專利名稱：高效舞臺(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)及其電路元件設(shè)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。上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于現(xiàn)有LED陣列通常將LED芯片排布成正方形，LED 芯片數(shù)目越大，則光源整體光通量越大，但整個(gè)系統(tǒng)的效率提高不與所述光通量的增大成 正比。原因在于，所述舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)往往使用聚焦透鏡來把來自各LED芯片的光聚焦 到圖案盤或其它光學(xué)裝置上；在所述LED矩陣四角處的LED芯片往往會(huì)增加系統(tǒng)的光線角 度，從而對(duì)一個(gè)投影鏡頭FNO(FN0 =焦距/入射孔徑或有効口徑)受限的系統(tǒng)來說，該四角 處的LED對(duì)系統(tǒng)亮度貢獻(xiàn)不大甚至沒有。此外，所述LED陣列上同時(shí)存在不同色的LED，這 些不同色LED處于不同的位置，使系統(tǒng)作顏色切換時(shí)不可避免存在位置變換所帶來的若干 問題；及存在混色效果不佳的問題。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，使裝置系統(tǒng)的光學(xué)效率得以優(yōu)化。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，提供一種高效舞臺(tái)燈光照 明裝置，包括封裝在散熱基板上的LED陣列，尤其是，還包括與所述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；還 包括一聚焦透鏡，由所述透鏡陣列輸出的近平行光匯聚成的光束通過該聚焦透鏡聚焦到該 高效舞臺(tái)燈光照明裝置的光出口端；所述LED陣列包括復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片，這些LED芯片按行 和列規(guī)則排布成圓形或近圓形。上述方案中，舞臺(tái)燈光照明裝置包括兩個(gè)所述LED陣列及兩個(gè)所述透鏡陣列，還 包括一個(gè)合色濾光片；該合色濾光片分別通過透射和反射的方式將來自該兩個(gè)透鏡陣列的 兩束近平行光束匯聚成一束，投射往所述聚焦透鏡。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)燈光照明裝置包括三個(gè)所述LED陣列及三個(gè)所述透鏡陣列，還包括一個(gè)分光合色裝置；該分光合色裝置通過透射或反射的方式將來自三個(gè)透鏡陣列的三 束近平行光束匯聚成一束，投射往所述聚焦透鏡。上述方案中，每一所述LED陣列上的各LED芯片均為一同色LED。在所述高效舞臺(tái) 燈光照明裝置的光出口端安置圖案盤。采用上述各技術(shù)方案，將LED芯片陣列方形排布改為近圓形或圓形，既減少了 LED 芯片數(shù)量，又幾乎不減少整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光通量；同時(shí)利用分光合色裝置來實(shí)現(xiàn)顏色的均 勻混合。兼具有降成本和節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。


圖1示意了使用本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖2示意現(xiàn)有技術(shù)中LED陣列的LED芯片分布；圖3示意本實(shí)用新型對(duì)圖2的改進(jìn)實(shí)施例之一；圖4示意了本實(shí)用新型對(duì)圖2的改進(jìn)實(shí)施例之二 ；圖5示意了圖1中分光合色裝置的替換實(shí)施例；其中，各附圖標(biāo)記為1——LED芯片/芯片陣列，2——透鏡陣列，3——分光合色 器/分光合色裝置，4——聚焦透鏡，5——圖案盤，6——投影鏡頭，7——屏幕。
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。本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明裝置如圖1所示，包括安置在該照明裝置的光出口端并 用來承載特定圖案的圖案盤5，以及封裝在散熱基板上的LED陣列1。該LEDl陣列包括復(fù) 數(shù)個(gè)LED芯片，所述LED芯片發(fā)光角度一般為180度。與所述LED陣列1相對(duì)應(yīng)的透鏡陣 列2包括了復(fù)數(shù)個(gè)透鏡，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。為了提高系統(tǒng)光輸出功率及均勻混光，本實(shí)施例中裝置包括三個(gè)LED陣列1及三 個(gè)透鏡陣列2，以及一個(gè)以X型合色濾光裝置為代表的分光合色裝置3。該X型合色濾光裝 置3的三個(gè)光入口端分別對(duì)準(zhǔn)一個(gè)透鏡陣列2，通過透射或反射的方式將來自三個(gè)透鏡陣 列的三束近平行光束匯聚成一束。這樣，本實(shí)用新型照明裝置具有較為緊湊的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了 對(duì)混光的無縫拼接。所述X型合色濾光裝置3可以是分光合色棱鏡，也可以是由兩片分光 合色片(例如但不限于二向色片)垂直交叉構(gòu)成的分光合色片組。因該X型合色濾光裝置 屬于現(xiàn)有技術(shù)，不在此贅述。本實(shí)用新型裝置還包括聚焦透鏡4，將由所述近平行光或近平行光束匯聚成的光 束聚焦到所述圖案盤5或其它光學(xué)裝置上。在具體應(yīng)用中，從圖案盤后出射光將再經(jīng)過投 影鏡頭6來放大到屏幕7上?，F(xiàn)有LED陣列中LED芯片排布一般如圖2所示，以6X6矩陣為例。本實(shí)用新型將 該排布改為如圖3或圖4所示的圓形或近圓形。經(jīng)聚焦透鏡4投射到圓形圖案盤5上的光 的角度分布和LED陣列有很大的關(guān)系。以圖2所示的陣列為例，相應(yīng)的圖案盤5上的光二維 統(tǒng)計(jì)分布為方形，其中有一小部分光的角度在15度以外，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這部分的光主要來自 于LED陣列1邊角處的LED芯片。這樣，對(duì)于體積或投影鏡頭FNO受限(例如FNO為1. 8) 的系統(tǒng)來說，該部分LED芯片的發(fā)光將大部分被損失掉。而若減小鏡頭的FN0，使其接受更 大角度的光線，無疑會(huì)增加鏡頭的體積和成本。當(dāng)將LED陣列中的LED芯片排布改為如圖3 或圖4時(shí)，圖案盤5上的光二維角度統(tǒng)計(jì)分布為圓形，基本分布在15度以內(nèi)。無疑該改進(jìn) 一方面減少了 LED芯片的數(shù)量，另一方面基本無損于系統(tǒng)的可用光，從而提高了系統(tǒng)對(duì)LED陣列的光利用效率。本實(shí)用新型舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)在光輸出功率及顏色設(shè)計(jì)滿足要求的前提下，可以 將圖1所示的系統(tǒng)簡(jiǎn)化為采用兩個(gè)所述LED陣列、兩個(gè)透鏡陣列及一個(gè)用作為分光合色裝 置的合色濾光片，該合色濾光片分別通過透射和反射的方式將來自該兩個(gè)透鏡陣列的兩束 近平行光束匯聚成一束，投射往所述聚焦透鏡。所述合色濾光片可以是二向色片，還可以是 鍍有分光濾光膜的透光片，例如但 不限于玻璃片。在系統(tǒng)體積容許的條件下，圖1中所示的X型合色濾光裝置還可以被兩片二向色 片或鍍有分光濾光膜的玻璃片所替換。如圖5所示，先用其中一片二向色片或鍍有分光濾 光膜的玻璃片來匯聚所述三束近平行光束中的兩束，再與另一 束通過另一片二向色片或鍍 有分光濾光膜的玻璃片來匯聚成一束。
權(quán)利要求一種高效舞臺(tái)燈光照明裝置，包括封裝在散熱基板上的LED陣列，其特征在于還包括與所述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；還包括一聚焦透鏡，由所述透鏡陣列輸出的近平行光匯聚成的光束通過該聚焦透鏡聚焦到該高效舞臺(tái)燈光照明裝置的光出口端；所述LED陣列包括復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片，這些LED芯片按行和列規(guī)則排布成圓形或近圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于該舞臺(tái)燈光照明裝置包括兩個(gè)所述LED陣列及兩個(gè)所述透鏡陣列，還包括一個(gè)合色濾 光片；該合色濾光片分別通過透射和反射的方式將來自該兩個(gè)透鏡陣列的兩束近平行光束 匯聚成一束，投射往所述聚焦透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效舞臺(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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于該舞臺(tái)燈光照明裝置包括三個(gè)所述LED陣列及三個(gè)所述透鏡陣列，還包括一個(gè)分光合 色裝置；該分光合色裝置通過透射或反射的方式將來自三個(gè)透鏡陣列的三束近平行光束匯 聚成一束，投射往所述聚焦透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于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)對(duì)應(yīng)的所述透鏡陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效舞臺(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分光合色棱鏡，或者是由兩片分光合色片垂直交叉構(gòu)成 的分光合色片組。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于所述分光合色裝置包括兩片二向色片或鍍有分光濾光膜的玻璃片，先用其中一片二向 色片或鍍有分光濾光膜的玻璃片來匯聚所述三束近平行光束中的兩束，再與另一束通過另 一片二向色片或鍍有分光濾光膜的玻璃片來匯聚成一束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的高效舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于 每一所述LED陣列上的各LED芯片均為一同色LED。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效舞臺(tái)燈光照明裝置，其特征在于 還包括設(shè)置在所述光出口端的圖案盤。
專利摘要一種高效舞臺(tái)燈光照明裝置，包括LED陣列；尤其還包括一與所述LED陣列相對(duì)應(yīng)的包括復(fù)數(shù)個(gè)透鏡的透鏡陣列，以將LED芯片的輸出光準(zhǔn)直成近平行光；一聚焦透鏡，將所述近平行光匯聚成的光束聚焦到位于光出口端的圖案盤上；一LED陣列，包括封裝在散熱基板上的復(fù)數(shù)個(gè)LED芯片，這些LED芯片按行和列規(guī)則排布成圓形或近圓形。本實(shí)用新型還可包括一個(gè)分光合色裝置，把來自兩個(gè)或兩個(gè)以上LED陣列的不同色光匯聚成一束。采用本實(shí)用新型，減了LED芯片數(shù)量，同時(shí)無損于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光通量。
文檔編號(hào)F21W131/406GK201568763SQ20092013235
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者張權(quán), 李屹, 胡新兵, 高志軍 申請(qǐng)人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司