專利名稱：舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)及其提供高亮度白光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置或其系統(tǒng)的功能特征，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)。
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。為了提高單色光的色彩飽和度，可以使用帶寬極窄的濾光片 來濾光，其不足之處是會(huì)降低單色光的亮度。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，并可通過控制該LED陣列中的不同 色LED的工作來實(shí)現(xiàn)色彩調(diào)整。其不足之處在于基于散熱和光通量等性能指標(biāo)，尤其是輸 出光的亮色均勻性方面的考慮，該光源組件尚不能滿足大功率舞臺(tái)燈光的需求。為此，本公司曾提出中國專利申請(qǐng)中，將來自多個(gè)LED陣列的單色光通過分光合 色裝置來合成為一束，可以提高光源的輸出功率及改善光輸出亮色均勻性。上述在舞臺(tái)燈系統(tǒng)中采用LED陣列的現(xiàn)有技術(shù)不足之處在于在產(chǎn)生白光時(shí)系統(tǒng) 的發(fā)光效率較傳統(tǒng)的金鹵放電泡方案低，具體分析為金鹵放電泡為熱光源，輸出光的效率 幾乎不受熱量影響，因而光源輸出功率無論是高是低，輸出光的效率幾乎不變。以現(xiàn)有的 575瓦搖頭燈來說，其燈泡輸出的光通量達(dá)到49000流明，發(fā)光效率為85流明/瓦；而1200 瓦搖頭燈的燈泡光通量輸出達(dá)到110000流明時(shí)，發(fā)光效率仍為85流明/瓦。與之對(duì)應(yīng)的 是，大功率LED光源采用單色光來合光產(chǎn)生白光時(shí)，由于目前產(chǎn)生綠(G)光的LED芯片的電 光轉(zhuǎn)換效率較低、產(chǎn)生藍(lán)(B)光的LED電光效率最高、產(chǎn)生紅(R)光的LED電光效率居中；而 白光的光譜成分中綠光最高、紅光次之、藍(lán)光最少，為了調(diào)整白平衡，合光時(shí)系統(tǒng)必然會(huì)降 低藍(lán)、紅光的輸出功率，這樣造成了白光效率的低下，光源輸出功率越大白光效率越小。發(fā) 明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(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 明系統(tǒng)及其方法，在提高光輸出功率的同時(shí)，提高高亮度白光的輸出效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為既然采用R，G和B三基色LED來合成 白光的亮度或效率較低，若在舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供白光輸出的時(shí)段內(nèi)，設(shè)置采用一單色 光來激發(fā)光波長轉(zhuǎn)換材料，例如熒光粉，以產(chǎn)生白光，則無疑可以提高白光的亮度。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供高亮度白光 的方法，包括步驟將來自于封裝在散熱基板上的LED陣列中的復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片的光匯聚合成為一束合光；將該束合光引導(dǎo)往一個(gè)出光口 ；控制所述LED陣列中具有不同發(fā)光波長的LED芯片發(fā)光來使所述出光口的光具有 預(yù)定的顏色或顏色變化；尤其是，還包括步驟在所述出光口的光為白光的時(shí)段內(nèi)，控制預(yù)定波長的LED芯 片發(fā)光，同時(shí)在所述合光的引導(dǎo)光路上切入一透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置來產(chǎn)生具有第二預(yù)定 波長的受激發(fā)光，來混合產(chǎn)生白光；該時(shí)段過后，將所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置切離所述引 導(dǎo)光路。具體地說，上述方案中，所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)可以是包括兩個(gè)所述LED陣列，同 一所述LED陣列上的各LED芯片均為一同色LED芯片；用兩個(gè)包括復(fù)數(shù)個(gè)透鏡的透鏡陣列， 使每一所述透鏡對(duì)準(zhǔn)一 LED芯片來將該LED芯片的輸出光準(zhǔn)直成近平行光；將由該兩個(gè)透 鏡陣列而出的兩束近平行光分別通過一合色濾光片的透射和反射來匯聚成一束，再通過一 聚焦透鏡聚焦到所述出光口。還可以是包括三個(gè)所述LED陣列，同一所述LED陣列上的各 LED芯片均為一同色LED芯片；用三個(gè)包括復(fù)數(shù)個(gè)透鏡的透鏡陣列，使每一所述透鏡對(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；將由該三個(gè)透鏡陣列而出的三束近平 行光通過一分光合色裝置來匯聚成一束，再通過一聚焦透鏡聚焦到所述出光口。其中，所述 分光合色裝置采用具有三個(gè)光入口端的X型合色濾光裝置，使每一所述光入口端對(duì)準(zhǔn)一所 述透鏡陣列。有一所述LED陣列上的各LED芯片均為藍(lán)光LED芯片；對(duì)應(yīng)的透射型光波長 轉(zhuǎn)換裝置包括可產(chǎn)生黃色受激發(fā)光的光波長轉(zhuǎn)換材料。上述方案中，所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置包括光波長轉(zhuǎn)換材料，及用來承載或夾 持所述光波長轉(zhuǎn)換材料的一具有轉(zhuǎn)軸的透光輪盤；相應(yīng)地，還包括步驟當(dāng)所述透射型光 波長轉(zhuǎn)換裝置被切入所述光路時(shí)，控制該透光輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)使得該透光輪盤上一預(yù)定圓環(huán)區(qū)域 循環(huán)掃過該光路。或者將所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在一具有轉(zhuǎn)軸的透光輪/盤上， 通過控制該透光輪/盤的旋轉(zhuǎn)角度來控制該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置在所述光路中的切入 或切離。進(jìn)一步地，還在所述透光輪/盤上設(shè)置有一張或一張以上的圖案片，通過控制該透 光輪/盤的旋轉(zhuǎn)角度來選擇在所述光路中切入的是所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置還是圖案 片。上述方案中，還包括在所述出光口后端設(shè)置投影透鏡來引導(dǎo)輸出光進(jìn)行遠(yuǎn)距離投 影的步驟。此外，還包括步驟當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置被切入所述光路時(shí)，還同時(shí)切 入兩個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡，將該兩個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡分置于該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置的前、后；當(dāng)所述透射 型光波長轉(zhuǎn)換裝置被切離所述光路時(shí)，還同時(shí)切離所述兩個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡。進(jìn)一步地，還包括步 驟在所述出光口處設(shè)置一攜帶有一張或一張以上圖案片的圖案盤，使總有一所述圖案片 正對(duì)著所述出光口。可以控制圖案盤來切換對(duì)著所述出光口的圖案片。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案還是，提供一種舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)，包括封裝在 散熱基板上的由復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片構(gòu)成的LED陣列，以及將各LED芯片的發(fā)光匯聚合成為一 束合光的合光裝置，將該合光裝置的輸出光聚焦到出光口的聚焦透鏡；尤其是，還包括透射 型光波長轉(zhuǎn)換裝置，以及控制處理裝置；該控制處理裝置控制各所述LED芯片的發(fā)光，還控 制所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置適時(shí)切入和切離所述聚焦透鏡到所述出光口之間的光路。上述方案中，所述LED陣列包括兩種或兩種以上具有不同發(fā)光波長的LED芯片；所述合光裝置為具有杯狀反射面的光收集組件，杯底被置入所述LED陣列，杯口朝向所述 聚焦透鏡。或者是，所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)包括兩個(gè)所述LED陣列，同一所述LED陣列上的 各LED芯片均為一同色LED芯片；所述合光裝置包括一個(gè)合色濾光片及兩個(gè)與所述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以將該LED的輸出光準(zhǔn) 直成近平行光，出自該兩個(gè)透鏡陣列的兩束近平行光一邊一束地射往所述合色濾光片的兩 邊，分別通過透射和反射的方式匯聚成一束射往所述聚焦透鏡?；蛘呤?，所述舞臺(tái)燈光照明 系統(tǒng)包括三個(gè)所述LED陣列，同一所述LED陣列上的各LED芯片均為一同色LED芯片；所 述合光裝置包括一個(gè)具有三個(gè)光入口端的分光合色裝置，及三個(gè)與所述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以將該LED的輸出光準(zhǔn)直成近平行 光，出自該三個(gè)透鏡陣列的三束近平行光通過所述分光合色裝置匯聚成一束射往所述聚焦 透鏡。其中，所述分光合色裝置或者為一個(gè)X型合色濾光裝置，或者為由兩片合色濾光片平 行設(shè)置而成的級(jí)聯(lián)型合色濾光裝置。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，系統(tǒng)還包括兩個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡，隨所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置切入和切 離所述光路；在所述光路中，該兩個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡分置在所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置的兩邊。所 述聯(lián)動(dòng)透鏡為凸透鏡或菲涅爾透鏡。上述方案中，所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置包括光波長轉(zhuǎn)換材料及承載或夾持該光 波長轉(zhuǎn)換材料的透光介質(zhì)。所述透光介質(zhì)包括具有轉(zhuǎn)軸的透光輪盤，當(dāng)所述透射型光波長 轉(zhuǎn)換裝置被切入所述光路時(shí)，該透光輪盤受控轉(zhuǎn)動(dòng)使得輪盤上一預(yù)定圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的光波長 轉(zhuǎn)換材料循環(huán)掃過該光路。所述控制處理裝置通過控制所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置移動(dòng)來 控制該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置在所述光路中的切入或切離?；蛘呤?，所述透射型光波長轉(zhuǎn) 換裝置被設(shè)置在一具有轉(zhuǎn)軸的透光輪/盤上，所述控制處理裝置通過控制該透光輪/盤的 旋轉(zhuǎn)角度來控制該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置在所述光路中的切入或切離。進(jìn)一步地，所述透 光輪/盤上在所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置以外區(qū)域還設(shè)置有一張或一張以上的圖案片。上述方案中，所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)還包括攜帶有一張或一張以上圖案片的圖案 盤；總有一所述圖案片正對(duì)著所述出光口?；蛘哌€包括投影透鏡，引導(dǎo)所述出光口的輸出光 進(jìn)行遠(yuǎn)距離投影。采用上述各技術(shù)方案，具有光色彩豐富、易于實(shí)施、發(fā)光源的光利用效率高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1示意了本發(fā)明舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)產(chǎn)生白光時(shí)的光路圖；圖2示意了本發(fā)明舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)產(chǎn)生非白光時(shí)的光路圖；圖3示意了圖1中包括的光波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4示意了圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中投影透鏡的工作；圖5示意了對(duì)圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的替換實(shí)施例；圖6示意了圖案盤的一種實(shí)施例；其中，各附圖標(biāo)記為1、2、3——第一、二、三LED芯片陣列，4——分光合色裝置， 5——聚焦透鏡，6、8——第一、二凸透鏡，7——光波長轉(zhuǎn)換裝置，9——透光輪/盤，10—— 轉(zhuǎn)軸，11—出光口，12——投影透鏡，13——圖案盤，14——圖案盤的轉(zhuǎn)軸。
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)一步闡述本發(fā)明。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供各種色光的方法包括步驟將來自于封裝在散熱基板上的LED陣列中的復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片的光匯聚合成為一束 合光；將該束合光引導(dǎo)往一個(gè)出光口 ；控制所述LED陣列中具有不同發(fā)光波長的LED芯片發(fā)光來使所述出光口的光具有 預(yù)定的顏色或顏色變化。本發(fā)明方法基于上述各步驟，還包括步驟在所述出光口的光為白光的時(shí)段內(nèi)，控制預(yù)定波長的LED芯片發(fā)光，同時(shí)在所述 合光的引導(dǎo)光路上切入一透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置來產(chǎn)生具有第二預(yù)定波長的受激發(fā)光，來 混合產(chǎn)生白光；該時(shí)段過后，將所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置切離所述引導(dǎo)光路。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)包括至少一個(gè)LED陣列，由 按一定的空間間隔封裝在散熱基板上的復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片構(gòu)成；合光裝置4，將各LED芯片的 發(fā)光匯聚合成為一束合光；聚焦透鏡5，將合光聚焦到出光口 11?？梢粤钔凰鯨ED陣列 上的各LED芯片均為一同色LED，圖1以三個(gè)LED陣列1、2、3為例，例如但不限于分別采用 R、G、B LED發(fā)光芯片。相應(yīng)地，所述合光裝置4包括一個(gè)具有三個(gè)光入口端的分光合色裝 置，及三個(gè)與所述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 芯片以最大限度地收集從該LED芯片輸出的大角度光，并將該大角度光線轉(zhuǎn)為有一定發(fā)散 角的近平行光，該近平行光發(fā)散角度越小越好；出自該三個(gè)透鏡陣列的三束(R、G、B)近平 行光通過所述分光合色裝置匯聚成一束射往所述聚焦透鏡5。所述分光合色裝置可以如圖 所示是一個(gè)具有三個(gè)光入口端的X型合色濾光裝置，使每一所述光入口端對(duì)準(zhǔn)一所述透鏡 陣列；還可以是由兩片合色濾光片平行設(shè)置而成的級(jí)聯(lián)型合色濾光裝置。而所述合色濾光 片可以是二向色片，也可以是鍍有分光濾光膜的玻璃片；這些均在本公司的相關(guān)在先申請(qǐng) 中涉及，此處不再贅述。事實(shí)上，在對(duì)舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)顏色種類要求不很豐富的場合，或許采用兩個(gè)單 色LED陣列足可。相應(yīng)地，此時(shí)合光裝置4可以用一個(gè)合色濾光片及兩個(gè)所述透鏡陣列來 替代，出自該兩個(gè)透鏡陣列的兩束近平行光一邊一束地射往所述合色濾光片的兩邊，分別 通過透射和反射的方式匯聚成一束射往所述聚焦透鏡5。在對(duì)舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)出射光的 亮度或顏色均勻性要求不高的場合，還可以僅采用一個(gè)LED陣列來同時(shí)包括兩種或兩種以 上具有不同發(fā)光波長的LED芯片，所述合光裝置4用具有杯狀反射面的光收集組件來替代， 在該光收集組件杯底置入所述LED陣列，將杯口朝向所述聚焦透鏡5。這些因非本發(fā)明重 點(diǎn)，不再另加圖示說明。本發(fā)明舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)還包括透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7，以及控制處理裝置； 該控制處理裝置控制各所述LED芯片的發(fā)光，還控制所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7適時(shí)切 入和切離所述聚焦透鏡到所述出光口之間的光路。圖1示意了當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝 置7切入所述光路，用來產(chǎn)生高亮度白光的情形；圖2示意了當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置 7切離所述光路的情形。所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7包括光波長轉(zhuǎn)換材料及承載或夾持該光波長轉(zhuǎn)換 材料的透光介質(zhì)?？梢匀鐖D3所示用兩片透光介質(zhì)15、17來夾持光波長轉(zhuǎn)換材料16，例如 但不限于熒光粉、染料或量子發(fā)光材料；還可以將所述光波長轉(zhuǎn)換材料與膠水混合后膠貼在任一所述透光介質(zhì)上。圖1中示意的所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7被設(shè)置在一具有轉(zhuǎn)軸10的透光輪或 透光盤9上，所述控制處理裝置通過控制該透光輪/盤9的旋轉(zhuǎn)角度來控制該透射型光波 長轉(zhuǎn)換裝置7在所述光路中的切入或切離。所述光波長轉(zhuǎn)換材料以熒光粉為例，因?yàn)樾〗?度的入射激發(fā)光線經(jīng)過熒光粉后，出光呈180度朗伯分布，使系統(tǒng)的光學(xué)擴(kuò)展量變大，不利 于出光口 11對(duì)大角度光線的收集利用；本發(fā)明舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)還包括了兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的透 鏡6、8，隨所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7切入和切離所述光路。所述聯(lián)動(dòng)透鏡6、8可以是凸 透鏡，也可以是較薄的菲涅爾透鏡；在所述光路中，該兩個(gè)透鏡分置在所述透射型光波長轉(zhuǎn) 換裝置的兩邊。第一透鏡6具有較強(qiáng)的聚焦能力，將光線聚焦到光波長轉(zhuǎn)換裝置7上；第二 透鏡8收集來自所述光波長轉(zhuǎn)換裝置7的大角度光線，使出射光的有效孔徑與出光口 11相 匹配，來減少光能的損失。令圖1所示系統(tǒng)中有一所述LED陣列上的各LED芯片均為藍(lán)光LED芯片，對(duì)應(yīng)的透 射型光波長轉(zhuǎn)換裝置包括可產(chǎn)生黃色受激發(fā)光的光波長轉(zhuǎn)換材料，則當(dāng)舞臺(tái)燈光要投射白 色光時(shí)，控制處理裝置控制使藍(lán)光芯片發(fā)光，將另兩LED陣列上的各LED芯片關(guān)掉，控制使 聯(lián)動(dòng)透鏡6、8和透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7切入所述光路即可。此時(shí)熒光粉受激發(fā)出黃光， 所述黃光與透射部分的藍(lán)光合成白光，其亮度效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用R、G、B三基色高功率LED 來合成白光。所述光波長轉(zhuǎn)換材料的厚度不同，將影響合成白光的色溫；因而可以通過調(diào)節(jié) 所述光波長轉(zhuǎn)換材料的厚度來改變所述白光的色溫。所述聯(lián)動(dòng)透鏡6、8可以設(shè)計(jì)成與所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7聯(lián)動(dòng)，例如一起繞 轉(zhuǎn)軸10旋轉(zhuǎn)。圖2中，將所述聯(lián)動(dòng)透鏡6、8與所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7 —起切離所述 光路，從而可以利用R、G、B三基色高功率LED來合成各種色光。采用本發(fā)明切換方案，既能 彌補(bǔ)現(xiàn)有LED舞臺(tái)燈光中白光亮度的不足，又能保持舞臺(tái)燈光具有顏色高飽和和色彩豐富 的優(yōu)點(diǎn)。考慮到射入所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7的光可能具有較大光功率，為了保護(hù)光 波長轉(zhuǎn)換材料，可以將該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7改裝成用一具有轉(zhuǎn)軸的透光輪盤來承載 或夾持所述光波長轉(zhuǎn)換材料。相應(yīng)地，改進(jìn)本發(fā)明方法為，當(dāng)該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置被切 入所述光路時(shí)，控制所述透光輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)使得該透光輪盤上一預(yù)定圓環(huán)區(qū)域(攜帶該區(qū)域內(nèi) 光波長轉(zhuǎn)換材料)循環(huán)掃過該光路。這樣，可以避免熱量在任一處光波長轉(zhuǎn)換材料上積聚。 相應(yīng)地，透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7在所述光路中的切入或切離將通過一移動(dòng)機(jī)構(gòu)來移動(dòng)所 述透光輪盤實(shí)現(xiàn)。所述聯(lián)動(dòng)透鏡6、8可以通過所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)來與該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置 7聯(lián)動(dòng)，而不與該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7的輪盤的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)?？紤]到本發(fā)明系統(tǒng)圖案投影的需求，本發(fā)明系統(tǒng)還包括攜帶有一張或一張以上圖 案片的圖案盤。如圖2所示，當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7被切離所述光路時(shí)(圖中以 虛線示意此時(shí)切入的透光部分)，可以在所述出光口 11處設(shè)置一圖案片。所述圖案盤可以 如圖6所示為一帶轉(zhuǎn)軸14的轉(zhuǎn)盤13，攜帶有多張圖案片，控制處理裝置通過控制該轉(zhuǎn)盤13 的旋轉(zhuǎn)角度來切換或選擇圖案片，使總有一圖案片(例如但不限于131)正對(duì)著所述出光 Π 11。在該實(shí)施例中，所述圖案片131被固定在圖案盤13上時(shí)，還可以被設(shè)計(jì)成能繞著 自己的軸自轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)出光圖案更具有動(dòng)態(tài)效果。
若系統(tǒng)提供白光時(shí)無需同時(shí)提供任何圖案，則還可以考慮同時(shí)在圖1所示的透光 輪/盤9在所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置7以外的區(qū)域上設(shè)置有一張或一張以上的圖案片， 通過控制該透光輪/盤的旋轉(zhuǎn)角度來選擇在所述光路中切入的是所述透射型光波長轉(zhuǎn)換 裝置還是某一圖案片；如圖5a及圖5b所示。該方案中，如圖5a所示，因參與成像系統(tǒng)對(duì)孔 徑的控制需求，對(duì)第二聯(lián)動(dòng)鏡頭8具有較高的規(guī)格要求。本發(fā)明系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述出光口后端的投影透鏡12，引導(dǎo)該出光口的輸 出光進(jìn)行遠(yuǎn)距離投影。所述圖案片還可以是不帶任何圖案，供產(chǎn)生白光時(shí)或有需求時(shí)使用。但不排除系 統(tǒng)提供白光時(shí)，對(duì)圖案片有帶圖案的需求。則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以局部示意如圖4所示。透射型光 轉(zhuǎn)換裝置7設(shè)置在轉(zhuǎn)盤9上，圖案片設(shè)置在圖案盤13上。如圖4a，當(dāng)透射型光轉(zhuǎn)換裝置7 被切入所述光路時(shí)，為了使成像清晰，投影鏡頭12整體要向遠(yuǎn)離光源的方向移動(dòng)；如圖4b， 當(dāng)透射型光轉(zhuǎn)換裝置7被切離所述光路時(shí)，一般圖案片具有較大的外徑，為了使成像清晰， 投影鏡頭12整體要向靠近光源的方向移動(dòng)。
權(quán)利要求
一種舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供高亮度白光的方法，包括步驟將來自于封裝在散熱基板上的LED陣列中的復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片的光匯聚合成為一束合光；將該束合光引導(dǎo)往一個(gè)出光口；控制所述LED陣列中具有不同發(fā)光波長的LED芯片發(fā)光來使所述出光口的光具有預(yù)定的顏色或顏色變化；其特征在于，還包括步驟在所述出光口的光為白光的時(shí)段內(nèi)，控制預(yù)定波長的LED芯片發(fā)光，同時(shí)在所述合光的引導(dǎo)光路上切入一透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置來產(chǎn)生具有第二預(yù)定波長的受激發(fā)光，來混合產(chǎn)生白光；該時(shí)段過后，將所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置切離所述引導(dǎo)光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供高亮度白光的方法，其特征在于所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置包括光波長轉(zhuǎn)換材料，及用來承載或夾持所述光波長轉(zhuǎn)換 材料的一具有轉(zhuǎn)軸的透光輪盤；相應(yīng)地，還包括步驟當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置被切 入所述光路時(shí)，控制該透光輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)使得該透光輪盤上一預(yù)定圓環(huán)區(qū)域循環(huán)掃過該光路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供高亮度白光的方法，其特征在于將所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在一具有轉(zhuǎn)軸的透光輪/盤上，通過控制該透光輪 /盤的旋轉(zhuǎn)角度來控制該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置在所述光路中的切入或切離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供高亮度白光的方法，其特征在于， 還包括步驟當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置被切入所述光路時(shí)，還同時(shí)切入兩個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡，將該兩 個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡分置于該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置的前、后；當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置被切離所述光路時(shí)，還同時(shí)切離所述兩個(gè)聯(lián)動(dòng)透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供高亮度白光的方法，其特征在于 在所述透光輪/盤上還設(shè)置有一張或一張以上的圖案片，通過控制該透光輪/盤的旋轉(zhuǎn)角度來選擇在所述光路中切入的是所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置還是圖案片。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)提供高亮度白光的方法，其特征在于，還 包括步驟在所述出光口處設(shè)置一攜帶有一張或一張以上圖案片的圖案盤，使總有一所述圖案片 正對(duì)著所述出光口。
7.一種舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)，包括封裝在散熱基板上的由復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片構(gòu)成的LED陣 列，以及將各LED芯片的發(fā)光匯聚合成為一束合光的合光裝置，將該合光裝置的輸出光聚 焦到出光口的聚焦透鏡；其特征在于還包括透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置，以及控制處理裝置；該控制處理裝置控制各所述LED 芯片的發(fā)光，還控制所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置適時(shí)切入和切離所述聚焦透鏡到所述出光 口之間的光路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)，其特征在于所述LED陣列包括兩種或兩種以上具有不同發(fā)光波長的LED芯片；所述合光裝置為具 有杯狀反射面的光收集組件，杯底被置入所述LED陣列，杯口朝向所述聚焦透鏡；或者，該舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)包括兩個(gè)所述LED陣列，同一所述LED陣列上的各LED芯片 均為一同色LED芯片；所述合光裝置包括一個(gè)合色濾光片及兩個(gè)與所述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以將該LED的輸出光準(zhǔn)直成近平行 光，出自該兩個(gè)透鏡陣列的兩束近平行光一邊一束地射往所述合色濾光片的兩邊，分別通 過透射和反射的方式匯聚成一束射住所述聚焦透鏡；或者，該舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)包括三個(gè)所述LED陣列，同一所述LED陣列上的各LED芯片 均為一同色LED芯片；所述合光裝置包括一個(gè)具有三個(gè)光入口端的分光合色裝置，及三個(gè) 與所述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以將該LED 的輸出光準(zhǔn)直成近平行光，出自該三個(gè)透鏡陣列的三束近平行光通過所述分光合色裝置匯 聚成一束射往所述聚焦透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)，其特征在于所述分光合色裝置或者為一個(gè)X型合色濾光裝置，或者為由兩片合色濾光片平行設(shè)置 而成的級(jí)聯(lián)型合色濾光裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)，其特征在于所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置包括光波長轉(zhuǎn)換材料及承載或夾持該光波長轉(zhuǎn)換材料的 透光介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)，其特征在于所述透光介質(zhì)包括具有轉(zhuǎn)軸的透光輪盤，當(dāng)所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置被切入所述光 路時(shí)，該透光輪盤受控轉(zhuǎn)動(dòng)使得輪盤上一預(yù)定圓環(huán)區(qū)域內(nèi)的光波長轉(zhuǎn)換材料循環(huán)掃過該光路。
12.根據(jù)權(quán)利7所述的舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)，其特征在于所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置被設(shè)置在一具有轉(zhuǎn)軸的透光輪/盤上，所述控制處理裝置 通過控制該透光輪/盤的旋轉(zhuǎn)角度來控制該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置在所述光路中的切入 或切離。
全文摘要
一種舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)及其提供高亮度白光的方法，該舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)包括封裝在散熱基板上的由復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片構(gòu)成的LED陣列，以及將各LED芯片的發(fā)光匯聚合成為一束合光的合光裝置，將該合光裝置的輸出光聚焦到出光口的聚焦透鏡；尤其還包括透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置及控制處理裝置。在提供白光的時(shí)段內(nèi)，控制處理裝置控制預(yù)定波長的LED芯片發(fā)光，同時(shí)在光路上切入所述透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置來產(chǎn)生受激發(fā)光，以混合產(chǎn)生白光；該時(shí)段過后，將該透射型光波長轉(zhuǎn)換裝置切離所述光路。采用本發(fā)明，提高了高亮度白光的輸出效率，具有舞臺(tái)燈光色彩豐富、發(fā)光源光利用效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21V14/00GK101988630SQ20091010950
公開日2011年3月23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)明者張權(quán), 李屹 申請(qǐng)人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司