CN102472897B - 颜色-组合照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明装置，所述照明装置包括第一光源阵列，所述第一光源阵列至少包括第一光源；所述第一光源产生具有第一光谱分布的第一光束；所述第一光束主要地沿着光轴在第一方向传播；第二光源阵列至少包括第二光源，所述第二光源产生具有第二光谱分布的第二光束；至少第一二向色反射器至少部分地定位在所述第一光束和所述第二光束中；所述第一二向色反射器传送所述第一光束的至少一部分以及反射所述第二光束的所述第二光束；所述第二光束朝向所述第一光源阵列的至少一部分在第二方向上传播，并且至少基本上与所述第一方向相反；在被所述至少第一二向色反射器反射后，所述第二光束的至少一部分主要地在所述第一方向上传播。

Description

颜色-组合照明装置
技术领域
本发明涉及用于将来自产生不同颜色的光束的不同光源的光组合为一个光束的照明装置。本发明还涉及显示装置和包括这种照明装置的移动头。
背景技术
因为闸门(通过它发射光)具有受限的开口面积A并且成像光学构件仅收集来自受限的立体角Ω的光，所以诸如仿形灯或投影仪光学系统在输出上受到集光率E＝A*Ω的限制。对于光源来说能够以相同的方式计算集光率，其中A为辐射面积，而Ω为光源辐射的立体角。
基本上仅可以有效地利用与这种类型的光学系统中的成像光学构件相同或更低集光率的光源。因此，如果光源的集光率与成像系统的集光率紧匹配，则由于光源的集光率大于成像系统的集光率并且因此成像系统不能够收集到光而使得在利用多个光源来提高光输出(强度/流明)方面不存在增益。
然而，这种情况的例外是：当光源具有不同颜色时，以及具有仅极少光谱成分的光谱重叠的光谱成分。然后，可以通过布置适当设计的二向色带通/带阻(反射)滤波器来组合不同的光源(颜色)。这是LCD投影仪的公知原理，其中“颜色立方体”用于将红色、绿色和蓝色组合为白色，这种颜色立方体系统示于图1b中。对于照明系统而言，还可利用二向色反射器/滤波器的单一薄板来组合红色、绿色和蓝色，例如图1a、图1c和图1d中所示的照明系统。
这种已知的颜色组合器解决方案的一个缺点是不能够高效地组合具有重叠光谱的光源。白色磷光转换的LED具有目前可获得的LED的最高的功效并且因此对于有效的颜色混合照明器至关重要。此外，与简单的RGB LED解决方案相比，磷光转换的白色和琥珀色LED发射的宽光谱能够有助于提高光输出的颜色渲染指标。
已知的颜色组合器的另一缺点是由于光源的三个平面以及要求大量空间的成角度组合器滤波器导致它们的制造的复杂性。
US 7,239,449公开了用于彩色显示的照明模块，优选地用于数据或视频投影仪以及背投电视机，其中来自基础颜色红色、绿色和蓝色的至少三个发光二极管(LED)或LED阵列的光在设置以用于与显示单元连接并且范围在照明模块的光轴上的点处被校准。束路径(Lr)沿显示单元的方向取向的基础颜色的LED或LED阵列布置在照明模块的光轴上。为了颜色混合的目的，其它基础颜色的LED或LED阵列以这样的方式附接：它们的束路径(Lg，Lb)在≤90度的输入角(α，β)按顺序横向输入到第一基础颜色的束路径(Lr)中。
例如，WO2008/072197公开了与图1b中所示的相似的例如颜色立方体系统。JP2006-139044公开了与图1b中所示的颜色立方体系统相似的颜色立方体系统以及利用与图1a和图1c中所示的系统相似的二向色反射器/滤波器的连续单薄板的颜色组合系统。WO2006/054969图示了基于类似于图1b所示的颜色立方体系统的颜色立方体系统的移动头灯具以及基于与图1a和图1c所示的系统相似的二向色反射器/滤波器的连续单薄板的另一移动头灯具。
发明概述
本发明的目的是解决上述问题。这可通过如独立权利要求所限定的本发明来实现，并且在图示本发明的附图的详述中公开了本发明的益处和优点。
附图简述
图1a-1d示出了现有技术的颜色-组合系统；
图2a-2f示出了根据本发明的照明装置的简化的实施方案；
图3-8示出了根据本发明的照明装置的其它实施方案；
图9示出了包括根据本发明的照明装置的成像装置的实施方案。
发明详述
图1a图示了由US 7,239,449公开的现有技术的颜色组合系统101a并且示出了红色LED 1，红色LED 1的光轴位于照明模块的光轴2上，其中通过会聚透镜3和4来校准光束Lr。为了将光束Lr聚焦到未进行详细描述的光混合视杆的光进入表面5上的目的，附加的会聚透镜6位于束路径中。会聚透镜3、4和6为宽带流明塑料透镜，每种会聚透镜均具有至少一个不圆的表面并且以这样的方式布置在光轴2上：会聚透镜3和4的不圆表面朝向光进入表面5取向，并且会聚透镜6的不圆表面朝向LED 1取向。
为了将颜色绿色和蓝色横向输入到光轴2上，两个二向色滤波器7和8布置在会聚透镜4和6之间，其中二向色滤波器7以这样的方式布置：二向色滤波器将由绿色LED 9发射的光束Lg添加到红色束路径Lr中。在这种连接中，二向色滤波器8承担了将由蓝色LED 10发射的光束Lb添加到包括有红色光束Lr和绿色光束Lg的已经混合的束路径中的功能。
绿色LED 9的光轴11和蓝色LED 10的光轴12被放置为相对于红色LED 1的光轴和/或相对于照明模块的光轴2的入射角为α和β，其中α和β均为75度。
通过绿色LED校准的光束Lg通过会聚透镜13和14撞击到二向色滤波器7上，并且被添加到由二向色滤波器7完全传送的光束Lr中。与光束Lg的添加相类似，由蓝色LED 10发射的光束Lb通过会聚透镜15和16撞击到二向色滤波器8上，并且与已经组合的光束Lr和Lg一起被偏转到光进入表面5中。如之前所述，混合的光束Lr、Lg和Lb借助于会聚透镜6聚焦到光混合视杆的光进入表面5中。
二向色滤波器7和8具有抗反射涂层的后表面，因此使得二向色滤波器7完全传送光束Lr并且通过二向色滤波器8完全传送光束Lr和Lg。因为实际上是光束Lg和Lb的添加的发生未导致光损失，二向色滤波器7和8设置有特殊的薄层系统，这些薄层系统用作长通滤波器。
图1b示出了包括颜色立方体102的现有技术的颜色组合系统101b。颜色立方体用于将来自红色光源103R、绿色光源103G和蓝色光源103B的光组合为白色光束105。颜色立方体102包括：“红色”二向色反射器107，其适于反射红色光并且传送其它颜色；以及“绿色”二向色反射器109，其适于反射绿色光并且传送其它颜色。因此，红色二向色反射器和绿色二向色反射器分别反射红色光和绿色光，而蓝色光将直接通过颜色立方体。结果是，依据增加颜色混合的规则，输出的光束看起来为白色。
图1c示出了颜色组合系统101c，其中来自红色光源103R、蓝色光源103B和绿色光源103G的光组合为一种光束105。颜色被连续地添加到一起，而不是用作如图1b所示的颜色立方体。首先，利用与如图1a中所示相似的绿色二向色反射器将蓝色光和绿色光组合为绿蓝色束111。其次，利用与图1a中所示相似的红色二向色反射器将绿蓝色束111和红色光组合为白色光束105。图1d示出了图1c中的颜色组合物系统101d的可行的实施方案。颜色组合系统由主光管115、蓝色光管117B、绿色光管117G和红色光管117R构成的。利用反射镜119将来自蓝色光源(未示出)的光导入蓝色光管117B并且与主光管115耦合。利用位于主光管115内部的绿色二向色反射器109将来自绿色光源(未示出)的光导入绿色光管117G并且与主光管115耦合。最后，利用位于主光管115内部的红色二向色反射器107将来自红色光源(未示出)的光导入红色光管117R中并且与主光管115耦合。由于内部反射，光在光管的内部穿行。
现有技术的颜色组合系统的一个主要缺点是如下事实：组合后的白色光束表现为白色，但是仅包括红色、绿色和蓝色光谱成分，因此所得光束的颜色渲染效果非常差。此外，另一种现有技术的颜色组合系统需要至少两个二向色反射器，这增加了颜色组合系统的成本并且由于两个二向色反射器需要精确且准确地定位在光学系统中所以使得制造工艺进一步复杂化。现有技术的颜色组合系统还使用位于不同位置和取向的3个光源或光源阵列，这为构造增加了复杂度和成本。二向色反射器还需要进一步相对于光轴成角度，并且各颜色的光束需要按非常精确的角度以便正确地对准三个光束来与第一光束耦合。
图2a-2f图示了根据本发明的照明装置201的简化实施方案，其中在所有的图中照明装置201a-f包括第一光源阵列203、第二光源阵列209、第一二向色反射器211。
第一光源阵列203至少包括第一光源R。所述第一光源R产生具有第一光谱分布的第一光束211B。在图示的实施方案中，第一光束的光谱分布主要分布在红色波长内并且因此光束对于人来说表现为红色。第一光束沿着光轴207主要在第一方向上传播；意味着第一光束205R的传播向量具有与光轴平行的至少一个分量并且与光轴平行的向量分量大于与光轴垂直的向量分量(在3D中存在其它2个向量)大。在大多数实施方案中，第一光束和光轴之间的角度小于33度，因为这提供了紧凑型照明装置并且使得可以进一步定位投影系统，投影系统能够收集沿着光轴的大部分光。在这些实施方案中，沿着光轴主要在第一方向上传播的第一光束将具有相对于光轴小于33度的角度。在图示的实施方案中，第一阵列的光源位于使得第一光束205R在光轴处和/或光轴的附近主要在第一方向上传播。
第二光源阵列209至少包括第二光源B，以及第二光源B产生具有第二光谱分布的第二光束205B。在图示的实施方案中，第二光束的光谱分布不同于第一光束并且主要分布在蓝色波长内。第二光束205B主要地以与第一方向相反的第二方向传播并且还朝向第一光源阵列203的至少一部分传播；意味着第二光束205B的传播向量具有与光轴平行的至少一个分量并且与第一光束205R的相类似的分量相比具有相反的方向(以及相反的符号)。与光轴平行的向量分量比与光轴垂直的向量分量大，意味着绿色光束主要沿着光轴但是在负方向上穿行。在大多数实施方案中，第二光束和光轴之间的角度小于33度，如同第一光束的情况，但是第二光束沿着光轴在相反的方向上传播。在这些实施方案中，沿着光轴主要在第二方向上传播的第二光束将具有相对于光轴小于33度的角度。如果对于二向色反射器211第二光束尚未定位如下所述的光束中，第二光束还会碰撞/撞击第一光源阵列203。在图示的实施方案中，第二光源阵列205的光源定位使得第二光束205B主要以偏离光轴的第二方向传播。
第一二向色反射器211至少部分地定位在第一光束205R和第二光束205B中。第一二向色反射器211适于传送第一光束205R的至少部分并且反射第二光束205R的至少部分。将第一二向色反射器定位，使得在第二光束将碰撞第一光源阵列203之前将第二光束反射，以及在被所述至少第一二向色反射器211反射后第二光束205B的至少一部分主要在第一方向上传播。与前述现有技术相反，第二光束将在被二向色反射器反射之前既朝向第一光源阵列直接传播，在被二向色反射器反射后又主要地在第一方向上传播。在被第一二向色反射器反射后，第一光束205B主要在光轴处和/或光轴的附近第一方向上传播。因此，第二光源阵列能在非常接近光轴处定位，以及无需反射具有所得的强度损失的来自第一光源阵列的光，如同已知颜色立方体的情况。结果是，第一光束205B和第二光束205R两者沿着光轴205传播，以及例如通过光闸213。第二光束205B直接朝向第二光源阵列传播，以及因此，将第二光源阵列定位于基本上与第一光源阵列相反，这是有可能的。因此，能将第二光源阵列的光源定位在非常靠近光轴处，以及因此能够得到非常紧凑的设计。因此提供非常紧凑型照明系统。
图2b-2f中的照明装置201b-f进一步至少包括第三光源G，第三光源G产生具有第三光谱分布的第三光束205G。在图示的实施方案中，第三光束的光谱分布不同于第一光束205R和第二光束205B并且主要分布在绿色波长内。
在图2b和2c中，第一光源阵列203包括第三光源G，以及三光束205G主要在沿着光轴的第一方向上传播。在图2b中，第三光束205G沿着光轴传播，并且不会碰撞第一二向色反射器211。在图2c中，通过第二二向色滤波器传送第三光源205G，所述第二二向色滤波定位于至少部分地在第三光束和第二光束205B中。第二二向色反射器传送第三光束的至少一部分和反射第二光束的至少一部分，并且在图示的实施方案中，将第二二向色反射器与第一二向色滤波器集成。因此，图2c的二向色反射器211适于传送第一光束205R和第三光束205B两者，并且适于反射第二光束205B。在图2c中，将二向色反射器实施为在绿色波长和红色波长之间具有截止波长(近似495nm)的高通滤波器(针对波长)并且传送高于截止波长(＞495nm＝绿色和红色光)的波长和反射蓝色光(＜495nm)。
在图2d-2f中，第二光源阵列209包括第三光源G。类似于第二光束205B，第三光束传播205G主要在朝向第一光源阵列的至少一部分和与第一方向基本上相反的第二方向上传播。类似于第二光束205B，第三光束205G的至少一部分还通过第一二向色反射器211被反射，并且在通过第一二向色反射器211反射后，所述第三光束205G的至少一部分主要在第一方向上传播。图2d的第一二向色反射器211适于反射第二光束205B和第三光束205G两者，以及适于传送第一光束。因此，在图2d中，能将二向色反射器实施为在绿色和红色波长之间具有截止波长(近似620nm)的高通滤波器(针对波长)并且传送高于截止波长(＞620nm＝红色光)的波长和反射蓝色和绿色光(＜620nm)。图2e图示实施方案，其中将第三二向色反射器211定位至少部分地在第一光束中和在第三光束中。第三二向色反射器211传送第一光束的至少一部分和反射第三光束的至少一部分。
在图2f中，照明装置201f包括定位在第一光源阵列中的至少第四光源W。所述第四光源W产生具有第四光谱分布的第四光束205W并且沿着如上所述的光轴主要在第一方向上传播。第四光谱分布为在光谱上宽泛分布的白色光。在该实施方案中，二向色反射器适于以上述相同的方式反射第二和第三光束并且适于传送第一光束。在图2f中，第四光束205W沿着光轴传播并且不会碰撞到第一二向色反射器211。第四白色光束能用于增加在光闸213处光束输出的亮度并且进一步改善颜色渲染，因为宽的光谱分布将增加第一、第二和第三光束的缺失光谱分量。
图3示出了根据本发明的照明装置301的另一实施方案。照明装置包括绿色光源G的第一阵列303，第一阵列303产生具有绿色光谱分布的第一绿色光束305G(图示为虚线)。本领域技术人员认识到，虽然仅示出了两个绿色光束，但是产生了多个绿色光束。绿色光束沿着光轴307主要在第一方向上传播，意味着绿色光束的传播向量具有与光轴平行的至少一个分量并且与光轴平行的向量分量比与光轴垂直的向量分量大。因此，绿色光束主要地沿着光轴在第一方向上传播。
光源的第一阵列303进一步包括多个蓝色光源，所述蓝色光源产生具有蓝色光谱分布的蓝色光束305B(在本申请中均图示为虚线)。本领域技术人员认识到，虽然仅示出了两个蓝色光束，但是产生了多个蓝色光束。蓝色光束沿着光轴307主要在第一方向上传播，意味着蓝色光束的传播向量具有与光轴平行的至少一个分量并且与光轴平行的向量分量比与光轴垂直的向量分量大。因此，蓝色光束主要地沿着光轴在第一方向上传播。
照明装置进一步包括光源的第二阵列309。所述光源的第二阵列包括多个红色光源R，所述红色光源R产生具有红色光谱分布的红色光束305R。本领域技术人员认识到，虽然仅示出了两个红色光束，但是产生了多个红色光束。红色光束主要地沿着光轴305在与第一方向相反的第二方向上传播，意味着红色光束的传播向量具有与光轴平行的至少一个分量并且与绿色和蓝色光束的相类似的分量相比具有相反的方向(以及相反的符号)。与光轴平行的向量分量比与光轴垂直的向量分量大。因此，红色光束主要沿着光轴在第二方向上传播。也就是说，与蓝色和绿色光束相比，红色光束沿着光轴在相反的方向上传播并且还朝向光源的第一阵列。
照明装置还包括定位在绿色、蓝色和红色光束中的二向色反射器311。在图示的实施方案中，将二向色反射器实施为蓝绿色旁路滤波器，所述蓝绿色旁路滤波器传送蓝色和绿色光束以及作为反射红色光束的红色反射镜。结果是，通过二向色反射器311将绿色和蓝色光束传送，以及因此，绿色和蓝色光束继续沿着光轴朝向光闸313传播。红色光束初始沿着光轴在与第一方向相反的第二方向上传播并且远离光闸，但是通过二向色反射器反射，因此所述红色光速定向为沿着光轴在第一方向上朝向光闸。
与现有技术的颜色组合系统相对比，该照明装置仅使用一个二向色滤波器，因此更加高效并且成本效益更好，因为每个颜色二向色滤波器总是导致强度损失并且能够导致不期望的衍射。此外，照明装置不会吸收如现有技术系统那么多的能量，因此不需要如现有技术系统那么多的冷却。另外，可以增加多个光源，而不会超过沿着光闸的光轴定位的成像系统(未示出)的集光率，因为光源产生不同颜色的光束，利用二向色滤波器将这些不同颜色的光束结合。另外的优点是如下事实：因为来自第二光源的光束指向第一光源阵列，所以光源能够非常靠近光轴定位。
在图示的实施方案中，照明装置包括第一聚合构件315，第一聚合构件315会聚绿色光束和蓝色光束，以使绿色光束和蓝色光束聚集到沿着光轴的位置处。第一聚合构件位于二向色反射器之前，因此蓝色光束和绿色光束在它们被传送通过二向色反射器之前被衍射。结果是，红色光束不通过第一聚合构件315偏转。然而，红色光束通过第二聚合构件317偏转，第二聚合构件317适于将红色光束聚焦到与绿色光束和蓝色光束相同的沿着光轴的位置处(在闸门处)。
图3中所示的照明装置为球形系统，其中光源的第一阵列的绿色G和蓝色B光源均匀地分布在光轴的周围，例如按蜂巢式图案或环形布置。所示的实施方案的光源为安装到PCB上或者直接安装到冷却模块处的LED，并且来自LED的光通过每个光源顶部上的TIR透镜进行校准。技术人员将理解的是，还可以使用其它种类的光源，诸如放电灯、荧光灯、等离子灯、OLED等。例如，光源可以为围绕光轴的环形成的光源。而且，可以通过除了TIR透镜之外的其它构件来进行校准，例如，反射器、柯勒聚光器、鱼眼透镜或菲涅耳(Fresnel)透镜、衍射格栅。在图示的实施方案中，将第一聚合构件实施为菲涅耳透镜。菲涅耳透镜将绿色/蓝色光收集到闸门处，基本上菲涅耳透镜的焦距应当与自菲涅耳至闸门的光学距离近似相等。例如，菲涅耳透镜可以为以聚合物成型的微型菲涅耳透镜。然而，还可以使用常规的透镜或其它类型的聚合构件。第一二向色反射器311与聚合透镜相邻定位。例如，二向色反射器可覆盖到菲涅耳透镜上，从而将菲涅耳透镜和二向色反射器集成到一起。
将光源的第二阵列的红色R光源统一地布置在光轴周围，例如按蜂巢式图案或环形布置，如与光源的第一阵列相类似的方式，区别在于：在中间没有光源以及因此光源穿过在第二光源阵列中的光圈。因此，主要在第一方向上的光传播将穿过在光源的第二阵列中的光圈。与蓝色和绿色光源类似，将红色光源R实施为安装到PCB上的LED，并且来自LED的光通过每个光源顶部上的TIR透镜进行校准。技术人员将理解的是，还可以使用其它种类的光源，诸如放电灯、荧光灯、等离子灯、OLED等。将第二聚合构件实施为形成环的菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜通过二向色反射器将红色光收集到闸门处。第二菲涅耳透镜的焦距应该与自通过向色反射器的菲涅耳透镜至闸门的光学距离近似相等。
在该实施方案中，将红色光源布置在具有至闸门的最长光径的光源平面中，如将使用K2TM LED，其中红色模具小于InGanTM蓝色和绿色LED。这导致来自红色光源从TIR透镜里的更小的偏离的半角。但是当在闸门中的光点近似等于2fθ时，对于红色模具菲涅尔的更长的焦距f补偿红色模具的更小的尺寸，以及改善颜色分布。红色、绿色和蓝色LED典型地在范围630nm、525nm和455nm中分别具有主要波长(具有在绿色和红色之间最大分离)，使得与也需要两个滤波器斜面(长通和短通)来工作的绿色+红色滤波器蓝色反射镜或红色+蓝色滤波器绿色反射镜相比，将它更容易和更有效地制造为绿色+蓝色滤波器红色二向色反射器。当2fθ小于或等于闸门直径时，获得最佳的效率。所以如果使用不同的模具尺寸，应该将这点考虑到，使得来自不同的LED的光点尺寸在尺寸上相匹配。用不同TIR直径和形状的从TIR中通过调节f或通过调节θ能够将其进行。
本领域所公知的是，能够通过改变光源相对于彼此的强度来改变在闸门处组合的输出光束的颜色，例如，通过改变通过LED的电流或者使用PWM技术。
图4示出了根据本发明的照明装置401的另一实施方案。照明装置401与图3中的照明装置301的不同在于，光源的第一阵列包括白色光源W，所述白色光源W发射具有宽的光谱分布的光，因此呈现白色。白色光405W(实线)束通过聚合构件315并且聚焦在沿着光轴的点上。因为宽的光谱分布增加了从红色、绿色和蓝色光源中缺失的光谱成分，白色光源使得这成为可能：增加组合的输出光在闸门处的亮度以及能够进一步改善组合的输出光束的颜色渲染。在图示的实施方案中，白色光源W为白色LED；然而，技术人员将能够使用其它类型的白色光源，例如放电灯、荧光灯、等离子灯、磷光材料将UV光转换为可视光的UV LED、卤素灯等。
图5图示了根据本发明的照明装置501的另一实施方案。在该实施方案中，在图4中介绍的第四白色光源为定位在反射器504内部的放电灯或等离子灯503。在该实施方案中，因为反射器504被设计为聚集白色光束，第一聚合构件的中部已被移除。进一步图示的是，光源的第二阵列包括绿色光源以及光源的第一阵列包括蓝色和红色光源。在该实施方案中，二向色反射器511是反射绿色光和传送其它颜色的绿色反射器。
图6示出了根据本发明的照明装置601的另一实施方案。在该实施方案中，将第一聚合构件615与TIR透镜集成，所述TIR透镜与光源303的第一阵列的光源相关。将第二聚合构件617以类似的方式与TIR透镜集成，所述TIR透镜与光源309的第二阵列的光源相关。TIR透镜可设计为非对称的以及专门针对每种直径和距离进行设计，从而将光直接聚集到闸门处。以这种方式，能够避免菲涅尔透镜(图4的315)和一些强度的损失。还可以使用不同尺寸和形状的TIR透镜，以便补偿光源的辐射模式的差别以及至闸门的光径长度，因此进行优化以便仍实现良好的颜色混合。另外要注意的是，光源的第二阵列包括红色和蓝色光源两者，以及因此，二向色反射器611适于反射红色和蓝色光。因此，在该实施方案中，光源的第一阵列包括绿色和白色光源。由于绿色LED经常具有比红色和蓝色LED更低的强度的事实，绿色光源的数量多于蓝色和红色光源的数量。绿色光源的增加的数量将补偿这点。
图7图示了根据本发明的照明装置701的另一实施方案。在该实施方案中，将第一光源阵列的光源B和W相对于垂直于光轴的平面倾斜，以及将第一光源阵列的光源B和W设计为将光点直接聚焦闸门内，而不是准直。以这种方式能避免菲涅尔透镜(图4的315)和一些强度的损失。以类似的方式第二阵列的光源R和G相对于垂直于光轴的平面倾斜。此外，在各平面的所有透镜能够具有相同的设计和旋转对称。另外要注意的是，光源的第二阵列包括红色和绿色光源两者，以及因此，二向色反射器711适于反射红色和绿色光。因此，在该实施方案中，光源的第一阵列包括蓝色和白色光源。在图示的实施方案中，将光源定位在相对于光轴的圆形(曲线)平面上，然而还能定位在与光轴垂直的平面上并且因此相应地调节倾斜的量。
注意的是，所示的实施方案仅作为可行方案的示意性实施例，并且本领域技术人员将能够在权利要求的范围之内构造出可选的方案。例如，系统还可以包括与图中所示的TIR透镜不同的准直光学构件。
例如，系统还可以包括与图中所示的TIR透镜不同的准直光学构件。例如，能够使用作为反射器的柯勒聚光器或不同的鱼眼透镜，或者这些构件的任意组合。
二向色反射器能够由胶粘到第一聚合构件(图4中的菲涅尔透镜315)的平面侧的较小件制成，使涂层侧朝向闸门。使用当来自第一光源阵列的光经过聚合构件和二向色反射器时能够减少反射和损耗的折射率匹配胶粘构件。通过限制在需要朝向闸门反射来自第二光源阵列的光的位置处设置二向色材料，能够进一步减少二向色材料的量。可以针对所使用的波长以及二向色反射器上的光入射角来进一步优化二向色反射器。通过这种方式来优化二向色反射器的效率。
第一聚合构件(在图4中的菲涅尔透镜315)在中间能够为开口的，以及能将与光源的第一阵列的中心LED相关的中心TIR透镜设计为将光收集至闸门内。由于在第一聚合构件和第一阵列的中心光源之间的反射，这会减少反射损失。还能将第一和/或第二聚合构件(315，317)的不同部件专门设计为改善在闸门处的颜色混合和输出。
可以多种不同的方式来组合在第一和第二光源阵列处的不同光源的颜色，并且在两个光源阵列中还可以包括等同的光源。例如，另外的例子可以为，光源的第一阵列包括白色光源的外环，或光源的颜色围绕光轴成球形交变。一些光束在沿着光轴被反射之前还可以经历两个光源阵列之间的多重反射。这种照明装置801示于图8中，其中第一光源阵列303包括蓝色光源B，其中光束305B首先经过聚合构件，所述聚合构件适于将蓝色光束聚集到近似闸门处。此后，蓝色光305B在位于光源的第二阵列前方的二向色反射器811b上被反射。二向色反射器811b进一步传送由红色光源R发射的红色光束(为简化未示出)。然后，蓝色光束通过位于第一光源阵列前方的二向色反射器811a反射并且沿着光轴引导。二向色反射器811a适于反射蓝色光束和红色光束并且进一步传送绿色光束(为简化未示出)。
对于集光率受限制的应用来说，光源可以为未封装的LED模具。这忽视了如下事实：具有折射率“匹配”材料的模具的封装增加了抽出效率。这是因为，由于封装物的折射率升高至2的平方，也增大了光源的集光率。对于具有近似1.5的折射率的硅树脂，这意味着光源的集光率按2.25的系数增加，并且可以使用的光源的数量按相同的数量减少。
图9图示包括根据本发明照明装置901的投影系统900。图9a是投影系统的后视透视图以及9b是投影系统的前视透视图。投影系统900包括照明装置901和束成形和成像系统902。照明装置901产生朝着束成形和成像系统902传播的光束(未示出)。
将束成形和成像系统902作为形成光束和将光束投影至表面的GOBO系统图示。束成形和成像系统902包括作为本领域已知的娱乐照明装置的GOBO 904和成像光学构件906。成像光学构件收集通过GOBO 904成形的光束并且为了将GOBO聚焦在表面上是可沿着光轴移动的。
照明装置901包括光源903的第一阵列，所述光源903的第一阵列包括安装在PCB 903上和被TIR透镜905覆盖的多个LED(隐藏在TIR透镜下)。将聚合物微菲涅尔透镜907安装在临近TIR透镜，然后将环形的二向色反射器909安装在临近聚合物微菲涅尔透镜907。照明装置还包括光源的第二阵列，所述光源的第二阵列包括安装在环形的PCB 913上和被TIR透镜915覆盖的多个LED(隐藏在TIR透镜后)。将环形的菲涅尔透镜进一步定位临近于光源的第二阵列的透镜915。因此，图示的照明装置是在图3和4所示的照明装置的可能的实施方案。
将照明装置的组件安装在外壳917(仅示出一半的外壳)中，例如通过将组件的一部分定位和固定在外壳的内侧处的槽中。将外壳设置具有散热片919，所述散热片919适于驱散来自连接至轭架的光学组件的热量。
能够将投影系统并入移动头灯具中，所述移动头灯具包括基座、可旋转连接至所述基座的轭架和可旋转连接至所述轭架的头部。
还能够将投影系统用在显示器系统中，在这种情况下，将数字成像组件替代GOBO 903，其中通过成像系统提供图像。例如，数字成像组件能够为DMD、DLP、LCD或LCOS。为了将这些数字成像组件集成到系统，显示器系统领域技术人员知道如何调试投影系统900。
图10为移动头灯具1001的透视图，其中根据本发明的照明装置已经集成到头部中。移动头灯具1001包括基座1003、与所述基座可旋转连接的轭架1005以及与轭架可旋转连接的头部1007。头部包括根据本发明的照明装置并且产生通过退出透镜1009退出头部的光束(未示出)。移动头灯具包括第一旋转构件，例如，通过利用位于基座中的电动机使与轭架连接的轴旋转，所述第一旋转构件使得轭架相对于基座旋转。移动头灯具还包括第二旋转构件，例如，通过利用位于轭架中的电动机使与头部连接的轴旋转，所述第二旋转构件使得头部相对于轭架旋转。技术人员将理解的是，可以利用诸如电动机、轴、齿轮、电缆、链轮、变速系统等机械部件通过多种不同的方式来构造旋转构件。
移动头灯具接收来自外部电源的电力。电力由内部电源接收，所述内部电源适配电力并且通过内部电力先例将电力分配到移动头的子系统。能够以多种不同的方式来构造内部电力系统。灯具还包括控制器，所述控制器基于表示至少一个灯光效果参数和至少一个位置参数的输入信号来控制灯具中的其它部件(其它子系统)。控制器通过使用例如DMX、ArtNET、RDM等标准协议接收来自智能娱乐灯光技术领域公知的灯控制器(未示出)的输入信号。灯光效果参数表示所述光束的至少一个灯光效果参数，例如，光束的调光量和/或调光速度，CMY系统应当混合的颜色，颜色滤波器系统应当定位在光束中的颜色滤波器的种类和/或遮光板系统应当定位在光束中的遮光板的种类，灯具应当利用缩放系统形成的光束的发散度，表示从透镜到遮光板效果应当成像的表面的距离的焦距，等等。
控制器适于通过内部通信线路将命令和指令发送到移动头的不同子系统。内部通信系统可基于各种类型的通信网络/系统。
移动头还可具有用户输入构件，所述用户输入构件使用户能够与移动头直接交互，而不是使用灯控制器与移动头进行通信。例如，用户输入构件1011可以为按钮、控制杆、触摸板、键盘、鼠标等。用户输入构件还可由显示器1013支撑，使得用户能够利用用户输入构件通过显示器上所显示的菜单系统来与移动头进行交互。在一个实施方案中，显示构件和用户输入构件还可集成为触摸屏。

Claims (15)

1.一种照明装置，包括:
第一光源阵列，至少包括第一光源；所述第一光源产生具有第一光谱分布的第一光束；所述第一光束主要地沿着光轴在第一方向上传播；
第二光源阵列，至少包括第二光源，所述第二光源产生具有所述第二光谱的第二光束；
至少一种第一二向色反射器至少部分地定位在所述第一光束和所述第二光束中；所述第一二向色反射器传送所述第一光束的至少一部分和反射所述第二光束的至少一部分；
其特征在于：
所述第二光束主要地沿着所述光轴在基本上与所述第一方向相反的第二方向上传播，并且朝向所述第一光源阵列的至少一部分；
在被所述至少一种第一二向色反射器反射后，所述第二光束的至少一部分主要地在所述第一方向上传播。
其中，所述第二光源阵列的所述第二光源是均匀地分布在所述光轴周围。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第二光源阵列是球形地分布在所述光轴周围。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光轴穿过在所述第二光源阵列中的光圈。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置至少包括产生具有第三光谱分布的第三光束的第三光源。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述第一光源阵列包括所述第三光源并且所述第三光束主要地沿着所述光轴在所述第一方向上传播。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，至少包括第二二向色反射器，所述第二二向色反射器至少部分地定位在所述第三光束和所述第二光束中；所述第二二向色反射器传送所述第三光束的至少一部分和反射所述第二光束的至少一部分。
7.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于：
所述第二光源阵列包括所述第三光源以及所述第三光束主要地朝着所述第一光源阵列的至少一部分在所述第二方向上传播，并且基本上与所述第一方向相反；
在被所述第一二向色反射器反射后，所述第三光束的至少一部分主要地在所述第一方向上传播，所述第一二向色反射器还反射所述第三光束的至少一部分。
8.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于：
所述第二光源阵列包括所述第三光源，以及所述第三光束主要地朝向所述第一光源阵列的至少一部分在所述第二方向上传播，并且与所述第一方向基本上相反；
在至少被第三二向色反射器反射后，所述第三光束的至少一部分主要地在所述第一方向上传播，所述第三二向色反射器至少部分地定位在所述第一光束和所述第三光束中；所述第三二向色反射器传送所述第一光束的至少一部分以及反射所述第三光束的至少一部分。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的照明装置，其特征在于，光源的至少所述第一阵列至少包括产生具有第四光谱分布的第四光束的第四光源，所述第四光束主要地在所述第一方向上传播以及所述第四光谱分布是在光谱上宽泛分布的白色光。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的照明装置，其特征在于，进一步包括聚合构件，所述聚合构件从所述第一光源阵列或所述第二光源阵列中聚合所述光束的至少一种。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述二向色反射器的至少一种基本上是垂直于第一方向。
12.一种投影装置，包括：
数字成像装置；
成像系统，适于将来自所述数字成像装置的图像投影在表面；
其特征在于，包括根据权利要求1-11所述照明装置，以及在于所述照明装置照明所述数字成像装置的至少一部分。
13.一种移动头灯具，包括：
基座；
与所述基座连接的可旋转的轭架；
与所述轭架连接的可旋转的头部；
其特征在于所述头部包括根据权利要求1-11所述照明装置。
14.根据权利要求13所述的移动头灯具，其特征在于，进一步包括束成形装置以及适于将所述束成形装置投影在表面的成像系统，并且在于所述照明装置照明所述束成形装置的至少一部分。
15.一种照明的方法，包括下列步骤：
使具有第一光谱分布的第一光束产生；
将所述第一光束引导主要地沿着光轴在第一方向上；
使具有第二光谱分布的第二光束产生；
将所述第一光束的至少一部分传送通过二向色反射器；
其特征在于所述方法进一步包括下列步骤：
将所述第二光束引导在基本上与所述第一方向相反的第二方向上，并且朝着产生所述第一光束的光源；
使用所述二向色反射器将所述第二光束的至少一部分反射和引导主要地在所述第一方向上
其中，产生所述第二光束的光源均匀地分布在所述光轴周围。
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