CN104285095B - 一种多源光束整形系统 - Google Patents

Abstract

所描述的是具有阵列宽度的转动式光束整形器(24)的改进的自动多源LED阵列(30)灯具(20)。

Description

一种多源光束整形系统

相关申请

本专利申请要求2012年3月18日提交的序号为61/612,374的相同名称的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及自动灯具，具体涉及一种与自动灯具共同使用的光束整形器。

背景技术

在娱乐和建筑照明市场，具有自动和远程可控功能的灯具是公知的。此类产品通常用在影院、电视演播室、音乐会、主题公园、夜总会等场所。典型的产品通常会提供对灯具的平移和倾斜功能的控制，以使操作人员控制灯具的指向，从而控制光束在舞台上或在工作室中的位置。通常，通过控制灯具在一般被称为平移和倾斜的两个正交的可转动轴上的位置来实现这种位置控制。许多产品提供对于其它参数例如强度、颜色、聚焦、光束尺寸、光束形状和光束图案的控制。常常利用被称为薄板(gobo)的模板或幻灯片来提供光束图案，薄板可为钢、铝或蚀刻玻璃图案。由Robe Show Lighting生产的例如ColorSpot700E是领域内典型产品。

这种灯具的光学系统可包括光束整形光学元件，光通过光束整形光学元件时受到约束。光束整形元件可包括非对称或双凸透镜或多个透镜的集合，将对称且截面为圆形的光束约束为非对称且截面主要为椭圆形或矩形的光束。现有技术的自动灯具可包括多个这种光束整形器，每个这种光束整形器可对光束具有较大或较小的影响，且影响可重叠以产生复合效果。例如弱光光束整形器可将在全方向上具有20°对称光束角的圆形光束约束为具有30°长轴和15°短轴的主要椭圆形光束。一种更有效的光束整形器可将在全方向上具有20°对称光束角的圆形光束约束为具有40°长轴和10°短轴的主要椭圆形光束。在现有技术中熟知灯具用于提供将光束整形器沿光轴转动的能力，从而所得的对称椭圆形光束也可以转动。美国专利5,665,305、美国专利5,758,955、美国专利5,980,066和美国专利6,048,080公开了这种系统，使用多个分立的透镜元件控制光束的形状。

图1示出了一种多参数自动灯具系统10。这些系统通常包括多个多参数自动灯具12，每个多参数自动灯具12典型地包含板上光源(未示出)、光调制器、耦接至机械驱动系统和控制电子装置(未示出)的电动马达。除了直接或通过配电系统(未示出)连接到主电源，每个灯具串联或并联连接到数据链路14及一个或多个控制台15。通常操作员通过控制台15控制灯具系统10。

现有技术的光束整形器常常要求安装在灯具内部并且不适于若干分立发射器的阵列，例如LED，产生光束的光学系统。相反，它们依靠相对于光束整体直径而言具有小的焦点的光学路径，可在该光学路径中设置光束整形。

需要一种改进的用于自动灯具的光束整形器机构，可简单地安装到灯具或从灯具移除，对于由分立的发射器例如LED的阵列产生的光束，能够平滑并持续地调整受约束光束的离心角。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，以下结合随附的附图进行描述，其中相似的标记指代相似的特征，其中：

图1示出了一种典型的自动照明系统。

图2示出了安装于自动灯具的光束整形系统的实施例。

图3示出了安装于自动灯具的光束整形系统的截面图。

图4示出了经光束整形器调节之后的光束。

图5示出了经光束整形器调节之后的光束。

图6示出了光束整形系统的一个实施例。

图7示出了光束整形系统的一个实施例。

图8示出了光束整形系统的一个实施例。

图9示出了安装于自动灯具的光束整形系统的实施例。

图10示出了安装于自动灯具的光束整形系统的实施例的正视图。

图11-16示出了光束整形器的多个实施例。

具体实施方式

附图示出了本发明的优选实施例，不同附图中相似的序号用于指代相似和对应的部分。

本发明总体上涉及自动灯具，具体涉及对这种灯具中的光束整形器的配置，以能够对受约束光束的尺寸和离心率进行调节。

图2示出了安装于自动灯具的光束整形系统的实施例。自动灯具20包括基座盒25，轭架组件23可转动地安装在基座盒25上，轭架组件23能够相对于基座盒25在第一轴线上转动。灯具头22可转动地安装于轭架23且能够相对于轭架23在第二轴线上转动。光束整形器24安装在灯具头22前面的可转动框26中。光束整形器24可绕灯具头22的光轴转动。

图3示出了穿过灯具头22的截面图。多个分立的LED发射器30的阵列及它们的相关单独光学系统32产生多条光束，每条光束穿过光束整形器24。透射光束整形器24安装在灯具头22前面的可转动框26中。光束整形器24可绕灯具头22的光轴转动。在一个实施例中，光束整形器24可包括光学透明材料例如玻璃、丙烯酸树脂或者聚碳酸酯的圆盘，以图案或者是升高或降低的线性区域阵列对光学透明材料的圆盘进行压花或模制，以形成螺纹或双凸透镜阵列。当大体上为圆形的光束穿过此螺纹或双凸透镜时，该光束的截面会被约束到截面17，截面17非对称且主要形状为图4所示的椭圆形或矩形。这样的系统可绕平行于灯具光轴的轴线转动从而将图4所示的椭圆形光束转动至图5所示位置。光束整形器24可全360°持续转动以产生任何中间结果。用户可以选择并利用在输出光束中产生不同结果的不同光束整形器替换光束整形器24。例如，产生具有较大或较小离心角的光束的光束整形器、仅在一个方向上影响光束的非对称光束整形器、棱镜式光束整形器、漫射光束整形器、全息式光束整形器、微透镜光束整形器，或其它本领域中已知的光束整形器。该系统还可作为光束转向器使用，利用光束整形器将光轴转过一个角度。

为清楚，图6、7和8示出了从灯具移除的光束整形器系统的实施例。光束整形器24安装在可转动框26中。马达40驱动轴42并因此驱动小齿轮44。然后小齿轮44与环形齿轮46接合并驱动环形齿轮46，环形齿轮46是可转动框26的一部分。可转动框26可在多个轴承48内自由转动，多个轴承48安装于固定框27。由于小齿轮44和环形齿轮46之间的齿轮比例大，因此可转动框26可以平滑转动并准确定位。马达40可以是步进马达，或其它在本领域中已知的马达例如伺服马达。

图9和10示出了安装于自动灯具的光束整形器的实施例。图中省略了光束整形器24以使结构可见。小齿轮44与环形齿轮46接合并驱动环形齿轮46以转动位于LED输出光学器件32阵列前面的光束整形器(为清楚，已省略)。小齿轮44是小的并且对从邻近的发射器发出的光束没有实质上的干预，该系统也不会对自动灯具的尺寸造成显著增大。这样的系统非常灵活，它的位置在自动灯具外侧前面，使得用户可以简单地将光束整形器更换为他们希望获得所期望效果的任何设计。可选地，可以容易地将它完全移除，以使系统恢复到它原本的光束形状。

图11-16示出了光束整形器24的多个实施例。图11、12和13代表光束整形器24的不同的角，其中52可为广角非对称透镜阵列，54为中等角度非对称透镜阵列以及56为窄角非对称透镜阵列。图14、15和16是可使用的不同光束整形器的示例。58为双凸透镜的网格阵列，60为形成偏移光束的多个棱镜的线性阵列，56为形成复合非对称光束的多个随机角棱镜的线性阵列。在每一种情况下，光束整形器24可转动以使所产生的效果转动。

在替代实施例中(未示出)，光束整形器24可为圆盘的一部分，而非整个圆盘，从而它仅覆盖并影响部分LED。

应理解，对于这里提到但未示出的部件接合情况，本领域已知技术可提供多种机构能够实现这些必要的接合。

在根据有限数量的实施例描述所公开内容的情况下，本领域技术人员在所公开内容的基础上，将能够得到不脱离本文所公开内容范围的其它实施例。对所公开内容的详细描述，应理解为在不脱离本文所公开内容的精神和范围的情况下可做出各种变型、替换和改变。

Claims (8)

1.一种自动灯具，包括：

配置于一多源阵列中以形成一光束的多个光源；以及

横跨所述多源阵列的可转动透射光束整形器，所述可转动透射光束整形器安装在可转动框内；

环形齿轮，所述环形齿轮是所述可转动框的一部分，所述环形齿轮面朝所述可转动框的内侧；以及

马达驱动的小齿轮，所述小齿轮从所述可转动框的内侧与所述环形齿轮接合并且适于驱动所述环形齿轮。

2.如权利要求1所述自动灯具，其中所述可转动框在安装于一固定框的轴承内自由转动。

3.如权利要求1所述的自动灯具，其中所述多源阵列中的所述多个光源是LED。

4.如权利要求1所述的自动灯具，其中所述透射光束整形器的转动是自动的，用于远程控制操作。

5.如权利要求1所述的自动灯具，其中所述透射光束整形器为双凸透镜，由此光束通过沿一个轴线延伸而被再整形。

6.如权利要求1所述的自动灯具，其中所述透射光束整形器为多个棱镜的线性阵列，由此形成偏移光束，偏移光束的效果随着它的转动而改变。

7.如权利要求6所述的自动灯具，其中所述透射光束整形器为具有不同角度的多个棱镜的线性阵列。

8.如权利要求1所述的自动灯具，其中所述透射光束整形器为多个棱镜的非线性阵列。