专利名称：高效合光的舞台灯光照明装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明装置或其系统的功能特征或零部件，具体来说，尤其涉及主要用于舞台灯光照明的照明系统及其合光装置。
背景技术：
LED (发光二极管)光源为绿色无污染的干净节能光源，其可达到的光 通量设计指标在逐年提升。目前LED光源主要应用于一些小功率、低端的换色灯产品上。大功率舞台灯光光源主要采用金卤放电泡。金卤放电泡为白色光源，使用寿命较 低，一般为几百小时到数千小时不等。因金卤放电泡的发光谱为白色连续光谱，舞台灯光所 需的不同色彩只能靠彩色滤光片来滤光实现，使得灯光投射出的图案具有较低的色彩饱和 度，色彩既不鲜艳，也不丰富。若舞台灯光采用LED光源，则可以省掉所述彩色滤光片，并通过调节不同基色LED 的电流来改变光源的颜色，从而利用单色LED较高的色彩饱和度，可使舞台灯光色彩的表 现自由度大为提高。但目前LED发热量大，发光效率还不够高，且单个LED芯片不能承受高 功率，因此大功率舞台灯光的高光通量往往要靠LED阵列来实现。申请号为200720061982. 0的中国专利公开了一种舞台灯的光源组件，采用一个 LED阵列和大型散热装置，可以提供一百瓦的发光功率，并可通过控制点亮该LED阵列中交 错排列的不同色的LED来实现色彩调整。上述现有技术的不足之处在于当控制LED阵列中交错排列的R、G、B不同色LED 来产生白光时，灯光装置输出光斑的亮度及颜色均勻性较差，因此该类灯通常适用于对光 均勻度要求比较低的帕灯、洗墙灯或泛光灯上；且当对灯光装置输出功率要求较大时，随着 LED阵列规模的扩大，灯光装置的体积、光学扩展量变大，极可能造成对LED光线的收集效 率下降。因此，现有技术难以满足大功率摇头图案灯对性能的高要求。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处， 而提出一种舞台灯光照明装置，以高效的合光效率来提供光输出亮度及颜色的良好均勻 性。作为解决本实用新型技术问题而提出来的技术方案是，提供一种高效合光的舞台 灯光照明装置，包括至少两个封装在散热基板上的LED阵列，尤其是，同一所述LED阵列上 的各LED芯片均为一同色LED芯片；还包括与各所述LED阵列相对应的包括复数个透镜的 透镜阵列，每一所述透镜对准一 LED芯片以将该LED芯片的输出光准直成近平行光；还包括 一个分光合色装置，将源自各LED芯片的所述近平行光汇聚成一束，投射往一聚焦透镜，通 过该聚焦透镜聚焦到该舞台灯光照明装置的光出口。上述方案中，该舞台灯光照明装置或者包括两个所述LED阵列，所述分光合色装 置为一合色滤光片，分别通过透射和反射的方式将源自该两个LED阵列的近平行光汇聚成 一束；或者包括三个所述LED阵列，所述分光合色装置为一个X型合色滤光装置，该X型合 色滤光装置的三个光入口端分别对准一个LED阵列及该LED阵列所对应的透镜阵列。上述方案中，所述X型合色滤光装置或者是由三片合色滤光片垂直交叉构成的分 光合色片组，其中两片具有相同的光学特性，分别紧贴另一片的两面；或者是由四块分光合 色直角棱镜顶角相对粘合而成的分光合色棱镜组。所述合色滤光片或者为二向色片，或者为镀有分光滤光膜的玻璃片。上述方案中，舞台灯光照明装置还包括固定各所述散热基板的定位装置，在该定位装置上包括对所述散热基板位置进行平移微调的至少一个调节装置。上述方案中，在所述定位装置上还包括对所述散热基板位置进行转动微调的至少 一个角度调节装置。上述方案中，舞台灯光照明装置还包括固定所述分光合色装置的定位装置，在该 定位装置上包括对所述分光合色装置方位进行微调的调节装置。上述方案中，所述调节装置包括滑动槽、齿轮、调整螺钉、紧定螺钉或弹簧。上述方案中，各所述LED阵列紧贴所述透镜阵列，使得各LED与对应的透镜之间仅 留有厚度小于1. 5毫米的空气隙。上述方案中，舞台灯光照明装置还包括图案盘，该图案盘所携带的图案片之一正 对所述光出口。采用上述各技术方案，不仅使灯光装置具有良好的亮度及颜色合光效果，还使灯 光装置提高输出功率的同时体积更为紧凑，光学扩展量更小。
图1示意了本实用新型舞台灯光照明装置的结构之一；图2示意了本实用新型合光装置的结构；图3示意了采用图2合光装置的替换实施例的舞台灯光照明装置的结构；图4示意了图1或图3中透镜阵列与LED阵列之间的耦合结构；图5示意了图1或图3中LED阵列的定位及调节装置，其中图5a以调整螺钉为例， 图5b以滑动槽为例；图6示意了本实用新型舞台灯光照明装置的结构之二 ；其中，各附图标记为1——LED芯片/芯片阵列，2——透镜阵列，3、6——合光装 置，4——聚焦透镜，5——出光口，11——支架。
具体实施方式
下面，结合附图所示之最佳实施例进一步阐述本实用新型。如图1所示，本实用新型舞台灯光照明装置包括至少两个封装在散热基板上的 LED阵列1，同一所述LED阵列1上的各LED芯片均为一同色LED芯片；还包括与各所述LED 阵列相对应的包括复数个透镜的透镜阵列2，每一所述透镜对准一 LED芯片以最大限度地 收集从该LED芯片发出的大角度光，并将该LED芯片的输出光转为具有一定发散角的近平 行光，此近平行光角度越小越好；还包括一个分光合色装置3，将源自各LED的所述近平行 光汇聚成一束，投射往一聚焦透镜4，通过该聚焦透镜4聚焦到该舞台灯光照明装置的光出 Π 5。该图中以包括三个LED阵列为例，主要便于利用R(红)、G (绿)、B (蓝)三基色的 LED来合成各种颜色的输出光。所述分光合色装置3为一个X型合色滤光装置，该X型合色 滤光装置的三个光入口端分别对准一个LED阵列及该LED阵列所对应的透镜阵列。如图2 所示，所述X型合色滤光装置可以是由三片合色滤光片30 32垂直交叉构成的分光合色 片组，其中两片31、32具有相同的光学特性，分别紧贴另一片30的两面。所述合色滤光片 30 32可以是二向色片，也可以是镀有分光滤光膜的玻璃片。通常根据其使用面积大小， 所述合色滤光片的厚度选择为0. 5毫米，0. 7毫米或是1. 1毫米。如该图所示，以镀有分光 滤光膜的玻璃片为例，所述合色滤光片30可以在Sl面上镀反蓝光透红、绿光的滤光膜，在S2面上镀增透膜来增加光线的透过率。所述合色滤光片31、32可以在S4面上镀反红光透 蓝、绿光的滤光膜，在S3面上镀增透膜来增加光线的透过率。则当所述R、G、B LED芯片均 被点亮时，该X型合色滤光装置将输出均勻混合的白光；相对于传统光合成方式，该X型合 色滤光装置具有光学透过率高，体积紧凑，易于实现大功率光合成的优点，尤其可以使合成 光的光学扩展量保持不变。如图3所示意，所述X型合色滤光装置3可以采用由四块分光合色直角棱镜顶角 相对粘合而成的分光合色棱镜组6来替换。其不足之处在于分光合色直角棱镜的制作工艺 相对较为复杂，成本偏贵，且对入射光的角度比较敏感，对镀膜的要求会较高。如图5所示，本实用新型舞台灯光照明装置还包括固定各所述散热基板的定位装 置，在该定位装置上包括对所述散热基板位置进行平移微调的至少一个调节装置，可以是 滑动槽(如图5b)或齿轮，用来修正由R、G、B三色LED芯片位置偏离所带来的合光偏色。在 所述定位装置上还可以包括对所述散热基板位置进行转动微调的至少一个角度调节装置， 例如但不限于(如图5a所示的)调整螺钉或紧定螺钉、弹簧，用来修正LED阵列角度倾斜 所带来的合光色彩不勻。本实用新型舞台灯光照明装置还包括固定所述分光合色装置的定位装置。可以用 设置在该定位装置上的对所述分光合色装置方位进行微调的调节装置来替代上述基于散 热基板的调节装置，或作为该基于散热基板的调节装置的补充。如图4所示，若在所述透镜阵列2与芯片之间填充硅胶，虽可增加光源的光通量 (增加的倍数小于n2，其中η为透镜的折射率)，但光学扩展量也将增加η2倍，从而对投影 FNO(FNO=焦距/入射孔径或有效口径)受限的系统来说，光会有很大的损失。为此，本实 用新型舞台灯光照明装置令各所述LED阵列1紧贴所述透镜阵列2，中间例如但不限于用 网状支架11来支承和隔离，使得各LED芯片与对应的透镜之间仅留有厚度小于1. 5毫米的 空气隙，将使光源保持最小的光学扩展量，从而大大提高对LED芯片发光的利用率。试验验 证，空气隙越小，越有利于光学收集。本实用新型舞台灯光照明装置还可以包括图案盘，携带有一张或一张以上的图案 片。被选中的所述图案片可以正对所述光出口 5。在系统对颜色种类要求不高的场合，本实用新型舞台灯光照明装置或许可以如图 6所示，仅包括两个所述LED阵列1 ；所述分光合色装置3为一合色滤光片，分别通过透射和 反射的方式将源自该两个LED阵列的近平行光汇聚成一束。
权利要求一种高效合光的舞台灯光照明装置，包括至少两个封装在散热基板上的LED阵列(1)，其特征在于同一所述LED阵列上的各LED芯片均为一同色LED芯片；还包括与各所述LED阵列相对应的包括复数个透镜的透镜阵列(2)，每一所述透镜对准一LED芯片以将该LED芯片的输出光准直成近平行光；还包括一个分光合色装置(3)，将源自各LED芯片的所述近平行光汇聚成一束，投射往一聚焦透镜(4)，通过该聚焦透镜聚焦到该舞台灯光照明装置的光出口(5)。
2.根据权利要求1所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于该舞台灯光照明装置或者包括两个所述LED阵列(1)，所述分光合色装置(3)为一合色 滤光片，分别通过透射和反射的方式将源自该两个LED阵列的近平行光汇聚成一束；或者包括三个所述LED阵列(1)，所述分光合色装置(3)为一个X型合色滤光装置，该X型合色滤光装置的三个光入口端分别对准一个LED阵列及该LED阵列所对应的透镜阵列 ⑵。
3 根据权利要求2所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于所述X型合色滤光装置或者是由三片合色滤光片垂直交叉构成的分光合色片组，其中 两片具有相同的光学特性，分别紧贴另一片的两面；或者是由四块分光合色直角棱镜顶角 相对粘合而成的分光合色棱镜组。
4.根据权利要求2或3所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于 所述合色滤光片或者为二向色片，或者为镀有分光滤光膜的玻璃片。
5.根据权利要求1所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于还包括固定各所述散热基板的定位装置，在该定位装置上包括对所述散热基板位置进 行平移微调的至少一个调节装置。
6.根据权利要求5所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于在所述定位装置上还包括对所述散热基板位置进行转动微调的至少一个角度调节装置。
7.根据权利要求1所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于还包括固定所述分光合色装置的定位装置，在该定位装置上包括对所述分光合色装置 方位进行微调的调节装置。
8.根据权利要求5、6或7所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于 所述调节装置包括滑动槽、齿轮、调整螺钉、紧定螺钉或弹簧。
9.根据权利要求1所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于各所述LED阵列紧贴所述透镜阵列，使得各LED与对应的透镜之间仅留有厚度小于1. 5 毫米的空气隙。
10.根据权利要求1所述高效合光的舞台灯光照明装置，其特征在于 还包括图案盘，该图案盘所携带的图案片之一正对所述光出口(5)。
专利摘要一种高效合光的舞台灯光照明装置，包括至少两个LED阵列(1)，尤其是，同一所述LED阵列(1)上的各LED芯片均为一同色LED；还包括与各所述LED阵列相对应的包括复数个透镜的透镜阵列(2)，以调整产生近平行光；分光合色装置(3)，汇聚所述近平行光成一束，投射往聚焦透镜(4)以聚焦到光出口(5)。还可以在各所述散热基板或分光合色装置(3)的定位装置上设置有进行位置微调的调节装置；或使各LED与对应的透镜之间仅留有厚度小于1毫米的空气隙。采用本实用新型的灯光装置将具有良好的合光效果，体积更为紧凑，光学扩展量更小。
文档编号F21S8/00GK201568808SQ200920134368
公开日2010年9月1日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者李屹 申请人:深圳市光峰光电技术有限公司