专利名称：发光二极管光栅投射灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用在渲染效果的图形投射灯，尤其涉及一种应用在舞台、 酒吧以及公共场所的一种发光二极管(LED)光栅投射灯，经过变光结构配合所发出的光束 的投射灯。
背景技术：
在目前市面上采用发光二极管的投射灯，如US5490049公布了一种发光二极管单 点经菲涅尔透镜聚焦投光，中国专利200720049587. 0公布了一种以LED投射灯均采用的是 菲涅尔光学透镜直接的投射出点像数组，以及中国专利200720049587. 0公布的一种点像 数组效果投射灯，可以产生发光二极管多点排列直接经同一透镜聚焦投射点式图形，但只 能够以点聚焦投射出以点组成的各种图形，而不能够进行直接成图形方式进行投射；另外 市面上所投射图形的灯均为很大功率的卤素灯利用图形孔、色片来投射出图形；但上列现 有技术只能以发光二极管所投射出点阵图案，发射出所固定光源，而且图形灯能耗大。
实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于克服上述现有技术以发光二极 管进行投射时只能发射出所固定光源，提供一种低能耗、结构操作方便、工作稳定的发光二 极管光栅投射灯，能更多利用其光源进行投射弧线形及直面投射，更能够接近激光灯所发 出的弧形及面形的效果，采用发光二极管排列成形后，所发光经菲涅尔透镜、二维光栅、光 栅三种部件进行配合组成的一种能投射出弧形线以及直形切面光幕的效果。为达上述目的，本实用新型的发光二极管光栅投射灯结构，采用以下的技术方 案一种发光二极管光栅投射灯，包含有开关电源，电流进入开关电源整流后输入含 有DMX-512系统的过程控制主板，过程控制主板可以由DMX信号端输入控制，也可由操作控 制数码板(DIP或液晶显示屏及按键)进行控制处理，过程控制主板控制发光二极管基板上 的发光二极管，含有DMX-512系统的过程控制主板控制发光二极管基板上的复数发光二极 管，发光二极管(LED)前设有变光结构，变光结构包含菲涅尔透镜、二维光栅、光栅。进一步地，所述发光二极管前设有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜前设有普通光栅，普通 光栅前设有二维光栅；普通光栅与二维光栅位置可以互换，也可以发光二极管前设有菲涅 尔透镜，菲涅尔透镜前设有二维光栅，二维光栅前设有普通光栅；进一步地，所述发光二极管前设有二维光栅，二维光栅前设有菲涅尔透镜，菲涅尔 透镜前设有光栅；菲涅尔透镜与光栅位置可以互换，也可以发光二极管前设有二维光栅，二 维光栅前设有光栅，光栅前设有菲涅尔透镜；进一步地，所述发光二极管前设有光栅，光栅前设有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜前设 有二维光栅；菲涅尔透镜与二维光栅位置可以互换，也可以发光二极管前设有光栅，光栅前 设有二维光栅，二维光栅前设有菲涅尔透镜；[0009]上述的菲涅尔透镜前设有二维光栅同光栅，且二维光栅同光栅条纹重合在一起。上述的二极管基板上设有复数直排串联的发光二极管，直排串联发光二极管前设 有条纹与其反方向排列的二维光栅同光栅。本实用新型的投射效果为点变成立体直线再变成弧形线及直形整面变化的更进 一步发展，使其更能有效利用发光二极管发光的有效光源，将二维光栅同光栅的条纹调整 在重合时可投射出一个整面直形光幕的效果，二维光栅同光栅不重合时就可投射出两个弧 形图像；本实用新型利用菲涅尔透镜、光栅、二维光栅所组成互相配合的一个变光结构，以 达到其投射出一个弧形及整面的光束效果；如加以大功率发光二极管更能形成光幕，用处 更能广泛，且在有烟雾的情况下效果更明显。本实用新型与目前市面上的投射灯相比，其异 于目前在市面上的投射光以及立体图形灯，而本实用新型当光栅线条以及二维光栅线条重 合时可将光束投射出弧线及直线面，且线数较多时，并二维光栅角度适中时，可达到同灯身 前板呈平面状效果的一种弧形切面的灯效，所投射可到180度。本实用新型是一种结构简单、实用可靠、节能环保的发光二极管光栅投射灯，可广 泛用于舞台投光、舞台背景，以及各酒店通道及大集会场所进行光效配合，如果使用大功率 发光二极管更可达到其在舞台有幕布的效果，其在烟雾效果下更明显。
图1是本实用新型实施例的结构示意图；图2是本实用新型实施例所投射出的光束效果示意图；图3是本实用新型实施例菲涅尔透镜、二维光栅、光栅配合的示意图；图4是本实用新型实施例菲涅尔透镜、二维光栅、光栅所处方向及位置与成像关 系示意图；图5是本实用新型实施例发光二极管的排列示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析 本实用新型的优点与精神，藉由
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型的详述得到进 一步的了解。本实用新型相关结构主要包括以下零部件(或装置)开关电源1、操作控制数码 板2 (DIP或液晶显示屏及按键)、过程控制主板3、信号输入端口 4、信号输出端口 5、机箱6、 发光二极管基板7、发光二极管固定架8、发光二极管9、菲涅尔透镜10、二维光栅11、光栅 12、变光结构13。图2是发光二极管经本实用新型的变光结构13所投射出的光束效果示意图；本实 用新型机箱6内设有开关电源1，电流进入开关电源1整流后输入含有DMX-512系统的过程 控制主板3，过程控制主板3可以由DMX信号端输入控制，也可由操作控制数码板2 (DIP或 液晶显示屏及按键)进行控制处理，DMX-512系统的过程控制主板3电连接信号输入端口 4、信号输出端口 5，发光二极管基板7背面设有发光二极管固定架8，含有DMX-512系统的 过程控制主板3控制发光二极管基板7上的复数发光二极管9 (LED)，发光二极管9前设有 变光结构13，变光结构13位于机箱6前端，变光结构13包含菲涅尔透镜10、二维光栅11、
4光栅12，变光结构13的涅尔透镜10、二维光栅11、光栅12之间前后位置关系可以互换。变光结构13实施例一发光二极管9前设有菲涅尔透镜10，菲涅尔透镜10前设有 普通光栅12，普通光栅12前设有二维光栅11 ；也可以发光二极管9前设有菲涅尔透镜10， 菲涅尔透镜10前设有二维光栅11，二维光栅11前设有普通光栅12，且由含有DMX-512系 统的过程控制主板3控制其发光二极管9。变光结构13实施例二 发光二极管9前设有二维光栅11，二维光栅11前设有菲 涅尔透镜10，菲涅尔透镜10前设有光栅12 ；也可以发光二极管9前设有二维光栅11，二维 光栅11前设有光栅12，光栅12前设有菲涅尔透镜10。变光结构13实施例三发光二极管9前设有普通光栅12，普通光栅12前设有菲 涅尔透镜10，菲涅尔透镜10前设有二维光栅11 ；也可以发光二极管9前设有普通光栅12， 普通光栅12前设有二维光栅11，二维光栅11前设有菲涅尔透镜10。在菲涅尔透镜10前设有二维光栅11同光栅12时，且二维光栅11同光栅12条纹 重合在一起；而且二极管基板7上设有复数直排串联的发光二极管9，直排串联发光二极管 9 (LED)前设有条纹与其反方向排列的二维光栅11同普通光栅12(参见附图5)，可投射出 一个整面直形光幕的效果。具体操作上，最佳可在机身6上设有开关电源1，电流经开关电源1整流后进入机 身6内所设有DMX-512系统的过程控制主板3，机身6上还设有信号输入端口 4、信号输出 端口 5、操作控制数码板2 (DIP或液晶显示屏及按键)、发光二极管固定架8、发光二极管基 板7、发光二极管9，系统过程控制主板3连接信号输入端口 4以及信号输出端口 5，系统过 程控制主板3同可操作的操作控制数码板2连接，系统过程控制主板3连接并控制发光二 极管基板7上的发光二极管9 ；机身6前端含有菲涅尔透镜10、二维光栅11、光栅12的一 个变光结构13 ；发光二极管9所发光经菲涅尔透镜10、二维光栅11、光栅12的变光结构13 后投射出来不同光束效果。由DMX-512系统的过程控制主板3给出信号由发光二极管9发光，发光二极管9 发光后经菲涅尔透镜10后再由二维光栅11将光束分成二个图像，然后再由光栅12将两个 转成弧线光束投射出来；当二维光栅11同光栅12条纹重合时则所投射出两个图像为在同一条直线，如光 栅线数大于一定的范围内其所投光两个直线可连接在一起，也就可以达到直线光幕的效 果；根据实际投射焦距对光栅12、菲涅尔透镜10、二维光栅11进行前后对换；光栅的线数越少其所投的线条越粗且越短，而线数越多其所投的线条越细且越 长，本实例为使用75线的光栅就可以使其重合，例如光栅在20线其两个直线较75线粗 且不能重合接在一起，但可以在一条直线上(也就是中间需接合有一定的距离)；将发光二 极管9排列成一条直线排列时，并所同时发出光经菲涅尔透镜10后，其二维光栅线11条与 其放于相反方向于90度时，而光栅12与二维光栅11线条重合时，其光栅线数也为在75线 时，可以投出一条整面直线效果，且光亮度比单一发光二极管9所投光强，也就是将多个发 光二极管9所发光集中在同条在线，这样就解决在目前发光二极管9单一芯片亮度不足的 缺点，使发光二极管9用途更全面；由DMX-512系统的过程控制主板3控制，直排发光二极 管9同时串联如图5中a项直排，经菲涅透镜10、二维光栅11、光栅12，其二维光栅11同光 栅12条纹与a项排列成正反方向(如图5h所示)。[0029]参见图2的发光二极管9(LED)所发出光经本实用新型装置后所投射出的光束效 果示意图，发光二极管9投射成像原理是单个发光二极管9点光源S发出的单束光线，经 菲涅尔透镜10可生成像点S' , S'经二维光栅11产生两个像点SI'、S1〃 ；单个发光二 极管9发出的无数光线经菲涅尔透镜10、二维光栅11后形成两组像点SI'、S2'……Sn' 和Sl〃、S2〃……Sn〃 ；两组像点经光栅12会聚形成两条对称、大小相等的弧线形光束SI、 S2 ；通过旋转光栅12位置，SI、S2两条弧线形光束旋转90度后将重合产生一长条线形像 S3光束。如图2所示，其光S经菲涅尔透镜10聚光后、经二维光栅11变成所投射为二个图 像、再由光栅12将其透光后所变成圆弧形图形即S1同S2的两个圆弧形，当二维光栅11同 光栅12条纹在重合一条直线上时其所投光变成S3 ；当多个发光二极管9在同一排同时亮 时，其二维光栅11同光栅12条纹重合并与发光二极管9直线排列在90度相反时其投射出 多个同样的S3，并所投出光束重合在一条直线上，其亮度也会增强；如图5所示，a、b、c、d、 e、f、g各为一组并能同时发光且可单点发光；图3为本实用新型实际运用其菲涅尔透镜10、二维光栅11、光栅12三个光学相互 配合的示意图，菲涅尔透镜10、二维光栅11、光栅12相互重迭在一起，菲涅尔透镜10其焦 距同发光二极管9不变，其二维光栅11同光栅12可根据实际情况调动；当光栅12同二维 光栅11进行互调时，也可为光经菲涅尔透镜10后再由光栅12将其变成条形光线或弧形光 线，再由二维光栅11使其变成二个图形，如再使其光栅线数在直线时重合连接将需要更多 线数的光栅才可使其投射出直线重合连接；图4为菲涅透镜10、二维光栅11、普通光栅12所放位置与所投射出的效果成像关 系图；例如二维光栅11如同光栅12重合为附图4中A项所示，当光栅为20线时所成像 不能重合连接，如当光栅使用75线时所成像为可重合连接，在Y轴方向上形成两条方向相 同，并处于同一直线的光束；选用普通光栅线数不同，两条光束的长度和粗细不同；光栅线 数越多光束越细，长度越长，两条光束可重合；光栅线数越少，光束越粗，长度越短，光束不 重合。附图4中B项中当光栅12同二维光栅11成90度正反时，其光栅12为20线时成像 比75线时所投出成像短，且67度的二维光栅11与20线的光栅12是不能重合的，但如果 二维光栅11角度越小时是可以重合的，在x轴方向上形成对称、不在同一直线的两条弧形 光束；选用普通光栅线数不同，两条光束的长度和粗细、弧度大小不同；光栅线数越多光束 越细，长度越长，弧线的角度越大；光栅线数越少，光束越粗，长度越短，弧线的角度越小。附 图4中C项中，在Y轴方向上形成对称、不在同一直线的两条弧形光束；选用普通光栅线数 不同，两条光束的长度和粗细、弧度大小不同；光栅线数越多光束越细，长度越长，弧线的角 度越大；光栅线数越少，光束越粗，长度越短，弧线的角度越小。附图4中D项中，在x轴方 向上形成两条方向相同，并处于不同直线的平行光束；普通光栅选材不同，两平行光束的长 度不同。本文中光栅是指有一面被挤压成圆柱形线条一面为完整平面的塑胶材料，且圆柱 形线条间距相等谓之「光栅」，二维光栅11通常是由两个圆柱在同一面正反起彼此相交一 定的角度，这样就组成了二维光栅，而本文二维光栅11角度为67度(此二维光栅11也通 常用于液晶显示屏内)；本文实际利用的是75线的光栅12与用67度的二维光栅11，它们可以重合，而相 应是如光栅线数越低，角度则需越小才可重合，但不一定能使之光栅投射角度达到180度；
6而光栅线数越高则二维光栅11角度可以相应增加，也可以达到本文的效果。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅是说明性的，而非 限制性的；本专业技木人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进 行许多改变、修改，甚至等效变更，但都将落入本实用新型的保护范围内。
权利要求一种发光二极管光栅投射灯，包含有开关电源(1)，电流进入开关电源(1)整流后输入的过程控制主板(3)，过程控制主板(3)连接操作控制数码板(2)，其特征在于所述过程控制主板(3)控制连接发光二极管基板(7)上的发光二极管(9)，发光二极管(9)前设有变光结构(13)，所述变光结构(13)包含菲涅尔透镜(10)、二维光栅(11)、光栅(12)。
2.根据权利要求1所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述发光二极管(9) 前设有菲涅尔透镜(10)，菲涅尔透镜(10)前设有二维光栅(11)，二维光栅(11)前设有光 栅(12)。
3.根据权利要求1所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述发光二极管(9) 前设有菲涅尔透镜(10)，菲涅尔透镜(10)前设有光栅(12)，光栅(12)前设有二维光栅 (11)。
4.根据权利要求1所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述发光二极管(9) 前设有二维光栅(11)，二维光栅(11)前设有菲涅尔透镜(10)，菲涅尔透镜(10)前设有光 栅(12)。
5.根据权利要求1所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述发光二极管(9) 前设有光栅(12)，光栅(12)前设有菲涅尔透镜(10)，菲涅尔透镜(10)前设有二维光栅 (11)。
6.根据权利要求1所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述发光二极管(9) 前设有光栅(12)，光栅(12)前设有二维光栅(11)，二维光栅(11)前设有菲涅尔透镜(10)。
7.根据权利要求1所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述发光二极管(9) 前设有二维光栅(11)，二维光栅(11)前设有光栅(12)，光栅(12)前设有菲涅尔透镜(10)。
8.根据权利要求2或3所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述菲涅尔透镜 (10)前设有二维光栅(11)同光栅(12)，二维光栅(11)同光栅(12)条纹重合在一起。
9.根据权利要求1所述的发光二极管光栅投射灯，其特征在于所述二极管基板(7) 上设有复数直排串联的发光二极管(9)，直排串联发光二极管(9)前设有条纹与其反方向 排列的二维光栅(11)同光栅(12)。
专利摘要本实用新型提供一种低能耗、结构操作方便、工作稳定的发光二极管光栅投射灯，能更多利用其光源进行投射弧线形及直面投射。本实用新型包含有开关电源，电流进入开关电源整流后输入过程控制主板，过程控制主板控制发光二极管基板上的发光二极管，发光二极管前设有变光结构，变光结构包含菲涅尔透镜、二维光栅、光栅。本实用新型可广泛用于舞台投光、舞台背景，以及各酒店通道及大集会场所进行光效配合，如果使用大功率发光二极管更可达到其在舞台有幕布的效果，其在烟雾效果下更明显。
文档编号F21V23/00GK201606748SQ20102002639
公开日2010年10月13日 申请日期2010年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者郑永发 申请人:东莞晶典灯饰五金有限公司