CN1682133A

CN1682133A - 照明装置

Info

Publication number: CN1682133A
Application number: CNA038216450A
Authority: CN
Inventors: J·马拉
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-10-12
Also published as: US20050237762A1; EP1540390A1; WO2004025339A1; AU2003259444A1

Abstract

一种照明装置，它至少包括一个装在外罩内的光源(3)；其中外罩至少在一端包括光导向设备(6、7)；此光导向设备包括面朝向光源(3)的输入部件(8、8’)，用来接收从光源(3)辐射出的光；此光导向设备还包括面离光源(3)的输出部件(9、9’)，用来发射出能穿过光导向设备(6、7)的光束；其中外罩还进一步包括漫射光反射器(5)，用来将从光源(3)辐射出的光漫反射进输入部件(8、8’)的方向；这种照明装置的一个特点是将光导向设备(6、7)的输入部件(8、8’)做成准直器，为的是使光束能在一限定的角度范围内耦合进光导向设备(6、7)。

Description

照明装置

本发明涉及一种照明装置，它至少包括一个装在外罩内的光源；在该照明装置中，外罩至少在一端包括有光导向设备，此光导向设备包括一个面朝光源的输入部件，它在照明装置工作过程中用来接收从光源辐射出来的光；此光导向设备还包括一个面离光源的输出部件，它在照明装置工作过程中用来发射出穿过该光导向设备的光束；在这种照明装置中，外罩还进一步包括一个漫射光反射器，在照明装置工作时，此反射器将从光源辐射出的光漫反射进输入部件的方向。

这种照明装置一般是人们所熟知的。在这种已知的照明装置中，光源装在圆柱形外罩内。在此外罩的两端，有直的圆柱形光导向设备和它们的直的输入部件，输入部件由玻璃或石英制成。这种光导向设备和输入部件的形状完全与普通直的光导纤维相似。这种由烧结的Al₂O₃粉末做的圆柱形外罩有面朝光源、光学上粗糙的表面，此表面保证将光源辐射的光产生漫反射，并最终以或多或少对准的方式耦合进光导向设备的输入部件，而从输出部件发出的光(强度)特定的角度分布中，无论如何都看不出有光源的影象。

这种已知照明装置的一个缺点是在所用的外罩中包括烧结的Al₂O₃粉末，它很难或完全不可能做到其中不含杂质，所以总会由于外罩而带来某些程度的光吸收。一方面它会导致较低的光输出，而另一方面，从光源辐射出的光和从光导向设备输出部件发射出的光之间在颜色上存在差别，这是因为从光源辐射出的光在外罩内要经受多次反射，因此会有相当大量的光被吸收掉。此外，由于被光导向设备输入部件接收到的光在直的圆柱形光导向设备中不产生准直，所以由于光导向设备外表面存在的杂质所产生的光吸收和光散射或发生在光导向设备内部的损伤都会造成光的损失。而且，从光导向设备输出部件发射出的光束的角度范围基本上是不受约束的。

本发明的目的是克服先前技术的缺点，同时为了实现这个目的，引言中提到的那种照明装置其特征在于将光导向设备的输入部件做成准直器，从而使光束在一限定的角度传播范围内耦合进光导向设备。输入部件优选锥形或抛物面形，而耦合进光导向设备的准直光限定的角度传播范围为相对于在光导向设备中光的平均方向0°-40°的界限。这样，在光导向设备中的光能避免经受与光导向设备外表面的多次反射，所以可以限制由于在光导向设备外表面的吸收和/或散射事件所造成的光损失的程度。而且这种准直使从光导向设备输出部件发出光的角度范围受到约束成为可能。

为了更进一步约束从光导向设备输出部件发出的光束的角度范围，最好将输出部件做成向外的(从光导向设备看)曲面镜，或者至少将一个邻接输出部件的光学透镜安排成使从输出部件发出的光束基本上能全部穿过这一光学透镜。在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，当照明装置工作时输出部件发出光束，并使此光束进入一特定形状的照明器件，从输出部件发出的光束在此器件内取得进一步的空间角度约束。在本发明的照明装置的再一个优选实施方案中，镜子部件产生镜面反射的表面被安排成靠近输出部件的一种从优的空间取向。这种镜面反射表面从优空间取向的选择要使从输出部件发出的光束能基本上全部从该镜子部件的这个镜面反射表面反射掉。由此，从输出部件发出的光束的平均传播方向会改变为另一个更好的平均传播方向。在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，照明装置包括镜子部件的镜面反射表面，而此镜子部件安排在靠近输出部件的地方。此镜子部件镜面反射表面的空间取向是可调的，从而使从该镜子部件的镜面反射表面反射出来的光束能有可调的平均传播方向。

在本发明的照明装置的一个优选实施方案中，有一滤色镜装在贴近或靠近输出部件的位置。此滤色镜可装在光导向设备内，它的安装方式可至少使光导向设备的部分横截面被此滤色镜所覆盖，而此横截面是位于与光导向设备中光平均传播方向垂直的那个平面。此外，也可能将滤色镜正好装在光导向设备输出部件的外部，这样的安装使从输出部件发出的光束至少有一部分穿过该滤色镜。在另一个优选的实施方案中，该照明装置包括一个可转动的色轮，此色轮包括一系列滤色镜，通过转动色轮可有选择性地将一特定的滤色镜安放在输出部件上或安放在靠近输出部件的位置。选定的滤色镜所放的位置要使从输出部件发出的光束至少有一部分穿过该选定的滤色镜。由于该色轮的存在使从照明装置发出的光具有可调的颜色。

在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，光导向设备的外表面至少有一部分覆盖有某种薄层(如包覆层)，它至少基本上不能透过在光导向设备中的光。当上述挡光层的光折射率低于光导向设备的光折射率时，就能得到符合这种要求的挡光层。上述挡光层的存在有这样的优点，即在光导向设备中的光的反射发生在光导向设备与此挡光层之间的界面，而此挡光层基本上不透过在光导向设备中的光，因此也就能防止由于该挡光层外表面的杂质和/或损伤所造成的光吸收和/或散射所带来的光损失。

在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，漫射光反射器包括漫反射层，此反射层安排在外罩面朝光源那一面。

在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，漫射光反射器至少包括一个透光部件，此部件至少部分地与一间隙相邻接并组成外罩的内面。此漫射光反射器还包括存在于此间隙内的漫反射粉末，这种粉末具体地说是“自由流动”型的粉末，它最好包括卤代磷酸钙、焦磷酸钙、BaSO₄、MgO、YBO₃、TiO₂或Al₂O₃颗粒。这种粉末是耐高温的，而它重要的化学性质不取决于暴露于高温、光和/或潮气的结果。透光部件一方面提供了入射光在其上有限程度的反射，另一方面使部分入射光通过它而朝向粉末。这种粉末本身又提供了光的漫反射。所说的粉末也可以与色料相混合，这能起到装饰的效果，用此灯看起来好象从灯(部分地)发射出彩色的光。

在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，所说的粉末的颗粒平均直径为0.1-100μm，具体说是5-20μm。为了得到“自由流动”型的粉末，所说的颗粒要与平均直径为10-50nm的细Al₂O₃颗粒相混合。后者这种细粒状颗粒，也称为Alon-C(Degussa，Frankurt)，它的用量最好在0.1-5重量％，具体地说为0.5-3重量％。

在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，所说的粉末不会吸收光，至少不会吸收波长在可见光波长范围的光，因此也就避免了由于吸收而造成的在此波长范围光的任何损失。

在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，一个面朝光源的透光部件的表面是光学上粗糙的，而面朝粉末的透光部件的表面也可能同样是光学上粗糙的，这样就增强了被漫射光反射器反射的光的漫散射性。

在本发明的照明装置的另一个优选实施方案中，漫射光反射器至少包括两个彼此隔开的部件，在这两个部件之间形成一个中间间隙，其中面朝光源的一个部件构成透光部件，而其中漫反射粉末存在于此中间间隙中。具体地说，此漫射光反射器至少包括二个同轴的透光部件，它们具体是由玻璃或石英玻璃制成的。更具体地说，此漫射光反射器至少包括一个面离光源的外部金属部件和一个面朝着光源的玻璃或石英玻璃(即至少含95重量％SiO₂的玻璃)的内部部件。这两个部件是互相隔开的，它们最好由≥0.5mm的间隙来隔开，具体说是≥1mm，更具体说是≥2mm。实验表明，当间隙中有30-60体积％这一代表性的体积填实密度时，即表示有足够量的粉末存在，在它上面基本上能完全反射入射的光，这些就意味着是最合适的间隙。

本发明还涉及一种生产照明装置的方法，在此方法中至少提供一个装在外罩里的光源，且其中光导向设备至少装在外罩的一端；此光导向设备包括一个面朝光源的输入部件，它在照明装置的工作过程中接收从光源辐射出的光；此光导向设备还包括一个面离光源的输出设备，它在照明装置的工作过程中发射出穿过光导向设备的光束；在此方法中，外罩还装有漫射光反射器，用来将从光源辐射出的光漫散射进输出部件的方向，为的是在照明装置的工作过程中增加照明装置的光输出。将光导向设备输入部件做成准直器是本发明的一个特点，它使耦合进光导向设备的光束在输入部件中以一限定的角度范围传播。

现参考以附图作为举例说明的图1和2对本发明作更为详细的解释，这二个图是依据本发明某种照明装置的二种变型的侧视示意图。

图1显示一种照明装置，它包括二个由石英制成的同轴管1、2，这二个石英管组成置于其内的灯3的外罩。外罩或是注有空气，或是注有惰性气体，如氮气或氩气，或是处于真空。在管1、2之间夹着一个密封的中间间隙4，此间隙充有以粉末5形式存在的漫射光反射体，它用来漫反射光。粉末5最好是“自由流动”型的，它包括卤代磷酸钙、焦磷酸钙、BaSO₄、MgO、YBO₃、TiO₂或Al₂O₃颗粒。这些颗粒的作用是将灯3辐射出的光，漫反射进在同轴管1、2两端的光导向设备6、7的方向。这样一来，被光导向设备6、7的输入部件8、8’接收到的光，由光导向设备6、7的输出部件9、9’发射出去。输入部件8、8’是圆锥形的，它们起准直器的作用，这意味着当光通过光导向设备6，7传播时，在其上耦合进的入射光角度传播范围是被约束在一个较窄的角传播范围内的。若管1朝灯3的那一面是光学上粗糙的，则漫反射可得到进一步的优化。为了防止反射损失，装有座10、10’，这二个反射座装在间隙4和输入部件8、8’之间。灯3由装在罩外的电源11供电。

在图2中，那些与图1中所示的部件相对应的部件用同样的参考编号表示。与图1不同的是光导向设备装在外罩的一端，此外在光导向设备里还装有滤色器12。

本发明不限于上面所论及的实施方案，它还可以扩展到属于所附的权利要求范围内的其它变型。

Claims

1.一种照明装置，它至少包括一个装在外罩内的光源；在此照明装置中，外罩至少在一端包括一个光导向设备；此光导向设备包括一个面朝光源的输入部件，它在照明装置工作时接收从光源辐射出的光；此光导向设备还包括一个面离光源的输出部件，它在照明装置工作时，发射出能穿过此光导向设备的光束；在此照明装置中，外罩还进一步包括一漫射光反射器，它在照明装置工作时用来将从光源辐射出的光漫反射进输入部件的方向；此照明装置的特征在于将光导向设备的输入部件做成准直器，使光束能在一限定的角度范围内耦合进光导向设备。

2.据权利要求1的照明装置，其中输入部件是圆锥形或抛物面形的。

3.依据权利要求1或2的照明装置，其中耦合进光导向设备的准直光限定的角度范围具体为相对于在光导向设备中光平均传播方向0°-40°的界限。

4.依据权利要求1，2或3的照明装置，其中输出部件是向外弯曲的透镜或至少有一个输出部件相邻接的光学透镜，它的安装要使从输出部件发出的光束基本上能完全穿过这个所说的至少一个光学透镜。

5.依据权利要求1，2或3的照明装置，其中镜面反射最好是可调的，镜子部件的表面最好置于接近输出部件的一个优选的空间取向。

6.依据权利要求1，2、3、4或5的照明装置，其中一个滤色镜或是装在输出部件上，或是装在靠近输出部件的地方。

7.依据权利要求1，2、3、4或5的照明装置，其中照明装置在输出部件上或接近输出部件的地方包括一个可转动的色轮，该色轮包括多个滤色镜。

8.依据上述权利要求1-7中任何一条的照明装置，其中漫射光反射器包括装在外罩面朝光源一侧的漫反射层。

9.依据上述权利要求1-8中任何一条的照明装置，其中漫射光反射器至少包括一个透光部件，该透光部件至少部分与一间隙相邻接而且构成外罩的内侧；该漫射光反射器还包括存在于上述间隙内的漫散射粉末。

10.依据权利要求9的照明装置，其中所说的粉末包括卤代磷酸钙、焦磷酸钙、BaSO₄、MgO、YBO₃、TiO₂或Al₂O₃颗粒。

11.依据权利要求10的照明装置，其中所说颗粒的平均直径为0.1-100μm，具体为5-20μm。

12.依据权利要求10或11的照明装置，其中所说的颗粒与平均直径为10-50nm的细粒状Al₂O₃颗粒相混合。

13.依据权利要求12的照明装置，其中平均直径为10-50nm的细粒状Al₂O₃颗粒占0.1-5重量％，尤其为0.5-3重量％。

14.依据上述权利要求9-13中任何一条的照明装置，其中所说的粉末是“自由流动”型粉末。

15.依据上述权利要求9-14中任何一条的照明装置，其中粉末是不会吸收光的，至少不会吸收波长在可见光波长范围的光。

16.依据上述权利要求9-15中任何一条的照明装置，其中透光部件面朝光源的一个表面是光学上粗糙的。

17.依据权利要求16的照明装置，其中透光部件面朝粉末的一个表面也是光学上粗糙的。

18.依据上述权利要求9-17中任何一条的照明装置，其中漫射光反射器至少包括两个相互隔开的部件，在这两个部件之间形成一个中间间隙；其中面朝光源的一个部件构成透光部件，而漫散射粉末则存在于上述中间间隙内。

19.依据权利要求18的照明装置，其中所说的中间间隙≥0.5mm，具体地说≥1mm，更具体地说≥2mm。

20.依据权利要求18或19的照明装置，其中漫射光反射器至少包括两个同轴的透光部件，它们尤其是由玻璃或石英制成的。

21.依据权利要求18或19的照明装置，其中漫射光反射器包括至少两个面离光源的外部金属部件和一个面朝光源的内部玻璃或石英部件，上述部件相互间是隔开的。

22.一种生产照明装置的方法，其中至少提供一个装在外罩内的光源，而且其中光导向设备至少装在外罩的一端；此光导向设备包括一个面朝光源的输入部件，该输入部件在照明装置工作时接收从光源辐射出的光；此光导向设备还包括一个面离光源的输出部件，该输出部件在照明装置工作时发射出穿过光导向设备的光束；其中外罩还装有漫射光反射器，它将从光源辐射出的光漫反射进输入部件的方向，以在照明装置工作时增加照明装置的光输出；其特征在于将光导向设备的输入部件做成准直器，以使光束在一限定的角度范围内耦合进光导向设备。