CN201561342U - 一种新型影视和舞台照明灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型影视和舞台照明灯具，属于影视和舞台照明设备技术领域。灯具的光路由光源、反光碗、中间汇聚透镜、折线形笼光器和出光透镜构成，采用具有收光边的旋转抛物面反光碗、具有真空隔热层的非球面中间汇聚透镜和折线形笼光器以及出光透镜由调焦装置和出光透镜倾斜调整装置控制俯仰角度，获得高光效和高质量光斑。灯体内从灯具前端的通风进气口到光源基座散热通道的空气自然对流和光学元件的隔热和散热设计以及采用具有散热缝的光源基座和倾斜式低风阻的环形散热翼的散热结构，用自然通风散热实现了灯具的低噪声要求。本实用新型具有高光效、低能耗、低噪声和高质量光斑的特点，适用于影视拍摄和剧场舞台照明。

Description

一种新型影视和舞台照明灯具

技术领域

本实用新型属于影视、舞台照明设备技术领域，特别涉及一种新型影视和舞台照明灯具。

背景技术

目前用于影视、舞台照明的常规灯极不方便的调整方式，已成为影视、舞台照明专业发展、创新的阻碍，以智能化灯具，全面替代常规灯具，在业内已形成共识。各智能灯(电脑灯)灯具生产厂家纷纷推出常规灯具的智能型替代品，并尝试以染色电脑灯替代部分常规灯功能，取得了不错的效果，促进行业内淘汰常规灯，进而淘汰常规灯使用的调光柜、换色器、常规灯控制台，使照明系统更简单、实用、功能更强大、调整更方便。

这些智能灯具(电脑灯)虽然解决了部分功能自动调整的问题，但是基于原电脑灯的设计理念和结构配置开发的灯具，不可避免的将电脑灯的诸多问题带了过来，最明显的就是噪声，普遍在50dB以上，动态噪声更大。而且由于散热问题解决不好，大功率卤钨光源灯具一直未能投入实用，而且电脑灯的光效不是很高，普遍在20％左右。

现有灯具普遍存在的共性问题有以下几点：

(1)现有技术灯具的光路如图1所示，主要由光源1、椭球形反光碗22和透镜23组成光路，光源1发出的光如图1所示分为A、B、C三个区域，A区域光可以经过反光碗反射利用，B区域光全部损失，不能利用；C区域光可利用。但由于光源的灯丝(或发光区域)不可能是一个点，必有焦点偏离现象，所以A区域光只有一部分可利用；以现有灯具的反光碗尺寸计算，初始光损就超过50％。在可利用的光中，由于A区和C区的光线出射角度不同，光线一致性差，经透镜23汇总后，如大部分利用，光斑质量差，而部分利用，则损失大量光能，所以现有灯具的光效一般不超过20％。如采用球型反光碗，光效更差。

(2)有些简单结构灯具光效虽高(也不会超过50％)，但是光斑质量差。

(3)由于光源发热，灯体散热等问题，影响了反光碗包容角的增加，进而光效受到限制，光源寿命、反光碗寿命、光学镜片、颜色片、步进电机、控制电路板、电线等其它灯内部元件寿命均受影响，特别是散热风扇成了必不可少的部件，使得灯具噪声居高不下。

(4)光源规格少，灯具变焦范围小，难以满足远距离的面光、耳光、侧光照明的使用要求。

(5)由于散热、光源、灯具光效等原因的限制，卤钨光源电脑灯的光输出普遍较低，在演出中显得力不从心，难以达到常规灯的艺术效果。

(6)光斑单一，普遍为圆光斑，没有光斑形状校正，倾斜照射时，在地面形成椭圆光斑，亮度不均匀，远处暗、近处亮，光斑叠加困难。

总之，常规灯和现有的电脑灯存在散热、噪声、光效和光斑质量四方面问题，其中散热和光斑质量是核心，噪声降不下来，光效提不上去，很多是和散热有关。光斑质量差，不适合应用于舞台、影视等艺术照明场所。

因此，市场迫切需要一种以解决散热问题为突破点，提高光效和光斑质量以及降低噪声的新型影视和舞台照明灯具。

实用新型内容

本实用新型目的是为了解决背景技术中提出所需的散热好、光效高、光斑质量高和噪声低的新型的影视、舞台照明灯具，提供一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，光源基座3与环形散热翼4固接，灯座2置于光源基座3内，由光源基座3内壁的光源固定架20固定，灯座2和光源基座3之间的间隙构成光源基座散热通道17，光源1安装在灯座2上，反光碗6的底端与光源基座3右端连接，反光碗6的顶端与灯体外壳11连接，光源基座3、灯座2及光源1与光路中的光学元件反光碗6、中间汇聚透镜7和折线形笼光器10同轴；纵向散热翼5分布在反光碗6的外侧，纵向散热翼5右端固接在灯体外壳11的左端，纵向散热翼5左端与环形散热翼4固接，纵向散热翼5在灯体外壳11和环形散热翼4之间起连接和支撑作用，纵向散热翼5构成反光碗通风散热结构，将反光碗6透射的红外热能直接散掉；为方便拆卸，灯体外壳11由左边连接筒和右边光筒两部分组成，两者用螺栓连接；中间汇聚透镜7镶嵌在透镜隔热块9内，中间汇聚透镜7在反光碗6的顶端通过透镜隔热块9与灯体金属外壳11的右边光筒内壁的左端固接，折线形笼光器10在灯体金属外壳11的右边光筒内固接在透镜隔热块9上，折线形笼光器10的出光口指向出光透镜14；调焦装置12与灯体外壳11的右边光筒内壁连接，调焦装置12的套筒与灯体外壳11的间隙构成通风进气口15，出光透镜倾斜调整装置安装在调焦装置12的套筒内壁，出光透镜14通过柔性连接安装在出光透镜倾斜调整装置的四根细金属柱13右端。

所述光源1为卤钨灯、金属卤化物灯或陶瓷金属卤化物灯。

所述环形散热翼4由8～20片圆锥环面翼片组成，翼片以向光源基座3左端倾斜10°～40°等间距固接在光源基座3上构成倾斜式低风阻结构。

所述环形散热翼4的材料为铜或铝。

所述纵向散热翼5的材料为铜或铝。

所述灯体外壳11的材料为铝或铁。

所述光源基座3有两个散热缝区域18和两组光源固定架20，一组光源固定架20在光源基座3的左端，另一组光源固定架20在光源基座3的中部，每组光源固定架20由光源基座3的内壁的3～6个支撑点构成，两组光源固定架20之间为一个散热缝区域18，在中部光源固定架20的右侧为另一个散热缝区域18，每个散热缝区域18有22～44个纵向散热缝19，散热缝19的宽度为1～2mm，光源基座3的材料为铜或铝。

所述反光碗6的反射面为旋转抛物面，顶端边缘有一个轴向圆柱形的反光碗收光边16，反光碗6为玻璃基体，光反射面经等离子镀膜工艺处理，蒸镀了能反射可见光和透射红外光的多层光学膜。

所述中间汇聚透镜7为双镜片非球面组合汇聚透镜，靠近光源一侧表面镀反射红外光和增透可见光的多层膜，中间汇聚透镜7的两镜片的间隙边沿由透镜隔热块9密封抽真空后构成真空隔热层8。

所述折线形笼光器10的阶梯形的光反射面由多个反射环面单元组成，奇数单元光反射面取自于反光碗6光反射面的旋转抛物面，偶数单元光反射面取自一圆锥面，该圆锥面的顶点与中间汇聚透镜7的距离为其1.5倍焦距，底面为中间汇聚透镜7的边缘的圆，折线形笼光器10的材料为铝，光反射面经抛光和镀膜处理。

所述出光透镜14为螺纹聚光镜、凸聚光镜或集合透镜。出光透镜14为螺纹聚光镜或凸聚光镜时，出射光为圆光斑，出光透镜14为集合透镜时，出射光为方光斑或长方形光斑。

所述调焦装置12为在灯体外壳11内可左右移动的套筒式结构，套筒内壁与出光透镜斜调整装置连接。

所述出光透镜倾斜调整装置由四根细金属柱13和四个出光透镜倾斜调整导向装置21构成，四个出光透镜倾斜调整导向装置21纵向等间隔固接在调焦装置12套筒的内壁，每根细金属柱13分别置于对应的出光透镜倾斜调整导向装置21内并可纵向移动，通过调整四根细金属柱13伸出的长度调节出光透镜14的俯仰角度，达到调整光斑的目的，细金属柱13的材料为钢或铜。

本实用新型为实现高光效、低噪声和高质量光斑的照明灯具的要求，从光源选择，光路设计以及良好的散热几方面实现低噪声、高光效和高质量光斑的要求。

(1)光源

选用高效低热光源卤钨灯、金属卤化物灯或陶瓷金属卤化物灯。

(2)光路设计

本实用新型的光路设计采用大尺寸反光碗，截面形状为抛物线型，即反光碗6的反射面为抛物面，在反光碗6右侧设中间汇聚透镜7，中间汇聚透镜7为双镜片组合透镜，配合灯丝长度和反光碗尺寸设计经过非球面处理，处理后对应于现有技术灯具的光路中的B区域光几乎全部被中间汇聚透镜7收集和处理成汇聚于中间汇聚透镜焦点的汇聚光，由于反光碗尺寸远大于光源灯丝尺度，光源更接近于点光源，A区域光经反光碗反射的光多为平行光或近似平行光，经中间汇聚透镜7处理后接近汇聚于中间汇聚透镜焦点，C区域光也经中间汇聚透镜7汇聚处理成汇聚于中间汇聚透镜焦点的汇聚光。未能汇聚于焦点扩散的光，用折线形笼光器10进行汇聚处理后，大部分扩散的光汇聚于中间汇聚透镜的焦点附近，光的一致性好，方便进一步处理。

在反光碗6顶端边缘有一个轴向圆柱形的反光碗收光边16，可将部分反光碗出口区域散出光折回可用光区域内，尽量消灭B区，光利用率进一步提高，达到光效远高于现有技术的灯具和光斑均匀度更是远好于现有灯具的要求。

(3)隔热、散热设计和噪声控制

散热风机是现有技术电脑灯中的第一大噪声源，为解决噪声问题，本实用新型从电源设计、光源选择、光源基座散热、中间透镜隔热、灯体散热等采用如下几方面措施，做到良好的散热和隔热效果，使灯具可采用自然散热方式，取消强迫散热的风机，达到低噪声的目的。

第一，光源有直接的空气对流散热通道。从调焦装置12套筒与灯体外壳11的右边光筒内壁之间的通风进风口15进冷空气，通过灯体外壳11的右边光筒及反光碗6内部，由光源基座散热通道17散出热空气，或通过光源基座3中的散热缝19和环形散热翼4散出热空气。

第二，光源附近有热能截取散出装置，即光源基座3以最接近光源的位置截取热能，然后通过散热缝19和环形散热翼4散出。

第三，灯体后部的纵向散热翼5为与反光碗背面垂直并纵向安装的金属片，纵向散热翼5的外部边沿形状随灯体，内部边沿形状随反光碗6，内部边沿与反光碗6之间留有一定间隙，形成一个良好的自然通风空间，纵向散热翼5可以直接散掉从反光碗6辐射的热能。

第四，中间汇聚透镜7左侧表面镀多层膜，可反射红外光和透过可见光，使大部分热能不能随可见光进入灯体外壳11的右边光筒内区域，同时，中间的真空隔热层8和透镜隔热块9又阻断了热能通过传导方式进入该区域的途径，满足中间汇聚透镜左面是高温区，右面是低温区的要求。

第五，灯体采用金属外壳，灯体内除保留必要的功能部件外，其它如控制电路板等一律在灯外配置保证通风顺畅和进一步散热。

本实用新型从热传递的三种基本方式——传导、对流、热辐射对热能进行阻隔和散热，所以本实用新型不需要散热风机，消灭了最大的噪声源。

本实用新型的有益效果为：光效大幅提高，理论计算值在70％以上；由于光效的提高，使得小功率光源即可满足使用要求，剧场、演播室照明总体耗电下降一半以上，符合节能环保原则；光学系统的改进，使光斑质量有大幅提升，远超过现有常规灯、电脑灯的光斑质量，为灯光艺术创作提供了高档工具；良好的通风散热结构，取消了散热风扇，使得灯具噪声大幅降低；可选用多种规格光源设计多种规格的灯具，满足剧场、演播室中绝大部分照明位置的使用要求；光斑多样，容易进行光斑形状校正和光斑叠加；使用本实用新型的灯具，可能彻底替代现有常规灯、电脑灯，进而取消常规灯所需的调光柜、换色器，剧场、演播室内的耗能、噪声将大幅降低，灯具数量大幅减少，供电系统、吊挂系统都将变得简单，剧场更安静，剧场、演播室灯光系统的安装消耗材料大幅下降，灯具耗能、空调耗能都将大幅下降，更有利于节能环保；灯具安装和调整的方便，使得装、拆台时间和工作强度都有大幅下降，节省设备和人力，有良好的社会经济效益。

附图说明

图1为现有技术灯具光学原理图；

图2为新型影视和舞台照明灯具实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的光学原理图；

图4为本实用新型所用的反光碗示意图；

图5为灯具的光源部分装配结构示意图；

图6为光源基座结构示意图；

图7为图6的E-E截面图；

图8为图6的F-F截面图；

图9为出光透镜倾斜调整装置结构示意图；

图10为图9的G-G截面图；

图11为图9的H-H截面图。

图中，1--光源，2--灯座，3--光源基座，4--环形散热翼，5--纵向散热翼，6--反光碗，7--中间汇聚透镜，8--真空隔热层，9--透镜隔热块，10--折线形笼光器，11--灯体外壳，12--调焦装置，13--细金属柱，14--出光透镜，15--通风进气口，16--反光碗收光边，17--光源基座散热通道，18--散热缝区域，19--散热缝，20--光源固定支架，21--出光透镜倾斜调整导向装置，22--椭球形反光碗，23--透镜。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的技术方案作进一步描述。

图2为新型影视和舞台照明灯具实施例的结构示意图。光源1为卤钨灯、金属卤化物灯或陶瓷金属卤化物灯，灯座2为绝缘陶瓷材料，包括电源连线装置，光源1安装在灯座2上，光源1安装在灯座2上，灯座2置于光源基座3内，由光源基座3内壁的光源固定架20固定，灯座2和光源基座3之间的间隙构成光源基座散热通道17，光源基座3和环形散热翼4均为铜质，与光源基座3紧固连接，为保证强度，在环形散热翼4的外圆和内孔纵向各固接8条截面为1mm厚4mm宽的加强筋，把环形散热翼4的翼片组成整体后与光源基座3固接。如图6、图7和图8所示，光源基座3有两个散热缝区域18和两组光源固定架20，一组光源固定架20在光源基座3的左端，另一组光源固定架20在光源基座3的中部，每组光源固定架20由光源基座3的内壁的4个支撑点构成，两组光源固定架20之间为一个散热缝区域18，在中部光源固定架20右部为另一个散热缝区域18，每个散热缝区域18有22～44个纵向散热缝19，散热缝19的宽度为1～2mm。如图5所示，安装在光源基座3上的环形散热翼4和光源基座散热通道17可将光源产生的部分热能直接散掉；纵向散热翼5为铝质，主要作用是将反光碗6辐射的热散掉。

本实施例的光路图如图3所示，光源基座3、灯座2及光源1与光路中的光学元件反光碗6、中间汇聚透镜7和折线形笼光器10同轴。如图4所示，反光碗6的反射面为旋转抛物面，顶端边缘有一个轴向圆柱形的反光碗收光边16，反光碗6为玻璃基体，光反射面经等离子镀膜工艺处理，蒸镀了能反射可见光和透射红外光的多层光学膜。反光碗尺寸和P值参数与所选光源尺寸相配合，求得最佳光效。反光碗6的顶端与灯体外壳11连接，底端连接在光源基座3上，靠近反光碗6顶端，是中间汇聚透镜7，中间汇聚透镜7为双镜片非球面组合汇聚透镜，靠近光源一侧表面镀反射红外光和增透可见光的多层膜，中间汇聚透镜7两片镜片的间隙为真空隔热层8，两片镜片周边用隔热材料做成环形封闭真空隔热层8，即透镜隔热块9，透镜隔热块9与灯体外壳11的右边光筒内壁的左端固接。折线形笼光器10在灯体外壳11的右边光筒内固接在透镜隔热块9上，折线形笼光器10的出光口指向出光透镜14。折线形笼光器10的折线形的光反射面由多个反射环面单元组成，奇数单元光反射面取自于反光碗6光反射面的旋转抛物面，偶数单元光反射面取自一圆锥面，该圆锥面的顶点与中间汇聚透镜7的距离为其1.5倍焦距，底面为中间汇聚透镜7的边缘的圆，折线形笼光器10的材料为铝，光反射面经抛光和镀膜处理。折线形笼光器10的作用是将经过中间汇聚透镜7后，未能汇聚于焦点的扩散光加以聚拢，使这些光线近似汇聚于中间汇聚透镜焦点，与经过中间汇聚透镜7汇聚于焦点的光线一起由出光透镜14处理成所需的光斑。光透镜14为螺纹聚光镜、凸聚光镜或集合透镜。出光透镜14为螺纹聚光镜或凸聚光镜时，出射光为圆光斑，出光透镜14为集合透镜时，出射光为方光斑或长方形光斑。

灯体外壳11由两部分构成，左边连接筒连接纵向散热翼5和反光碗6，右边灯筒内连接中间汇聚透镜7及调焦装置12，左边连接筒和右边灯筒如图2所示用螺栓连接，这样既方便灯具组装，也方便后期维修。

图9为出光透镜倾斜调整装置结构示意图，调焦装置12与灯体外壳11的右边光筒内壁连接，调焦装置12套筒与灯体外壳11的间隙构成通风进气口15，出光透镜倾斜调整装置安装在调焦装置12套筒的内壁，出光透镜14通过柔性连接安装在出光透镜倾斜调整装置的四根细钢柱13右端。调焦及光斑调整装置全部位于调焦装置12套筒内，套筒有几个作用，既可作为整体移动调焦，也可以安装出光透镜倾斜调整装置，还能将光约束在套筒内，防止漏光。如图10和图11所示，出光透镜倾斜调整装置由四根细钢柱13和四个出光透镜倾斜调整导向装置21组成，四根细钢柱13的前端与出光透镜14柔性连接。四个出光透镜倾斜调整导向装置21纵向等间隔固接在调焦装置12套筒的内壁，每根细钢柱13分别置于对应的出光透镜倾斜调整导向装置21内并可纵向移动，当细钢柱13在出光透镜倾斜调整导向装置21内移动时，就会造成出光透镜14倾斜，达到调整光斑的目的。调焦装置及出光透镜倾斜调整装置的驱动装置全部为电机驱动，属于电脑灯中常用装置，不再赘述。

本实用新型同样使用机械臂、机械调光光圈、调光模块(仅适用于卤素光源)、色轮、图案轮、CMY混色装置、电源部分、控制软件，与一般电脑灯类同，不再详尽描述。

本实施例的光效高于70％。

本实用新型具有高光效、低能耗、低噪声和高质量光斑的特点，适用于影视拍摄和剧场舞台照明。

Claims (10)

1.一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，光源基座(3)与环形散热翼(4)固接，灯座(2)置于光源基座(3)内，由光源基座(3)内壁的光源固定架(20)固定，灯座(2)和光源基座(3)之间的间隙构成光源基座散热通道(17)，光源(1)安装在灯座(2)上，反光碗(6)的底端与光源基座(3)右端连接，反光碗(6)的顶端与灯体外壳(11)连接，光源基座(3)、灯座(2)及光源(1)与光路中的光学元件反光碗(6)、中间汇聚透镜(7)和折线形笼光器(10)同轴；纵向散热翼(5)分布在反光碗(6)的外侧，纵向散热翼(5)右端固接在灯体外壳(11)的左端，纵向散热翼(5)左端与环形散热翼(4)固接；灯体外壳(11)由左边连接筒和右边光筒两部分组成，两者用螺栓连接；中间汇聚透镜(7)镶嵌在透镜隔热块(9)内，中间汇聚透镜(7)在反光碗(6)的顶端通过透镜隔热块(9)与灯体外壳(11)的右边光筒内壁的左端固接，折线形笼光器(10)在灯体外壳(11)的右边光筒内固接在透镜隔热块(9)上，折线形笼光器(10)的出光口指向出光透镜(14)；调焦装置(12)与灯体外壳(11)的右边光筒内壁连接，调焦装置(12)的套筒与灯体外壳(11)的间隙构成通风进气口(15)，出光透镜倾斜调整装置安装在调焦装置(12)的套筒内壁，出光透镜(14)通过柔性连接安装在出光透镜倾斜调整装置(13)的四根细金属柱(13)右端。

2.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述环形散热翼(4)由8～20片圆锥环面翼片组成，翼片以向光源基座(3)左端倾斜10°～40°等间距固接在光源基座(3)上。

3.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述光源基座(3)有两个散热缝区域(18)和两组光源固定架(20)，一组光源固定架(20)在光源基座(3)的左端，另一组光源固定架(20)在光源基座(3)的中部，每组光源固定架(20)由光源基座(3)的内壁的3～6个支撑点构成，两组光源固定架(20)之间为一个散热缝区域(18)，在中部光源固定架(20)的右侧为另一个散热缝区域(18)，每个散热缝区域(18)有22～44个纵向散热缝(19)，散热缝(19)的宽度为1～2mm，光源基座3的材料为铜或铝。

4.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述反光碗(6)的反射面为旋转抛物面，顶端边缘有一个轴向圆柱形的反光碗收光边(16)，反光碗(6)为玻璃基体，光反射面蒸镀能反射可见光和透射红外光的多层光学膜。

5.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述中间汇聚透镜(7)为双镜片非球面组合汇聚透镜，靠近光源一侧表面镀反射红外光和增透可见光的多层膜，中间汇聚透镜(7)的两镜片的间隙边沿由透镜隔热块(9)密封抽真空后构成真空隔热层(8)。

6.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯其，其特征在于，所述折线形笼光器(10)的阶梯形的光反射面由多个反射环面单元组成，奇数单元光反射面取自于反光碗(6)光反射面的旋转抛物面，偶数单元光反射面取自一圆锥面，该圆锥面的顶点与中间汇聚透镜(7)的距离为其1.5倍焦距，底面为中间汇聚透镜(7)的边缘的圆，折线形笼光器(10)的材料为铝，光反射面抛光和镀反射膜。

7.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述出光透镜(14)为螺纹聚光镜、凸聚光镜或集合透镜。

8.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述调焦装置(12)为在灯体外壳(11)内可左右移动的套筒式结构，套筒内壁与出光透镜斜调整装置(13)连接。

9.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述出光透镜倾斜调整装置由四根细金属柱(13)和四个出光透镜倾斜调整导向装置(21)构成，四个出光透镜倾斜调整导向装置(21)纵向等间隔固接在调焦装置(12)套筒的内壁，每根细金属柱(13)分别置于对应的出光透镜倾斜调整导向装置(21)内并可纵向移动，细金属柱(13)的材料为钢或铜。

10.根据权利要求1所述的一种新型影视和舞台照明灯具，其特征在于，所述环形散热翼(4)的材料为铜或铝，纵向散热翼(5)的材料为铜或铝，灯体外壳(11)的材料为铝或铁。

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