[发明专利]照明系统及图案投射灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学系统，且特别涉及一种照明系统与图案投射灯(Gobo projector)。

背景技术

近年来，由于发光二极管(light emitting diode，LED)的发光亮度与发光效率持续地提升，故逐渐被使用于照明系统中。一般而言，大于50W的高功率发光二极管通常需搭配大的封装以降低热阻。另一方面，为了增加照明系统的输出亮度，封装芯片上通常会配置多个发光二极管以达到更高的功率(如120W)，而这同时也会使发光二极管的发光面积增加。然而，当发光二极管的发光面积增加时，发光二极管的光展量(entendue)也会增加。

一般而言，光学元件的光展量依据光学元件的发光面积与光线发射角的乘积得出，亦即当发光面积与光线的发射角越大时，光学元件的光展量会越大。因此，一旦前端照明系统的光展量大于后端光学元件的光展量时，将会使得前端照明系统的光能量无法完全传递至后端的光学元件，从而造成系统的光使用效率的浪费。换句话说，现有技术的光学系统会因发光二极管的发光面积太大，而有光展量增加，进而导致系统的光使用效率低落的缺点。除此之外，现有技术的芯片上的发光二极管的配置也有散热不易的问题，因此照明系统的照明亮度依旧并不理想。

为了改善上述情况，现有技术中在发光二极管前方加了一个球面镜以汇聚光束，并通过多个这样的结构达到高功率输出的效果。然而，由于这些加了球面镜的发光二极管的彼此间距较大，故会使得发光二极管的发光面积较为分散。因此，在这样的架构下，亦会增加发光二极管的光展量，从而导致最后照射到物体的光亮度不足。

为了解决上述问题，提出了一种包括反射单元的照明系统。举例来说，美国专利号7070301与7222968公开了包括反射镜的照明系统。然而，由于反射镜在制作与组装上较不易，故会增加照明系统的制作成本。此外，此照明系统所使用的元件较多，亦会增加照明系统的体积与重量。另外，美国专利号7331694、7733574与美国专利公开号20050174768亦公开了利用透镜组增加照明系统的照明效率的技术。

由上述可知，如何设计一种照明系统，使其能够兼顾较低的制造成本以及较高的光使用效率便成为相关从业人员所亟欲研究的重点。

发明内容

本发明提供一种照明系统，其兼具低成本与良好光使用效率的优点。

本发明提供一种图案投射灯，其兼具低成本且能提供良好的投射效果。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明实施例提供一种照明系统。照明系统包括光源阵列、第一透镜以及透镜阵列。光源阵列用于提供多个光束。第一透镜配置于光束的传递路径上，其中照明系统的焦距为f，第一透镜的焦距为f1，且2≤|f1/f|≤8。透镜阵列配置于光束的传递路径上，且位于光源阵列与第一透镜之间。透镜阵列包括多个凸面朝向第一透镜的第二透镜，其中光束分别通过对应的这些第二透镜，并传递至第一透镜。

除此之外，本发明实施例还提供一种图案投射灯。图案投射灯包括上述照明系统、投射镜头以及图案片。投射镜头配置于光束的传递路径上，且位于照明系统的后方。图案片配置于光束的传递路径上，且位于照明系统与投射镜头之间。

本发明实施例可达到下列优点或功效的至少其一。在本发明实施例中，通过适当地设计第一透镜与第二透镜的光学特性，能提升照明系统的光使用效率与光均匀度，故相较于现有技术的照明系统，本实施例的照明系统具有降低制作成本、缩小体积与减轻重量的优点，且图案投射灯能提供良好的投射效果。

为让本发明上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的图案投射灯的架构示意图；

图2为图1的光源、透镜阵列、透镜与图案片的立体示意图；以及

图3A与图3B分别为图2的亮区A沿X轴与Y轴的光能量分布图。

【主要元件符号说明】

100：图案投射灯

110：照明系统

120：图案片

130：投射镜头

112：光源阵列

114：透镜阵列

116：透镜

112’：光源

112a：发光二极管

112b：球面镜

L1、L2：光束

P1、P2：传递路径

S1～S7：表面