CN204576035U - 一种用于影像设备的外置灯光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于影像设备的外置灯光设备，其特征在于：包括机身结构，机身结构中设有设备中枢控制器、机械接口一、数据接口，以及开启电路与开关，所述设备中枢控制器连接有通信接口、传感器接口、数据接口、显示界面、可编程LED驱动电源和照明灯光数据部件，可编程LED驱动电源连接多颜色LED光源，多颜色LED光源上安装有光学控制装置和散热装置。本实用新型与现有技术相比的优点是：本实用新型的外置灯光设备可以为影像设备工作时提供多种不同的灯光环境，同时结构精简，省掉了传统为影像设备工作的外置灯光设备，如相机闪光灯，需要的各种滤光部件，以及解决了传统影像设备用的灯光设备的光色单一，不易调整等缺点。

Description

一种用于影像设备的外置灯光设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于影像设备的外置灯光设备。

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，数码摄像机等等，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，光色质量非常差，显色性很低的情况下。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目的。因此，配合影像设备工作的灯光设备(如闪光灯)的性能对影像内容的表现有着重要的作用。且相应的灯光设备的性能直接影响影像设备输出内容的最终质量。

目前，用于配合数码影像设备的外置灯光设备普遍采用气体放电管方式来实现，可以实现很高的闪光指数和照度输出。但同时，其也有一些缺点，诸如发光性能不易控制，驱动复杂，耗电量高，光色单一等。

即使有用LED作为光源的外置设备，其LED光源的光谱也是非常单一，且光色调整非常困难，如图1所示。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述不足，提供了一种用于影像设备的外置灯光设备。

本实用新型的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种用于影像设备的外置灯光设备，其特征在于：包括机身结构，机身结构中设有设备中枢控制器、机械接口一、数据接口，以及开启电路与开关，所述设备中枢控制器连接有通信接口、传感器接口、数据接口、显示界面、可编程LED驱动电源和照明灯光数据部件，可编程LED驱动电源连接多颜色LED光源，多颜色LED光源上安装有光学控制装置和散热装置。

所述机身结构中设有设备电源，设备电源连接可编程LED驱动电源和设备中枢控制器。

本实用新型与现有技术相比的优点是：本实用新型的外置灯光设备可以为影像设备工作时提供多种不同的灯光环境，同时结构精简，省掉了传统为影像设备工作的外置灯光设备，如相机闪光灯，需要的各种滤光部件，以及解决了传统影像设备用的灯光设备的光色单一，不易调整等缺点。

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，图中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，其中，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，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；(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。

图6是不同类型的LED封装形式结构图，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，(1)为整体外观结构图；(2)为整体结构的***图。其中，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。

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示意图。

图11是为影像设备协同工作的外置灯光设备示意图，(1) 为正面视图，(2)为背面视图。其中，7为光学透镜，13为红外窗口，14为固定旋钮，15为灯光设备与影像设备的连接接口，16为机身，17为信息窗口，18为控制按键或旋钮，19为开关，20为通信接口，21为机身与光源部分的连接转轴，22为光源部分外壳。

图12是影像设备与此发明的灯光装置的连接示意图。

图13是与影像设备匹配的机身与光源分离的圆形多颜色LED灯光设备示意图，其中，7为光学透镜，14为固定旋钮，15为灯光设备与影像设备的连接接口，16为机身，17为信息窗口，18为控制按键或旋钮，22为光源部分外壳，23为连接线。

图14是带有本发明的多颜色LED灯光设备的数码相机。

图15是带有本发明的多颜色LED灯光设备的手机。(1)为安装有多颜色LED灯光设备的手机的正面视图；(2)为手机的背面视图。

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，本实用新型的一种用于影像设备的外置灯光设备，所述灯光设备100具有自己的机身结构110，并且灯光设备100通过相应的机械接口一120与影像设备300的机械接口二310实现机械固定和连接，当然，在使用的过程中，灯光设备可以和影像设备之间在没有机械连接的情况下就进行工作；灯光设备100通过自己的数据接口一130与影像设备300相应的数据接 口二320进行数据交换和控制信号传输，灯光设备100具有自己的开启电路与开关140负责执行设备中枢控制器160或者控制信号接口130的信号，整个灯光设备100的控制和数据处理由设备中枢控制器160来执行，与设备中枢控制器160直接相连的有负责通信的通信接口150，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，在设备中枢控制器160上，通过传感器接口170，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；设备中枢控制器160负责接收并处理来自通信接口150，传感器接口170，影像设备数据接口130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200，可编程LED驱动电源200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230上的各路(各颜色)LED上(从230-1到230-n)，这样，多颜色LED光源230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240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220，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。

与中枢控制器相连的显示界面180可以将用户需要的数据或信息显示在相应的界面上，相应的界面可以是数码管，电子纸 形式，LCD，OLED，等形式的显示部件。

为了提高灯光设备100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210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，照明灯光数据部件210将收到的数据发送给设备中枢控制器160进行解读，然后，设备中枢控制器160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200，让多颜色LED光源230能够发出用户想要的混合光。

***中，供影像设备使用的灯光设备100在工作中所需要的能源由设备自带的设备电源190来提供，设备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，等等。设备电源190不但可以给驱动电源提供电能以使得LED光源发光，而且中枢控制器160所需要的电能也是由设备电源190提供。

另外，在影像设备300中，除了与灯光设备直接相连的机械接口310和数据接口320外，影像设备还有其它相应的各种部件330来实现其功能，由于不涉及本发明的范围，对于其详细的结构，这里不再详细的描述。

本实用新型的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的有其特定的光谱，如图3所示，进而其光谱通过转换可以计算出其相应的色点(即色坐标x,y)， 此色点对应在标准的CIE(Commission Internationale de L'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LED光源不限于仅用3中颜色的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或部分的实现，这样由多种颜色的LED混合后的光源的光谱将能够通过改变每一路LED的驱动参数来改变混合光的光谱，如图5所示。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。

灯光设备中的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。

在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的数量可以灵活变化，可以通过使用多颗来达到目标要求，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，紧挨光源板处有反光罩结构，这样光学透镜与反光罩配合作用，可以保证LED光源发出的光经过反光罩和透镜进行作用，如反射，折射，等光学作用，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，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中(1)和(2)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。

发明中的可编程LED驱动电源负责为LED光源提供电力特性控制，通常来说，影像设备的灯光设备电源来自电池，LED驱动电路通过将设备电源的电能进行转换，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。为此LED灯光装置提供电力的电源可以有多种形式，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。电池组与LED驱动电源的输入端相连，来协同工作。

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中央控制电路***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。

此多颜色LED闪光灯，如图11中(1)和(2)所示，需与影像设备，如数码相机，手机，或摄像机，进行协同工作，因此，发明中的LED外置灯光装置需与影像设备的触发装置及接口连接装置协同工作，遵循相应的技术标准与物理接口尺寸，如数码相机的热靴接口。能够保证影像设备在工作时，本发明的外置LED闪光灯装置可以自动触发并工作，为影像设备提供灯光环境。因此，本发明装置中的自动开启电路以及物理连接端口负责此部分的功能。当然，在使用的过程中，灯光设备可以和影像设备之间在没有机械连接的情况下就进行协同工作。具体形式根据使用的影像设备的类型有一定的调整，详细见本发明的实施例部分。

以上各个部分及部件通过此外置灯光设备的机械结构组装 在一起，如图12和13所示，其形式可以多种多样。且LED光源部分的机械结构可灵活调整，如一定的角度调整，上下旋转等机械连接与调整，以保证与影像设备更加协同的工作。

如上所述，本发明提出的用于影像设备的外置多颜色LED灯光设备可以直接与影像设备相连，如通过相机的热靴直接相连并控制进行协同工作。

另外，也可以通过无线模块来协同，保证影像设备与此发明的灯光装置进行连接和协同工作。同时，由于外置的闪光灯光设备具有无线模块，多个设备之间可以进行通信以及协同工作，能够在影像设备工作时，通过多个设备的联动，创造出用户需要的灯光环境，且由于无线模块的存在，外置的灯光设备可以和影像设备分离，通过无线通信，也能够协同工作和触发。

由以上各部分集成的灯光设备可以为影像设备的工作提供多颜色的灯光环境，用户可以根据需要来调整此灯光***的光输出模式，具体包括但不限于调整或改变光强，光通量，显色性，色温，颜色，光谱，色坐标，等等具体参数。同时，此灯光设备的光输出可以是结合影像设备的设备参数以及外在的其它光环境进行综合处理后，有中央控制***发出的参数来决定的灯光输出以及相应的灯光环境。例如，由传感器来决定应该采用什么样的参数来输出光环境。另外，此灯光设备也可以根据用户设定的目标参数数值，然后根据当前影像设备的状态，以及外界环境的情况，进行调整自身状态，以输出特定的光环境。

如图14所示，为带有本发明的外置灯光设备的数码相机，***中，通过数码相机的热靴接口，连接本发明的LED外置灯光设备，通过热靴接口，外置灯光设备与数码相机在工作时进行联动，用户可以调节灯光设备的模式或光特性，同时通过热靴接口，此灯光设备可以与相机进行数据交换，从而根据用户设定，完成与数码相机的联动，为数码相机提供更加丰富的光环境。当然，当然，在使用的过程中，灯光设备也可以不与数码相机的热靴接口进行机械相连，相应的数据交互可以通过无线的方式来进行，如WIFI、蓝牙、红外等通信方式。

本发明的LED灯光设备也可以用作手机的外置灯光设备，为带有影像功能的手机提供多种光环境，以让手机可以在不同的光环境下获取特定的图像或视频内容。在手机进行影像操作时，此外置的灯光设备可以通过设备上的开关键直接打开，或者是通过感应自动打开，与手机上的影像设备进行相应的模式和参数进行交互及控制，以输出相应的灯光。同时，此外置灯光设备可以通过通信接口和手机的影像功能联动，具体的接口可以通过手机上具备的各种类型有线和无线接口进行通信和联动，如直接通过耳机孔通信和数据交换，或者通过无线方式进行通信，联动，以及数据交换，例如通过WIFI或蓝牙的方式进行通信，或者蜂窝网络，如3G，4G等通信模式进行数据交换。

在固定方式上，由于手机没有特定的热靴接口，可以给外置灯光设备安装相应的卡口，通过卡口，将外置灯光设备固定在手 机机身上，如图15中(1)和(2)所示，另外，也可以将此外置灯光设备安装在手机的耳机孔，充电孔，或者数据交换孔上，等等方式进行固定和连接。当然，在使用的过程中，此外置灯光设备也可以不与手机进行机械相连与固定，相应的数据交互可以通过无线的方式来进行，如WIFI、蓝牙、红外等通信方式，然后灯光设备在手机影像功能工作时输出相应的灯光环境。

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)

1.一种用于影像设备的外置灯光设备，其特征在于：包括机身结构(110)，机身结构(110)中设有设备中枢控制器(160)、机械接口一(120)、数据接口(130)，以及开启电路与开关(140)，所述设备中枢控制器(160)连接有通信接口(150)、传感器接口(170)、数据接口(130)、显示界面(180)、可编程LED驱动电源(200)和照明灯光数据部件(210)，可编程LED驱动电源(200)连接多颜色LED光源(230)，多颜色LED光源(230)上安装有光学控制装置(240)和散热装置(220)。

2.根据权利要求1所述的一种用于影像设备的外置灯光设备，其特征在于：所述多颜色LED光源(230)包括至少3种不同颜色的LED。

3.根据权利要求1所述的一种用于影像设备的外置灯光设备，其特征在于：所述机身结构(110)中设有设备电源(190)，设备电源(190)连接可编程LED驱动电源(200)和设备中枢控制器(160)。

4.根据权利要求1所述的一种用于影像设备的外置灯光设备，其特征在于：所述外置灯光设备与相应的影像设备(300)构成影像***。