專利名稱：高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及照明裝置或其系統(tǒng)的功能特征或零部件，具體來說，尤其涉及主要用于舞臺(tái)燈光照明的照明系統(tǒng)及其合光裝置。
背景技術(shù)：
LED (發(fā)光二極管)光源為綠色無污染的干凈節(jié)能光源，其可達(dá)到的光 通量設(shè)計(jì)指標(biāo)在逐年提升。目前LED光源主要應(yīng)用于一些小功率、低端的換色燈產(chǎn)品上。大功率舞臺(tái)燈光光源主要采用金鹵放電泡。金鹵放電泡為白色光源，使用壽命較 低，一般為幾百小時(shí)到數(shù)千小時(shí)不等。因金鹵放電泡的發(fā)光譜為白色連續(xù)光譜，舞臺(tái)燈光所 需的不同色彩只能靠彩色濾光片來濾光實(shí)現(xiàn)，使得燈光投射出的圖案具有較低的色彩飽和 度，色彩既不鮮艷，也不豐富。若舞臺(tái)燈光采用LED光源，則可以省掉所述彩色濾光片，并通過調(diào)節(jié)不同基色LED 的電流來改變光源的顏色，從而利用單色LED較高的色彩飽和度，可使舞臺(tái)燈光色彩的表 現(xiàn)自由度大為提高。但目前LED發(fā)熱量大，發(fā)光效率還不夠高，且單個(gè)LED芯片不能承受高 功率，因此大功率舞臺(tái)燈光的高光通量往往要靠LED陣列來實(shí)現(xiàn)。申請(qǐng)?zhí)枮?00720061982. 0的中國(guó)專利公開了一種舞臺(tái)燈的光源組件，采用一個(gè) LED陣列和大型散熱裝置，可以提供一百瓦的發(fā)光功率，并可通過控制點(diǎn)亮該LED陣列中交 錯(cuò)排列的不同色的LED來實(shí)現(xiàn)色彩調(diào)整。上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于當(dāng)控制LED陣列中交錯(cuò)排列的R、G、B不同色LED 來產(chǎn)生白光時(shí)，燈光裝置輸出光斑的亮度及顏色均勻性較差，因此該類燈通常適用于對(duì)光 均勻度要求比較低的帕燈、洗墻燈或泛光燈上；且當(dāng)對(duì)燈光裝置輸出功率要求較大時(shí)，隨著 LED陣列規(guī)模的擴(kuò)大，燈光裝置的體積、光學(xué)擴(kuò)展量變大，極可能造成對(duì)LED光線的收集效 率下降。因此，現(xiàn)有技術(shù)難以滿足大功率搖頭圖案燈對(duì)性能的高要求。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處， 而提出一種舞臺(tái)燈光照明裝置，以高效的合光效率來提供光輸出亮度及顏色的良好均勻 性。作為解決本實(shí)用新型技術(shù)問題而提出來的技術(shù)方案是，提供一種高效合光的舞臺(tái) 燈光照明裝置，包括至少兩個(gè)封裝在散熱基板上的LED陣列，尤其是，同一所述LED陣列上 的各LED芯片均為一同色LED芯片；還包括與各所述LED陣列相對(duì)應(yīng)的包括復(fù)數(shù)個(gè)透鏡的 透鏡陣列，每一所述透鏡對(duì)準(zhǔn)一 LED芯片以將該LED芯片的輸出光準(zhǔn)直成近平行光；還包括 一個(gè)分光合色裝置，將源自各LED芯片的所述近平行光匯聚成一束，投射往一聚焦透鏡，通 過該聚焦透鏡聚焦到該舞臺(tái)燈光照明裝置的光出口。上述方案中，該舞臺(tái)燈光照明裝置或者包括兩個(gè)所述LED陣列，所述分光合色裝 置為一合色濾光片，分別通過透射和反射的方式將源自該兩個(gè)LED陣列的近平行光匯聚成 一束；或者包括三個(gè)所述LED陣列，所述分光合色裝置為一個(gè)X型合色濾光裝置，該X型合 色濾光裝置的三個(gè)光入口端分別對(duì)準(zhǔn)一個(gè)LED陣列及該LED陣列所對(duì)應(yīng)的透鏡陣列。上述方案中，所述X型合色濾光裝置或者是由三片合色濾光片垂直交叉構(gòu)成的分 光合色片組，其中兩片具有相同的光學(xué)特性，分別緊貼另一片的兩面；或者是由四塊分光合 色直角棱鏡頂角相對(duì)粘合而成的分光合色棱鏡組。所述合色濾光片或者為二向色片，或者為鍍有分光濾光膜的玻璃片。上述方案中，舞臺(tái)燈光照明裝置還包括固定各所述散熱基板的定位裝置，在該定位裝置上包括對(duì)所述散熱基板位置進(jìn)行平移微調(diào)的至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置。上述方案中，在所述定位裝置上還包括對(duì)所述散熱基板位置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)的至少 一個(gè)角度調(diào)節(jié)裝置。上述方案中，舞臺(tái)燈光照明裝置還包括固定所述分光合色裝置的定位裝置，在該 定位裝置上包括對(duì)所述分光合色裝置方位進(jìn)行微調(diào)的調(diào)節(jié)裝置。上述方案中，所述調(diào)節(jié)裝置包括滑動(dòng)槽、齒輪、調(diào)整螺釘、緊定螺釘或彈簧。上述方案中，各所述LED陣列緊貼所述透鏡陣列，使得各LED與對(duì)應(yīng)的透鏡之間僅 留有厚度小于1. 5毫米的空氣隙。上述方案中，舞臺(tái)燈光照明裝置還包括圖案盤，該圖案盤所攜帶的圖案片之一正 對(duì)所述光出口。采用上述各技術(shù)方案，不僅使燈光裝置具有良好的亮度及顏色合光效果，還使燈 光裝置提高輸出功率的同時(shí)體積更為緊湊，光學(xué)擴(kuò)展量更小。


圖1示意了本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置的結(jié)構(gòu)之一；圖2示意了本實(shí)用新型合光裝置的結(jié)構(gòu)；圖3示意了采用圖2合光裝置的替換實(shí)施例的舞臺(tái)燈光照明裝置的結(jié)構(gòu)；圖4示意了圖1或圖3中透鏡陣列與LED陣列之間的耦合結(jié)構(gòu)；圖5示意了圖1或圖3中LED陣列的定位及調(diào)節(jié)裝置，其中圖5a以調(diào)整螺釘為例， 圖5b以滑動(dòng)槽為例；圖6示意了本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置的結(jié)構(gòu)之二 ；其中，各附圖標(biāo)記為1——LED芯片/芯片陣列，2——透鏡陣列，3、6——合光裝 置，4——聚焦透鏡，5——出光口，11——支架。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置包括至少兩個(gè)封裝在散熱基板上的 LED陣列1，同一所述LED陣列1上的各LED芯片均為一同色LED芯片；還包括與各所述LED 陣列相對(duì)應(yīng)的包括復(fù)數(shù)個(gè)透鏡的透鏡陣列2，每一所述透鏡對(duì)準(zhǔn)一 LED芯片以最大限度地 收集從該LED芯片發(fā)出的大角度光，并將該LED芯片的輸出光轉(zhuǎn)為具有一定發(fā)散角的近平 行光，此近平行光角度越小越好；還包括一個(gè)分光合色裝置3，將源自各LED的所述近平行 光匯聚成一束，投射往一聚焦透鏡4，通過該聚焦透鏡4聚焦到該舞臺(tái)燈光照明裝置的光出 Π 5。該圖中以包括三個(gè)LED陣列為例，主要便于利用R(紅)、G (綠)、B (藍(lán))三基色的 LED來合成各種顏色的輸出光。所述分光合色裝置3為一個(gè)X型合色濾光裝置，該X型合色 濾光裝置的三個(gè)光入口端分別對(duì)準(zhǔn)一個(gè)LED陣列及該LED陣列所對(duì)應(yīng)的透鏡陣列。如圖2 所示，所述X型合色濾光裝置可以是由三片合色濾光片30 32垂直交叉構(gòu)成的分光合色 片組，其中兩片31、32具有相同的光學(xué)特性，分別緊貼另一片30的兩面。所述合色濾光片 30 32可以是二向色片，也可以是鍍有分光濾光膜的玻璃片。通常根據(jù)其使用面積大小， 所述合色濾光片的厚度選擇為0. 5毫米，0. 7毫米或是1. 1毫米。如該圖所示，以鍍有分光 濾光膜的玻璃片為例，所述合色濾光片30可以在Sl面上鍍反藍(lán)光透紅、綠光的濾光膜，在S2面上鍍?cè)鐾改碓黾庸饩€的透過率。所述合色濾光片31、32可以在S4面上鍍反紅光透 藍(lán)、綠光的濾光膜，在S3面上鍍?cè)鐾改碓黾庸饩€的透過率。則當(dāng)所述R、G、B LED芯片均 被點(diǎn)亮?xí)r，該X型合色濾光裝置將輸出均勻混合的白光；相對(duì)于傳統(tǒng)光合成方式，該X型合 色濾光裝置具有光學(xué)透過率高，體積緊湊，易于實(shí)現(xiàn)大功率光合成的優(yōu)點(diǎn)，尤其可以使合成 光的光學(xué)擴(kuò)展量保持不變。如圖3所示意，所述X型合色濾光裝置3可以采用由四塊分光合色直角棱鏡頂角 相對(duì)粘合而成的分光合色棱鏡組6來替換。其不足之處在于分光合色直角棱鏡的制作工藝 相對(duì)較為復(fù)雜，成本偏貴，且對(duì)入射光的角度比較敏感，對(duì)鍍膜的要求會(huì)較高。如圖5所示，本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置還包括固定各所述散熱基板的定位裝 置，在該定位裝置上包括對(duì)所述散熱基板位置進(jìn)行平移微調(diào)的至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，可以是 滑動(dòng)槽(如圖5b)或齒輪，用來修正由R、G、B三色LED芯片位置偏離所帶來的合光偏色。在 所述定位裝置上還可以包括對(duì)所述散熱基板位置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)的至少一個(gè)角度調(diào)節(jié)裝置， 例如但不限于(如圖5a所示的)調(diào)整螺釘或緊定螺釘、彈簧，用來修正LED陣列角度傾斜 所帶來的合光色彩不勻。本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置還包括固定所述分光合色裝置的定位裝置。可以用 設(shè)置在該定位裝置上的對(duì)所述分光合色裝置方位進(jìn)行微調(diào)的調(diào)節(jié)裝置來替代上述基于散 熱基板的調(diào)節(jié)裝置，或作為該基于散熱基板的調(diào)節(jié)裝置的補(bǔ)充。如圖4所示，若在所述透鏡陣列2與芯片之間填充硅膠，雖可增加光源的光通量 (增加的倍數(shù)小于n2，其中η為透鏡的折射率)，但光學(xué)擴(kuò)展量也將增加η2倍，從而對(duì)投影 FNO(FNO=焦距/入射孔徑或有效口徑)受限的系統(tǒng)來說，光會(huì)有很大的損失。為此，本實(shí) 用新型舞臺(tái)燈光照明裝置令各所述LED陣列1緊貼所述透鏡陣列2，中間例如但不限于用 網(wǎng)狀支架11來支承和隔離，使得各LED芯片與對(duì)應(yīng)的透鏡之間僅留有厚度小于1. 5毫米的 空氣隙，將使光源保持最小的光學(xué)擴(kuò)展量，從而大大提高對(duì)LED芯片發(fā)光的利用率。試驗(yàn)驗(yàn) 證，空氣隙越小，越有利于光學(xué)收集。本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置還可以包括圖案盤，攜帶有一張或一張以上的圖案 片。被選中的所述圖案片可以正對(duì)所述光出口 5。在系統(tǒng)對(duì)顏色種類要求不高的場(chǎng)合，本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置或許可以如圖 6所示，僅包括兩個(gè)所述LED陣列1 ；所述分光合色裝置3為一合色濾光片，分別通過透射和 反射的方式將源自該兩個(gè)LED陣列的近平行光匯聚成一束。
權(quán)利要求一種高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，包括至少兩個(gè)封裝在散熱基板上的LED陣列(1)，其特征在于同一所述LED陣列上的各LED芯片均為一同色LED芯片；還包括與各所述LED陣列相對(duì)應(yīng)的包括復(fù)數(shù)個(gè)透鏡的透鏡陣列(2)，每一所述透鏡對(duì)準(zhǔn)一LED芯片以將該LED芯片的輸出光準(zhǔn)直成近平行光；還包括一個(gè)分光合色裝置(3)，將源自各LED芯片的所述近平行光匯聚成一束，投射往一聚焦透鏡(4)，通過該聚焦透鏡聚焦到該舞臺(tái)燈光照明裝置的光出口(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于該舞臺(tái)燈光照明裝置或者包括兩個(gè)所述LED陣列(1)，所述分光合色裝置(3)為一合色 濾光片，分別通過透射和反射的方式將源自該兩個(gè)LED陣列的近平行光匯聚成一束；或者包括三個(gè)所述LED陣列(1)，所述分光合色裝置(3)為一個(gè)X型合色濾光裝置，該X型合色濾光裝置的三個(gè)光入口端分別對(duì)準(zhǔn)一個(gè)LED陣列及該LED陣列所對(duì)應(yīng)的透鏡陣列 ⑵。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于所述X型合色濾光裝置或者是由三片合色濾光片垂直交叉構(gòu)成的分光合色片組，其中 兩片具有相同的光學(xué)特性，分別緊貼另一片的兩面；或者是由四塊分光合色直角棱鏡頂角 相對(duì)粘合而成的分光合色棱鏡組。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于 所述合色濾光片或者為二向色片，或者為鍍有分光濾光膜的玻璃片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于還包括固定各所述散熱基板的定位裝置，在該定位裝置上包括對(duì)所述散熱基板位置進(jìn) 行平移微調(diào)的至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于在所述定位裝置上還包括對(duì)所述散熱基板位置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)的至少一個(gè)角度調(diào)節(jié)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于還包括固定所述分光合色裝置的定位裝置，在該定位裝置上包括對(duì)所述分光合色裝置 方位進(jìn)行微調(diào)的調(diào)節(jié)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于 所述調(diào)節(jié)裝置包括滑動(dòng)槽、齒輪、調(diào)整螺釘、緊定螺釘或彈簧。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于各所述LED陣列緊貼所述透鏡陣列，使得各LED與對(duì)應(yīng)的透鏡之間僅留有厚度小于1. 5 毫米的空氣隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于 還包括圖案盤，該圖案盤所攜帶的圖案片之一正對(duì)所述光出口(5)。
專利摘要一種高效合光的舞臺(tái)燈光照明裝置，包括至少兩個(gè)LED陣列(1)，尤其是，同一所述LED陣列(1)上的各LED芯片均為一同色LED；還包括與各所述LED陣列相對(duì)應(yīng)的包括復(fù)數(shù)個(gè)透鏡的透鏡陣列(2)，以調(diào)整產(chǎn)生近平行光；分光合色裝置(3)，匯聚所述近平行光成一束，投射往聚焦透鏡(4)以聚焦到光出口(5)。還可以在各所述散熱基板或分光合色裝置(3)的定位裝置上設(shè)置有進(jìn)行位置微調(diào)的調(diào)節(jié)裝置；或使各LED與對(duì)應(yīng)的透鏡之間僅留有厚度小于1毫米的空氣隙。采用本實(shí)用新型的燈光裝置將具有良好的合光效果，體積更為緊湊，光學(xué)擴(kuò)展量更小。
文檔編號(hào)F21S8/00GK201568808SQ200920134368
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者李屹 申請(qǐng)人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司