CN1263589A - 带线反射器的投射灯装置 - Google Patents

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Abstract

一种投射灯装置(50)中的投射灯(10)包括光源(14)和反射器(12),反射器(12)具有通过使一条合适的平面基线平动所得到的表面,这样得到的表面能产生大致矩形截面的光束,该矩形截面的尺寸随着远离反射器(12)而逐渐减小,最后减小成宽度明显小于长度的窄条(16),然后,该尺寸继续远离反射器时增加。颜色滤波器、颜色变换装置(20A,20B,22A,22B,24A,24B)、转换颜色温度的滤波器、机械式减光器(18)和遮光器等光学器件设置在光束截面宽度最小的部分(16)处或附近。还可设置光学棱镜、透镜和漫射器。也可设置控制单元(52),包括电子减光器、执行投射灯(10)的各种功能并使其运动的驱动器装置(60)。

Description

带线反射器的投射灯装置
本发明涉及一种用于照明大型楼房、纪念碑或露天场所那种类型的投射灯，尤其涉及所谓的颜色变换投射灯。
这种类型的投射灯是公知的，其中的反射器由旋转一条适合的平面基线得到的旋转体表面的一部分构成，该旋转体有一焦距。所用的旋转体一般为椭球体或抛物体。一条椭圆线绕其主轴旋转得到的椭球体用垂直于其主轴的平面切割，然后进行定位，使灯位于其焦点处。这时，光通量汇集在椭球体第二焦点处的一个点上(实际上是一个小的圆形区域)，在该位置附近可插入小尺寸的着色或减光系统。作为一种首选的近似，旋转体也可以是球面镜(球状罩)用于椭球形结构中(即，灯没有放在球的中心处，而在与该球形罩所近似的椭球体相一致的位置)。
这种类型的反射器不适合于使用长的弧光灯或条状的卤素灯。
使用抛物体结构时，灯被放在抛物面的焦点处，因此光线理想上是平行于轴线射出。但球面镜(再次作为首选近似)经常用在抛物体结构中，即将灯置于半径的一半处，使球形罩的行为大致等效于它所近似的抛物体。
这时，所涉及的区域总是圆形的，但尺寸很大。因此，无法使用小尺寸的着色装置。
这种类型的反射器也不适于使用长的弧光灯或条状的卤素灯。
另外，因为这种类型的投射灯所用的光源总是要有小的尺寸，所以，它们的能量较低。
也大量使用通用的线反射器，因为能够使用长的弧光灯或线卤素灯。但这时，光通量所涉及的区域为矩形，而且尺寸很大，因此着色系统复杂、庞大、效率低。
本发明的目的是克服公知的颜色变换投射灯中的上述缺陷。
本发明的投射灯装置能达到该目的，其中，反射器具有通过使一条合适的平面基线平动所得到的表示，使这样得到的表面能产生大致矩形截面的光束，该矩形截面的尺寸随着远离反射器而逐渐减小，最后减小成宽度明显小于长度的带状。然后，该尺寸继续远离反射器时增加。
下面，前面定义的反射器表示为线反射器，相关光源表示为线光源(包括弧光卤素灯、线卤素灯或频闪灯)。术语“线”光源也表示由一系列对齐(理论上)的点式光源构成。(例如，由一系列灯泡沿直线路径尽可能靠近地排列构成)。
优选地，平动而产生前述线反射器表面的平面基线是椭圆线或近似椭圆线的圆弧的一部分，尽管稍稍不同于上述线条的其他线条也能使光通量会聚成宽度尺寸非常小的窄条，以实现上述目的，尤其是，例如近似所述椭圆线的线段和/或圆弧构成的断开线也能得到可接受的结果(即将光通量会聚成宽度非常小的窄条)。
较好地，本发明的投射灯用靠近线反射器两端的平的或内凹的反射器来完成，这样就能利用端部光通量(即，如果端部开放，那么光通量就会经线反射器两端出去)。
较好地，线投射灯在主线反射器的两侧设置附加的圆形截面的线反射器，这些附加的反射器能利用没有被主线反射器挡住的光通量部分，尤其是没有被主线反射器挡住而接近但在主反射器两侧外的光通量部分。
本发明的投射灯可以是单色型的，也可以是颜色变换型的，即设有一种公知类型的装置，其多少有些复杂，包括一个或多个颜色滤波器。但它的显著优点是有关滤波器的尺寸比公知颜色变换投射灯中的滤波器尺寸小得多，以致能减小到所述窄条的尺寸范围内，光束能会聚在该范围内。
投射灯还设有公知的减色法合成器，公知的用于转换光通量颜色温度的滤波器和传统的机械式减光器，即由成对的能相对移动减少从投射灯泄露的光通量构成的器件，或包括滤波器、漫射器和/或透镜和/或光学棱镜的传统光学装置。
本发明的投射灯装置包括用于操作投射灯的控制单元，该控制单元可以是能够对投射灯操作进行编程的那种类型，也可以包括电子减光器，执行各种功能的驱动器装置。如果投射灯为摇头式，则为驱动这种投射灯，还包括辅助的遥控器。
通过随后对本发明一个实施例的描述，本发明会更加清楚。在本说明书中引用了下面的附图：
图1是根据本发明投射灯的立体示意图；
图2是上述投射灯的剖视图；
图3是投射灯装置的方框图，包括图1和2的投射灯及其控制单元；
图4是投射灯线反射器当其理论椭圆形由圆弧近似时的剖面形状；
图5与图4相似，不同之处在于，理论椭圆形由带有伸向椭圆两端的直线部分的中间圆弧近似；
图6与前面两幅图近似，但区别在于，理论椭圆形由断开线近似；
图7与前面三幅图近似，示出了反射器形状的另一个变例。
如图1和2所示，本发明的投射灯装置如果是颜色变换型则由投射灯10单独构成，否则包括这种投射灯。投射灯10包括标号12所指示的线反射器。如图2所示，用于通过平移产生反射器12的平面基线由椭圆的一部分构成，其相对于椭圆的轴对称。从图中可以看出，作为具有适当长度的光源的灯14放置在形成线反射器12的无限椭圆的两焦点中靠近线反射器12的那个焦点上，这样就使灯14(在本发明中可以看作线性光源)产生的光通量能会聚成一个窄条16，其宽度足够小，以实现本发明目的(在纯理论的情况下，线性光源作用在理想的光学器件上，其宽度为零)。圆弧可以用作生成线反射器的平面基线的首选近似，使线光源位于沿圆弧对称轴线上的一个合适的位置，在圆心和距圆心1/2半径的位置之间，即与所要近似的椭圆的焦点一致。
如上所述，利用多个圆弧(图4)或直线部分(图6)或圆弧加上直线部分(图5)来近似所述椭圆部分，也能获得合理的、可以接受的结果(就光通量会聚成的窄条宽度来说)。显然，直线部分越短，近似效果越好。在实践中，用短直线部分来近似那些大曲率的曲线段，而用长直线部分近似那些小曲率的曲线段。
在图4中，理论上的椭圆形(本发明感兴趣的部分)由三段圆弧即中间圆弧12A.1和两个相同的对称的例圆面圆弧12A.2构成的曲线12A近似。
在图5中，近似理论椭圆形的曲线12B由中间圆弧12B.1和两个相同并对称的侧面直线部分12B.2和12B.3构成。
在图6中，近似理论椭圆形的曲线12C由中间直线部分12E.1和两个对称的侧面直线部分形成的断开线构成。
在图7所示的本发明变例中，投射灯反射器的截面形状由不同的椭圆的部分构成，但所有这些椭圆有相同的两个焦点。
在这个方案中，当逐渐远离连接公共焦点L和F的轴线时，反射器形貌12D沿椭圆部分12D.2、12D.3…12D.6不断地更加靠内，这些椭圆部分具有公共焦点L、F。这样，就能得到一种反射器(于是投射灯)，其宽度比前述类型小。
很显然，根据拟合原则，如果需要，前述的椭圆部分可以不是当远离线LF时而靠内，而是更加向外的椭圆，从而形成宽度更大的反射器。
从图1和图2可以看出，在图示的实施例中，投射灯10设有传统的主要由两不透明板18A和18B构成的机械式减光器；这两个不透明板相向移动遮断从反射器12出射的光通量，因此能将光通量一直减小到被完全遮断。
从图1和2中还可以看出，投射灯10还设有包括三个传统颜色滤波器的颜色变换器，每个滤波器主要由一对平板件组成，分别为浅蓝色(C)的平板件20A、20B，深红色(M)的平板件22A、22B，黄色(Y)的平板件24A、24B。各对平板件可相向移动，增加颜色的饱和度。这三个滤波器能进行本领域技术人员公知的减色法合成，但应该注意，根据具体的要求和所要达到的效果可以省去部分或全部所述滤波器。
投射灯也可以设有传统的用于转换光通量颜色温度的滤波器，尽管投射灯10的壳体中没有包括(因此图中也未示出)。
投射灯10还包括传统的光学器件(图中用矩形26示意地表示)，其包括漫射器和/或透镜和/或光学棱镜，由于这些元件对本领域技术人员来说是公知的，所以没有示出。
减光器18A、18B、滤波器20A和20B、22A和22B、24A和24B，包括颜色温度转换滤波器(图中未示出)的位置尽可能靠近光通量会聚成的窄条16，这样能使前述器件的尺寸减至最小。
从图1可以看出，投射灯10在线反射器12的两端分别设有平板反射器28和30(也可是向内凹的，可以通过几个平面或曲面形成)。这两个反射器(在图示的实施例稍稍有些发散)能再次利用那些不用反射器就会从线反射器12两端逸出的光通量。
从图1和2中可以看出，投射灯10在反射器12两侧分别设有圆形截面的线反射器32、34，其也可由平或曲面形成，这两个另外的反射器32和34能重新利用角度a1和a2范围内的光通量(见图2)，否则这部分光通量也会失去。
本发明由于总是使用线光源(长弧光灯、线卤素灯、频闪灯)，这些线光源具有很高的功率，一般要大于点光源，因此能够得到一种高功率投射灯。尤其是，长弧光灯成本较低，而且平均寿命很大，显著大于短弧光灯寿命。另外，出射光束为矩形，这种形状一般更适于纪念碑、楼房等的外部照明。最后，本发明的投射灯设置有非常有效的着色和颜色变换器和小尺寸的机械遮光器和挡光器。
如上所述，根据本发明一个实施例(图3)，投射灯装置50不仅包括投射灯10，还包括操纵投射灯的控制单元52。在图示的例子中，单元52包括与微处理器56相连的控制接口54。微处理器56控制由标号58总体标识的控制元件，操纵步进电机60执行各种功能，完成所需的水平和/或垂直运动。单元52还包括电源单元62，其与电源(如供电总线)连接(如箭头64所示)。
单元52还包括一遥控装置66，经电缆、红外线或无线电波将遥控装置66连接到接收其发射的信号的接收接口68。
因此，控制单元52对投射灯的开、关、减光、颜色变换、光束尺寸变换、以及水平和/或垂直运动进行编程和/或控制。

Claims (19)

1.一种投射灯装置(50)，其中投射灯(10)包括光源(14)和反射器(12)，其特征在于，反射器(12)具有通过使一条合适的平面基线平动所得到的表面，使这样得到的表面能产生大致矩形截面的光束，该矩形截面的尺寸随着远离反射器(12)而逐渐减小，最后减小成宽度明显小于长度的窄条(16)，然后，该尺寸继续远离反射器时增加。
2.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，平动而产生所述反射器(12)表面的平面基线是抛物线(12)或近似抛物线的线条(12A，12B，12C)的一部分，所述的部分相对于椭圆轴线对称，线光源(14)位于靠近反射器(12)的椭圆焦点上。
3.如权利要求2的投射灯装置，其特征在于，近似椭圆的线条是断开线(12B，12C)。
4.如权利要求3的投射灯装置，其特征在于，断开线(12B)由直线部分(12B.2，12B.3)和/或曲线部分(12A，12B.1)组成。
5.如权利要求4的投射灯装置，其特征在于，断开线部分(12C)是直线，其在其所近似的椭圆部分具有较小曲率的部分长度较长，反之，长度较短。
6.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，平动而产生所述反射器(12)表面的平面基线(12D)包括不同的椭圆的部分，所有这些部分有相同的两个焦点(L和F)，当逐渐远离连接公共焦点L和F的轴线时，所述平面基线(12D)不断地更加靠内或者靠外。
7.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)还包括靠近线反射器(12)的两端设置的平板或内凹反射器(28和30)。
8.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)还包括附加的圆形截面的线反射器(32，34)，由多个平面或曲面构成，设在主反射器(12)的两侧，以重新利用没有被主反射器(12)利用的光通量。
9.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)包括颜色滤波器(20，22，24)，位于光束截面宽度最小的部分(16)处或附近。
10.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)包括减色法合成型的颜色变换器(20A，20B，22A，22B，24A，24B)，位于光束截面宽度最小的部分(16)处或附近。
11.如权利要求10的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)的颜色变换器包括三个颜色滤波器(20A，20B，22A，22B，24A，24B)，每个滤波器包括一对平板件，分别为浅蓝色的平板件，深红色的平板件，黄色的平板件，各对平板件可相向移动，增加颜色的饱和度。
12.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，还包括用于转换光通量颜色温度的滤波器，位于光束截面宽度最小的部分处或附近。
13.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)包括用于改变从投射灯(10)出射的光通量的机械式减光器(18)，位于光束截面宽度最小的部分(16)处或附近。
14.如权利要求13的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)的机械式减光器包括两不透明板(18A和18B)，这两个不透明板相向移动遮断从反射器12出射的光通量，以将光通量一直减小到被完全遮断。
15.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，投射灯(10)还包括附加滤波器、漫射器和/或光学器件和/或棱镜。
16.如权利要求1的投射灯装置(50)，其特征在于，还包括操纵投射灯(10)的可编程控制单元(52)。
17.如权利要求16的投射灯装置(50)，其特征在于，控制单元(52)包括与微处理器(56)相连的控制接口(54)，微处理器(56)控制步进电机(60)的驱动器电路(58)，以执行各种功能，完成投射灯(10)的运动。
18.如权利要求16的投射灯装置，其特征在于，控制单元(52)包括控制灯(14)电源的电路。
19.如权利要求16的投射灯装置(50)，其特征在于，控制单元(52)包括一遥控装置(66)，其接到接收遥控装置(66)发射的信号的接收接口(68)。
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