三基色原理演示仪及光源演示系统的制作方法

本实用新型涉及物理教学演示仪器领域，尤其是涉及一种三基色原理演示仪及光源演示系统。

背景技术：

众所周知，不同波长的光辉引起人眼不一样的色彩感觉，同一波长的光所引起的人眼彩色感觉是一定的，研究表明，人眼对红、绿、蓝三种色光最为敏感，自然界中的大多数光的颜色都可以通过红、绿、蓝三种色光按照不同的比例混合来等效；同样任意一种颜色的光也可以分解成红绿蓝三种色光。红绿蓝三种色光是相互独立的，它们中的任何一种，都不能由另外两种合成，故而红绿蓝三种色光称为光的三基色，把三种色光的混合原理称为光的三基色原理。

该三基色原理广泛应用于日常生活的彩色电视机、电子显示屏、霓虹灯等彩色显示产品中。因此，在大学物理实验课程乃至全民普及的义务素质教育课程中都应该涉及到三基色原理等方面的相关知识，以提高学生乃至全民对色光混色规律的认识和理解，进而提高全民综合素质。

但是目前传统的三基色原理演示仪采用旋转涂色圆盘的方式，会出现颜色失真导致演示效果不佳。利用颜料的三原色涂色改进后，颜色虽不再失真但演示的并非色光的直接混合，不利于学生的理解光的三基色原理。也有些演示仪采用白光光源和红绿蓝三色滤光片组合演示光的三基色原理，虽然现象明显，但显示区域过小，或者仪器体积庞大，不利于实验演示。以上不足使得三基色原理演示仪很难进入大、中、小学的课堂或者公众科普教育。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种三基色原理演示仪及光源演示系统，以缓解了传统的三基色原理演示仪演示场景单一和演示效果不佳的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种三基色原理演示仪，该三基色原理演示仪包括三基色演示模块和色光合成模块；三基色演示模块至少包括一组LED灯组，以及与LED灯组电连接的第一控制电路；LED灯组包括多个基础光源；每个基础光源设置在可调节光源底座上；第一控制电路用于控制LED灯组中每个基础光源的开关状态，以投射多个不同光斑；色光合成模块至少包括一组光源合成单元，每个光源合成单元包括三基色指示灯，以及与三基色指示灯电连接的第二控制电路；其中，第二控制电路用于控制三基色指示灯的开关，以及调节三基色指示灯的显示状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，基础光源包括红灯光源、绿灯光源和蓝灯光源；第一控制电路包括多个第一控制支路，分别控制每个基础光源的开关状态；其中，每个第一控制支路包括串联连接的光源开关和驱动板；多个第一控制支路并联连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，可调节光源底座为万向器，用于调控光斑的位置。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，每个基础光源均设置有束光筒，用于对基础光源进行聚光。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，三基色指示灯包括三个基础发光单元；第二控制电路包括每个基础发光单元的第二控制支路，分别控制每个基础发光单元的开关状态和发光强度；其中，每个第二控制支路包括串联连接的发光单元开关和调节电阻；多个第二控制支路并联连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，色光合成模块包括两组光源合成单元，两组光源合成单元并联连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，三基色原理演示仪还包括演示仪外壳；第一控制电路和第二控制电路设置在演示仪外壳的内腔；LED灯组经可调节光源底座固定在演示仪外壳的其中一个侧面；演示仪外壳还包括多个通孔，用于安装三基色演示模块和色光合成模块。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，演示仪外壳包括演示面板，LED灯组经可调节光源底座固定在演示面板上；多个通孔设置在演示面板上。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，演示面板上还设置有标签，用于标记三基色原理演示仪的演示功能。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种光源演示系统，该光源演示系统配置第一方面所述的三基色原理演示仪。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种光的三基色原理演示仪及光源演示系统，包括三基色演示模块和色光合成模块；三基色演示模块至少包括一组LED灯组，以及与LED灯组电连接的第一控制电路；LED灯组包括多个基础光源；每个基础光源设置在可调节光源底座上；第一控制电路通过控制LED灯组中每个基础光源的开关状态以投射多个不同光斑；色光合成模块至少包括一组光源合成单元，每个光源合成单元包括三基色指示灯，以及与三基色指示灯电连接的第二控制电路；其中，第二控制电路用于控制三基色指示灯的开关和显示状态。采用三基色演示模块中的可调节光源底座调节LED灯组的光斑位置，可以对三基色光的混色相加和混色相减进行演示。采用色光合成模块通过三基色指示灯的显示状态，可以模拟不同亮度的色光进行混色时所产生的色光效果，很好地演示了色光的混色和电子显示屏彩色显示原理。演示过程直观可见，可以加深学习人员对三基色光的认识和理解，且演示仪操作简单，便于教学和实验演示。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种三基色原理演示仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种三基色演示模块的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种色光合成模块的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种色光合成模块的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的一种通孔的布局示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种演示面板的结构示意图。

图标：10-三基色演示模块；102-LED灯组；104-第一控制电路；106-基础光源；108-可调节光源底座；20-色光合成模块；202-光源合成单元；204-三基色指示灯；206-第二控制电路；40-三基色原理演示仪；502-光源开关孔；504-发光单元开关孔；506-旋钮孔；508-灯孔；510-底座通孔；512-导线孔；602-演示面板；604-光源开关；606-发光单元开关；608-旋钮；610-标签；612-束光筒。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前传统的三基色原理演示仪的演示场景单一、演示效果不佳，基于此，本实用新型实施例提供的一种三基色原理演示仪及光源演示系统，可以进行三基色演示和色光演示。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种三基色原理演示仪进行详细介绍。

实施例一：

参考图1所示的三基色原理演示仪，该三基色原理演示仪40包括三基色演示模块10和色光合成模块20；该三基色演示模块至少包括一组LED灯组102，以及与LED灯组电连接的第一控制电路104；

具体实现时，该LED灯组包括多个基础光源，为了便于说明，图1仅仅示出了两个基础光源106；每个基础光源设置在可调节光源底座108上；该第一控制电路用于控制LED灯组中每个基础光源的开关状态，以投射多个不同光斑；

具体地，基础光源投射会形成光斑，可调节光源底座可以调节基础光源照射形成的光斑位置，控制多个光斑的混色相加和混色相减。具体基础光源的光斑颜色、具体基础光源的数量，以及可调节光源底座的类型可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

进一步，第一控制电路通常采用开关控制的方式对LED灯组中每个基础光源进行开关状态控制，其中，开关通常为按钮开关或轻触开关，具体控制方式，以及开关的类型可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

该色光合成模块至少包括一组光源合成单元202，每个光源合成单元包括三基色指示灯204，以及与三基色指示灯电连接的第二控制电路206；其中，第二控制电路用于控制三基色指示灯的开关，以及调节三基色指示灯的显示状态。

其中，三基色指示灯的显示状态通常包括三基色指示灯的灯光亮度和发光光谱。第二控制电路通常采用开关控制三基色指示灯的开关，通过滑动变阻器控制通过三基色指示灯的电流，进而调节三基色指示灯的显示状态，具体第二控制电路的控制方法可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

本实用新型实施例提供的一种光的三基色原理演示仪，包括三基色演示模块和色光合成模块；三基色演示模块至少包括一组LED灯组，以及与LED灯组电连接的第一控制电路；LED灯组包括多个基础光源；每个基础光源设置在可调节光源底座上；第一控制电路通过控制LED灯组中每个基础光源的开关状态以投射多个不同光斑；色光合成模块至少包括一组光源合成单元，每个光源合成单元包括三基色指示灯，以及与三基色指示灯电连接的第二控制电路；其中，第二控制电路用于控制三基色指示灯的开关和显示状态。采用三基色演示模块中的可调节光源底座调节LED灯组的光斑位置，可以对三基色光的混色相加和混色相减进行演示。采用色光合成模块通过三基色指示灯的显示状态，可以模拟不同亮度的色光进行混色时所产生的色光效果，很好地演示了色光的混色和电子显示屏彩色显示原理。演示过程直观可见，可以加深学习人员对三基色光的认识和理解，且演示仪操作简单，便于教学和实验演示。

为了更好地对多个基础光源进行控制，图2示出了一种三基色演示模块的电路图，其中，该三基色演示模块中，基础光源包括红灯光源LED11、绿灯光源LED33和蓝灯光源LED22；第一控制电路包括多个第一控制支路，控制每个基础光源的开关状态；其中，每个第一控制支路包括串联连接的光源开关和驱动板，如图2所示的光源开关K1、K2、K3。多个第一控制支路并联连接。具体地，K1通过驱动板1控制LED11的亮灭；K2通过驱动板2控制LED22的亮灭；K3通过驱动板3控制LED33的亮灭。

值得说明的是，基础光源通常为LED灯，驱动板通常为LED恒流驱动电路，光源开关通常选用继电器进行开关控制，还可以采用触摸开关或遥控开关进行开关控制，具体基础光源的个数、类型和型号，驱动板的类型和驱动板的内部电路构造、以及光源开关的控制方式和开关的类型可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

为了对多个基础光源进行色光混色的演示实验，可调节光源底座通常为万向器，用于调控光斑的位置。其中，基础光源通常采用导热硅脂的方式固定在散热片上，该散热片通常通过热熔胶的方式固定在万向器上，所采用的万向器通常为球形万向器，具体基础光源的固定方式，散热片的类型和固定方式，以及万向器的类型和型号可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

为了能够使得基础光源形成边缘清晰，光强均匀的光斑，每个基础光源均设置有束光筒，用于对基础光源进行聚光。其中，束光筒通常为PVC管(聚氯乙稀管，Polyvinyl chloride)，该束光筒通过热溶胶固定的方式固定到散热板上。具体束光筒的材质和尺寸，以及束光筒的固定方式可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

为了更好地进行色光合成的演示，图3示出了一种色光合成模块的电路图，其中，该色光合成模块包括一组光源合成单元，该光源合成单元中，三基色指示灯LED包括三个基础发光单元；第二控制电路包括每个基础发光单元的第二控制支路，分别控制每个基础发光单元的开关状态和发光强度；其中，每个第二控制支路包括串联连接的发光单元开关和调节电阻；多个第二控制支路并联连接。

具体地，三基色指示灯LED的基础发光单元通常为红灯单元、绿灯单元、蓝灯单元；三基色指示灯通常为由多个基础发光单元封装成共阳极或共阴极结构而成的；具体基础发光单元的类型和发光颜色，以及封装方式可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

如图3所示，发光单元开关为K21、K22和K23，R21、R22和R23为滑动变阻器，R24、R25和R26为固定电阻。K21用于控制红灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R24与R21串联形式实现；K22用于控制绿灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R25与R22串联形式实现，K23用于控制蓝灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R26与R23串联形式实现，具体发光单元开关通常选用继电器进行开关控制，还可以采用触摸开关或遥控开关进行开关控制，调节电阻可以直接选用单一的滑动变阻器的形式实现，还可以选用定值电阻与滑动变阻器串联的形式实现，具体发光单元开关的控制方式和开关的类型，调节电阻的实现形式，以及对应滑动变阻器的类型和阻值，可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

为了对比演示色光的合成及电子显示屏的彩色显示原理，增强演示效果，色光合成模块包括两组光源合成单元，两组光源合成单元并联连接。如图4所示的另一种色光合成模块的电路图。该色光合成模块包括两组图3所示的光源合成单元，两组光源合成单元并联连接。

具体地，如图4所示，K11、K12和K13为发光单元开关，R11、R12和R13为滑动变阻器，R14、R15和R16为固定电阻；LED1和LED2为三基色指示灯。LED1的基础发光单元为红灯单元1、绿灯单元1、蓝灯单元1；K11用于控制红灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R14与R11串联形式实现；K12用于控制绿灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R15与R12串联形式实现，K13用于控制蓝灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R16与R13串联形式实现；LED2的基础发光单元为红灯单元2、绿灯单元2、蓝灯单元2；K21用于控制红灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R24与R21串联形式实现；K22用于控制绿灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R25与R22串联形式实现，K23用于控制蓝灯单元的亮灭，对应的调节电阻采用R26与R23串联形式实现。

为了便于三基色原理演示仪的携带和操作，保证三基色演示模块和色光合成模块的电路的完整性，该三基色原理演示仪还包括演示仪外壳；第一控制电路和第二控制电路设置在演示仪外壳的内腔；LED灯组经可调节光源底座固定在演示仪外壳的其中一个侧面；演示仪外壳还包括多个通孔，用于安装三基色演示模块和色光合成模块。图5示出了一种通孔的布局示意图。该通孔所对应的色光合成模块包括两组光源合成单元。

具体地，通孔通常包括开关孔、旋钮孔和灯孔，其中，开关孔包括光源开关孔502和发光单元开关孔504，第一控制电路的光源开关经相匹配的光源开关孔固定在演示仪外壳上；第二控制电路的发光单元开关经相匹配的发光单元开关孔固定在演示仪外壳上；可用于调节第二控制电路的调节电阻阻值的旋钮经相匹配的旋钮孔506固定在演示仪外壳上；三基色指示灯经相匹配的灯孔508固定在演示仪外壳上。

进一步，通孔还包括用于固定可调节光源底座的底座通孔510，基础光源的导线可以经过底座通孔与第一控制电路电连接，还可以经过导线孔与第一控制电路电连接，如图5所示的导线孔512。具体导线的连接路径可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

该通孔的布局示意图绘制了演示仪外壳的尺寸，以及通孔的布局尺寸，其中，通孔的布局要确保三基色演示模块和色光合成模块在功能实现时无相互干扰，此外，该通孔的布局示意图还绘制出了电池盒的位置，具体演示仪外壳的尺寸，通孔的布局尺寸，以及电池盒的安置方法和位置可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

进一步，为了更好的进行演示实验，便于演示操作，突出演示效果，图6示出了一种演示面板的结构示意图，演示仪外壳包括演示面板602，LED灯组102经可调节光源底座108固定在演示面板上；其中，LED灯组(未在图6中示出)外围设有束光筒612。进一步，多个通孔设置在演示面板上。其中，该通孔对三基色演示模块10和色光合成模块20进行安装，光源开关604，发光单元开关606，旋钮608，三基色指示灯204经对应的通孔固定在演示面板上。具体演示面板的布局可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

值得说明的是，图6所示的光源开关604包含图2所示的K1、K2、K3；图6所示的发光单元开关606包含图3和图4所示的K11、K12、K13、K21、K22、K23；图6所示的三基色指示灯204包括图3所示的LED和图4所示的LED1和LED2。

为了便于操作人员对三基色原理演示仪进行操作，演示面板上还设置有标签，用于标记所述三基色原理演示仪的演示功能。如图6所示的标签610。具体标签的个数、类型、内容指示可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不进行限制。

综上，本实用新型提供的实施例具有以下的有益效果：

(1)采用三基色演示模块中的可调节光源底座进行基础光源的混色相加和混色相减，演示效果突出；

(2)采用束光筒进行基础光源的聚光，确保了基础光源形成的光斑的边界清晰，光强均匀，保证了基础光源混色过程中演示效果的准确性；

(3)将基础光源固定在散热片上，可以防止基础光源因聚光而导致温度过高，进而损坏的风险，延长了基础光源的使用寿命；

(4)采用色光合成模块中的旋钮和发光单元开关控制基础发光单元的发光强度和开关状态，可以模拟演示彩色显示原理和色光的合成；

(5)采用两组光源合成单元的对称设计，更有利于对比观察，增强了演示效果；

(6)演示仪外壳的设计，确保了演示的直观性，保证了三基色演示模块和色光合成模块的完整性，便于携带；

(7)面板上的标签设计，便于操作人员按着标签的指示，进行演示操作，保证了操作的简单性。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种光源演示系统，该光源演示系统配置有实施例1所述的三基色原理演示仪。

本实用新型实施例提供的光源演示系统，与上述实施例提供的三基色原理演示仪具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实用新型实施例所提供的光源演示系统，其实现原理及产生的技术效果和前述三基色原理演示仪的实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

最后应说明的是：

附图中的流程图和结构框图显示了根据本实用新型的多个实施例的方法、装置和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。