NL2007371C2

NL2007371C2 - Led lichtprojector.

Info

Publication number: NL2007371C2
Application number: NL2007371A
Authority: NL
Inventors: Cheng Yung-Fa
Original assignee: Dongguan Jindian Bright Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-03-11

Description

LED lichtprojector

De uitvinding heeft betrekking op LED lichtprojector omvattende een behuizing met een voeding, LEDs en een Fresnel 5 lens.

Lichtprojectoren zijn bekend. Veelal zijn deze projectoren uitgerust met halogeen lampen. Deze lichtprojectoren verbruiken veel energie. Voor de grafische beeldvorming wordt veelal gebruik gemaakt van platen met 10 gatstructuren en transparante kleurvelden.

Lichtprojectoren met LEDs zijn ook bekend. Zo wordt in US 5490049 een lichtprojector met LEDs beschreven met een éénpunts Fresnel lens. Feitelijk gaat het hier om een lamp waarbij het zwakke licht van de LED lamp door de Fresnel lens 15 wordt gefocusseerd tot een voldoende sterk en goed zichtbaar lichtbeeld. Deze bekende LED lichtprojector dient echter niet voor en is ook niet in staat tot grafische beeldvorming en in het bijzonder beeldvorming met voldoende helderheid.

De uitvinding stelt zich tot doel één of meer van de 20 problemen en beperkingen van de stand van de techniek te ondervangen en in het bijzonder een lichtprojector te verschaffen die energiezuinig, stabiel, betrouwbaar en eenvoudig te bedienen is en in staat is tot grafische beeldvorming, waarbij levendige beelden en lichteffecten worden 25 gecreëerd.

Volgens een eerste aspect van de uitvinding zijn de LEDs verbonden met een microprocessor en worden de LEDs aangestuurd door die microprocessor. In stralingsrichting voor de LEDs is een lichteffecteenheid aangebracht waar de Fresnel 30 lens deel van uitmaakt. Door de toepassing van meerdere LEDs en de aansturing van de LEDs door de microprocessor waarvan het licht door de lichteffecteenheid wordt beïnvloed en gefocusseerd, ontstaan een krachtig en dynamisch beeld.

In een verdere uitwerking van de uitvinding omvat de 35 lichteffecteenheid één of meerder diffractieroosters. Deze diffractieroosters kunnen één of tweedimensionaal zijn. Door de diffractieroosters wordt het licht afkomstig van de LEDs gericht om vervolgens door de Fresnel lens te worden geprojecteerd. De Fresnel lens kan daarbij volgens de 2 uitvinding bestaan uit een enkele of een samengestelde lens, afhankelijke van het gewenste projectie-effect.

Volgens een nader uitwerking van de uitvinding kunnen in de lichteffecteenheid, de Fresnel en de één of meer 5 diffractierooster in verschillende volgorde voor de LEDs zijn aangebracht. Op deze wijze kan het projectieresultaat ook worden beïnvloed.

Volgens een nader aspect van de uitvinding zijn de LEDs aangebracht op een substraat. Ze kunnen hierop zijn 10 bevestigd of door middel van de SMD techniek rechtstreeks op zijn aangebracht. De LEDs kunnen door het substraat met de microprocessor zijn verbonden. De LEDs kunnen in reeksen op het substraat zijn aangebracht, bijvoorbeeld in driehoeksvorm. Een geschikte keuze van de reeksen, de vorm daarvan en de gekozen 15 kleurstellingen van de LEDs zijn wederom mede bepalend voor het projectieresultaat. Een goede warmteafvoer kan worden verkregen door het substraat uit te voeren als warmte-uitstralende plaat.

Volgens de uitvinding kan een bijzonder dynamisch projectie resultaat worden verkregen door het substraat en/of 20 de (een deel van) de lichteffecteenheid roteerbaar in het huis op te nemen, in het bijzonder onafhankelijk van elkaar.

Hiervoor kunnen bijvoorbeeld stappenmotoren zijn voorzien.

In een nadere uitwerking van de uitvinding omvat de lichtprojector een DMX stuureenheid of kan daarop worden 25 aangesloten en werkt de stuureenheid samen met de microprocessor. De lichtprojector kan zo eenvoudig worden opgenomen in DMX systemen zoals die worden toegepast in studios, theaters, discotheken en dergelijke. De lichtprojector kan in dat kader ook nog zijn voorzien van een 30 geluidsinrichting.

De uitvinding zal worden verduidelijkt met behulp van een tekening. In de tekening toont:

Figuur 1, een schematische weergave van een doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding; 35 Figuur 2, een schematische weergave van een LED reeks in driehoeksvorm;

Figuur 3, een elektrisch schema van de uitvoeringsvorm van figuur 1; 3

Figuur 4, een schematische weergave van een lineair diffractierooster;

Figuur 5, een schematisch vooraanzicht van een samengestelde Fresnel lens; 5 Figuur 6, een schematische weergave van reeksen LEDs;

Figuur 7, een schematische weergave van de optica van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1;

Figuur 8, een schematisch samenstelling van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1; 10 Figuur 9, een projectieaanzicht van de LED reeksen volgens figuur 2;

Figuur 10, een schematisch doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 11, een optisch schema van de tweede 15 uitvoeringsvorm;

Figuur 12, een schematisch weergave van de opbouw van de optica van de tweede uitvoeringsvorm;

Figuur 13, een overzicht de mogelijkheden in optica samenstelling van de tweede uitvoeringsvorm; 20 Figuur 14, een LED samenstel van de tweede uitvoeringsvorm;

Figuur 15, een enkele Fresnel lens in een samenstel van een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding; en Figuur 16, een meervoudige Fresnel lens in een 25 samenstel van de derde uitvoeringsvorm van de uitvinding.

De lichtprojector volgens figuur 1 omvat een voeding 1, een stuureenheid 2 (bijvoorbeeld van het type DIP of LCD, al of niet voorzien van toetsfuncties), een microprocessor 3, een 30 signaal ingang 4 en uitgang 5, een eerste stappenmotor 6 en een tweede stappenmotor 7, een drijfriem 8, een substraat 9 met daarop LEDs 15, een poelie 10, een aandrijfas 11, een diffractierooster 12, een Fresnel lens 18, een behuizing 14.

De voeding 1 is verbonden met de microprocessor 3. De 35 microprocessor 3 kan worden bestuurd door de stuureenheid 2 die bijvoorbeeld van het type DMX-512 kan zijn. De microprocessor regelt beide stappenmotoren 6 en 7. De stappenmotor 6 drijft het roteerbare diffractierooster 12 aan, terwijl stappenmotor 7 4 het roteerbare substraat 9 aandrijft. Op het substraat 9 zijn LEDs 15 bevestigd. De LEDs 15 zijn in reeksen geplaatst, bijvoorbeeld zoals weergegeven in figuur 2 in een driehoek met een specifieke kleurstelling. De LEDs worden ook door de 5 microprocessor 3 bediend. Een elektrisch schema de deze uitvoeringsvorm is schematisch weergegeven in figuur 3.

De in de behuizing 14 bevestigde stappenmotor 6 drijft as 11 aan. Op as 11 is het diffractierooster 12 bevestigd. De eveneens in de behuizing 14 bevestigde stappenmotor 7 heeft een 10 uitgaande as met een daarop bevestigde poelie voor drijfriem 8. Deze drijfriem 8 drijft poelie 10 aan die vrij roteerbaar is bevestigd op as 11 van stappenmotor 6. De poelie 10 is verbinden met substraat 9 voor de lEDs 15. Het substraat 9 met de lEDs 15 kan zo onafhankelijk roteren van het eveneens 15 roteerbare diffractierooster 12.

De lichtstralen afkomstig van LEDs 15 worden door diffractierooster 15 gericht op de Fresnel lens 18. Het diffractierooster 12 en de Fresnel lens 18 vormen samen een lichteffecteenheid. Volgens de uitvinding kan Frensel lens 18 20 ook bestaan uit een samenstel van meerdere Fresnel lenzen. Een voorbeeld van een samenstel van Fresnel lenzen is te zien in figuur 5. Het diffractierooster 12 heeft bijvoorbeeld een tralieafstand van 1,25 mm, een zichthoek van 29°, een dikte van 1,25 mm en een traliedichtheid van 20 lpi (lines per inch). Een 25 dergelijk lineair diffractierooster is weergegeven in figuur 4. De textuur van een enkelvoudige Fresnel lens met concentrische ringen heeft bij voorbeeld een ringafstand van 0,3 mm, een brandpuntafstand van 185 mm.

De Fresnel lens 13 is geplaatst voor de LEDs 15. De 30 LEDs volgens figuur 2 en figuur 9 hebben een driehoeksvorm, maar kunnen naar keuze ook een ander vorm hebben, zoals bijvoorbeeld lineair, een zigzag of S-vorm. Het diffractierooster 12 is aangebracht tussen de LEDs 15 en de Fresnel lens 18. Een geschikte afstand tussen de LEDs 15 en het 35 diffractierooster 12 kan bijvoorbeeld 90 mm zijn, terwijl de

Fresnel lens 18 bijvoorbeeld weer op 98 mm van het diffractierooster 12 kan worden gepositioneerd. De resulterende projectie is nog eens weergegeven in figuur 7. De door de LEDs 5 15 afgegeven lichtstralen worden gericht in diffractierooster 12. De stralen worden door Fresnel lens 13 gefocusseerd in projecties SI, S2..Sn die samen de projectie 16 vormen. Door het substraat 9 met de LEDs 15 met behulp van de stappenmotor 7 5 te laten draaien kunnen verschillende projectie-effecten worden bewerkstelligd. Dit zelfde geldt voor het roteren van het diffractierooster 12 met behulp van stappenmotor 6. Het zal duidelijk zijn dat binnen de uitvindinggedachte vele andere bijzondere projectie-effecten kunnen worden bewerkstelligd. Te 10 denken valt hierbij aan verschillende vormen en kleurstellingen van LED reeksen, het aan en uitschakelen van specifieke LEDs, diffractieroosters met verschillende eigenschappen, verschillende soorten Fresnel lenzen of samenstellingen daarvan alsmede de posities van de verschillende onderdelen ten opzicht 15 van elkaar en hun onderlinge afstand.

In figuur 8 is de uitvoeringsvorm van figuur 1 nog eens getoond in de vorm van een podiumlamp die zodanig is opgehangen dat deze in iedere 3D positie draaibaar is. Een dergelijke lamp kan uiteraard ook meerdere lichtprojectoren 20 omvatten.

De figuren 10 en 11 tonen een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij het licht van de LEDs 15 achtereenvolgens door de Fresnel lens 13, door tweedimensionaal diffractierooster 17 en door diffractierooster 12 van de 25 lichteffecteenheid 18 treedt. In figuur 12 is deze lichteffecteenheid 18 in meer detail weergegeven. Indien de tralies van het diffractierooster 12 en het twee dimensionale diffractierooster 17 elkaar overlappen ontstaat een lineair lichtgordijn.

30 Afhankelijke van de onderlinge positie van de Fresnel lens 13, het diffractierooster 12 en het tweedimensionale diffractierooster 17 kunnen verschillende lichteffecten worden bewerkstelligd. Ook de onderlinge oriëntatie van de tralies van de diffractieroosters (overlappend, kruisend gedeeltelijk 35 overlappend) en de traliedichtheid is bepaald voor het geprojecteerde beeld. Een overzicht van de mogelijkheden is weergegeven in figuur 13. Een kleinere traliedichtheid resulteert in dikkere en kortere projecties. Bijvoorbeeld de 6 beide geprojecteerdelijnen zijn bij 20 lpi dikker dan die bij 75 lpi. Bij parallelle diffractieroosters zijn de geprojecteerde lijnen recht en bij een kleine lpi overlappen de geprojecteerde lijnen elkaar niet maar liggen wel op dezelfde 5 lijn met een kleine tussenruimte. Bij een grotere lpi overlappen ze elkaar wel. Horizontale tralies resulteren in verticale projecties en andersom. Indien de diffractieroosters 90° ten opzicht van elkaar zijn gedraaid, ontstaan gekromde projecties. Duidelijk is dat de stralen van meerdere LEDs 10 worden geprojecteerd op dezelfde lijn. Daarmee wordt ten opzichte van de stand van de techniek een sterk verbeterde helderheid verkregen.

Het substraat 9 volgens figuur 14 bevat diverse rijen a, b, c, d, e, f, g, LEDs 15 met verschillende 15 kleurencombinaties. Deze rijen kunnen individueel of in onderlinge samenhang worden aangestuurd.

Een diffractierooster zal over het algemeen bestaan uit een plastic dat aan één zijde bestaat uit vol plastic. In de andere zijde zijn evenwijdige sleuven gefreesd of 20 geextrudeerd. Bij tweedimensionale diffractieroosters kan bijvoorbeeld ö'/als afschuining worden gehanteerd.

In de uitvoeringsvorm van figuren 15 en 16 zijn de LEDs 15 aangebracht op een warmte uitstralende plaat 20. De warmte uitstralende plaat 20 is bevestig op de uitgaande as van 25 stappenmotor 6. De plaat 20 bestaat bijvoorbeeld uit aluminium. De LEDs 15 en de stappenmotor 6 worden weer aangestuurd door stuureenheid 2 en microprocessor 3. Deze uitvoeringsvorm maakt het mogelijk de LEDs door middel van SMD techniek te bevestigen op de plaat 20. Hierdoor is minder afstand nodig tussen de LEDs 30 15 en wordt een compactere straling van de LEDs verkregen.

Voor een deskundige zal het duidelijk zijn dat de voorgaande uitvoeringsvormen slechts een beperkt aantal van de mogelijke uitvoeringsvormen van de uitvinding is. De weergegeven uitvoeringsvormen zijn dan ook uitsluitend bedoeld 35 als toelichting op uitvinding, zonder de omvang van de uitvinding te beperken. Binnen de uitvindinggedachte zijn derhalve nog een groot aantal uitvoeringsvormen denkbaar.

Claims

2. LED lichtprojector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lichteffecteenheid (18) één of meer diffractieroosters (12,17) omvat.
3. LED lichtprojector volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat één of meer van de diffractieroosters (17) 15 tweedimensionaal is.
4. LED lichtprojector volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de Fresnel lens (13) een samenstel van lenzen is.
5. LED lichtprojector volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de Fresnel lens (13) en de diffractieroosters 20 (12,17) afhankelijk van het gewenste projectie-effeet in een zekere volgorde in stralingsrichting zijn aangebracht.
6. LED lichtprojector volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een diffractierooster (12) en een tweedimensionaal diffractierooster (17) voor de Fresnel lens (13) zijn geplaatst 25 en dat de tralies van beide diffractieroosters elkaar geheel of gedeeltelijk overlappen.
7. LED lichtprojector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de LEDs (15) op een substraat (9) zijn bevestigd.
8. LED lichtprojector volgens conclusie 7, met het 30 kenmerk, dat de LEDs (15) zijn gepositioneerd in reeksen (16).
9. LED lichtprojector volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat een reeks een driehoek (16) omvat.
10. LED lichtprojector volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het substraat (9) een warmte uitstralende plaat 35 is. II. LED lichtprojector volgens conclusie , met het kenmerk, dat één of meer LEDs (15) van het type SMD LED zijn en direct op het substraat (9)zijn gemonteerd.
12. LED lichtprojector volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de microprocessor (3) door middel van het substraat (9) met de LEDs (15) is verbonden.
13. LED lichtprojector volgens conclusie 1 of 7, met 5 het kenmerk, dat het substraat (9) en/of (een deel van) de lichteffecteenheid (18) roteerbaar in het huis (14) zijn bevestigd.
14. LED lichtprojector volgens conclusie 13 , met het kenmerk, dat er één of meer stappenmotoren (6,7) zijn voorzien 10 voor het aandrijven van het substraat (9) en/of de lichteffecteenheid (18).
15. LED lichtprojector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lichtprojector een DMX stuureenheid (2) omvat of daarmee kan worden verbonden voor samenwerking met de 15 microprocessor (3).