一种led灯光投射方法与所用灯光投射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明技术领域，更具体地说，涉及一种LED灯光投射方法与所用灯光投射装置。
【背景技术】
[0002]LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。LED发光芯片的发光颜色有红色、蓝色、绿色和白色；其它发光颜色通常采用多种LED发光芯片发出不同颜色、不同亮度的光线进行叠加混合形成。例如，紫色是由红色LED发光芯片和蓝色LED发光芯片共同激发，橙色是由红色LED发光芯片和绿色LED发光芯片共同激发，靛色是由蓝色LED发光芯片和绿色LED发光芯片共同激发。更多种类的LED发光芯片共同激发还可以混合成更多的发光颜色。
[0003]传统的舞台灯光投射方法，是把不同的基本色的灯光混合成所需要的颜色再投射到舞台上。采用传统的混色方法，只有灯光的中间部分才可以较好地叠加混合形成需要的灯光颜色；边沿部分的灯光叠加效果差，往往出现色差，在叠加的边沿色差尤其明显；灯光颜色不均匀，照明效果十分不理想，严重影响舞台效果。
[0004]为解决颜色均匀的问题，有企业进行了改进，但是该类装置仅适用于两种或三种不同颜色的LED发光芯片的光线混合，无法应用到四种以上不同颜色的光线混合。但是在舞台灯光的混合中，白色也是一种很常用的颜色，加上三种基本颜色，就无法使用现有的设备和装置进行混合，同时目前现有的装置结构复杂，加工难度大，成本高，不利于推广和使用。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的其中一个目的在于提供一种可解决传统灯光投射方法中存在的灯光颜色不均匀的技术问题、避免投射光斑边沿出现色差、提高灯光质量、可适用于两种以上不同颜色的LED发光芯片的光线混合的LED灯光投射方法，该方法对于实现四种以上颜色的光线混合也是通用的。本发明的另一个目的在于提供一种灯光颜色均匀、结构简单、加工工艺简单、可降低成本、可适用于两种以上不同颜色的LED发光芯片的光线混合的灯光投射装置，该装置同样可以实现四种以上颜色的光线混合，极大地提高了装置的通用性。
[0006]为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现:一种LED灯光投射方法，其特征在于:具有不同发光颜色的LED发光芯片发出的光线从同一个方向直接入射到同一块棱镜，之后在棱镜中进行若干次反射并充分混合后投射出来；所述棱镜为M面棱镜，M多3且M为自然数。
[0007]光在棱镜中传播，遇到介质表面时将会反射。由于每个LED发光芯片发出的光线具有多种方向，因此不同颜色、多种方向的光线在经过多次反射后可充分混合，实验证明只要棱镜长度足够，就能得到颜色均匀的灯光。本发明灯光投射方法，可解决传统灯光投射方法中存在的灯光颜色不均匀的技术问题，避免投射光斑边沿出现色差，提高灯光质量。由于进行混合的光线都从一个方向(平面)进入棱镜，本发明灯光投射方法可适用于两种或三种不同颜色的LED发光芯片的光线混合外，还可适用于四种以上不同颜色的LED发光芯片的光线混合，完全摆脱了对颜色种类的限制，解决了目前最多只能混合三种不同颜色的LED发光芯片光线的局限问题。
[0008]进一步的方案是:LED发光芯片发出的光线在从棱镜投射出来之后，再通过与棱镜贴合、材质与棱镜相同的扩散板以消除灯光的色差。LED发光芯片发出的光线在依次通过材质相同、相互贴合的棱镜和扩散板后，可消除色差，从而进一步均匀灯光颜色。
[0009]通过在扩散板上设置磨砂面对光进行漫射以提高投射出来的光的柔和程度。扩散板设有磨砂面，灯光在磨砂面上发生漫射，可提高灯光的柔和程度，使灯光不刺眼。
[0010]—种灯光投射装置，其特征在于:包括光源模块和一个棱镜；所述光源模块包括基板，以及设置在基板上的若干LED发光芯片；所述棱镜位于LED发光芯片的前方，且棱镜底面与LED发光芯片位置相对以实现LED发光芯片发出的光线从同一个方向直接入射到同一块棱镜；所述棱镜为M面棱镜，M多3且M为自然数。
[0011]根据混色的要求，LED发光芯片的种类数量为至少两种，不同种类的LED发光芯片具有不同的发光颜色。根据光学原理，不同颜色的光线混合后可调出其它颜色的光线。但是传统的灯光投射装置不能使光线充分混合，因此出现颜色不均匀等现象。本发明灯光投射装置通过棱镜传导LED发光芯片发出的光线，使不同颜色的LED发光芯片发出的光线在棱镜中多次反射以实现光线充分混合，使投射出来的灯光具有均匀的颜色；本发明灯光投射装置结构，通用性强，成本低；除了可适用于两种或三种不同颜色的LED发光芯片的光线混合外，还可适用于四种以上不同颜色的LED发光芯片的光线混合，解决了目前最多只能混合三种不同颜色的LED发光芯片光线的限制。
[0012]进一步的方案是:各个LED发光芯片按矩阵排列形成方形的发光区域；所述棱镜长度L的取值范围为:0.5Η^Ξ 10Η，其中H为发光区域的对角线长度；所述棱镜的底面面积多发光区域面积的1.2倍。棱镜长度L在该取值范围内，既可以有足够长的传导距离使光线充分混合；也可以减少灯光投射装置的厚度，减小灯光投射装置的体积，便于灯光投射装置的携带、安装和使用，既满足经济性要求也满足功能性要求。由于LED发光芯片的发光角度< 125°，因此棱镜的底面面积多发光区域面积的1.2倍，可使LED发光芯片发出的所有光线均入射到棱镜中，减少光损，提高灯光投射装置的发光效率。
[0013]进一步的方案是:灯光投射装置还包括扩散板；所述扩散板贴合在棱镜的前方；所述扩散板的材质与棱镜的材质相同。LED发光芯片发出的光线依次通过棱镜和扩散板后，可消除色差，进一步均匀灯光颜色。
[0014]所述扩散板远离棱镜的底面为磨砂面，或者是扩散板远离棱镜的底面和扩散板靠近棱镜的底面均为磨砂面；所述扩散板的底面面积多棱镜的底面面积。磨砂面可对光线进行漫射，从而使光线变得柔和、不刺眼。扩散板的底面面积多棱镜的底面面积，可使光线在通过棱镜后可全部入射到扩散板。
[0015]优选的方案是:所述M的取值范围为6 < M < 8 ;可使光线混合最具经济性和功能性。
[0016]灯光投射装置还包括支架和固定件；所述支架包括棱镜固定部；棱镜固定部开设有N角形通孔，其中N = M ;所述棱镜固定部通过N角形通孔套设在棱镜上；N角形通孔的孔壁上开设有安装孔，所述固定件通过安装孔与棱镜相抵以实现棱镜与LED发光芯片贴合或者棱镜与LED发光芯片之间留有空隙。棱镜通过固定件设置在支架上，棱镜可与光源模块分离，便于维修，在LED发光芯片损坏时更换LED发光芯片即可，降低维修成本。棱镜底面与LED发光芯片贴合，可减少光损，提高灯光投射装置的发光效率；棱镜与LED发光芯片之间留有空隙，可通过调节空隙大小，来调整光损的大小，从而可灵活地调整灯光投射装置的发光强度；因此，该支架和固定件的设计，便于调节棱镜与LED发光芯片之间的距离；可满足多种使用需求。
[0017]优选的方案是:所述支架还包括延长部；延长部是指棱镜固定部向靠近LED发光芯片的一端延伸形成的延长部。支架除了可固定棱镜外，其延长部还具有遮光作用，进一步减少光损，提尚发光效率。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果:
[0019]1、本发明灯光投射方法可解决传统灯光投射方法中存在的灯光颜色不均匀的技术问题，避免投射光斑边沿出现色差，提高灯光质量；可适用于两种或三种不同颜色的LED发光芯片的光线混合外；还可适用于四种以上不同颜色的LED发光芯片的光线混合，解决了目前最多只能混合三种不同颜色的LED发光芯片光线的限制；
[0020]2、本发明灯光投射方法，LED发光芯片发出的光线在依次通过材质相同、相互贴合的棱镜和扩散板后，可消除色差，从而进一步均匀灯光颜色；扩散板设有磨砂面，灯光在磨砂面上进行漫射，可提高灯光的柔和程度，使灯光不刺眼；
[0021]3、本发明灯光投射装置通过棱镜传导LED发光芯片发出的光线，使LED发光芯片发出的光线在棱镜中多次反射以实现光线充分混合，使投射出来的灯光具有均匀的颜色；本发明灯光投射装置结构简单，加工工艺简单，成本低；除了可适用于两种或三种不同颜色的LED发光芯片的光线混合外，还可适用于四种以上不同颜色的LED发光芯片的光线混合，解决了目前最多只能混合三种不同颜色的LED发光芯片光线的限制；
[0022]4、本发明灯光投射装置既可以使光线充分混合，也可以减少灯光投射装置的厚度，减小灯光投射装置的体积；光损小，提高灯光投射装置的发光效率；可消除色差，光线柔和、不刺眼；
[0023]5、本发明灯光投射装置可通过调整棱镜与LED发光芯片之间的空隙来调整光损的大小，从而可灵活地调整灯光投射装置的发光强度，便于使用，可满足多种使用需求；便于维修，降低维修成本。
【附图说明】
[0024]图1是本发明灯光投射装置的结构示意图；
[0025]图2是本发明灯光投射装置的光源模块的结构示意图；
[0026]图3是发明灯光投射装置应用在光学系统中结构示意图；
[0027]其中，I为棱镜、2为扩散板、3为LED发光芯片、4为基板、5为支架、6为双凸透镜一、7为端盖板、8为双凸透镜二、9为透镜夹板二、10为透镜支撑套二、11为透镜支撑套一、12为透镜夹板一、13为连接件、14为安装孔、15为散热器工字板、16为散热器、17为发光区域。
【具