專利名稱：一種led投光成像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電技術領域，具體來說是一種LED投光成像裝置。
背景技術：
目前，投光成像裝置， 一般是由支架、外殼，及依次設置的成像系統(tǒng)、 旋轉盤和光源構成，光源部分為能夠聚光且射出強光的設備，在現(xiàn)有的設備 中大多采用了普通燈光技術，例如放電燈炮。采用放電燈炮作為此類設備的 光源有以下幾個缺點
1、 用放電燈泡射出來的光有一大部分是紅外線(熱量)，這熱量必須從 光學部件快速排出，所以光學系統(tǒng)必須有一個冷卻系統(tǒng)。而這個冷卻系統(tǒng)通 常用的是風機，所以在光學裝置中一般不可以將其與外面的環(huán)境封閉隔開， 因為它需要有進風口和出風口來把光學系統(tǒng)中的熱量降低。在光學系統(tǒng)中存 在著巨大的熱量的另外一個問題是圖案片、色片、其他光學效果片的材料必 須是反熱^"料。而這些反熱材料一般是比較難生產(chǎn)，所以也很昂貴。再說我 們也知道其它像電機、霍爾元件、線路板等等這樣的配件的壽命也會受到熱 量的影響。
2、 放電燈泡還有其它關于技術上特有的一些缺點1)壽命短(例如
1200W燈泡的壽命是1000小時左右，250W燈泡的壽命是3000小時左右)；2) 不能從100%到0%平滑地調光；3)工作在比較低瓦速的情況下，燈泡的壽 命會縮短(比如燈泡的壽命在瓦速100%下工作會比在瓦速30%下工作要 長)；4)放電燈泡不容易頻閃；5)大部分放電燈泡需要預熱的時間。
3、 在設備中還要設置一反光杯，以達到更好的聚光效果。 在投光成像裝置技術中，也有采用LED作光源的設備。然而，目前發(fā)明
的LED燈具設備所采用的多個LED燈珠組合時都是共用一塊散熱片把所有的 LED燈珠裝在一起，這樣，當任何一顆LED燈珠過熱時，這個熱量會把整塊 散熱片的溫度提高，從而減低了散熱片散熱的功能，甚至有可能導致其他燈 珠的溫度過高甚至毀壞。 '

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能、散熱效果好、使用壽命長，可廣泛用于
投影燈、搖頭燈等產(chǎn)品的LED投光成像裝置。 進一步的改進是要改善產(chǎn)品的防塵效果。
本發(fā)明通過下述技術方案來實現(xiàn)
一種LED投光成像裝置，包括支架、外殼及依次設置的成像系統(tǒng)、旋轉 盤、光源，成像系統(tǒng)、旋轉盤安裝在支架上，其特征在于所述光源由多個 LED燈珠構成的LED燈珠群組成，各LED燈珠分布在一聚光凹面上，每一個 LED燈珠的發(fā)光端朝向凹面的內(nèi)側且指向凹面的焦點。
所述凹面為球面或拋物線曲面。
在所述LED燈珠底部設有散熱結構，其由一柱體和均勻分布在柱體外周 面呈發(fā)散狀的條狀體構成，位于同一周向截面的相鄰的兩條狀體之間設有間 隙，在柱體的軸向方向的相鄰的兩條狀體之間也設有間隙，散熱結構的軸心 線與LED燈珠的軸心線重合。所述柱體為一設有中心通孔的圓柱體。 所述每一個LED燈珠的發(fā)光端的前部設有一聚光光學透鏡。 在所述凹面的焦點的兩側的任一側或在焦點處設有光學透鏡。 所述光學透鏡與成像系統(tǒng)之間設有一調節(jié)焦距的焦鏡，焦鏡可沿光軸線 移動。
所述旋轉盤可轉動，通過一電機或電子機械配件由電子控制驅動，旋轉 盤上可加載圖案片或色片或光學效果片。
所述旋轉盤上加載的圖案片或色片或光學效果片是通過印刷而成的薄膜 片或過濾片。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點-
1.由于光源由光源由多個LED燈珠構成的LED燈珠群組成，各LED燈珠 分布在一聚光凹面上，每一個LED燈珠的發(fā)光端朝向凹面的內(nèi)側且指向凹面 的焦點。這樣使LED燈珠群成為一個能夠射出燈光方向大概相同的組合光的 光學系統(tǒng)，這個光學系統(tǒng)射出來的組合光亮度接近曲線表面上所有的LED燈 珠亮度的合計亮度總和，并且它射出來的組合光屬于平滑亮度的效果即肉眼 可以看到的光，且提出了一個光學系統(tǒng)的原理，也就是通過采用多個LED燈 珠做出聚光圖像或可以調焦的效果而不再需要通過反光杯裝置來達到聚光成 像的效果。本發(fā)明提供了一個可以應用容易生產(chǎn)制作的圖案片、色片和光學 效果片的光學系統(tǒng)。由此可見，本發(fā)明可以用作各種投光成像裝置的場合， 特別是在投影燈或搖頭燈等舞臺燈光設備的投光成像裝置中，在光源部分完
全可以取代普通燈光技術，例如放電燈炮。另外，可以省去反光杯裝置，也 就是說，利用本發(fā)明的光源部分可以直接取代傳統(tǒng)的"放電燈炮+反光杯裝 置"。
2.由于是在每一個LED燈珠上設有一散熱結構，散熱結構由一柱體和均 勻分布在柱體外周面呈發(fā)散狀的條狀體構成，位于同一周向截面的相鄰的兩 條狀體之間設有間隙，在柱體軸向方向的相鄰的兩條狀體之間也設有間隙， 散熱結構的軸心線與電路板中心線重合。也就是說本發(fā)明提供了一個有效而 獨立隔離的散熱方法。由于每一個LED燈珠都具有獨立隔離的散熱結構，所 以LED燈珠的熱量也是獨立隔離的。因此，在整個裝置里，LED燈珠受到其 它LED燈珠的熱量的影響不大，如果有一個LED燈珠或者一些LED燈珠熱量 過高，在熱量能夠流到其他LED燈珠之前，燈具會斷電保護燈具里面的其他 LED燈珠和配件。所以說，用獨立的LED燈珠散熱結構，LED燈珠的過熱問題 就不會造成對其他LED燈珠的影響。在本發(fā)明中，柱體成為一大塊固體核心 散熱材料且放置于中央，從而可以快速地把LED投光成像裝置的熱量移走， 呈發(fā)散狀的條狀體的設置，且位于同一周向截面的相鄰的兩條狀體之間設有 間隙，在柱體軸向方向的相鄰的兩條狀體之間也設有間隙，從而增大了散熱 裝置的表面面積，故可以在很短時間內(nèi)將熱量散布到周圍的空氣中。這些間 隙的結構設計，使得空氣在散熱裝置里面的流通距離縮短，熱量更容易散走， 因此，熱空氣也就不會被困在散熱裝置里面，而是快速地和其他外圍空氣一 起排出。本發(fā)明LED燈珠的散熱結構的設計不但讓很多條狀體在很小的范圍 里排列得很緊湊，同時也使得每一個LED燈珠的散熱結構擁有盡可能大的面 積。每一個LED燈珠的散熱結構的直徑和截面尺寸都可以按照LED燈珠之間 的距離或者LED燈珠的安裝角度來進行相應的調整。因為LED燈珠群呈凹面 的形狀排布，所以每一個LED燈珠的散熱結構也是在一個曲線的平面上，這 時散熱結構之間的平均距離比在同一個平坦的平面上之間的平均距離大(條 狀體越長，條狀體之間的距離就越大)，故LED燈珠的散熱結構之間的距離越 大，LED燈珠群的散熱結構的體積與面積也就可以設計越大，而且，散熱結 構之間的空氣也就可以四處暢通無阻。
3. 每一個LED燈珠的前部設有一聚光光學透鏡，這樣可以把LED燈珠的
光聚在一個小角度范圍內(nèi)的光束里，有利于整個光源的聚光效果。
4、 由于在凹面的焦點的兩側的任一側或在焦點處設有一光學透鏡，這樣
可以改變射出來的光的角度的大小，同時只讓有用的光通過圖案片、色片、 光學效果片系統(tǒng)，從而射出所要達到的圖像和播放效果，另外，就是把光路 部分封閉了，阻止了外部環(huán)境的灰塵的進入，從而減少了常規(guī)清理及維護的 必要。
5、 由本發(fā)明的結構可知，在LED光源和成像鏡之間可插進任何圖案 片、色片、光學效果片，都可以從射出來的光中顯出不同的效果。圖案片、 色片、光學效果片可以包括是任何形狀、尺寸、材料、顏色、透明度和其他 光學特性的物體。這些物體的特性在輸送光出來的過程中把光束的形狀和樣 子改變了。而且這也應當包括可以用各種各樣的顏色的光學效果片來發(fā)出不 同顏色的光的設備。只要有合適和正確的參數(shù)的材料，大概就可以用來作光 學片(例如，用作防止不必要的光通過)。比如，用圓形的圖案片的設備的時 候，需要用到一個同樣也有圓形而且形狀跟圖案片相同，就連尺寸也應該大 致相同的光學片。
6、 因為LED光屬于冷光，設備的光學部分可以是封閉的，灰塵就無法進 入光學系統(tǒng)，所以，圖案片、色片、光學效果片不需要經(jīng)常進行清掃。
7、 由于旋轉盤上加載的圖案片或色片或光學效果片是通過印刷而成的薄 膜片或過濾片，這是因為LED光源向前面射出來的光是冷光(沒有紅外線)， 故圖案片、色片、光學效果片都可以用薄膜片或過濾片等不反熱的材料，所 以生產(chǎn)圖案片、色片、光學效果片的費用也大大地減少了，也正是因為生產(chǎn) 圖案片、色片、光學效果片已經(jīng)不再是一件復雜困難的事情，所以它們的復 雜性和光學質量也就隨之提高了。


圖1是本發(fā)明LED投光成f皿置結構示意圖； 圖2是本發(fā)明LED投光成^^S LED燈珠的結構示意圖； 圖3是本發(fā)明LED投光成#^ 側面示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明LED投光成像裝置作進一步描述 如圖l、圖2、圖3所示，本發(fā)明LED投光成像裝置，包括支架l、外殼 2及依次設置的成像系統(tǒng)3、旋轉盤4、光源5，成像系統(tǒng)3、旋轉盤4安裝 在支架1上，光源5由LED燈珠群52按凹面51的形狀排布而成，每一個LED 燈珠的發(fā)光端朝向凹面51的內(nèi)側且指向凹面51的焦點。其中每一個LED燈
珠的發(fā)光端指向凹面51的焦點，是指朝向焦點或者是正對準焦點。凹面51 為球面或拋物線曲面。每一個LED燈珠上設有一散熱結構，該散熱結構由一 柱體521和均勻分布在柱體521外周面呈發(fā)散狀的條狀體522構成，位于同 一周向截面的相鄰的兩條狀體之間設有間隙526，在柱體的軸向方向的相鄰 的兩條狀體之間也設有間隙525，散熱結構的軸心線與LED燈珠的軸心線重 合。柱體521為一設有中心通孔524的圓柱體。均勻分布在柱體521外周面 呈發(fā)散狀的條狀體522也可以做成片體形。中心通孔524的設置便于LED燈 珠走線，也便于散熱。
每一個LED燈珠的發(fā)光端的前部設有一聚光光學透鏡523。凹面的焦點的 兩側的任一側或在焦點處設有一光學透鏡，光學透鏡可以是放大鏡， 一般是 用于改變射出來的光的角度的大小，該放大鏡還有另外一個用途，就是把光 路部分封閉了，阻止外部環(huán)境的灰塵進入。光學透鏡與成像系統(tǒng)之間設有一 調節(jié)焦距的焦鏡，焦鏡可沿光軸線移動(聚光光學透鏡、光學透鏡和焦鏡在 圖中均未示出)。旋轉盤4可轉動，通過一電機或電子機械配件由電子控制驅 動，旋轉盤4上可加載圖案片或色片或光學效果片，該圖案片或色片或光學 效果片是通過印刷而成的薄膜片或過濾片。
本發(fā)明LED燈珠組合結構指出了如何用多個LED燈珠組合光可以射 出圖案的方法。這些LED燈珠射出來的光是一種大致同方向的組合光(大部 分單個的LED燈珠射出來的光是同方向的)，而組合光的亮度是平滑的(肉眼 可以看到)。每一顆LED燈珠都是安裝在獨立的散熱結構上，而且為了把LED 燈珠的光聚在一個小角度范圍內(nèi)的光束里，光學鏡523也是獨立安裝在每一 顆LED燈珠上的。
本發(fā)明可以用作各種成像裝置的場合，例如在投影燈或搖頭燈中，多個 LED燈珠組合安裝在一起的方式可以使它們的組合光盡可能地聚在一起，并 適合播放圖案效果，而且，這些組合光的亮度接近實際LED燈珠亮度的合計 亮度。多個LED燈珠組合安裝在一起的方式可以使得它們的組合光適合播放 圖案效果。多個LED燈珠的組合光是按照其射出的光適合很容易插進圖案片、 色片、光學效果片，而且能夠射出多樣化的光學效果或圖像來設計的。不同 的LED燈珠就有不同的參數(shù)，采用不一樣數(shù)量的LED燈珠，它們有一個LED 燈珠鏡頭角度、LED燈珠安裝位置和LED燈珠安裝角度的最佳組合的方法。 LED燈珠組合光的最佳發(fā)揮就是取決于這三個參數(shù)的最佳組合，而且插進的
圖案片、色片、光學效果片的最佳位置也是取決于他們。
在本發(fā)明中的LED燈珠組合裝置的驅動方法， 一般用模擬驅動方式或者 脈沖驅動方式，當然也可以用其他一些適當?shù)尿寗臃椒?。但是，在大部分?情況下，由于脈沖驅動方式可以把LED燈珠的亮度提高，所以通常采用的是
脈沖驅動方式。
本發(fā)明中的LED燈珠可以采用同樣顏色的LED燈珠， 一般是用白色， 也可以用任何LED燈珠的其他顏色。如在投影燈或搖頭燈中，當用同一種顏 色的LED燈珠的時候，可利用色片和光學效果片可以改變光的顏色。當然可 以用兩種或者兩種以上的LED燈珠的顏色，尤其是LED燈珠的三種原色可以 從光譜中創(chuàng)造出任何的顏色。同樣的原則，這種裝置也可以使得單個的LED 燈珠里面擁有多種顏色并可發(fā)射出來。
由于本發(fā)明中的LED燈珠發(fā)出的光是冷光，故圖案片、色片、光學效果片 都可以用薄膜片或過濾片等不反熱的材料，所以生產(chǎn)圖案片、色片、光學效 果片的費用也大大地減少了，也正是因為生產(chǎn)圖案片、色片、光學效果片已 經(jīng)不再是一件復雜困難的事情，所以它們的復雜性和光學質量也就隨之提高 了。
權利要求
1、一種LED投光成像裝置，包括支架、外殼及依次設置的成像系統(tǒng)、旋轉盤、光源，成像系統(tǒng)、旋轉盤安裝在支架上，其特征在于所述光源由多個LED燈珠構成的LED燈珠群組成，各LED燈珠分布在一聚光凹面上，每一個LED燈珠的發(fā)光端朝向凹面的內(nèi)側且指向凹面的焦點。
2、 根據(jù)權利要求1所述的LED投光成像裝置，其特征在于所述 凹面為球面或拋物線曲面。
3、 根據(jù)權利要求1所述的LED投光成像裝置，其特征在于在 所述LED燈珠底部設有散熱結構，其由一柱體和均勻分布在柱體外周 面呈發(fā)散狀的條狀體構成，位于同一周向截面的相鄰的兩條狀體之間 設有間隙，在柱體的軸向方向的相鄰的兩條狀體之間也設有間隙，散 熱結構的軸心線與LED發(fā)光體的軸心線重合。
4、 根據(jù)權利要求3所述的LED投光成像裝置，其特征在于所 述柱體為一設有中心通孔的圓柱體。
5、 根據(jù)權利要求1-4任一項權利要求所述的LED投光成像裝置， 其特征在于:所述每一個LED燈珠的發(fā)光端的前部設有一聚光光學透 鏡0
6、 根據(jù)權利要求5所述的LED投光成像裝置，其特征在于在 所述凹面的焦點的兩側的任一側或在焦點處設有光學透鏡。
7.根據(jù)權利要求6所述的LED投光成像裝置，其特征在于所 述光學透鏡與成像系統(tǒng)之間設有一調節(jié)焦距的焦鏡，焦鏡可沿光軸線 移動。
8、 根據(jù)權利要求7所述的LED投光成像裝置，其特征在于:所述 旋轉盤可轉動，通過一電機或電子機械配件由電子控制驅動，旋轉盤 上可加載圖案片或色片或光學效果片。
9、 根據(jù)權利要求8所述的LED投光成像裝置，其特征在于:所述旋轉盤上加載的圖案片或色片或光學效果片是通過印刷而成的薄膜 片或過濾片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED投光成像裝置，包括支架、外殼及依次設置的成像系統(tǒng)、旋轉盤、光源，成像系統(tǒng)、旋轉盤安裝在支架上，其特征在于所述光源由多個LED燈珠構成的LED燈珠群組成，各LED燈珠分布在一聚光凹面上，每一個LED燈珠的發(fā)光端朝向凹面的內(nèi)側且指向凹面的焦點。在LED燈珠底部設有散熱結構，其由一柱體和均勻分布在柱體外周面呈發(fā)散狀的條狀體構成，位于同一周向截面的相鄰的兩條狀體之間設有間隙，在柱體的軸向方向的相鄰的兩條狀體之間也設有間隙，散熱結構的軸心線與LED發(fā)光體的軸心線重合。本發(fā)明較之現(xiàn)有同類技術具有節(jié)能、散熱效果好、使用壽命長、防塵等優(yōu)點，可廣泛用于投影燈、搖頭燈等產(chǎn)品中。
文檔編號G03B21/16GK101183207SQ20071019412
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權日2007年7月31日
發(fā)明者陳家強 申請人:廣州市雅江光電設備有限公司