CN201636699U - 一种led舞台灯光学系统 - Google Patents

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一种LED舞台灯光学系统，所述光学系统一依次包括LED灯珠、第一聚光透镜、第二聚光透镜、光圈、色盘片、图案片、第一成像透镜、调焦透镜、第二成像透镜；所述第一成像透镜与调焦透镜之间设有变焦镜和三棱镜，所述第一聚光透镜为非球面透镜，LED灯珠与第一聚光透镜之间的距离范围在17～23mm。本实用新型的参数设置合理，既能使整个灯体的直径和长度减小，又能使发射出来的光的利用效率较高，效果更好；光斑图案在清晰的情况下能进行缩放。

Description

一种LED舞台灯光学系统
技术领域
本实用新型涉及投光灯，尤其是LED舞台灯，利用高精度的光学系统，投影出效果更好的灯光。
背景技术
某些娱乐场所或舞台中，为了增添场所的气氛，这些场所中往往会设置有投光灯。但随着生活水平的提高以及科技的进步，一种适应性更强功能更强大的LED舞台灯逐渐使用到娱乐场所或舞台中并占有主导地位。LED舞台灯功能更强大，能够发射出丰富多变的灯光和灯光图案，使得这些娱乐场所或舞台增添不少气氛。生活总是在不断提高，科技总是不断在进步，现有技术中的LED舞台灯虽然具有适应性强、功能强大的优点，但是依然存在弊端：1)LED舞台灯在利用光学系统成像时，其投射出来的灯光图案比较模糊，即灯光图案没有明显的轮廓，这样的灯光效果对于增添气氛来说是大打折扣的；2)一般的舞台灯投射出来的灯光图案为固定大小，无法进行缩放；若能对灯光图案进行缩放且图案依然清晰的话无疑会给现场带来更多的气氛。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种LED舞台灯光学系统，光斑图案不仅能够进行缩放，且光斑图案轮廓清晰。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种LED舞台灯光学系统，所述光学系统依次包括LED灯珠、第一聚光透镜、第二聚光透镜、光圈、色盘片、图案片、第一成像透镜、调焦透镜、第二成像透镜；所述第一成像透镜与调焦透镜之间设有变焦镜和三棱镜，所述第一聚光透镜为非球面透镜，LED灯珠与第一聚光透镜之间的距离范围在17～23mm。LED灯珠与聚光透镜之间的距离与非球面镜的聚光透镜相互配合，既使整个灯体的直径和长度减小，又能使发射出来的光斑更清晰，效果更好；在第一成像透镜与调焦透镜之间设有变焦镜使得舞台灯多了一个对光斑进行缩放的功能。
作为改进，所述第一聚光透镜的顶点曲率半径为16～20mm，圆锥系数为-0.45～-0.68。非球面曲率计算公式为X＝CH2/[1+{1-(1+k)C2H2}1/2]+a4H4+a6H6…，其中，H2＝Y2+Z2，X、Y、Z为三维空间坐标，C为顶点曲率，k为圆锥系数，无高次项，即a4＝a6＝0。本实用新型中，顶点曲率半径在16～20mm范围内，圆锥系数在-0.45～-0.68范围内，可使得非球面镜的第一聚光透镜的光效利用率更高，并且，整个灯体的光路更短，有助于缩短灯体的长度。
作为进一步改进，所述第一聚光透镜的有效光通直径范围为47～52mm。
作为改进，所述第二聚光透镜为一双凸镜，左侧面的曲率半径范围168～184mm，右侧面的曲率半径范围54～56.5mm。
作为进一步改进，第二聚光透镜的有效光通直径范围为54～60mm。
作为改进，所述第一聚光透镜与第二聚光透镜之间的距离范围在1～5mm。第一聚光透镜与第二聚光透镜的组合在较短的距离以内达到了较高的聚光效率超过60％。
作为改进，所述LED灯珠平均光束角(50％)为100°～140°。用LED灯代替传统的气管灯泡，在灯体的节能和寿命上有了大幅度的提高；传统灯珠为了减小光的损失，往往在灯珠后面增设一个反射罩，使灯珠发射出来的光经过反射罩的反射后到达预定位置，该种方法虽然也能弥补光效不足的情况，但光效依然较低且整个灯体会比原来更长。选用平均光束角(50％)为100°～140°的大功率LED灯珠也是配合了聚光透镜的曲率半径、两聚光透镜之间的距离、两聚光透镜的有效光通直径、灯珠距离这几个参数，使得平均光束角(50％)为100°～140°的LED灯珠发射出来的光束在上述参数设定下成像效果更理想。
作为改进，所述调焦透镜的调焦距离为90～100mm。
作为改进，所述LED灯珠与第二成像透镜之间的距离为290～320mm。在各个参数合理的设定下，整个灯体长度变得更小。
本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是：
LED灯珠平均光束角、第一聚光透镜的曲率半径、圆锥系数、两聚光透镜之间的距离、两聚光透镜的有效光通直径、灯珠距离这几个参数的设定，直接影响到舞台灯的成像效果以及整个灯体的直径和长度。本实用新型的参数设置合理，既能使整个灯体的直径和长度减小，又能使发射出来的光的利用效率较高，效果更好；光斑图案在清晰的情况下能进行缩放。
附图说明
图1为本实用新型的光学系统的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种LED舞台灯光学系统，所述光学系统从左到右依次包括LED灯珠1、第一聚光透镜2、第二聚光透镜3、光圈4、色片盘5、图案片盘6、第一成像透镜7、变焦透镜8、三棱镜9、调焦透镜10、第二成像透镜11。所述第一聚光透镜2的顶点曲率半径均为16mm，圆锥系数为-0.45；第一聚光透镜2的有效光通直径为47；第一聚光透镜2的直径为48mm。所述第二聚光透镜3为一双凸镜，左侧面的曲率半径为168mm，右侧面的曲率半径为54mm；第二聚光透镜3的有效光通直径为54mm；第二聚光透镜3的直径均为56mm。所述第一聚光透镜2与第二聚光透镜3之间的距离为1mm；所述灯珠1平均光束角(50％)为100°，且LED灯珠1与第一聚光透镜2之间的距离为17mm；由上述参数构成的光学系统，整个成像光路即LED灯珠1与第二成像透镜11之间的距离为290mm。
实施例2
如图1所示，一种LED舞台灯光学系统，所述光学系统从左到右依次包括LED灯珠1、第一聚光透镜2、第二聚光透镜3、光圈4、色片盘5、图案片盘6、第一成像透镜7、变焦透镜8、三棱镜9、调焦透镜10、第二成像透镜11。与实施例1所不同的是：所述第一聚光透镜2的顶点曲率半径均为18mm，圆锥系数为-0.58；第一聚光透镜2的有效光通直径为49；第一聚光透镜2的直径为52mm。所述第二聚光透镜3为一双凸镜，左侧面的曲率半径为177mm，右侧面的曲率半径为55mm；第二聚光透镜3的有效光通直径为56mm；第二聚光透镜3的直径均为58mm。所述第一聚光透镜2与第二聚光透镜3之间的距离为3mm；所述灯珠1平均光束角(50％)为120°，且LED灯珠1与第一聚光透镜2之间的距离为19mm；由上述参数构成的光学系统，整个成像光路即LED灯珠1与第二成像透镜11之间的距离为312mm。
实施例3
如图1所示，一种LED舞台灯光学系统，所述光学系统从左到右依次包括LED灯珠1、第一聚光透镜2、第二聚光透镜3、光圈4、色片盘5、图案片盘6、第一成像透镜7、变焦透镜8、三棱镜9、调焦透镜10、第二成像透镜11。与实施例1所不同的是：所述第一聚光透镜2的顶点曲率半径均为20mm，圆锥系数为-0.68；第一聚光透镜2的有效光通直径为52；第一聚光透镜2的直径为54mm。所述第二聚光透镜3为一双凸镜，左侧面的曲率半径为184mm，右侧面的曲率半径为56.5mm；第二聚光透镜3的有效光通直径为60mm；第二聚光透镜3的直径均为62mm。所述第一聚光透镜2与第二聚光透镜3之间的距离为5mm；所述灯珠1平均光束角(50％)为140°，且LED灯珠1与第一聚光透镜2之间的距离为23mm；由上述参数构成的光学系统，整个成像光路即LED灯珠1与第二成像透镜11之间的距离为320mm。
综上所述，LED灯珠1平均光束角、第一聚光透镜2的曲率半径、圆锥系数、两聚光透镜之间的距离、两聚光透镜的有效光通直径、灯珠1到第一聚光透镜2距离这几个参数的设定对光学系统的成像和光路的长度有至关重要的影响，根据不同参数组合，调焦透镜10的调焦距离L为90～100mm，以下为试验对比表格：
  项目   试验例1   试验例2   试验例3   对比例1   对比例2
  平均光束角(50％)度   120   140   100   90   150
  第一聚光透镜顶点曲率  半径(mm)   18   20   16   21   15
  第一聚光透镜圆锥系数   -0.58   -0.68   -0.45   -0.4   -0.75
  第二聚光透镜左侧曲率  半径(mm)   177   184   168   186   167
  第二聚光透镜右侧曲率  半径(mm)   55   56.5   54   59   52
  灯珠到第一聚光透镜距  离(mm)   19   23   17   24   16
  两聚光透镜距离(mm)   3   5   1   5   0.5
  小角度13度时3.8米距  离光斑平均照度(lx)   2000   2300   1800   1700   1200
  大角度23度时3.8米距  离光斑平均照度(lx)   850   1000   700   500   600
  成像特点   成像清  晰，光路  短，光效   高   成像较清  晰，光路  较短，大   角度时成  像较模糊   成像较为  清晰，光  路较短，   大角度时  光效较低   成像质量  较差，小  角度时效   率太低   灯体太  长，透镜  太大，不   利于结构  设计，光  效很低

Claims (9)

1.一种LED舞台灯光学系统，所述光学系统一依次包括LED灯珠、第一聚光透镜、第二聚光透镜、光圈、色盘片、图案片、第一成像透镜、调焦透镜、第二成像透镜；其特征在于：所述第一成像透镜与调焦透镜之间设有变焦镜和三棱镜，所述第一聚光透镜为非球面透镜，LED灯珠与第一聚光透镜之间的距离范围在17～23mm。
2.根据权利要求1所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：所述第一聚光透镜顶点曲率半径为16～20mm，圆锥系数为-0.45～-0.68。
3.根据权利要求2所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：所述第一聚光透镜的有效光通直径范围为47～52mm。
4.根据权利要求1所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：所述第二聚光透镜为一双凸镜，左侧面的曲率半径范围168～184mm，右侧面的曲率半径范围54～56.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：第二聚光透镜的有效光通直径范围为54～60mm。
6.根据权利要求1所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：所述第一聚光透镜与第二聚光透镜之间的距离范围在1～5mm。
7.根据权利要求1所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：所述灯珠平均光束角为100°～140°。
8.根据权利要求1所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：所述调焦透镜的调焦距离为90～100mm。
9.根据权利要求1所述的一种LED舞台灯光学系统，其特征在于：所述LED灯珠与第二成像透镜之间的距离为290～320mm。
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