专利名称：一种led投光成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电技术领域，具体来说是一种LED投光成像装置。
背景技术：
目前，投光成像装置， 一般是由支架、外壳，及依次设置的成像系统、 旋转盘和光源构成，光源部分为能够聚光且射出强光的设备，在现有的设备 中大多采用了普通灯光技术，例如放电灯炮。采用放电灯炮作为此类设备的 光源有以下几个缺点
1、 用放电灯泡射出来的光有一大部分是红外线(热量)，这热量必须从 光学部件快速排出，所以光学系统必须有一个冷却系统。而这个冷却系统通 常用的是风机，所以在光学装置中一般不可以将其与外面的环境封闭隔开， 因为它需要有进风口和出风口来把光学系统中的热量降低。在光学系统中存 在着巨大的热量的另外一个问题是图案片、色片、其他光学效果片的材料必 须是反热^"料。而这些反热材料一般是比较难生产，所以也很昂贵。再说我 们也知道其它像电机、霍尔元件、线路板等等这样的配件的寿命也会受到热 量的影响。
2、 放电灯泡还有其它关于技术上特有的一些缺点1)寿命短(例如
1200W灯泡的寿命是1000小时左右，250W灯泡的寿命是3000小时左右)；2) 不能从100%到0%平滑地调光；3)工作在比较低瓦速的情况下，灯泡的寿 命会縮短(比如灯泡的寿命在瓦速100%下工作会比在瓦速30%下工作要 长)；4)放电灯泡不容易频闪；5)大部分放电灯泡需要预热的时间。
3、 在设备中还要设置一反光杯，以达到更好的聚光效果。 在投光成像装置技术中，也有采用LED作光源的设备。然而，目前发明
的LED灯具设备所采用的多个LED灯珠组合时都是共用一块散热片把所有的 LED灯珠装在一起，这样，当任何一颗LED灯珠过热时，这个热量会把整块 散热片的温度提高，从而减低了散热片散热的功能，甚至有可能导致其他灯 珠的温度过高甚至毁坏。 '
发明内容
本发明的目的是提供一种节能、散热效果好、使用寿命长，可广泛用于
投影灯、摇头灯等产品的LED投光成像装置。 进一步的改进是要改善产品的防尘效果。
本发明通过下述技术方案来实现
一种LED投光成像装置，包括支架、外壳及依次设置的成像系统、旋转 盘、光源，成像系统、旋转盘安装在支架上，其特征在于所述光源由多个 LED灯珠构成的LED灯珠群组成，各LED灯珠分布在一聚光凹面上，每一个 LED灯珠的发光端朝向凹面的内侧且指向凹面的焦点。
所述凹面为球面或抛物线曲面。
在所述LED灯珠底部设有散热结构，其由一柱体和均匀分布在柱体外周 面呈发散状的条状体构成，位于同一周向截面的相邻的两条状体之间设有间 隙，在柱体的轴向方向的相邻的两条状体之间也设有间隙，散热结构的轴心 线与LED灯珠的轴心线重合。所述柱体为一设有中心通孔的圆柱体。 所述每一个LED灯珠的发光端的前部设有一聚光光学透镜。 在所述凹面的焦点的两侧的任一侧或在焦点处设有光学透镜。 所述光学透镜与成像系统之间设有一调节焦距的焦镜，焦镜可沿光轴线 移动。
所述旋转盘可转动，通过一电机或电子机械配件由电子控制驱动，旋转 盘上可加载图案片或色片或光学效果片。
所述旋转盘上加载的图案片或色片或光学效果片是通过印刷而成的薄膜 片或过滤片。
本发明具有以下优点-
1.由于光源由光源由多个LED灯珠构成的LED灯珠群组成，各LED灯珠 分布在一聚光凹面上，每一个LED灯珠的发光端朝向凹面的内侧且指向凹面 的焦点。这样使LED灯珠群成为一个能够射出灯光方向大概相同的组合光的 光学系统，这个光学系统射出来的组合光亮度接近曲线表面上所有的LED灯 珠亮度的合计亮度总和，并且它射出来的组合光属于平滑亮度的效果即肉眼 可以看到的光，且提出了一个光学系统的原理，也就是通过采用多个LED灯 珠做出聚光图像或可以调焦的效果而不再需要通过反光杯装置来达到聚光成 像的效果。本发明提供了一个可以应用容易生产制作的图案片、色片和光学 效果片的光学系统。由此可见，本发明可以用作各种投光成像装置的场合， 特别是在投影灯或摇头灯等舞台灯光设备的投光成像装置中，在光源部分完
全可以取代普通灯光技术，例如放电灯炮。另外，可以省去反光杯装置，也 就是说，利用本发明的光源部分可以直接取代传统的"放电灯炮+反光杯装 置"。
2.由于是在每一个LED灯珠上设有一散热结构，散热结构由一柱体和均 匀分布在柱体外周面呈发散状的条状体构成，位于同一周向截面的相邻的两 条状体之间设有间隙，在柱体轴向方向的相邻的两条状体之间也设有间隙， 散热结构的轴心线与电路板中心线重合。也就是说本发明提供了一个有效而 独立隔离的散热方法。由于每一个LED灯珠都具有独立隔离的散热结构，所 以LED灯珠的热量也是独立隔离的。因此，在整个装置里，LED灯珠受到其 它LED灯珠的热量的影响不大，如果有一个LED灯珠或者一些LED灯珠热量 过高，在热量能够流到其他LED灯珠之前，灯具会断电保护灯具里面的其他 LED灯珠和配件。所以说，用独立的LED灯珠散热结构，LED灯珠的过热问题 就不会造成对其他LED灯珠的影响。在本发明中，柱体成为一大块固体核心 散热材料且放置于中央，从而可以快速地把LED投光成像装置的热量移走， 呈发散状的条状体的设置，且位于同一周向截面的相邻的两条状体之间设有 间隙，在柱体轴向方向的相邻的两条状体之间也设有间隙，从而增大了散热 装置的表面面积，故可以在很短时间内将热量散布到周围的空气中。这些间 隙的结构设计，使得空气在散热装置里面的流通距离縮短，热量更容易散走， 因此，热空气也就不会被困在散热装置里面，而是快速地和其他外围空气一 起排出。本发明LED灯珠的散热结构的设计不但让很多条状体在很小的范围 里排列得很紧凑，同时也使得每一个LED灯珠的散热结构拥有尽可能大的面 积。每一个LED灯珠的散热结构的直径和截面尺寸都可以按照LED灯珠之间 的距离或者LED灯珠的安装角度来进行相应的调整。因为LED灯珠群呈凹面 的形状排布，所以每一个LED灯珠的散热结构也是在一个曲线的平面上，这 时散热结构之间的平均距离比在同一个平坦的平面上之间的平均距离大(条 状体越长，条状体之间的距离就越大)，故LED灯珠的散热结构之间的距离越 大，LED灯珠群的散热结构的体积与面积也就可以设计越大，而且，散热结 构之间的空气也就可以四处畅通无阻。
3. 每一个LED灯珠的前部设有一聚光光学透镜，这样可以把LED灯珠的
光聚在一个小角度范围内的光束里，有利于整个光源的聚光效果。
4、 由于在凹面的焦点的两侧的任一侧或在焦点处设有一光学透镜，这样
可以改变射出来的光的角度的大小，同时只让有用的光通过图案片、色片、 光学效果片系统，从而射出所要达到的图像和播放效果，另外，就是把光路 部分封闭了，阻止了外部环境的灰尘的进入，从而减少了常规清理及维护的 必要。
5、 由本发明的结构可知，在LED光源和成像镜之间可插进任何图案 片、色片、光学效果片，都可以从射出来的光中显出不同的效果。图案片、 色片、光学效果片可以包括是任何形状、尺寸、材料、颜色、透明度和其他 光学特性的物体。这些物体的特性在输送光出来的过程中把光束的形状和样 子改变了。而且这也应当包括可以用各种各样的颜色的光学效果片来发出不 同颜色的光的设备。只要有合适和正确的参数的材料，大概就可以用来作光 学片(例如，用作防止不必要的光通过)。比如，用圆形的图案片的设备的时 候，需要用到一个同样也有圆形而且形状跟图案片相同，就连尺寸也应该大 致相同的光学片。
6、 因为LED光属于冷光，设备的光学部分可以是封闭的，灰尘就无法进 入光学系统，所以，图案片、色片、光学效果片不需要经常进行清扫。
7、 由于旋转盘上加载的图案片或色片或光学效果片是通过印刷而成的薄 膜片或过滤片，这是因为LED光源向前面射出来的光是冷光(没有红外线)， 故图案片、色片、光学效果片都可以用薄膜片或过滤片等不反热的材料，所 以生产图案片、色片、光学效果片的费用也大大地减少了，也正是因为生产 图案片、色片、光学效果片已经不再是一件复杂困难的事情，所以它们的复 杂性和光学质量也就随之提高了。
图1是本发明LED投光成f皿置结构示意图； 图2是本发明LED投光成^^S LED灯珠的结构示意图； 图3是本发明LED投光成#^ 侧面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明LED投光成像装置作进一步描述 如图l、图2、图3所示，本发明LED投光成像装置，包括支架l、外壳 2及依次设置的成像系统3、旋转盘4、光源5，成像系统3、旋转盘4安装 在支架1上，光源5由LED灯珠群52按凹面51的形状排布而成，每一个LED 灯珠的发光端朝向凹面51的内侧且指向凹面51的焦点。其中每一个LED灯
珠的发光端指向凹面51的焦点，是指朝向焦点或者是正对准焦点。凹面51 为球面或抛物线曲面。每一个LED灯珠上设有一散热结构，该散热结构由一 柱体521和均匀分布在柱体521外周面呈发散状的条状体522构成，位于同 一周向截面的相邻的两条状体之间设有间隙526，在柱体的轴向方向的相邻 的两条状体之间也设有间隙525，散热结构的轴心线与LED灯珠的轴心线重 合。柱体521为一设有中心通孔524的圆柱体。均匀分布在柱体521外周面 呈发散状的条状体522也可以做成片体形。中心通孔524的设置便于LED灯 珠走线，也便于散热。
每一个LED灯珠的发光端的前部设有一聚光光学透镜523。凹面的焦点的 两侧的任一侧或在焦点处设有一光学透镜，光学透镜可以是放大镜， 一般是 用于改变射出来的光的角度的大小，该放大镜还有另外一个用途，就是把光 路部分封闭了，阻止外部环境的灰尘进入。光学透镜与成像系统之间设有一 调节焦距的焦镜，焦镜可沿光轴线移动(聚光光学透镜、光学透镜和焦镜在 图中均未示出)。旋转盘4可转动，通过一电机或电子机械配件由电子控制驱 动，旋转盘4上可加载图案片或色片或光学效果片，该图案片或色片或光学 效果片是通过印刷而成的薄膜片或过滤片。
本发明LED灯珠组合结构指出了如何用多个LED灯珠组合光可以射 出图案的方法。这些LED灯珠射出来的光是一种大致同方向的组合光(大部 分单个的LED灯珠射出来的光是同方向的)，而组合光的亮度是平滑的(肉眼 可以看到)。每一颗LED灯珠都是安装在独立的散热结构上，而且为了把LED 灯珠的光聚在一个小角度范围内的光束里，光学镜523也是独立安装在每一 颗LED灯珠上的。
本发明可以用作各种成像装置的场合，例如在投影灯或摇头灯中，多个 LED灯珠组合安装在一起的方式可以使它们的组合光尽可能地聚在一起，并 适合播放图案效果，而且，这些组合光的亮度接近实际LED灯珠亮度的合计 亮度。多个LED灯珠组合安装在一起的方式可以使得它们的组合光适合播放 图案效果。多个LED灯珠的组合光是按照其射出的光适合很容易插进图案片、 色片、光学效果片，而且能够射出多样化的光学效果或图像来设计的。不同 的LED灯珠就有不同的参数，采用不一样数量的LED灯珠，它们有一个LED 灯珠镜头角度、LED灯珠安装位置和LED灯珠安装角度的最佳组合的方法。 LED灯珠组合光的最佳发挥就是取决于这三个参数的最佳组合，而且插进的
图案片、色片、光学效果片的最佳位置也是取决于他们。
在本发明中的LED灯珠组合装置的驱动方法， 一般用模拟驱动方式或者 脉冲驱动方式，当然也可以用其他一些适当的驱动方法。但是，在大部分的 情况下，由于脉冲驱动方式可以把LED灯珠的亮度提高，所以通常采用的是
脉冲驱动方式。
本发明中的LED灯珠可以采用同样颜色的LED灯珠， 一般是用白色， 也可以用任何LED灯珠的其他颜色。如在投影灯或摇头灯中，当用同一种颜 色的LED灯珠的时候，可利用色片和光学效果片可以改变光的颜色。当然可 以用两种或者两种以上的LED灯珠的颜色，尤其是LED灯珠的三种原色可以 从光谱中创造出任何的颜色。同样的原则，这种装置也可以使得单个的LED 灯珠里面拥有多种颜色并可发射出来。
由于本发明中的LED灯珠发出的光是冷光，故图案片、色片、光学效果片 都可以用薄膜片或过滤片等不反热的材料，所以生产图案片、色片、光学效 果片的费用也大大地减少了，也正是因为生产图案片、色片、光学效果片已 经不再是一件复杂困难的事情，所以它们的复杂性和光学质量也就随之提高 了。
权利要求
1、一种LED投光成像装置，包括支架、外壳及依次设置的成像系统、旋转盘、光源，成像系统、旋转盘安装在支架上，其特征在于所述光源由多个LED灯珠构成的LED灯珠群组成，各LED灯珠分布在一聚光凹面上，每一个LED灯珠的发光端朝向凹面的内侧且指向凹面的焦点。
2、 根据权利要求1所述的LED投光成像装置，其特征在于所述 凹面为球面或抛物线曲面。
3、 根据权利要求1所述的LED投光成像装置，其特征在于在 所述LED灯珠底部设有散热结构，其由一柱体和均匀分布在柱体外周 面呈发散状的条状体构成，位于同一周向截面的相邻的两条状体之间 设有间隙，在柱体的轴向方向的相邻的两条状体之间也设有间隙，散 热结构的轴心线与LED发光体的轴心线重合。
4、 根据权利要求3所述的LED投光成像装置，其特征在于所 述柱体为一设有中心通孔的圆柱体。
5、 根据权利要求1-4任一项权利要求所述的LED投光成像装置， 其特征在于:所述每一个LED灯珠的发光端的前部设有一聚光光学透 镜0
6、 根据权利要求5所述的LED投光成像装置，其特征在于在 所述凹面的焦点的两侧的任一侧或在焦点处设有光学透镜。
7.根据权利要求6所述的LED投光成像装置，其特征在于所 述光学透镜与成像系统之间设有一调节焦距的焦镜，焦镜可沿光轴线 移动。
8、 根据权利要求7所述的LED投光成像装置，其特征在于:所述 旋转盘可转动，通过一电机或电子机械配件由电子控制驱动，旋转盘 上可加载图案片或色片或光学效果片。
9、 根据权利要求8所述的LED投光成像装置，其特征在于:所述旋转盘上加载的图案片或色片或光学效果片是通过印刷而成的薄膜 片或过滤片。
全文摘要
本发明公开了一种LED投光成像装置，包括支架、外壳及依次设置的成像系统、旋转盘、光源，成像系统、旋转盘安装在支架上，其特征在于所述光源由多个LED灯珠构成的LED灯珠群组成，各LED灯珠分布在一聚光凹面上，每一个LED灯珠的发光端朝向凹面的内侧且指向凹面的焦点。在LED灯珠底部设有散热结构，其由一柱体和均匀分布在柱体外周面呈发散状的条状体构成，位于同一周向截面的相邻的两条状体之间设有间隙，在柱体的轴向方向的相邻的两条状体之间也设有间隙，散热结构的轴心线与LED发光体的轴心线重合。本发明较之现有同类技术具有节能、散热效果好、使用寿命长、防尘等优点，可广泛用于投影灯、摇头灯等产品中。
文档编号G03B21/16GK101183207SQ20071019412
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年7月31日
发明者陈家强 申请人:广州市雅江光电设备有限公司