专利名称：一种多光源led成像灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明灯具技术领域，具体而言，涉及一种多光源LED成像灯。
背景技术：
目前，在舞台演艺布景的照明设备中，通常使用舞台白炽成像灯。成像灯以清晰的 ‘硬边’边界和可切光功能在舞台上用于定点光、造型光和基础铺光的效果。在大型舞台上， 通常需要功率很高的白炽灯已达到所需的亮度，所以在亮度和功能上一般的LED灯光很难达到所需效果。白炽光源功率高、寿命短，目前急需一种节能减排的耗能低、亮度高、功能多的成像灯。而LED光源在目前还难以以单粒大功率光源形成满足应用的亮度，所以，在灯具制造中需要以多光源来累加形成满足应用的亮度。多光源灯具在投射光斑的控制，消除重影，可变焦性，可切光性上均需要精密复杂的组合光学设计才能够实现，所以，多光源LED 成像灯具在目前世界上还没有先例。
实用新型内容针对多光源灯具制造技术复杂、实现困难的情况而提出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种可以满足耗能低、亮度高、适用面广的、具有切光功能的LED 成像灯，以全面解决上述能耗、亮度、重影、寿命、功能问题。本实用新型提供了一种多光源LED成像灯，包括至少两个LED光源，LED光源通过封装形成具小于140°的发光角的结构，至少两个聚光透镜，分别设置在紧邻每个 LED光源前部，聚光角为5°至10° ；第一级菲涅尔透镜，设置在聚光透镜前部，焦距为 132mm-137mm，第一级菲涅尔透镜与聚光透镜的距离为第一级菲涅尔透镜的焦距；光闸/光圈装置，设置在第一级菲涅尔透镜前部，具有4叶光闸片(光闸)和光圈；第二级菲涅尔透镜，设置在光闸切光装置前部，焦距为250mm-300mm，第二级菲涅尔透镜与第一级菲涅尔透镜之间的距离为第二级菲涅尔透镜的一倍焦距与二倍焦距之间；光闸/光圈装置、第一级菲涅尔透镜、至少两个聚光透镜和至少两个LED光源构成非移动的光学部分；非移动的光学部分背部为包括铜板的散热结构，所述LED光源通过铝基电路板连接在铜板上，铜板上附着有散热器，非移动光学部分还以喇叭筒装外壳围绕，该外壳直接固定在散热结构的铜板上，铜板、散热器和外壳构成灯具非移动主体；第二级菲涅尔透镜外侧和灯具非移动主体以两个平行的通轴连接，第二级菲涅尔透镜构成灯具的前后轴向移动部分，通轴连接处的固定装置内具有多个滚珠，(可减少导杆滑动时的阻力)可移动机构利用滚珠沿通轴可形成移动，以改变第二级菲涅尔透镜与第一级菲涅尔透镜的距离，通过第一级和第二级镜头之间距离的变化灯具实现大范围的光学变焦。LED光源为2个至20个，发光角为小于140°。每粒LED光源前置聚光角5-10°的聚光透镜。第一级菲涅尔透镜的焦距为135mm，第二级菲涅尔透镜的焦距为沈0讓。[0009]第二级菲涅尔透镜与第一级菲涅尔透镜的距离在120mm至570mm之间可变。光闸/光圈装置为四叶可在同一平面万向移动的光闸和光圈组件结构；光闸和光圈处于打开状态时，穿过第一级菲涅尔透镜的光全部通过光闸/光圈装置；光闸处于闭合状态时，穿过第一级菲涅尔透镜的光全部被遮挡；光闸处于中间状态而光圈打开时，穿过第一级菲涅尔透镜的光部分被遮挡；光闸打开而光圈全部收时，光圈余留可通光的开口为直径20-30mm圆形。灯具非移动主体的背部为附着在铜板的25个铝制散热器为LED光源的散热结构， 外壳为铝制成型喇叭筒状；铝制散热器和铝制外壳均以螺丝紧固的方式与铜板相连接，并在连接面涂以导热硅胶以加强导热接触，LED光源直接连接在导热铜板上以将热量通过铜板、铝制散热器和铝制外壳导出。通过本实用新型的上述技术方案，提供一种多光源LED成像灯，可以解决现有白炽成像灯具功耗大、寿命短、热量高的缺点。利用LED光源和多级透镜的处理，本实用新型的投光灯具可以以较小功率的LED光源实现较高的亮度，并根据需要改变投射光的强度、 角度、形状，增强亮度的同时减少耗能，发出的光亮度高、可变焦、均勻度高、无外溢光、可成像、可切光，并且投射的光板具有清晰边界，以低功耗实现传统白炽成像灯的各种应用功能。该结构在保证不小于10000平方厘米的散热面积的同时实现重量的最小化。
图1是本实用新型实施例的多光源LED成像灯的侧面剖视图；图2是本实用新型实施例的多光源LED成像灯的立体图；图3是本实用新型实施例的多光源LED成像灯的第一位置的立体图；图4是本实用新型实施例的多光源LED成像灯的第二位置的立体图；图5是本实用新型实施例的多光源LED成像灯的正视图，其中可见光闸。
具体实施方式
在本实用新型实施例中，提供了一种多光源LED成像灯的实现方案，在该实现方案中，多光源LED成像灯包括一定角度发光的多个LED光源、光源前部的三种不同的透镜以及光间切光装置，使得LED光源发出的光能够最大限度的聚光，并且通过可移动机构改变透镜间的距离，实现变焦。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。图1是本实用新型实施例的多光源LED成像灯的剖视图，图2、3和4分别是成像灯在不同焦距的立体图，现参照其对该多光源LED成像灯进行详细说明。如图所示，多光源LED成像灯包括LED光源14，LED光源至少为2个，可以是2_20 个中的任何个数，在本实施例中以13个为例，这13个光源基本均勻地排列在一块铝基电路板上。呈点状发光的LED光源的截面直径小于10mm，功率可以是任意的。并且LED光源的发光角度不大于140°。聚光透镜13设置在LED光源14前部，每个LED光源14前部都放置一个聚光透镜13，聚光透镜13的聚光角为5°至10°，从而实现对光源发出的光进行会聚以增大光强的作用。聚光透镜的支架15围绕聚光透镜13设置，固定于外壳，用于将聚光透镜13固定。第一级菲涅尔透镜11设置在聚光透镜13前部，焦距为132mm-137mm，较佳为 135mm，用于将从聚光透镜13出来的光进行叠加，形成完整的发光线路。第一级菲涅尔透镜 11与聚光透镜13的距离最好是其一倍焦距，也就是135mm。可以在聚光光强与灯具长度之间折中平衡。光闸/光圈装置设置在第一级菲涅尔透镜11前部，其包括光闸5、光闸片4和光圈3，光闸5可以沿与第一级菲涅尔透镜11平行的平面移动地打开和闭合，打开时，可以露出整个中空部分，闭合时，可以关闭中空部分，从而根据需要切光，成像成所需光的形状。 光圈可通过闭合控制出光的角度。第二级菲涅尔透镜1，设置在光闸切光装置前部，焦距为 250-300mm，较佳为沈0讓。第二级菲涅尔透镜1与第一级菲涅尔透镜11的距离为第二级菲涅尔透镜1的一倍焦距与二倍焦距之间，也就是第二级菲涅尔透镜1与第一级菲涅尔透镜 11的距离在120mm至570mm之间。第二级菲涅尔透镜1的作用是提升灯具的投光强度并可变焦。第二级菲涅尔透镜1由围绕其外周的圆环和贴着第一级菲涅尔透镜11前部并固定连接至圆环的上盖2固定，上盖2固定到通轴12，由连接上盖2与通轴12的螺母8实现固定功能。通轴的固定件内置滚珠9，以保证第二级菲涅尔透镜11的移动装置移动的顺滑。 LED光源14后侧直接附着于散热装置，散热装置由固定光源的铜板、25个铝制散热器和铝制壳体构成，以上散热器件以螺丝紧固并由导热硅胶加强接触，散热结构用以对发光的LED 光源14进行散热，实现无风扇自然散热。铜板、铝制散热器和铝制外壳共同构成灯具的直接裸露散热部分，共形成不小于15000平方厘米的散热面积。以与自然空气对流形成无风扇等强制排热的无噪音散热结构并成为灯具非移动的主体。现参照图3和图4说明本实用新型的多光源LED成像灯的移动方式。光闸/光圈装置、第一级菲涅尔透镜11、聚光透镜13和LED光源14构成非移动的光学部分，并具有散热功能的灯体金属结构外壳。第二级菲涅尔透镜1外侧和光闸切光装置外侧均连接至两个基本平行的通轴12，外壳通过手拧螺丝10可松开地定位到通轴12的一端，从而通过松动或拧紧手拧螺丝来使可移动机构移动，通轴12的另一端深入多光源LED成像灯的灯具。通轴 12的固定件内具有滚珠9，可移动机构利用滚珠9沿通轴12可移动，以改变第二级菲涅尔透镜1与第一级菲涅尔透镜11的距离为可移动光学装置。光闸5与外壳之间连接有弹簧 6，移动过程中滚珠9挤压弹簧以减震，使得移动更加顺畅，避免光闸5的损坏。当第二级菲涅尔透镜1与第一级菲涅尔透镜11的距离需要为一倍焦距^Omm时，成像最清晰。当需要变焦时，松开手拧螺丝10移动可移动机构，通过滚珠9的带动可移动机构沿通轴12向后移动到第一级菲涅尔透镜1与第二级菲涅尔透镜11的距离成所需距离，该距离不超过二倍焦距，最佳为不超过570mm。图5是本实用新型一实施例成像灯的正视图，其中可以看到光闸/光圈装置延伸出成像灯主体。如图所示，第一和第二级菲涅尔透镜之间安装有光间/光圈装置，装置距第一级菲涅尔透镜11的距离范围为125-160mm，按自光源起先光闸后光圈的次序排列。光闸 /光圈装置由光闸5、光闸片4和光圈3组成，在本实施例中，光闸片3为4个，光闸5为4 页，其中相对的两个关闭时可以遮挡从第一级菲涅尔透镜11发出的光，这样利用可以根据需要实现不同的切光。在将光闸5向外拉出使得光闸片4都打开的状态，穿过第一级菲涅尔透镜11的光全部通过光闸切光装置；推动光闸5使得光闸片4都处于闭合状态或任意一对相对的光闸片4处于闭合状态时，穿过第一级菲涅尔透镜11的光全部被遮挡；移动光闸 5使得光闸片4处于中间状态时，光闸片4也就是有的光闸片打开而有的光闸片闭合或部分闭合，则穿过第一级菲涅尔透镜11的光部分被遮挡。光圈3全部打开时，穿过第一级菲涅尔透镜11的光全部通过；光圈全部闭合时，穿过第一级菲涅尔透镜11的光从直径为20-30mm 的圆形孔径通过；在光圈全部打开与闭合之间，光圈孔径随调节而变化以形成所需要的光斑面积。具体地，光闸装置为把手延伸于灯体外的四叶可在同一平面万向移动的半椭球装弹簧钢片，光闸和光圈处于打开状态时，穿过第一级菲涅尔透镜的光全部通过光闸/光圈装置；光闸处于闭合状态时，穿过第一级菲涅尔透镜的光全部被遮挡；光闸处于中间状态而光圈打开时，穿过第一级菲涅尔透镜的光部分被遮挡，投射光斑形成由光间直边所形成的几何体形状；光圈为由多片弹簧钢片构成的可手动围绕同圆心缩放装置，光闸打开而光圈构成由全打开至最小口径为20-30mm圆形的通光口径线性缩放变化。综上，通过本实用新型的上述实施例，提供的一种多光源LED成像灯，解决了现有舞台用白炽成像灯具功耗大、寿命短、热量高的问题；解决LED灯具亮度低、投光不均勻、难以变焦、无法切光，光斑边界不受控的多个技术难题。可以达到的实用效果至少包括以下几个1、节能减排。利用例如1-15W甚至更高的LED光源经过多次变焦实现提高照度。 例如用13个IOW的LED光源实现50000cd的聚光光强(基本相当于现有的2000W白炽灯的光强)。2、LED光源发出的光经过四次处理(封装、聚光透镜、第一级菲涅尔透镜、第二级菲涅尔透镜)聚光，提升灯具投射光的强度，并且使得发出的光均勻。该多光源LED成像灯在亮度和功能上能够一对一地替代2000W聚光灯，满足舞台一般铺光应用和定点光应用。3、通过光闸/光圈装置，可以对出射光切光，使投射光斑形成所需要的大小和几何形状。其成像和切光功能与舞台的白炽成像灯相仿，故该灯具也能够替代750W-2000W舞台白炽成像灯。其光圈功能为一般传统成像灯所无，光圈收放进一步改变投射光斑的大小， 能形成2-3°角的极细光束，形成传统成像灯所缺乏的新型舞台灯光效果。4、利用通轴和滚珠对可移动机构进行移动，使得第一级菲涅尔透镜与第二级菲涅尔透镜之间的距离在一倍焦距和二倍焦距之间变换，使得灯具成为可变焦的，例如 13° -53°的光场角(即10%等峰值光强曲线夹角)光学变焦，并且可成像的灯具。以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种多光源LED成像灯，其特征在于包括至少两个LED光源，LED光源通过封装形成具小于140°的发光角的结构，至少两个聚光透镜，分别设置在紧邻每个LED光源前部，聚光角为5°至10° ；第一级菲涅尔透镜，设置在聚光透镜前部，焦距为132mm-137mm，第一级菲涅尔透镜与聚光透镜的距离为第一级菲涅尔透镜的焦距；光闸/光圈装置，设置在第一级菲涅尔透镜前部，具有多叶光闸片和光圈；第二级菲涅尔透镜，设置在光闸切光装置前部，焦距为250mm-300mm，第二级菲涅尔透镜与第一级菲涅尔透镜之间的距离为第二级菲涅尔透镜的一倍焦距与二倍焦距之间；光闸/光圈装置、第一级菲涅尔透镜、至少两个聚光透镜和至少两个LED光源构成非移动的光学部分；非移动的光学部分背部为包括铜板的散热结构，所述LED光源通过铝基电路板连接在铜板上，铜板上附着有散热器，非移动光学部分还以喇叭筒装外壳围绕，该外壳直接固定在散热结构的铜板上，铜板、散热器和外壳构成灯具非移动主体；第二级菲涅尔透镜外侧和灯具非移动主体以两个平行的通轴连接，第二级菲涅尔透镜构成的前后轴向移动部分，通轴连接处的固定装置内具有多个滚珠，可移动机构利用滚珠沿通轴可形成移动，以改变第二级菲涅尔透镜与第一级菲涅尔透镜的距离，通过第一级和第二级镜头之间距离的变化实现成像灯的大范围的光学变焦。
2.根据权利要求1的多光源LED成像灯，其特征在于LED光源为2个至20个，发光角为小于140°。
3.根据权利要求1的多光源LED成像灯，其特征在于每一个LED光源前安置聚光角为 5°至10°的聚光透镜。
4.根据权利要求1的多光源LED成像灯，其特征在于第一级菲涅尔透镜的焦距为 135mm，第二级菲涅尔透镜的焦距为洸0mm。
5.根据权利要求1的多光源LED成像灯，其特征在于第二级菲涅尔透镜与第一级菲涅尔透镜的距离在120mm至570mm之间可变。
6.根据权利要求5的多光源LED成像灯，其特征在于第一和第二级菲涅尔透镜之间安装有光闸/光圈装置，装置距第一级菲涅尔透镜的距离范围为125-160mm，按自光源起先光闸后光圈的次序排列；光闸装置为把手延伸于灯体外的四叶可在同一平面万向移动的半椭球装弹簧钢片，光闸和光圈处于打开状态时，穿过第一级菲涅尔透镜的光全部通过光闸 /光圈装置；光闸处于闭合状态时，穿过第一级菲涅尔透镜的光全部被遮挡；光闸处于中间状态而光圈打开时，穿过第一级菲涅尔透镜的光部分被遮挡，投射光斑形成由光间直边所形成的几何体形状；光圈为由多片弹簧钢片构成的可手动围绕同圆心缩放装置，光闸打开而光圈构成由全打开至最小口径为20-30mm圆形的通光口径线性缩放变化。
7.根据权利要求6的多光源LED成像灯，其特征在于灯具非移动主体的背部为附着在铜板的25个铝制散热器为LED光源的散热结构，外壳为铝制成型喇叭筒状；铝制散热器和铝制外壳均以螺丝紧固的方式与铜板相连接，并在连接面涂以导热硅胶以加强导热接触， LED光源通过铝基电路板连接在导热铜板上以将热量通过铜板、铝制散热器和铝制外壳导出ο
专利摘要本实用新型提供了一种多光源LED成像灯，包括至少两个LED光源，LED光源小于140°的发光角的结构；至少两个聚光透镜，分别设置在每个LED光源前部；第一级菲涅尔透镜，设置在聚光透镜前部；光闸/光圈装置，设置在第一级菲涅尔透镜前部，光闸为四叶可分别推拉和转动的光闸片，用于将投光切成几何形状，而光圈能够使投射光斑收缩或扩大；第二级菲涅尔透镜，设置在光闸切光装置前部；光闸切光装置、第一级菲涅尔透镜、至少两个聚光透镜和至少两个LED光源构成可移动机构，可移动机构利用滚珠沿通轴可移动，以改变第二级菲涅尔透镜与第一级菲涅尔透镜的距离。该多光源LED成像灯可以根据需要改变投射光的强度、角度，并且可以变焦和切光，低功耗，易于使用。
文档编号F21V29/00GK202091904SQ20112011685
公开日2011年12月28日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者唐丹天 申请人:北京欣天和怡机电设备安装工程有限公司