CN100358085C - 反射器灯 - Google Patents

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Abstract

一种大致由光源(22)、主反射器(12)、和初级反射器(25)形成的反射器灯，该光源的形式为高压气体放电灯(HID[高强放电]灯或UHP[超高性能]灯)，借助初级反射器，来自该光源的光反射到主反射器上。该初级反射器(25)布置成，由于在主反射器中用于灯芯的紧固元件和/或引入端导致发自光源的光被部分地遮挡，使得主反射器(12)的这些区域没有反射特性或者具有对辐射特征有不利影响的反射特性。由于其较高的发光功效，该反射器灯有利地适用于投射场合。另外，可以实现该灯芯的大致自动和低成本的组装。

Description

反射器灯
技术领域
本发明涉及一种大致由光源、主反射器(二级反射器)、和初级反射器形成的反射器灯，该光源的形式为高压气体放电灯(HID[高强放电]灯或UHP[超高性能]灯)，借助初级反射器，来自该光源的光反射到主反射器上。
背景技术
这种类型的反射器灯由于其光学特性因而优选地用于特别是投射用途，并且在例如DE 10151267.8中进行了描述。用于这种应用的重要特征尤其是尽可能地高的发光功效和在照射投射表面中尽可能平均的辐射特征。
例如由于在主反射器中用于灯芯的紧固元件和/或引入端导致发自光源的光被部分地遮挡和/或照射到不反射的区域上或者具有对于该反射器灯的辐射特征有不利影响的反射特性，因此产生了阻碍这些特性优化的问题。
就此而论，有利的是，将反射器部分与颈部区分开，该反射器部分具有特定的旋光作用的形状并且支承该主反射器(反射层)，该颈部主要用于固定灯芯并且电源线穿过其中。这两个部分形成反射器主体，该主体具有反射器开口或发光开口。
在安装过程中，灯芯必须在反射器主体内依据主反射器的形状对准并且随后(例如使用灯芯粘合剂)固定在正确的位置，以便获得最佳的光特性或特定的辐射特征。
颈部的尺寸确定成便于被容纳的灯芯可以正确地对准。尽管一方面考虑到反射器主体和灯芯的制造公差另一方面考虑到实际的光源即在放电灯内的放电电弧由于制造技术的原因在放电空间内不是位于精确限定的且可再现的位置，但是也必须如此确定颈部的尺寸。因此，电弧必须处于反射器的焦点，即位于最佳位置，同时进行光学检验并且灯芯是点亮的。这意味着颈部的直径或开口必须足够大，以便有足够的空间用于调节该灯芯。
然而，另外所需的是，由于光学原因该颈部的直径即其开口应当尽可能的小，以便不损失过多的用于反射器的表面面积。特别是对于灯芯插入到反射器中比较深使得其非常接近反射器的后端的情况下更是如此。在通常的具有大约7.5mm的焦距的抛物线形的反射器中，其中灯芯的放电容器具有大约9mm的直径，该放电容器距离反射器表面不超过大约3mm。因此，光辐射的相对较大的空间角度与相对较小的反射器表面面积相关，由此与相应的大的光损失相关。正是由于该原因，在反射器中为灯芯保留的最后开口的直径与灯芯的直径之间的差别通常允许大约为1mm，因此用于安装和调节的可用空间仍然相对较小。
颈部的所需的小开口也使得难以进行自动的调节和安装。该灯芯必须由其后端保持以便可以在工作位置中进行对准，这意味着该灯芯必须经颈部引入到反射器主体中或者该灯芯必须由其前端夹紧以便插入到反射器的发光开口中并随后再次由其后端夹紧。这两种替代方案在机械方面需要非常大的费用，灯芯粘合剂的引入和相对较慢的固化进一步增加该费用。
另一问题在于，反射器主体特别是反射器部分的最后端部分制成后的几何形状的精确度小于位于发光窗口的区域中的前部。这样做的原因是因为在反射器主体的后部中厚度较大，并且颈部和适当的紧固元件也将在该处形成。这种几何不准确具有明显的缺点，这是因为在反射器后部中的每一不规则部分具有与其相关的相对较宽的空间角度，因此与在反射器前部中的不规则部分相比这对于辐射特性的影响明显更大。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种开始段落中所述类型的反射器灯，借助反射器部分的所述后部和/或在反射器部分中的其它物件，该该反射器灯的光学特性没有受到不利地影响以大致降低到明显更低的程度，或根本不受不利地影响。
另外，本发明的目的在于提供一种反射器灯，该反射器灯可以以低成本用相对较低的机械费用进行自动安装和对准，并且不需要确定这样的结构，其中有效反射器表面的一部分可不再使用。
另一目的在于提供一种可显著地小型化的反射器灯，并且光损失基本上不明显地高于已知反射器灯可能的光损失。
依据本发明，借助一种带有光源、主或二级反射器、和至少一个初级反射器的反射器灯，该初级反射器设置成，使得由光源发出的沿主或二级反射器的无旋光区域的方向传播或沿主或二级反射器的由设置用于使光源启动和/或工作的物件或构件遮挡的区域的方向传播的光部分中的至少大致的反射光经由光源反射到主或二级反射器上；所述无旋光区域由在主或二级反射器中的贯穿通道形成，设置用于包括该光源的灯芯；其特征在于：所述贯穿通道设置用于引入灯芯，以便1)该主或二级反射器的几何延续部分经过灯芯的包括该光源的燃弧器；或2)该主或二级反射器的焦距小于灯芯的包括该光源的燃弧器的半径。
无旋光区域应理解成没有反射特性或具有不利地影响反射器灯的辐射特征的反射特性的区域，例如在主反射器中的颈部的开口以及该开口的边缘。由此所述光部分的反射程度基本上取决于所选择的反射器材料的反射率和初级反射器的形状和位置的精确度。
该技术方案的特殊优点在于，反射器灯特别适用于投射用途，这是因为以上所述类型的反射没有明显地增加光源的范围(即辐射特性的大致宽度)，因此即使初级反射器具有相对较大的尺寸时，在插入到投射光学系统的情况下也不会出现适配问题。
另外，即使在这些情况下也至少大致地消除了无旋光区域对于该反射器灯的辐射特征的影响，即无旋光区域(例如形式为颈部)与已知反射器灯相比制造成较大尺寸，以便可使得包括光源的灯芯可以自动安装，和/或借助该灯芯在颈部中至少部分地定位从而在基本上没有光损失的情况下实现高程度的小型化，和/或可以使用用于灯芯的机械紧固装置以代替灯芯粘合剂，该紧固装置的另一优点在于它们可以明显更精确、可靠、稳固地紧固该灯芯。
最后，通过本发明可以避免在主反射器的区域中的物件对于辐射特征的有利影响，这些物件例如是紧固元件、冷却装置、等等，其中考虑所述物件的位置和尺寸可以定位(可能的另一)主反射器。
本发明的其它的有利实施例，优选地消除无旋光区域或物件的不利影响。
所述在该主或二级反射器中的贯穿通道是一个用于支承该主或二级反射器的反射器主体的颈部。
反射器灯可以以特别简单、有效、和低成本的方式制造，特别是，该至少一个初级反射器由光学反射涂层形成，其设置在灯芯的表面上。该光学反射涂层由金属层或由多个电介体层或二向性滤光器形成。
实施例使得本发明的反射器灯可以高程度的小型化，同时由于发射光的强度和组合，可以特别有利用于投射场合。
附图说明
参照附图并结合优选实施例的详细描述，可更好地理解本发明的其它特点、特征、和优点，在附图中：
图1是第一实施例的纵向截面示意图；
图2是第二实施例的纵向截面示意图；和
图3是第三实施例的纵向截面示意图。
具体实施方式
在图1-3中的相同的附图标记表示相同或相应的部件。
依据本发明的反射器灯在各个实施例及其各附图中均包括反射器主体1和灯芯2。
反射器主体1一方面包括反射器部分11，该反射器部分在其内壁上承载形式为光学反射层的反射器表面(主反射器或二级反射器)12。该内壁的形状确定成便于灯芯2的光以所需的辐射特征从反射器主体1的发光开口发出。通常，该形状具有抛物面梯度(抛物面反射镜)，但是可替代地使用椭圆式和其它形状，这些形状依据给定应用场合所需产生的光束来选择。
例如可由金属层或单层电介体或彼此层叠的多层电介体形成光学反射层。
另一方面，反射器主体1在其与发光开口相对的后端处包括基本上用于容纳并固定该灯芯2的颈部。
在这种情况下所示的灯芯2是气体放电灯，其包括带有放电空间的燃弧器21，其中形成光源22的电弧放电在两个电极以及在第一和第二灯芯端部23、24之间被激励，电源电流经该灯芯端部被引入。至少第一灯芯端部23延伸穿过反射器主体1的颈部13，以便固定该灯芯2。
可替换的是，可使用白炽灯或其它形式的灯作为灯芯。
另外，如图1-3所示，灯芯2的燃弧器21在其表面上设置有光学反射层(初级反射器)25，该反射层与反射器表面12相似可由例如金属层或多层层叠的电介体层(多层二向性滤光器)形成，并且该反射层可由已知的涂敷工艺来设置。
在此，该反射层或涂层2 5位于燃弧器2 1的最后半部即位于颈部13的开口附近的部分上，并且该反射层沿向前方向(即光辐射的方向)延伸，例如如图1和3所示，直到燃弧器21的“赤道圈”，即直到光源22(电弧放电或白炽线圈)的几何中心的大致水平面。
因此涂层25至少是大致重复地提供了反射器表面12的最后部分或遮挡部分的光学功能。因此至少大致消除了反射器表面12的相对较低光学性能对于该反射器灯的辐射特征的负面影响。
在其效果中，颈部13的开口尺寸相对于如上所述的在反射器表面12上的损失而言不再是关键的，并且因此可特别地制造成较大尺寸以至于灯芯2可以从后面插入到反射器主体1中，同时有足够的空间用于其的对准。这使得可以以相对低的花费来实施自动组装。
另外，反射器主体1的后端的尺寸可以更加自由地确定，因此对于灯芯2而言，例如可使用适当的可机械调节的紧固元件，以便代替灯芯粘合剂。
设置有涂层25的表面有利地如此成型，即，使得从光源22发出的光和照射到涂层25上的光至少大致朝向其本身反射并且由此指向光源22经其照射到反射器表面12上。这种背反射具有另一优点，即光源22的延伸范围没有因为在涂层25上的反射而增加，即光源的辐射特征没有明显加宽，因此特别在投射系统中，当插入到光投射系统中时没有出现额外的适配问题。
在图1所示的本发明的第一实施例中，颈部13的直径的尺寸确定成便于灯芯2可用其第一灯芯端部23以所需的方式进行调节并固定在其中，但是在这种情况下，灯芯以常规方式经反射器主体1的发光开口插入到颈部中。在该实施例中涂层25在燃弧器21的表面上在位于颈部13中的第一灯芯端部23的开始处与燃弧器21的大致“赤道圈”之间延伸，该“赤道圈”大致位于光源22的几何中心的水平面处。
在图2和图3所示的实施例中，颈部13具有如此的直径，即，使得灯芯2可经该颈部13插入，即从后方插入到反射器主体1中。
在图2所示的第二实施例中，同样存在有燃弧器21位于颈部13内的部分，并且反射涂层25从位于颈部13中的第一灯芯端部23的开始处延伸，仅只是沿反射器主体1的发光开口的方向，该开口在光学上代替颈部13的开口，并可代替反射器表面12紧靠围绕该颈部开口的区域，该区域可以具有不充分的光学特性。
从这些实施例中可明显地看出，由于存在涂层25，因此在光学上不再需要反射器表面12的后部，即围绕(相对较窄的)颈部13的开口的该后部。
在图3所示的第三实施例中，不仅第一灯芯端部23而且燃弧器21的大致一半位于反射器主体1的颈部13内，以便反射器表面12的几何(虚拟)延续部分延伸经过燃弧器21。
第二和特别是第三实施例具有另一优点，即反射器部分11的焦距和燃弧器21的直径可以彼此独立地选择。这可以使得反射器灯进一步地小型化，以便获得与已知反射器灯相比大致相同的光收集效率，其已知反射器灯中反射器部分的焦距必须大于燃弧器的半径，以便避免光损失。
所有实施例还提供了反射涂层25不对称设置的可能性，并且特别是在燃弧器21的表面上非旋转对称。这是有用的，如果另一部件例如安装元件、灯芯触点、例如顶突或冷却装置等的起弧辅助装置设置在反射器主体1内靠近灯芯2处，则这是特别有用的。在这种情况下，涂层25的边缘可以如此延伸，即，使得该部件被遮挡，而涂层25将光反射回到涂层本身上，并且使得光经光源22照射到反射器表面12的自由区域上。
可替换的是，可以布置有另一初级反射器，其形式为在燃弧器表面上的局部涂层，以便对应于这些物件的位置和尺寸。
在所述的公开物DE 10151267.8中描述了一级和二级反射器的优选组合，这通过引证结合到本说明书中。在其中描述了各种反射涂层和材料，如果可适用的话，优选由这些材料制成该涂层，以便实现它们所需的光学特性(例如二向性反射涂层)并实现热膨胀系数与反射器部分11和燃弧器2 1的热膨胀系数尽可能地相似。这些材料特别是SiO2，和/或ZrO2，和/或Ta2O5。

Claims (9)

1.一种带有光源(22)、主或二级反射器(12)、和至少一个初级反射器(25)的反射器灯，该初级反射器设置成，使得由光源(22)发出的沿主或二级反射器(12)的无旋光区域的方向传播的光部分经由光源(22)反射到主或二级反射器(12)上；所述无旋光区域由在主或二级反射器(12)中的贯穿通道(13)形成，设置用于包括该光源(22)的灯芯(2)；
其特征在于：所述贯穿通道(13)设置用于引入灯芯(2)，以便使位于贯穿通道(13)中的该主或二级反射器(12)的几何延续部分经过燃弧器(21)，燃弧器(21)包括该灯芯(2)的光源(22)。
2.一种带有光源(22)、主或二级反射器(12)、和至少一个初级反射器(25)的反射器灯，该初级反射器设置成，使得由光源(22)发出的沿主或二级反射器(12)的无旋光区域的方向传播的光部分经由光源(22)反射到主或二级反射器(12)上；所述无旋光区域由在主或二级反射器(12)中的贯穿通道(13)形成，设置用于包括该光源(22)的灯芯(2)；其特征在于：所述贯穿通道(13)设置用于引入灯芯(2)，并且该主或二级反射器(12)的焦距小于燃弧器(21)的纵向延伸长度的一半，该燃弧器(21)包括该灯芯(2)的光源(22)，所述纵向延伸长度以该主或二级反射器(12)的光轴方向取向。
3.如权利要求1或2所述的反射器灯，其特征在于：所述在该主或二级反射器(12)中的贯穿通道是一个用于支承该主或二级反射器(12)的反射器主体(1)的颈部(13)。
4.如权利要求1或2所述的反射器灯，其特征在于：所述无旋光区域包括由设置用于使光源(22)启动和/或工作的物件或构件所遮挡的主或二级反射器(12)的区域。
5.如权利要求4所述的反射器灯，其特征在于：所述物件或构件是灯芯(2)的紧固装置、冷却装置、或起弧装置。
6.如权利要求1或2所述的反射器灯，其特征在于：该至少一个初级反射器由光学反射涂层(25)形成，其设置在灯芯(2)的表面上。
7.如权利要求6所述的反射器灯，其特征在于：该光学反射涂层(25)由金属层或由多个电介体层或二向性滤光器形成。
8.如权利要求1或2所述的反射器灯，其特征在于：该光源(22)是在高压气体放电灯(2)中的电弧放电。
9.一种带有至少一个如上述权利要求1或2所述的反射器灯的投射系统。
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