CN204515315U - 一种内置led灯光***的影像设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置LED灯光***的影像设备，包括灯光装置和影像装置；灯光装置设有中枢控制器、机械接口、数据交换接口和开启电路与开关，机械接口与机械结构连接，数据交换接口与影像装置的主处理器连接，中枢控制器连接有传感器接口、通信接口和可编程LED驱动电源，可编程LED驱动电源连接多颜色LED光源；影像装置包括主处理器、设备电源等，主处理器连接有镜头部分、传感器、存储器、通信接口二和显示界面，设备电源连接主处理器、传感器和显示界面。本实用新型与现有技术相比的优点是：提供了多种不同的灯光环境，让影像设备在不同的光环境下获取影像，并解决了传统影像设备内置灯光装置的光色单一，不易调整等缺点。

Description

一种内置LED灯光***的影像设备

技术领域

本实用新型涉及一种内置LED灯光***的影像设备。

背景技术

随着信息化的深入发展，带有影像功能的电子设备，如数码相机，智能手机，运动型相机，数码摄像机等，正越来越多的被人们在日常生活中或工作中使用。众所周知，影像设备在工作过程中，灯光的作用非常重要，特别是在光线强度非常低或者光色质量很差的情况下。同时，对于一些创意型的影像工作，也需要特定的灯光来配合达到最终的影像目的。因此，加强影像设备的灯光功能对影像设备的性能有举足轻重的作用。

目前，用于配合数码影像设备工作的内置灯光装置(如闪光灯)普遍采用气体放电管方式来实现，其优点是可以实现很高的闪光指数。但其也有一些缺点，诸如发光性能不易控制，光色单一等。这样，在没有合适的光环境下，影像设备很难拍摄出一些有创意或者高质量的媒体内容，如图像或视频。即使现在已经有一些影像设备已经采用了LED作为其内置灯光装置，仍然存在光谱简单，光色单一，颜色有偏差，功能简单等缺点。如图1所示，1,2,3分别代表不同色温的LED的光谱，其光谱很难在可见光范围内进行灵活调整。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述不足，提供了一种内置LED灯光***的影像设备。

本实用新型的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种内置LED灯光***的影像设备，其特征在于：包括灯光装置和影像装置；

所述灯光装置和影像装置共同内置于机械结构中，所述灯光装置设有中枢控制器、机械接口、数据交换接口和开启电路与开关，机械接口与机械结构连接，数据交换接口与影像装置的主处理器连接，开启电路与开关连接中枢控制器，所述中枢控制器连接有传感器接口、通信接口和可编程LED驱动电源，可编程LED驱动电源连接多颜色LED光源，所述多颜色LED光源上安装有散热装置和光学控制装置；

所述影像装置包括镜头部分、传感器、主处理器、存储器、通信接口二、设备电源和显示界面，所述主处理器连接镜头部分、传感器、存储器、通信接口二和显示界面，设备电源连接主处理器、传感器和显示界面。

进一步地，所述中枢控制器或通信接口连接有照明灯光数据部件。

进一步地，所述灯光装置中可以设有备用电源，备用电源连接传感器接口、中枢控制器和可编程LED驱动电源。

进一步地，本实用新型的影像设备中还包括其它功能部件。

本实用新型开发的影像设备的主要特征是多颜色的LED灯光装置可以根据用户的需要并配合影像设备的工作模式进行对发光特征的调整，调整的内容包括但不限于光线的亮度、空间光分布、光谱、色温、颜色、显色性、饱和度等光特性。同时，影像设备工作时，多颜色LED灯光装置可以模拟出其它场景下的光线特征，例如日出，日落，蜡烛光等场景，供影像设备用户进行内容创作。因此，本实用新型的新型影像设备可以拍摄出或录制不同灯光环境下的媒体内容。

本实用新型中的影像设备通过内置新型的多颜色LED灯光装置，配合相应的控制组件，让影像设备能够在多种不同的灯光环境下工作，同时，具有内置多颜色LED灯光装置的影像设备结构精简，操作灵活，功能新颖，如通过内置此实用新型的数码相机，在不需要任何滤光部件的情况下，可以拍摄出各种色调条件下的图像及影片，摒除了传统影像设备拍摄的画面的光色单一，内容表现形式不易调整等缺点。

本实用新型与现有技术相比的优点是：本实用新型的影像设备(如数码相机，数码摄像机，手机等)中的多颜色LED灯光装置工作时能够根据用户需要或机器状态来提供多种不同的灯光环境，能够让影像设备在不同的光环境下获取影像，同时设备结构精简，省掉了传统的影像设备工作时需配置的各种滤光部件，以及解决了传统影像设备内置灯光装置的光色单一，不易调整等缺点；能够保证影像设备在更加智能的灯光环境下工作。

附图说明

图1是普通白光LED的光谱图，其中，1、2、3代表不同色温的白光LED的光谱。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是三种不同颜色的LED的光谱图，其光谱的峰值在不同的波长范围内，其中，4、5、6分别为三种不同LED的光谱。

图4是三种LED光谱在CIE色度图上的色坐标，A为LED光谱4的色坐标点，B为LED光谱5的色坐标点，C为LED光谱6的色坐标点。

图5是多种不同光谱的LED的色坐标在CIE色度图上的位置以及由其构成的多边形色度范围。其中，(1)为四种LED构成的四边形，X1点可以由四种LED经过不同比例的混合得到，进而光源可以发出色坐标在X1位置的光；(2)为多种LED构成的多边形，Xm点可以由多种LED经过不同比例的混合得到，进而光源可以发出色坐标在Xm位置的光。

图6是不同类型的LED封装结构图，其中，(1)为单颜色芯片加硅胶封装形式，(2)为单颜色芯片加荧光粉和硅胶封装形式，(3)为多颜色芯片覆盖透明硅胶形式，(4)为多颜色芯片加硅胶透镜形式，(5)为多芯片加荧光粉的COB封装形式。

图7是多颜色LED光源结构图，7为光学透镜，8为反光罩，9为带多颜色LED的光源板，10为散热器。

图8是由三种不同颜色LED发光混合后的混合光谱11和12示意图。

图9是选择不同特征颜色和光谱的LED可以覆盖可见光的整个区域的示意图。

图10是由多种颜色LED组成的光源可以发出连续且在不同波长位置都可以灵活调控的混合光谱图。

图11是本实用新型的实际应用实例示意图一。

图12是本实用新型的实际应用实例示意图二。

图13是本实用新型的实际应用实例示意图三。

图14是本实用新型的实际应用实例示意图四。

图15是本实用新型的实际应用实例背面示意图五。

图16是本实用新型的实际应用实例正面示意图五。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详述。

如图2所示，本实用新型的一种内置LED灯光***的影像设备100包括两大部分，即灯光装置200和影像装置300，当然，也可以包括除灯光装置200和影像装置300之外的其它功能部件400，如通信部件，联网部件，数据收发部件，媒体播放，程序下载与安装，以及如日常工具(如计算、时间、地图、列表、交易、信息发布、设备控制)等。由于本发明的核心在于影像设备部分，对其它功能部件400不作详细描述。

所述灯光装置200与影像装置300一起置于设备的机械结构308中，灯光装置200有自己的机械接口与机械结构308进行连接和固定。同时灯光装置200通过自己的数据交换接口206与影像装置300的主处理器303相应的接口进行数据交换和信号传输，灯光设备具有自己的开启电路与开关204负责执行设备中枢控制器205对灯光装置发出的指令信号，整个灯光装置200的控制和数据处理由设备中枢控制器205来执行，与中枢控制器205直接相连的有负责通信的接口203，通信方式可以是有线形式的，也可以是无线形式的，如WIFI，蓝牙，红外，等等；另外，在中枢控制器205上，通过传感器接口202，可以接入各种传感器，如温度传感器数据，光电传感器数据等；中枢控制器205负责接收并处理来自通信接口203、传感器接口202、数据交换接口206的数据，并执行相应的运算和命令，并将相应的光源执行状态发送给可编程LED驱动电源208，可编程LED驱动电源208将收到的数据转换成可执行信息变成驱动电源的输出参数，并将相应的参数分配到多颜色LED光源210上的各路(各颜色)LED上(从210-1到210-n)，这样，多颜色LED光源210将发出相应的光，并在光源腔进行混合，混合光经过光学控制装置211将调整光线在空间的光分布，达到用户需要的光型并输出到影像设备工作所需要的地点来配合影像设备工作。由于LED光源工作时会发出一定的热量，在LED光源上需匹配相应的散热装置207，及时的将产生的热量散发出去来保证设备的可靠性和稳定性，以及产品寿命。

为了提高灯光装置200的灵活性，用户也可以根据自己特定的需要来定义相应的灯光数据，然后将相应的数据输入到照明灯光数据部件209上，数据可以是灯光数据的各种格式，如光谱，色温，颜色，显色性，等等，输入形式可以是照明灯光数据部件209直接发送参数到中枢控制器205上，也可以是将相应的参数通过与照明灯光数据部件209相连的通信接口203发送给中枢控制器205。照明灯光数据部件209将收到的数据发送给中枢控制器205进行解读，然后，中枢控制器205将收到的数据解读编译后，转换成可工作的参数，并发送给灯光设备中各需要的部分，如可编程LED驱动电源208，让多颜色LED光源210能够发出用户想要的混合光。

所述影像设备100的影像装置300部分，包括影像设备工作过程中除灯光之外的其它需要的装置结构，具体来说，有负责光线采集的镜头部分301，且镜头可以是调焦或定焦的，调焦镜头的焦距变化可以是手动形式或者自动形式的，如果是自动形式的，其具体的参数由主处理器303对设备状态、用户选择、以及环境信息等综合处理后提供。镜头301收集的光线进入影像装置后，相应的传感器302负责收集目标区域的光线，并进行相应的光电转换，传感器302可以是CMOS形式的，也可以是CCD形式的，或者是其它类型的传感器。传感器302将收集的数据及转换的信号发送给主处理器303，主处理器将收到的数据进行转译，校正，和处理后，相应的处理结果将被保存在存储器304中。另外，与主处理器303相连的还有影像装置带有的通信接口二305和显示界面307，其可以将用户需要的数据或信息显示在相应的界面上，相应的界面可以是电子纸形式，LCD，OLED，等形式的部件。以上各部件被整体封装在影像装置的机械结构308中。

所述影像设备100中，所有各部件的电力来源设备电源306，其给不但可以给影像装置300中的各部件提供电力，也可以给灯光装置200中的各用电部分提供电力，如灯光装置中枢控制器205，可编程LED驱动电源208等。另外，由于灯光装置200中的部件的用电量一般来说会比较大，特别是为驱动LED光源提供电力，因此，在灯光装置200中，可以为其专门配置一个备用电源212，备用电源的形式可以是内置形式的，也可以是外置形式的。***中，设备电源306和备用电源212的电源可以是电池形式，也可以是其它类型的储能部件，如电容，或者是直接与市电相连并转换成设备需要的电源形式等。

本发明开发的影像设备的主要特征是设备中包括能够与影像部件协同工作的多颜色LED灯光装置，其不但能够根据用户的使用目的，影像设备的自身状态，还可以根据环境光状态进行自我调整来配合影像设备的工作。

多颜色LED灯光装置的LED发光源由至少3种或3种以上不同颜色的LED组成，每种颜色的LED所使用的数量不受限制，每种颜色的LED的有其特定的光谱，如图3所示，进而有其对应的色坐标xy，其对应在CIE(Commission Internationale deL'Eclairage)色度图上的一个色坐标点，这样三种不同颜色的LED所对应的色坐标点在CIE色度图上可以构成一个三角形，如图4所示。通过具有多路输出的驱动电源来控制每种LED的发光能量，进而可以混合出三角形之内的任何颜色，其色坐标都可以落在三角形之内的任何一点，并且LED发光源的整体强度或光通量可以通过增加或减少每种颜色的LED的数量来改变，也可以通过在一定范围内改变驱动电源的各路输出功率来改变每路LED的发光强度或光通量，最终来改变整个LED光源的发光强度或光通量。

另外，本发明中的影像设备内置的LED光源不限于仅用3种颜色的LED，也可以使用四种或四种以上的LED颜色类型同时进行混合，并输出最终混合出的混合光，

如图5所示，多于三种颜色类型的LED分别落在CIE色度图的不同位置，其构成一个有一定面积的多边形，经过LED驱动电源对每路进行分别的控制后，整个轮廓内的任何色点都可以全部或部分的实现，图5(1)为四种LED构成的四边形，其中X1点可以由四种LED经过不同比例的混合得到，进而光源可以发出色坐标在X1位置的光；图5(2)为多种LED构成的多边形，其中Xm点可以由多种LED经过不同比例的混合得到，进而光源可以发出色坐标在Xm位置的光。这样，LED光源的发光范围和颜色调整范围都将极大的变大，能够灵活的让影像设备在不同的灯光环境下工作。

影像设备中的多颜色LED灯光装置中的LED封装形式可以选择不同颜色的单颗芯片(芯片形式可以是直接由半导体材料在真空沉积而成，或者是先由半导体材料制成的短波长发光芯片，然后在其上覆盖荧光粉后将颜色转换成目标色)，然后将不同颜色的LED芯片进行组装，形成模组；也可以使用由不同颜色的LED芯片组成的集成芯片，这样的集成可以保证尺寸紧凑，安装方便等特点；另外，所使用的LED芯片也可以是COB(CHIP-ON-BOARD)形式的芯片，不同颜色的LED芯片放置于同一基板上，然后在上面覆盖相同的或不同的荧光粉以及硅胶来实现特定颜色的发光。具体形式如图6所示。

影像设备中的多颜色LED光源中，为了使灯光设备的亮度等级或光通量等级能够达到一定的水平，每种颜色的LED可以使用多颗来达到目标，或者按照一定的比例来决定所使用的LED的颗数。

通常来说，LED光源工作时，会产生大量的热，为了提高LED光源的性能，可靠性，以及寿命，需要将产生的热及时的通过散热装置散发出去，与LED发光源的光源板紧密相连的是散热装置，散热材料可以是铝散热器，导热塑料，或其它类型的散热材料，且材料的机械结构能够保证热很好的传导，对流，如通常设计成散热麒片结构。

另外，因为影像设备工作时都是对特定对象的拍摄或录制，有很强的方向性，这就对光有特定的要求，需要与其协同工作的闪光灯能够与镜头的方向进行匹配，这样的匹配包括但不仅限于与其平行，与其反向，垂直等，更需要闪光灯输出的光形，即配光(光线在空间的分布)，与镜头有一定的相关性，最终保证影像设备能够在特定的灯光环境下拍摄出理想的作品，因此，本发明中，LED光源的前方有为提供控制光线在空间分布的光学透镜，如菲涅尔透镜、汇聚透镜、发散透镜等，紧挨光源板处可以有反光罩结构，通过光学透镜与反光罩配合，从而保证LED光源发出的光经过反光罩和透镜进行综合作用后，如反射，折射，透射等光学控制方式，从闪光灯发出的光线能够满足在目标空间中对光线分布的要求，最终保证影像设备可以获得理想的灯光条件。当然，此灯光装置中也可以使用光学透镜或反光罩二者中的一种来达到对光线的合理控制。另外，除光学透镜或反光罩这两种常用的方式外，也可以通过其它光学控制方式达到对光线的合理控制来满足影像设备的工作需要。

设备中，整个多颜色LED光源部分的整体结构示意如图7所示。

这样，当给各路LED提供不同的电参数后，如电流，电压，频率，幅值等等参数后，不同颜色的LED发光后，经过在反光罩与透镜中进行混合后，整个LED光源将发出一种特定的混合光，其具有其特定的光参数，如光谱，光通量，亮度，色温，颜色，显色指数，等等。图8为由三种颜色LED发光混合后的混合光谱。而且，通过调节其每种颜色LED的电参数，最终发出的混合光也相应的进行改变。

另外，为了混合光的光谱能够更加的连续及饱和，同时也为了光谱的可调性更加灵活，可以通过增加使用的LED的颜色种类来进行调整，为了让混合光在可见光380-780nm范围内都比较连续且可调，发明的灯光设备可以使用多种颜色LED进行组合，如图9所示，具有不同特征颜色和光谱的LED可以覆盖可见光的整个区域。通过将这些LED组合在一起，发光混合后，可以得到非常连续且在不同波长位置都可以灵活调控的混合光谱，如图10所示。

灯光装置中的可编程LED驱动电源负责为LED光源提供电力特性控制，通常来说，影像设备的电源来自电池组，如传统的碱性或镍氢电池，也可以是可充电的锂电池，或其它形式的电源装置，如电容，市电直接供电等方式，因为LED是直流驱动器件，且对所需要的电特性有具体的参数要求，如电流，电压，幅值，脉宽，频率等等，LED驱动电路通过将设备电源的电力进行转换，输出LED光源需要的电压，电流，以及功率等要求，同时，LED驱动满足影像设备对光的强度和颜色进行调节的要求，即，其输出电压，电流，功率以及响应时间，响应频率，脉冲强度和频率等都需要满足影像设备对多颜色LED光源的要求，且这些参数还能够与相机想匹配，来达到理想条件下的闪光。

可编程LED驱动电源的输出参数直接决定了LED发光源输出的光特性，包括但不限于光强，光通量，显色性，色温，颜色，光谱，色坐标，等等具体参数。这些参数的改变可以是通过改变每一路LED的输入电流值来改变，也可以是对调光电路的脉冲PWM数值(包括频率，占空比，幅值)的改变，或者是其它类似的驱动电路的参数的控制。所有这些控制都是由灯光装置的中枢控制***来完成的，在控制电路中，包括核心的中央控制器MCU，数据交换电路，控制参数分配电路，传感器接口电路，无线接口电路，以及光输出模式选择部件等等。控制***的界面形式可以是按钮式的，也可以是触摸屏式的，或者是遥控器性质的，或者是由传感器来控制的自动控制形式的。

影像设备中(如数码相机，手机，或摄像机等)，多颜色LED灯光装置需与影像设备的其它影像部件协同工作，进行协同工作，因此，多颜色LED灯光装置需有相应的通信接口，数据接口，机械接口以及传感器等与影像设备中的影像装置进行数据通信，和协同控制，遵循相应的技术标准与接口尺寸。以保证影像设备在工作时，内置的多颜色LED灯光装置能够与影像设备的主处理器之间能够进行数据交换，通信以及协同控制，并可以自动触发或由用户选择来进行工作，为影像设备提供灯光环境。具体形式根据使用的影像设备的类型有一定的不同，详细见本发明的实施例部分。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种内置LED灯光***的影像设备，其特征在于：包括灯光装置(200)和影像装置(300)；

所述灯光装置(200)和影像装置(300)共同内置于机械结构(308)中，所述灯光装置(200)设有中枢控制器(205)、机械接口(201)、数据交换接口(206)和开启电路与开关(204)，机械接口(201)与机械结构(308)连接，数据交换接口(206)与影像装置(300)的主处理器(303)连接，开启电路与开关(204)连接中枢控制器(205)，所述中枢控制器(205)连接有传感器接口(202)、通信接口(203)和可编程LED驱动电源(208)，可编程LED驱动电源(208)连接多颜色LED光源(210)，所述多颜色LED光源(210)上安装有散热装置(207)和光学控制装置(211)；

所述影像装置(300)包括镜头部分(301)、传感器(302)、主处理器(303)、存储器(304)、通信接口二(305)、设备电源(306)和显示界面(307)，所述主处理器(303)连接镜头部分(301)、传感器(302)、存储器(304)、通信接口二(305)和显示界面(307)，设备电源(306)连接主处理器(303)、传感器(302)和显示界面(307)。

2.根据权利要求1所述的一种内置LED灯光***的影像设备，其特征在于：所述多颜色LED光源(210)包括至少3种不同颜色的LED。

3.根据权利要求1所述的一种内置LED灯光***的影像设备，其特征在于：所述中枢控制器(205)或通信接口(203)连接有照明灯光数据部件(209)。

4.根据权利要求1所述的一种内置LED灯光***的影像设备，其特征在于：所述灯光装置(200)中设有备用电源(212)，备用电源(212)连接传感器接口(202)、中枢控制器(205)和可编程LED驱动电源(208)。