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CN102927502B - 一种基于补偿法的大功率led天幕灯 - Google Patents

一种基于补偿法的大功率led天幕灯 Download PDF

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CN102927502B CN201210444907.8A CN201210444907A CN102927502B CN 102927502 B CN102927502 B CN 102927502B CN 201210444907 A CN201210444907 A CN 201210444907A CN 102927502 B CN102927502 B CN 102927502B
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李湘宁
刘晓东
殷亮
成坚一
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Abstract

本发明涉及一种基于补偿法的大功率LED天幕灯，针对LED作为天幕灯需要进行二次光学设计，采用大功率的LED光源，一部分光直接照射到照面上，光强越大的光线照射到照面的远端，光强越小的光线照射到照面的近端，一部分光经过反射板后，同样也是光强越大的光线照射到照面的越远端，光强越小的光线照射到照面的越近端。结构上依靠LED灯光源阵列和水平方向上的偏角，以及经过进行曲面拉伸出的反射板的反射，使大功率的LED光源均匀打到照面上，本发明采用反射补偿的方法，能量利用率高，加工方便，适用于远距离非对称的大面积均匀照明。

Description

一种基于补偿法的大功率LED天幕灯
技术领域
本发明涉及一种LED舞台灯，特别涉及一种基于补偿法的大功率LED天幕灯。
背景技术
LED舞台灯是舞台灯具的一种，是把LED作为光源应用到舞台灯光的一种新型灯具，随着LED技术的提高和成本的下降，LED灯光技术在舞台灯光行业中发挥的作用越来越大。目前市场上的舞台灯大多采用传统光源，在耗能、散热等方面存在着缺陷。舞台使用的卤钨灯把95％的电能转化为热能散发掉，不仅效率低，演员们的脸上也会有强烈的灼热感，而采用大功率的LED作为光源，能很好地解决这些问题，而且LED灯寿命长、可控性强、不含有害物质汞。在光学方面，LED芯片比较容易实现精确的配光和二次光学的优化设计，准确控制光线的方向，把光分配到需要照明的地方，防止光污染和眩光。
天幕灯属于散射光源灯具，光线柔和，投射面积大，常用于演播室背景、帷幕等大面积照明，配合色纸或电脑换色器的使用，可使天幕呈现出缤纷色彩，获得各种舞台艺术效果。根据LED的发光特性，要在照面上得到均匀照明，需通过LED的二次光学设计，这是直接决定天幕灯的输出效率、均匀度的重要环节。而采用透镜配光，会使LED灯光的衰减较大，降低能量利用率，而反射式的LED灯具，可以大大增加LED光源的能量利用率。
发明内容
本发明是针对LED作为天幕灯需要进行二次光学设计的问题，提出了一种基于补偿法的大功率LED天幕灯，实现舞台上远距离非对称的大面积均匀照明。
本发明的技术方案为：一种基于补偿法的大功率LED天幕灯，包括大功率LED光源，反射板，底板和左右两侧面反射挡板；所述大功率LED光源成阵列排列，反射板的内表面为拉伸面，左右两侧面反射挡板垂直于反射板的内表面，反射板和左右两侧面反射挡板的内侧均镀有反射膜；通过大功率LED光源阵列几何中心的水平线为X轴，通过光源阵列几何中心并垂直于X轴和底板的直线为Y轴，通过光源阵列几何中心并垂直于X、Y轴的直线为Z轴，Z轴对应大功率LED天幕灯到照面的距离；所述大功率LED光源固定于底板，并且大功率LED光源阵列平面与水平方向成角度，使大功率LED光源一部分出射光直接到达照面上，另一部分光经过大功率LED光源后面的反射板反射后出射到达照面上。
所述反射板的内表面为拉伸面，由拉伸母线沿大功率LED光源阵列X轴方向拉伸而成，形成自由曲面反射面。所述拉伸母线上各点的曲率根据光学扩展量守恒定律和反射定律计算得到，自由曲面反射面在Y方向上有曲率，在X轴方向上无曲率。
所述左右两侧面反射挡板和反射板材质相同。
所述大功率LED天幕灯根据照面可以上下两个配合使用，一个出射光向斜向上，一个出射光斜向下。
本发明的有益效果在于：本发明一种基于补偿法的大功率LED天幕灯，采用大功率的LED光源，一部分光直接照射到照面上，光强越大的光线照射到照面的远端，光强越小的光线照射到照面的近端，一部分光经过反射板后，同样也是光强越大的光线照射到照面的越远端，光强越小的光线照射到照面的越近端。本发明采用反射补偿的方法，能量利用率高，加工方便，适用于远距离非对称的大面积均匀照明。
附图说明
图1为本发明一种基于补偿法的大功率LED天幕灯的结构示意图；
图2为本发明一种基于补偿法的大功率LED天幕灯的侧视示意图；
图3为本发明一种基于补偿法的大功率LED天幕灯的光学原理图；
图4为本发明上下两个舞台灯配合使用的示意图。
具体实施方式
对基于补偿法的大功率LED天幕灯的结构进行具体阐述，以通过大功率LED光源阵列几何中心的水平线为X轴，以通过大功率LED光源阵列几何中心、垂直于X轴的直线为Y轴，以通过大功率LED光源阵列几何中心并垂直于X、Y轴的直线为Z轴建立坐标系，则Z轴对应大功率LED光源到照面的距离。
如图1所示一种基于补偿法的大功率LED天幕灯的结构示意图，包括大功率LED光源1，反射板2，底板3和左右两侧面反射挡板4、5。本实施例中为水平线性排列的大功率LED光源1由5个功率30W，尺寸为35mm*35mm的LED光源沿X轴等距离线性阵列排布，每个LED在水平方向的偏角为10°，且LED光源的光轴朝上；反射板2的内表面为拉伸面，由拉伸母线沿LED光源线性排列的方向拉伸而成，形成自由曲面反射面，反射面在灯到照面的方向上有曲率。母线上各点的曲率根据光学扩展量守恒定律和反射定律计算得到，图中反射板2在X方向的宽度为200mm，Y方向的高度为215mm，反射板2内侧镀有反射膜；底板3可根据灯具的美观、实用等任意设定，对大功率LED光源1发出的光不产生作用，不影响照面的均匀性；左右两侧面反射挡板4垂直于曲面，与反射板2、底板3相连，其内表面镀有反射膜，材质与反射板2相同。
如图2所示侧视示意图，大功率LED光源1成线性阵列排布，为使大功率LED光源1的出射光轴斜向上，并且一部分光经过反射板2反射后向上出射，线性排列的LED与竖直方向并不垂直，而是成一定偏角。
如图3所示为一种基于补偿法的大功率LED天幕灯的光学原理图，照面6为远距离的墙或者幕布，所述大功率LED光源1发出的一部分光线直接照射到所述照面6，根据LED光源的朗伯光强分布，光强越大的光照射到照面6的越远端，光强越小的光照射到照面6的越近端。而根据照度分布遵守距离平方反比定律，光强大的光到照面6的距离大于光强小的光到照面6的距离，故照面6远端的照度远小于照面近端的照度，这就需要我们采用反射的光补偿照面远端的照度6，从而获得照面6上的均匀照度。
如图4所示上下两个舞台灯配合使用的示意图，所述大功率LED光源1发出的另一部分光线经过所述反射板2反射后到达所述照面6，光强越大的反射光线照射到所述照面6的越远端（即远离光源的一端），光强越小的反射光线照射到所述照面6的越近端（即靠近光源的一端）。在舞台的上方和下方各放一个灯，上下两个灯发出的光在照面6上叠加，可在所述照面6上形成均匀照明，所述照面6的高度可达十几米。

Claims (3)

1.一种基于补偿法的大功率LED天幕灯，其特征在于，包括大功率LED光源（1），反射板（2），底板（3）和左右两侧面反射挡板（4、5）；所述大功率LED光源（1）成阵列排列，反射板（2）的内表面为拉伸面，左右两侧面反射挡板（4、5）垂直于反射板（2）的内表面，反射板（2）和左右两侧面反射挡板（4、5）的内侧均镀有反射膜；通过大功率LED光源（1）阵列几何中心的水平线为X轴，通过光源阵列几何中心并垂直于X轴和底板（3）的直线为Y轴，通过光源阵列几何中心并垂直于X、Y轴的直线为Z轴，Z轴对应大功率LED天幕灯到照面的距离；所述大功率LED光源（1）固定于底板（3），并且大功率LED光源（1）阵列平面与水平方向成角度，使大功率LED光源（1）一部分出射光直接到达照面上，另一部分光经过大功率LED光源（1）后面的反射板（2）反射后出射到达照面上；所述反射板（2）的内表面为拉伸面，由拉伸母线沿大功率LED光源（1）阵列X轴方向拉伸而成，形成自由曲面反射面；所述拉伸母线上各点的曲率根据光学扩展量守恒定律和反射定律计算得到，自由曲面反射面在Y方向上有曲率，在X轴方向上无曲率。
2.根据权利要求1所述基于补偿法的大功率LED天幕灯，其特征在于，所述左右两侧面反射挡板（4、5）和反射板（2）材质相同。
3.根据权利要求1或2所述基于补偿法的大功率LED天幕灯，其特征在于，所述大功率LED天幕灯根据照面可以上下两个配合使用，一个出射光向斜向上，一个出射光斜向下。
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