CN100465779C - 具有反射器的光产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种可有效冷却反射器的光产生装置，该装置包括反射器以及增进热量自该反射器散逸的设备。

Description

具有反射器的光产生装置

技术领域

本发明一般涉及发光装置，更具体的，本发明涉及一种具有反射器和冷却构件的光产生装置。

背景技术

例如在投射领域，正试图在光能相等或增强的条件下，缩小光产生系统的尺寸。获得更强的亮度，这是人们所尤其希望的。即使是现在，主要的传统发光装置投影器仍然在使用，这种发光装置利用白炽灯丝特别是电弧来进行工作。作为高亮度光源，这些光源区别于激光之处特别在于高的光功率、理想的色温度以及高的蓝光谱成分。

但是，这种光源中具有高发热部件。为了不使反射器每单位面积的热输出由于产生的热功率而过高，光产生系统或装置不能采用任意小的构造。另外还存在这样一个问题，特别是在冷光反射器的情况下，较长波的辐射成分不被这种反射器反射而是通过这种反射器。由于开关过程中温度的大幅变化，还会产生其它问题。

发明内容

因此，本发明目的是提供这样一种光产生系统，特别是这样一种光产生装置，其能够改善以上提到的问题。仅仅通过独立权利要求所要求保护的技术方案就能以一种简单得不可思议的方式实现该目的。在从属权利要求中进一步限定了对其有利的改进和发展。

结果，本发明提出了这样一种光产生装置，该装置具有一种反射器和一种增进热量自该反射器散逸的设备。

依照本发明的一种优选实施例，提供一种光产生装置，其中，增进热量散逸的设备与反射器的背侧连接或设置在该反射器的背侧上。在这种情况下，反射器的背侧或外侧应被认为是避开发光装置或避开提供发光装置位置的反射器一侧。

当增进热量散逸的设备包括辐射吸收表面时，这样就特别利于有效地散逸热量。

特别的，在该增进热量散逸的设备包括辐射吸收涂层的情况下，格外有利的是该涂层吸收红外区域、尤其是热辐射光谱区域。可以一种简单的方式将这种涂层涂覆到不具备吸收性或吸收性弱的反射器主体材料例如球面玻璃罩上。

利用这种辐射吸收面或涂层可按照预定的方式吸收由反射器发出或穿过该反射器的热辐射，从而改进对辐射吸收面的冷却。

一种优选实施例进一步设定该吸收热辐射的涂层位于反射器的外侧。该涂层覆盖整个外侧或者一个或多个子区域。

为增进热量散逸，用于冷却的表面还可包括涡旋形成构造。例如，该构造可设置在反射器表面的至少一个区域上。本发明的一种优选实施例提出该涡旋形成构造位于反射器的外侧上。

凹窝或凹陷特别适于作为涡旋形成构造，该凹窝或凹陷可以是例如圆形。它们易于制造，且在冷却流体绕具有这种构造的表面包络流动(enveloping flow)的情况下，形成涡旋以确保冷热流体层有效地充分混合，从而使热交换更有效。

反射器优选装配有自洁式表面。这防止杂质沉积在其表面上而不利地阻碍热量散逸。自洁式特性可通过例如以上所述涡旋形成构造来实现，形成涡旋以防止生成不流动区域而沉积杂质例如灰尘。

在光产生装置的一种优选改进中，增进热量散逸的设备包括与反射器连接的散热器，以增大有效冷却面。

特别的，在与反射器连接的区域内，该散热器具有与反射器相匹配的形状，以增进热量自该反射器传递给散热器。

还有利的是，该增进热量散逸的设备包括设置在反射器上、特别在该反射器外侧上的导热层。所述层增进入射热能分散且散逸。例如，反射器可具有为此目的而提供的一种金属涂层。除了增进热量散逸之外，这种涂层还增大了对循环温度应力的抵抗力，因为热量能够更迅速地分散到反射器主体或该反射器主体的部分上，从而避免反射器材料内的温度应力。

特别的，还有利的是反射器具有由两层构成的涂层：吸收辐射的第一层，以及位于该第一层上且具有高导热性的第二层。按照这种方式，可避免第一层反射辐射，并可在这一层内按照预定的方式导入辐射能，接着，第二层确保温度沿着该涂层面更均匀地分布。依照本发明实施例的一种变型，该涂层也设置在反射器的外侧上。

有利的是，该增进热量散逸的设备还包括反射器的CVD和/或PVD涂层。特别的，此层包括辐射吸收层和/或导热层。CVD和PVD涂层能由多种材料制成，且它们适宜作为吸收层。例如，为此可沉积一层含有高碳碎片特别是无定形碳的二氧化硅，无定形碳具有良好的吸收性能。CVD涂层还可具有一种或多种金属氧化物，钛、钽、铌的金属氧化物尤其可适用。为例如沉积金属层，PVD涂覆方法也是便利的。

代替反射器的高导热层或者除该高导热层以外，优选的，该增进热量散逸的设备还包括金属箔，使该金属箔与反射器接触。通过粘附在反射器上或夹持于该反射器与另一部件之间，实现金属箔与反射器的接触。

优选的，光产生装置还具有空气冷却装置，以吸收该增进热量散逸的设备组件的热量。当然，空气冷却装置本身可以是增进热量散逸的设备的一部件。空气冷却装置可以是例如通风机和/或构造为对流冷却装置。

光产生装置本身具有至少一个发光装置，或被适当地构造为配备发光装置。适当的发光装置例如超高压灯特别是短弧灯，或者卤素灯。

本发明装置的特别改进是可以采用冷光反射器，因为大部分热辐射都通过反射器，必须将这些热辐射散逸到该反射器的下游，否则位于该反射器后部的表面将急剧升温。

在一种有利的改进中，本发明装置还具有一外壳。为安全原因，可便利地将该外壳构造为一种防破碎外壳，特别在使用超高压灯的情况下。此外，该外壳还具有至少一个光屏蔽孔，可经由该孔输送冷却空气，而经由反射器或经由该反射器中的切口进入外壳主体内的光不会通过该外壳的孔射向外部。

为连接该增进热量散逸的设备部件与反射器，同时创造良好的热接触，该设备还借助于热润滑物质与反射器连接，或者经由一热润滑层与反射器连接。例如，可将热润滑物质引入反射器与散热器或热分散金属箔之间。

良好的热接触还可借助于一种创造性杯来实现，该杯具有弹性和/或与增进热量散逸设备的反射器的形状相匹配，其紧附在反射器上。

多种材料例如金属、玻璃或玻璃陶瓷都适用作反射器。本发明甚至可采用塑料，因为其可增进热量散逸。塑料材料包括例如聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃、烯烃共聚物或聚醚砜塑料中的至少一种。

但是，反射器也可采用合成材料，例如由一种或多种以上所述塑料以及一种金属材料组成的合成材料。

本发明还提供一种反射器，该反射器装配有增进热量散逸的设备，特别的，该反射器还适用于本发明装置。

依照本发明的一种实施例，该增进热量自本发明反射器散逸的设备包括位于反射器表面的至少一个区域上的涂层。一种优选改进提出：涂层位于反射器的外侧上。为增进热量散逸，优选的，该涂层能吸收辐射、特别是热辐射或红外辐射。

这种反射器的一种优选改进提出：涂层包括一高导热层，以在反射器上或反射器内更好地分散热能。

该增进热量散逸的设备还具有增大反射器主体表面的冷却构件，例如冷却肋或凸节，以增大冷却功率。

以下将借助于示范性实施例并参照附图更详细地说明本发明，相同及类似的部件具有相同的参考数字，各个实施例的特征相互结合。

附图的简要说明

图1 表示一种创造性光产生装置实施例的示意性剖视图，

图2 表示散热器的一种实施例，

图3 在横截面中表示涂层反射器的细节，

图4 表示创造性反射器的一种实施例，

图5 表示具有集成发光装置的创造性反射器的另一种实施例，以及

图6 表示具有涡旋形成构造的本发明反射器的一种实施例。

具体实施例

图1表示一种创造性光产生装置实施例的横截面示意图，利用参考数字1表示该光产生装置整体。

光产生装置1包括具有内侧4和外侧6的反射器2，以及一种增进热量自该反射器2散逸的设备。内侧4为凹状弯曲，以通过该内侧4面的反射聚集来自发光装置的光，该发光装置设置在由弯曲内侧所限定的空腔内部或该空腔的前面。

反射器可由金属、玻璃、玻璃陶瓷或塑料制成，或者可由这些材料中两种或多种组成的合成材料制得。特别的，可采用聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃、烯烃共聚物或聚醚砜塑料作为塑料反射器的材料或者具有合成反射器主体的反射器材料。同时，优选将图2所示实施例的反射器2设计为冷光反射器。

发光装置10位于球状反射器表面的凹状内侧4的焦点处。在这种实施例中，发光装置10包括超高压灯，引导该灯的连接脚101，102穿过反射器2内的切口12。

在本发明这种实施例的情况下，增进热量散逸的设备与反射器的背侧连接。该增进热量散逸的设备包括位于反射器外侧6上的涂层8。此涂层被设计为一种可吸收热辐射的涂层。此涂层可由例如反射器的CVD涂层制成，或者可由PVD涂层组成。例如通过改变涂覆过程中生产气体的成分，可以一种简单的方式采用CVD和PVD涂层以特别地沉积多个涂覆层。

在装置操作过程中由发光装置10释放的热辐射穿过反射器的主体，然后被背侧或外侧6上作为热辐射吸收表面的涂层8吸收。结果还可以阻止热辐射向后反射，由此该涂层8可按照装置所释放的锥形光束的光谱分布减小热辐射组分。

除了作为光吸收表面的性能之外，在涂层8包括导热层的情况下，该涂层8还能用于改善热分布。这不仅可以按照一定的目标吸收辐射能，然后由涂层8散逸该辐射能，还可以加强反射器2对循环温度应力的抵抗力。为了能够散逸操作过程中涂层8内由于吸收和热传递产生的热能，该增进热量散逸的设备还包括一种散热器16。该散热器与反射器的外侧6区域连接，或者与该反向器外侧6上的涂层8连接。在与反射器相连的区域内，散热器16具有为反射器提供的一种保持杯(holding cup)32，该保持杯的表面形状与反射器的表面形状相匹配。结果，可增大散热器16与反射器2之间的接触面以进行有效的冷却。

散热器16与反射器2之间借助于热润滑物质(thermolube)14热连接，以额外地增强热接触。

此外，在这种创造性光产生装置的实施例中，空气冷却装置也作为该增进热量自反射器散逸的设备的一部分。这种装置包括通风机18，该通风机18抽入空气流并将其吹向散热器，或者依靠自散热器方向抽入空气从而生成绕该散热器流动的空气流。散热器具有通道24，来自通风机18的空气可流过该通道24并经由通孔28逸出。通道24中的内部冷却肋26确保额外的热交换。利用外部冷却肋30进行辅助冷却。

除图1中示意性表示的布置之外，冷却肋26和30也可沿着由通风机18产生的空气流的流动方向延伸。另外，散热器可为实心构造，也就是说，该散热器没有通道24，这能减少制造费用。这种散热器示意性表示在图2透视图中。在图2所示圆柱形散热器16的情况下，冷却肋30沿其主体的对称轴延伸。

散热器16的表面可额外包括一个或多个具有涡旋形成构造的表面。这种涡旋形成构造可由例如粗糙区域或凹陷来限定。

在图1所示实施例中，光产生装置1还具有外壳20。该外壳20可以作为防破碎保护装置，在超高压灯用作发光装置的情况下这种外壳20特别有用。

外壳20还具有多个光屏蔽孔22，该孔能够交换用于冷却的空气，同时阻止例如经由反射器2的孔12进入外壳内的光射向外部。为此，该孔22可具有适当的挡板，该挡板阻止光直接射出。

图3表示一种涂层反射器2的横截面细节。按照与图1所示实施例相同的方式，基底或反射器主体3具有位于反射器外侧6上的涂层8。涂层8既能吸收辐射，又具有高导热性。为此，该涂层8具有涂覆在反射器主体3上的第一层81和涂覆在该第一层81上的第二层82。第一层81吸收辐射，这个特性特别作用于由发光装置释放的热辐射成分。辐射吸收性能可通过例如高的层粗糙度和/或层内无定形碳的充分破碎来实现。

位于其上的第二层82具有高导热性。此层82由例如适当金属组成。第一层81阻止主要辐射成分被第二层82向后反射，由此在例如冷光反射器的情况下又能够提供一种光谱分布。

图4表示一种创造性反射器2的实施例，该反射器2装备着增进热量散逸的设备，并且其可用在创造性装置1中。该反射器包括具有凹状弯曲内侧4的反射器主体3，该内侧4形成了反射器2的反射表面以反射发光装置释放的光，该内表面4具有例如用于反射辐射的涂层。这可被设计为一种干涉滤光器或介质镜，该干涉滤光器或介质镜按照冷光反射器的方式反射可见光并透射波长较长的光。

在这种实施例中，增进热量散逸的设备包括增大了反射器主体3表面的冷却构件，该构件的形式为位于外侧6上的冷却肋31。在这种实施例中，冷却肋31例如沿着反射器主体的对称轴延伸。当额外采用具有通风机的空气冷却装置时，该通风机生成沿对称轴方向的空气流，这种构造是优选的。除冷却肋以外，反射器2还具有位于外侧6上的涡旋形成构造，以增进冷却过程中空气充分混合。

按照类似于图1所示实施例的方式，在内侧4的前部，反射器主体3内具有用以固定发光装置且设置在反射器内的孔12。

此外，增进热量散逸的设备包括位于反射器2外侧的至少某个区域上的涂层8。类似于图3所示涂层，在这种情况中，涂层8优选包括用于吸收辐射的底层81和覆盖该第一层81的第二层82，该第二层82具有高导热性和均衡的温度。

创造性反射器2或光产生装置1的另一种实施例表示在图5中。在本发明的这种实施例中，发光装置一体形成在反射器2内。如所示，发光装置可以是例如卤素灯或者仍然是超高压灯。类似于以上所述实施例，反射器的外侧6具有涂层8，该涂层8作为增进热量散逸的设备的一部分。该涂层8用以吸收辐射，还可具有高导热性。

除涂层8以外，外侧6上还施加有一种导热金属箔34，该金属箔34作为增进热量散逸的设备的另一部分，其与反射器2接触，或与其涂覆了涂层8的外侧6接触。由于金属箔34具有可弯曲性和挠性，其能有效地紧贴反射器2的外部形状，并用以更好地分布、特别是反射器外侧6上的热能。

图6表示依照本发明的反射器2的再一种优选实施例。在这种实施例中，增进热量散逸的设备包括凹窝或凹陷36形式的涡旋形成构造，该凹窝或凹陷36可为例如圆形且设置在反射器的外表面6上。凹陷36可按照某种规则图案例如以六角矩阵(hexagonal matrix)形状布置在外表面6上或该外表面6的子区域上。当冷却流体例如特别是空气绕反射器流动时，凹陷确保在流体中形成强烈的涡旋，从而促进反射器2表面与冷却流体的热交换。

对本领域技术人员而言显而易见的是，以上所述实施例应被认为是示意性的，本发明并不限于此，而是在不脱离本发明范围的情况下可对它们做出各种改变。

参考数字列表

1    光产生装置

2    反射器

3    反射器主体

4    2的内侧

6    2的外侧

8    吸收热辐射的涂层

10   发光装置

12   2内的切口

14   热润滑物质

16   散热器

18   通风机

20   外壳

22   20内的光屏蔽孔

24   16内的通道

26   24中的内部冷却肋

28   与24相关的孔

30   16的外部冷却肋

31   2的冷却肋

32   16中的保持杯

34   金属箔

36   涡旋形成凹陷

81   8的辐射吸收层

82   8的高导热层

101，102  10的连接脚

Claims (32)

1.一种光产生装置(1)，其具有一反射器(2)，以及增进热量自所述反射器(2)散逸的设备，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括具有涡旋形成构造的表面，所述涡旋形成构造包括凹陷。

2.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备与所述反射器的外侧(6)相连接，或者设置在所述反射器的外侧(6)上。

3.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括可吸收辐射、特别是热辐射的表面。

4.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括可吸收辐射、特别是热辐射的涂层(8)。

5.如权利要求4所述的光产生装置，其特征在于，所述吸收热辐射的涂层(8)设置在或涂覆在所述反射器的外侧(6)上。

6.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述凹陷为圆形凹陷(36)。

7.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括与所述反射器(2)相连接的散热器(16)。

8.如权利要求7所述的光产生装置，其特征在于，在所述散热器与所述反射器相连接的区域内，所述散热器的形状与所述反射器的形状相匹配。

9.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括设置在所述反射器上的、特别是在所述反射器外侧上的导热层。

10.如权利要求1所述的光产生装置，具有空气冷却装置。

11.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述空气冷却装置包括通风机或对流冷却装置。

12.如权利要求1所述的光产生装置，具有至少一个发光装置。

13.如权利要求12所述的光产生装置，其特征在于，所述发光装置包括超高压灯特别是短弧灯，或卤素灯。

14.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述反射器包括冷光反射器。

15.如权利要求1所述的光产生装置，具有防破碎外壳。

16.如权利要求1所述的光产生装置，具有一外壳，所述外壳具有至少一个光屏蔽孔。

17.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括与所述反射器的热润滑连接。

18.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括一杯，所述杯是弹性的或者与所述反射器的形状相匹配，并紧贴所述反射器(2)。

19.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括一金属箔(34)，所述金属箔(34)与所述反射器(2)接触。

20.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述反射器(2)包括金属、玻璃、玻璃陶瓷或塑料中的至少一种材料。

21.如权利要求19所述的光产生装置，其特征在于，所述反射器(2)包括具有以下塑料中的至少一种的材料，所述塑料包括聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃、烯烃共聚物或聚醚砜。

22.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述反射器(2)包括合成材料。

23.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括所述反射器(2)的CVD或PVD涂层。

24.如权利要求1所述的光产生装置，其特征在于，所述反射器(2)装配有自洁式表面。

25.一种反射器(2)，其具有增进热量散逸的设备，所述反射器(2)特别用于依照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括涡旋形成构造，所述涡旋形成构造包括位于所述反射器(2)的表面的至少一个区域内的凹陷。

26.如权利要求25所述的反射器，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括位于所述反射器(2)的表面的至少一个区域上的涂层(8)。

27.如权利要求26所述的反射器，其特征在于，所述涂层涂覆在所述反射器的外侧(6)上。

28.如权利要求26所述的反射器，其特征在于，所述涂层(8)吸收辐射、特别是热辐射。

29.如权利要求26所述的反射器，其特征在于，所述涂层(8)包括高导热层。

30.如权利要求26所述的反射器，其特征在于，所述涂层包括两层(81，82):吸收辐射的第一层(81)，和设置在所述第一层(81)之上且具有高导热性的第二层(82)。

31.如权利要求25所述的反射器，其特征在于，所述凹陷为圆形凹陷(36)。

32.如权利要求25所述的反射器，其特征在于，所述增进热量散逸的设备包括增大所述反射器主体(3)的表面的冷却构件，例如冷却肋(31)或凸节。

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