CN208919966U - 一种舞台灯光源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种舞台灯光源系统，包括第一光源、第一透射系统、荧光激发装置、第三透射系统、第二透射系统、分光系统、第四透射系统、光阀以及第二光源。具有以下几点优势：1、采用激光和LED混合光源，光效更高，色温可调，且光源寿命长，色域宽，光效高，节能环保；2、全固态光源，可以720度吊装；3、通过调节光路中的聚光光学系统，可以调节光源输出的光斑尺寸的大小，适应不同图案板，同时改变光源输出光束的孔径角和F数，可以适应不同口径的光阀，也可以适应不同F数的舞台灯投影镜头；4、通过调节光路中部分光学系统，可以灵活调节光源输出光束的孔径角，适应不同投影镜头的需要；5、通过调节光路中部分光学系统，可以改变光源的后工作距离，使其容纳更多的光阀，产生更多的效果，适应性更广，通用性更好，能够满足不同灯具的要求。

Description

一种舞台灯光源系统

技术领域

本实用新型涉及舞台灯光灯具技术领域，尤指一种舞台灯光源系统。

背景技术

很长一段时间以来，舞台灯光灯具都是采用高强度气体放电泡作为光源，它有着明显的缺陷，近年来，随着光源技术的发展，因为LED有着更高的使用寿命，更有利的环保性和更好的节能效果，所以世人都寄望用LED来取代高强度气体放电泡。但LED光源，由于其发光面积大、单位面积的光功率低，所以其实际使用的光效较低，为了提高其光源利用率，只能减小后续光学成像系统的F数，但由此又增加了后续光学成像系统的设计难度和复杂性，使成本也大幅上升，使得LED无法真正取代高强度气体放电泡在舞台灯光灯具中的应用。

目前舞台灯光灯具的光源系统，是采用灯泡（高强度气体放电泡）或LED作为光源，这两种光源系统都存在一定的缺陷。高强度气体放电泡的缺陷为：1、高强度气体放电泡的极距较长（6毫米左右），导致光源体积大，整体笨重。2、近年来高强度气体放电泡的极距较短（1-2毫米），导致光源与光学成像系统的匹配性差，影响灯具的整体成像质量和灯具出射光通量的分布（即均匀性）；且极距较短的气体放电泡还导致散热系统难以设计，其散热系统难以设计，则会导致光通量的提高很困难以及导致光衰迅速，使用寿命过短，大大提高使用成本。3、显示色彩不丰富，色域窄，颜色呆板。4、色温不可调节，通用性差。5、含有汞等有害物质，频繁更换导致破坏环境。

LED的缺陷：1、显示色彩不丰富，颜色呆板。2、发光面积大、单位面积的光功率低，所以其实际使用的光效较低。3、如果提高其光源利用率，只能减小后续光学成像系统的F数，但由此又增加了后续光学成像系统的设计难度和复杂性，使成本也大幅上升。4、色温不可调节，通用性差。

为了上述光源系统1、其焦点处的光斑尺寸是固定不变的，而实际使用的时候，希望有不同尺寸的图案板，所以无法适应这方面的需求；2、灯泡的出光面到焦点之间的距离固定，而随着灯具的功能越来越丰富，需要加入的光学配件就越来越多，这就显得灯泡的后截距不够；3、灯泡输出的光束孔径角是固定的，对应的投影镜头的F数要非常小，镜头复杂程度高，成本也提高的问题，本实用新型提出一种舞台灯光源系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种舞台灯光源系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型提供一种舞台灯光源系统，包括第一光源、第一透射系统、荧光激发装置、第三透射系统、第二透射系统、分光系统、第四透射系统、光阀以及第二光源；

第一光源通过第一透射系统连接分光系统，分光系统通过第二透射系统与荧光激发装置互为光源始发端和接收端；第一光源发出的光经第一透射系统到达分光系统，由分光系统传递给第二透射系统，由第二透射系统汇聚到荧光激发装置，经荧光激发装置再通过第二透射系统到达分光系统形成第一光束；

第二光源通过第三透射系统连接分光系统，分光系统通过第四透射系统与光阀相连接；第二光源发出的光经第三透射系统呈准直光束后汇聚到分光系统形成第二光束；

第一光束和第二光束均为准直的光束，其合二为一形成准直的第三光束，第三光束通过第四透射系统到达光阀；

第一光源发出入射蓝色激光，蓝色激光经第一透射系统会聚到分光系统上；

第一透射系统，用于将第一光源发出的大口径蓝色激光光束整形压缩为小口径激光光束，并保持大口径激光光束平行性；

分光系统，将小口径平行激光光束反射得到反射激光光束，并保持光束口径及平行性；

第二透射系统，用于将反射激光光束整形压缩为更小口径的激光光束，且改变反射激光光束平行性，会聚到所述荧光激发装置上；

荧光激发装置，通过接收到的激光光束激发自身的荧光粉，使荧光粉发出红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光，红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光通过所述第二透射系统进行整形压缩，形成准直光束，并到达分光系统，通过分光系统出射得到准直的第一光束；

第二光源，发出入射蓝色可见光，蓝色可见光经第三透射系统会聚到分光系统上；

第三透射系统，用于将第二光源发出的可见光光束整形压缩为准直光束，并会聚到达分光系统；

分光系统反射会聚后的准直光束，出射得到准直的第二光束；

第一光束和第二光束均为准直的光束，其合二为一形成准直的第三光束，第三光束通过第四透射系统到达光阀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，第四透射系统为打入打出式结构设置或者旋转替换式结构设置；打入打出式结构和旋转替换式结构均包括若干个第四透射系统，若干个第四透射系统的焦距均不相同，其各自与光阀之间的距离也不相同，打入打出式结构上设置的若干个第四透射系统安装在不同的结构件上，当第一个第四透射系统移出光路（打出）的同时，第二个第四透射系统进入光路（打入），从而实现多个第四透射系统的替换；旋转替换式结构上设置的若干个第四透射系统分别装配在转盘上，通过旋转转盘，令第一个第四透射系统进入光路，而其它第四透射系统则移出光路，从而实现多个第四透射系统的替换。

作为本实用新型的一种优选技术方案，第一光源是由一个或若干个相同的激光器按发光面积最小化的方式排列而成的激光器阵列，激光器发出的激光的波长在445纳米至460纳米之间；第二光源是由一个或若干个相同的LED按发光面积最小化的方式排列而成的LED阵列，LED发出的可见光呈发散状态，其的波长在450纳米至470纳米之间。

作为本实用新型的一种优选技术方案，激光器阵列是由四个激光模组按“上纵排三个，下横排一个”的结构进行排列，且每个激光模组上均设置有若干个激光头。

作为本实用新型的一种优选技术方案，第一透射系统、第二透射系统、第三透射系统和第四透射系统均是由一个或若干个光学玻璃组成的光学系统，其内部安装的镜片为不含非球面镜片或者含一个或若干个的非球面镜片。

作为本实用新型的一种优选技术方案，分光系统是由一个或若干个光学玻璃或平板玻璃构成，且分光系统在舞台灯光源系统中安装的位置与第一透射系统的光轴成45°。

作为本实用新型的一种优选技术方案，荧光激发装置是由荧光粉按一种或若干种空间排列而成的装置。

本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型提供的一种舞台灯光源系统，具有以下几点优势：

1、采用激光和LED混合光源，光效更高，色温可调，且光源寿命长，色域宽，光效高，节能环保。

2、全固态光源，可以720度吊装。

3、通过调节光路中的聚光光学系统，可以调节光源输出的光斑尺寸的大小，适应不同图案板，同时改变光源输出光束的孔径角和F数，可以适应不同口径的光阀，也可以适应不同F数的舞台灯投影镜头。

4、通过调节光路中部分光学系统，可以灵活调节光源输出光束的孔径角，适应不同投影镜头的需要。

5、通过调节光路中部分光学系统，可以改变光源的后工作距离，使其容纳更多的光阀，产生更多的效果，适应性更广，通用性更好，能够满足不同灯具的要求。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明第一光源激光器阵列的排列结构图；

图3是本发明打入打出式的第四透射系统结构示意图；

图4是本发明旋转替换式的第四透射系统结构示意图；

图5是本发明第四透射系统使用效果图。

图中标号：1、第一光源；2、第一透射系统；3、荧光激发装置；4、第三透射系统；5、第二透射系统；6、分光系统；7、第四透射系统；8、光阀；9、第二光源；10、结构件；11、转盘；12、激光模组；13、激光头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、 “安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接 相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理 解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：如图1-4所示，本实用新型提供一种舞台灯光源系统，包括第一光源1、第一透射系统2、荧光激发装置3、第三透射系统4、第二透射系统5、分光系统6、第四透射系统7、光阀8以及第二光源9；

第一光源1通过第一透射系统2连接分光系统6，分光系统6通过第二透射系统5与荧光激发装置3互为光源始发端和接收端；第一光源1发出的光经第一透射系统2到达分光系统6，由分光系统6传递给第二透射系统5，由第二透射系统5汇聚到荧光激发装置3，经荧光激发装置3再通过第二透射系统5到达分光系统6形成第一光束；

第二光源9通过第三透射系统4连接分光系统6，分光系统6通过第四透射系统7与光阀8相连接；第二光源9发出的光经第三透射系统4呈准直光束后汇聚到分光系统6形成第二光束；

第一光束和第二光束均为准直的光束，其合二为一形成准直的第三光束，第三光束通过第四透射系统7到达光阀8；

第一光源1发出入射蓝色激光，蓝色激光经第一透射系统2会聚到分光系统6上；

第一透射系统2，用于将第一光源1发出的大口径蓝色激光光束整形压缩为小口径激光光束，并保持大口径激光光束平行性；

分光系统6，将小口径平行激光光束反射得到反射激光光束，并保持光束口径及平行性；

第二透射系统5，用于将反射激光光束整形压缩为更小口径的激光光束，且改变反射激光光束平行性，会聚到所述荧光激发装置3上；

荧光激发装置3，通过接收到的激光光束激发自身的荧光粉，使荧光粉发出红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光，红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光通过所述第二透射系统5进行整形压缩，形成准直光束，并到达分光系统6，通过分光系统6出射得到准直的第一光束；

第二光源9，发出入射蓝色可见光，蓝色可见光经第三透射系统4会聚到分光系统6上；

第三透射系统4，用于将第二光源9发出的可见光光束整形压缩为准直光束，并会聚到达分光系统6；

分光系统6反射会聚后的准直光束，出射得到准直的第二光束；

第一光束和第二光束均为准直的光束，其合二为一形成准直的第三光束，第三光束通过第四透射系统7到达光阀8；

其中，舞台灯光源系统的透镜成像公式为几何光学物像成像公式：，舞台灯光源系统的横向放大率公式为光学横向放大率公式：，其中，u和v分别表示第四透射系统的物距和像距，f表示第四透射系统的焦距，A为横向放大率，改变第四透射系统的焦距和改变第四透射系统到光阀的距离，可以得到不同后工作距离的光源系统，通过改变第四透射系统的物距和像距及焦距，可以改变光阀上光斑的大小。

第四透射系统7为打入打出式结构设置或者旋转替换式结构设置；打入打出式结构和旋转替换式结构均包括若干个第四透射系统7，若干个第四透射系统7的焦距均不相同，其各自与光阀之间的距离也不相同，打入打出式结构上设置的若干个第四透射系统7安装在不同的结构件10上，当第一个第四透射系统7移出光路打出的同时，第二个第四透射系统7进入光路打入，从而实现多个第四透射系统7的替换；旋转替换式结构上设置的若干个第四透射系统7分别装配在转盘11上，通过旋转转盘11，令第一个第四透射系统7进入光路，而其它第四透射系统7则移出光路，从而实现多个第四透射系统7的替换。

第一光源1是由一个或若干个相同的激光器按发光面积最小化的方式排列而成的激光器阵列，激光器发出的激光的波长在445纳米至460纳米之间，其发出的激光为蓝色激光，由于激光具有很好的方向性，激光器发出的蓝色激光可视为平行光；第二光源9是由一个或若干个相同的LED按发光面积最小化的方式排列而成的LED阵列，LED发出的可见光呈发散状态，其的波长在450纳米至470纳米之间，LED发出的光为蓝色可见光。

激光器阵列是由四个激光模组12按“上纵排三个，下横排一个”的结构进行排列，且每个激光模组12上均设置有若干个激光头13。

第一透射系统2、第二透射系统5、第三透射系统4和第四透射系统7均是由一个或若干个光学玻璃或塑料材料组成的光学系统，其内部安装的镜片为不含非球面镜片或者含一个或若干个的非球面镜片；第一透射系统2把第一光源1发出的大口径激光光束，整形压缩成小口径激光光束，小口径激光光束依然保持大口径激光光束的平行性，最终小口径平行激光光束到达在分光系统6上，由分光系统6反射得到反射激光光束，且保持其口径和平行性；第二透射系统5把反射激光光束，再整形压缩成更小口径的激光光束，且改变反射激光光束的平行性，以会聚的形式到达荧光激发装置3上；第三透射系统4把第二光源9发出的蓝色可见光光束，整形压缩成准直的蓝光光束，准直光束再到达分光系统6上，准直蓝光光束的口径介乎于φ25至φ35；第四透射系统7把准直的第三光束整形压缩，最后以会聚的形式到达舞台灯光灯具上的光阀8上，再者，采用可更换式第四透射系统7，可以使光源的后工作距离进行变化，可以改变光阀8上光斑的大小，同时改变光源输出光束的孔径角和F数，可以适应不同口径的光阀，也可以适应不同F数的舞台灯投影镜头。

分光系统6是由一个或若干个光学玻璃或平板玻璃构成，且分光系统6在舞台灯光源系统中安装的位置与第一透射系统2的光轴成45°，光学玻璃或平板玻璃的单面或双面镀膜，镀膜后使得可见光某波长带宽高度截止，可见光某波长带宽高度透过。

荧光激发装置3是由荧光粉按一种或若干种空间排列而成的装置，到达荧光激发装置3的会聚激光光束，激发荧光激发装置3上的荧光粉，从而使荧光激发装置3发射出红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光，红色可见光的波长介乎于600纳米至650纳米，绿色可见光的波长介乎于500纳米至550纳米，黄色可见光的波长介于520纳米-560纳米，此时的红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光呈发散状态。

实施例2：

如图5所示，A成像系统上的第四透射系统7的尺寸与B成像系统上的第四透射系统7的尺寸不同，当使用A成像系统上的第四透射系统7时，A成像系统的第四透射系统7与光阀8之间的距离为45，A成像系统的第四透射系统的焦距为2.3；当时用B成像系统上的第四透射系统7时，B成像系统上的第四透射系统7与光阀8之间的距离是70 ，成像系统的第四透射系统的焦距为1.5。

工作原理：

第一透射系统2把第一光源1发出的大口径激光光束，整形压缩成小口径激光光束，此时，小口径激光光束依然保持大口径激光光束的平行性，直至小口径平行激光光束到达分光系统6上，由分光系统6反射得到反射激光光束，并且保持其口径和平行性；第二透射系统5把反射激光光束，再整形压缩成更小口径的激光光束，且改变反射激光光束的平行性，以会聚的形式到达荧光激发装置3上，到达荧光激发装置3的会聚激光光束，激发荧光激发装置3上的荧光粉，从而使荧光激发装置3发射出红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光，红色可见光的波长介乎于600纳米至650纳米，绿色可见光的波长介乎于500纳米至550纳米，黄色可见光的波长介于520纳米-560纳米，此时的红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光呈发散状态；第二透射系统5把红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光，整形压缩成准直的红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光，准直红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光再到达分光系统6上，此时，准直红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光光束的口径介乎于φ25至φ35；红色可见光和绿色可见光的双色光组合，或单独黄色可见光光束到达分光系统6后，再从其出射，保持其准直性形成第一光束；第三透射系统4把第二光源9发出的蓝色可见光光束，整形压缩成准直的蓝光光束，准直光束再到达分光系统6上，准直蓝光光束的口径介乎于φ25至φ35；准直蓝光光束，到达分光系统6后，由分光系统6反射使其出射，保持其准直性形成第二光束；第一光束和第二光束，因两者传播方向一致，两者都是准直光束，且两者光束口径相同，因此两者合成可得可见光全波段高度透过的白色可见光，且保持第一光束和第二光束的准直性形成第三光束；第四透射系统7把准直的第三光束整形压缩，最后以会聚的形式到达舞台灯光灯具上的光阀8上，再者，采用可更换式第四透射系统7，可以使光源的后工作距离进行变化，可以改变光阀上光斑的大小，同时改变光源输出光束的孔径角和F数，可以适应不同口径的光阀，也可以适应不同F数的舞台灯投影镜头，致辞舞台灯光灯具上的光阀8被照亮。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有常熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实 施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种舞台灯光源系统，其特征在于，包括第一光源（1）、第一透射系统（2）、荧光激发装置（3）、第三透射系统（4）、第二透射系统（5）、分光系统（6）、第四透射系统（7）、光阀（8）以及第二光源（9）；

第一光源（1）通过第一透射系统（2）连接分光系统（6），分光系统（6）通过第二透射系统（5）与荧光激发装置（3）互为光源始发端和接收端；第一光源（1）发出的光经第一透射系统（2）到达分光系统（6），由分光系统（6）传递给第二透射系统（5），由第二透射系统（5）汇聚到荧光激发装置（3），经荧光激发装置（3）再通过第二透射系统（5）到达分光系统（6）形成第一光束；

第二光源（9）通过第三透射系统（4）连接分光系统（6），分光系统（6）通过第四透射系统（7）与光阀（8）相连接；第二光源（9）发出的光经第三透射系统（4）呈准直光束后汇聚到分光系统（6）形成第二光束；

第一光束和第二光束均为准直的光束，其合二为一形成准直的第三光束，第三光束通过第四透射系统（7）到达光阀（8）。

2.根据权利要求1所述的一种舞台灯光源系统，其特征在于，第四透射系统（7）为打入打出式结构设置或者旋转替换式结构设置；打入打出式结构和旋转替换式结构均包括若干个第四透射系统（7），若干个第四透射系统（7）的焦距均不相同，其各自与光阀之间的距离也不相同，打入打出式结构上设置的若干个第四透射系统（7）安装在不同的结构件（10）上，旋转替换式结构上设置的若干个第四透射系统（7）分别装配在转盘（11）上。

3.根据权利要求1所述的一种舞台灯光源系统，其特征在于，第一光源（1）是由一个或若干个相同的激光器按发光面积最小化的方式排列而成的激光器阵列，激光器发出的激光的波长在445纳米至460纳米之间；第二光源（9）是由一个或若干个相同的LED按发光面积最小化的方式排列而成的LED阵列，LED发出的可见光呈发散状态，其的波长在450纳米至470纳米之间。

4.根据权利要求3所述的一种舞台灯光源系统，其特征在于，激光器阵列是由四个激光模组（12）按“上纵排三个，下横排一个”的结构进行排列，且每个激光模组（12）上均设置有若干个激光头（13）。

5.根据权利要求1所述的一种舞台灯光源系统，其特征在于，第一透射系统（2）、第二透射系统（5）、第三透射系统（4）和第四透射系统（7）均是由一个或若干个光学玻璃组成的光学系统，其内部安装的镜片为不含非球面镜片或者含一个或若干个的非球面镜片。

6.根据权利要求1所述的一种舞台灯光源系统，其特征在于，分光系统（6）是由一个或若干个光学玻璃或平板玻璃构成，且分光系统（6）在舞台灯光源系统中安装的位置与第一透射系统（2）的光轴成45°。

7.根据权利要求1所述的一种舞台灯光源系统，其特征在于，荧光激发装置（3）是由荧光粉按一种或若干种空间排列而成的装置。