动定位卡板73卡入连接卡孔801内，形成对安装后对接板8的锁定限位，完成设备安装后的定位。
119.本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的有益效果：
120.通过将散热翅片22抵接安装在led基板1上，方便设备的拼接和组装，组装后对接板8通过对接卡槽101和安插槽601插入对接罩6内，配合调节机构7完成安装后的对接板8进行锁定限位，从而保障散热翅片22抵接安装后的稳定性。
121.优化方案：
122.参阅图7，所述投影显示用准直光学模组的优化方案，所述定位卡板73上开设有缓冲槽731，还包括：
123.弹性限位机构9，所述弹性限位机构9包括限位滑轴91、支撑弹簧92和抵接滑架93，
所述限位滑轴91固定安装于所述定位卡板73内，所述限位滑轴91上套设安装有支撑弹簧92，所述支撑弹簧92的顶端固定安装有抵接滑架93，所述抵接滑架93滑动安装于所述限位滑轴91上，所述抵接滑架93的表面通过所述缓冲槽731滑动安装于所述定位卡板73上，所述抵接滑架93的顶面为梯形结构，所述抵接滑架93通过所述连接卡孔801抵接在所述对接板8上。
124.通过在定位卡板73上安装有弹性限位机构9，定位卡板73伸入连接卡孔801内后，抵接滑架93抵接在对接板8上，且形成弹性收缩的结构，增加抵接滑架93与对接板8的弹性支撑作用力，保障对接板8安装后的稳定性。
125.本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的工作原理：
126.在定位卡板73插入连接卡孔801内，抵接滑架93与对接板8抵接限位，抵接滑架93收缩且通过支撑弹簧92保持向上的弹性支撑力；
127.在定位卡板73脱离连接卡孔801内，抵接滑架93在支撑弹簧92的弹性支撑作用下向上完全抬起，且与对接板8分离，使得对接板8能够正常的拆分，以便于设备的拆卸。
128.本实用新型提供的投影显示用准直光学模组的有益效果：
129.通过在定位卡板73上安装有弹性限位机构9，定位卡板73伸入连接卡孔801内后，抵接滑架93抵接在对接板8上，且形成弹性收缩的结构，增加抵接滑架93与对接板8的弹性支撑作用力，保障对接板8安装后的稳定性。
130.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。