TW512214B - Luminaire - Google Patents

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TW512214B
TW512214B TW089126222A TW89126222A TW512214B TW 512214 B TW512214 B TW 512214B TW 089126222 A TW089126222 A TW 089126222A TW 89126222 A TW89126222 A TW 89126222A TW 512214 B TW512214 B TW 512214B
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TW
Taiwan
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illuminator
light
led
image
luminaire
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TW089126222A
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Liane Lammers
Johannes Petrus Maria Ansems
Hees Antonius J M Van
Theodorus Franciscus Matt Maas
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Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

512214 A 7 _________ B7 五、發明説明^ ~s- 本發明關於-種照明器經由一光束投射—影像，包厶 一外殼具有一光發射窗，該外殼容納一光源及—光學系 統用以將光源所產生的光沿著一縱軸導向，及 一影像形成表面，其置於一光束上與該縱軸或橫向。 該照明器本質上為習知。它們使用於電影院照明（如舞 台燈光），特別用於將一影像或一廓影投射在一舞台、螢 幕、背景或背景布上。#它照明器具的應用包括將一標 浯、文字或影像投射在一建築物的外觀或一道路表面，例 如可投射於一展示窗前以做為例如吸引一潛在客戶注意之 目的。動態效應一般藉由在外殼設置移動鏡而產生:此 外，該照明器一般包含多個影像形成表面，亦可稱為 GOBOs。在一替代具體例，該G〇B〇s可安裝在可旋轉之 透明片上，以使照明器每次可投射不同的G〇b〇。 從EP-A 0 253 081，一所謂光型態產生器為習知，其被 使用為戲院燈光，其中一 _素燈或一金屬鹵化物燈被使用 作光源。使用一反射器，該源自光源的光被轉化為一經由 叙片聚焦在一影像形成表面上的平行光束。結果，該影像 形成表面最後形成一對應影像。 上述型式照明器存在一重要缺點：它們通常具有大尺 寸 '相對較重且較昂貴。此外’此類照明器較常維修，例 如，燈泡必須經常更換。 本發明的一個目的是除去上述缺點。本發明之目的尤在 提供一如發明摘要所述型式照明器，其具有更簡單、更便 宜之結構、消耗能量較低且維修成本較少。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（21〇 χ 297公釐） 512214 A7 B7 五、發明説明（2 ) 為達此一目的，本發明之照明器之特徵在於光源包含至 少一發光二極體，且該光學系統包括一校準元件用以校準 該光束。 發光二極體（LEDs)具有超過60,000小時之使用壽命，遠 比習知照明器所使用之齒素燈或金屬齒化物燈泡之壽命還 長。此外，發光二極體所消耗能量較低（約1瓦而非50-200 瓦）。 一具有一高光效能之照明器經由使用光電子元件而獲得 (亦稱光電元件），例如以發光二極體（LEDs)等電照明元件 作為光源。由於此一因素及其他因素，經由使用發光二極 體產生的光輸出之減少並未與照明器之功率及照明器尺寸 之減少成比例。 若使用多個發光二極體，較佳是以陣列配置，且每一校 準元件與每一 L E D相關。在一替代具體例中，該照明器包 含關於多個校準元件之多數發光二極體，致使不同顏色之 不同影像可交替地或同步地投射。一個或多個LEDs可關 聯一校準元件。結果，使用LEDs具有附加優點及動態發 光可能性被產生。若不同型式LEDs被結合及/或不同顏色 LEDs被使用，色彩可以一期望方式混合及色彩之改變可 被致動而無需必須使用，例如，一所謂彩色輪。為獲致 此，根據本發明的一較佳具體例照明器包含控制電子用以 改變LEDs的光通量。此特點使得該期望的色彩效應被獲 致。一適切組合之LEDs也致使白光被獲致，及控制電子 可被使用以設定一期望色彩溫度，該色彩溫度保持恆定於 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X ‘297公釐） 512214 A7 B7 五、發明説明（3 照明器作動時。使用此特點另會使光通量變低。請注竟該 控制電子通常設置於外殼内。然而必須注意，該控制電子 亦可設置在外殼外。 該習知照明器的一另外缺點則是，在照明器作動時，該 使用之光源發射比較多熱量’實際上，是以I R光射型態。 此外’該一光源產生比較多U V射線。結果，其不可能提 供使用合成樹脂作照明器之光組件。其已發現由合成樹脂 所製成的光學系統的組件在U V射線影響下會劣化及/或它 們最後會在I R輻射影響下熔化。因此，習知照明器之光學 系統是由玻璃製成的。因為LEDs比氣體釋放照明器或鹵 素燈產生比較少輻射熱及/或UV光，根據本發明其可能在 照明器使用合成樹脂作為光學系統的組件以導引光源所產 生之輻射。該發光二極體之溫度是比習知照明器的燈泡低 (約50°C相較於約200°C )。此外，其可採用該照明器内外 殼的光學系統作為光源。此外，具有此應用所需尺寸精確 度的合成樹脂的光組件相較於玻璃組件可比較快速及便宜 地製造。在此條件下，滿意的結果可經由使用PMMA或 P C的光學系統獲致。 經由使用一環繞該發光二極體之校準元件，即不須使用 如習知照明器之反射器。該校準元件進一步會在操作時使 發光二極體發出之光變成一平行光束。在該校準元件内， 較佳以反射及光的整個内部反射來取代反射塗層（如習知 照明器使用之反射器）。 根據本發明之照明器具有精簡、輕便及低能量消耗及低 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 512214
AT B7 五、發明説明（4 ) 維修成本等特色。 本發明之照明器之一具體特徵為：光源是由單一發光二 極體所組成，其操作時光通量為至少5流明。 使用單一 LED之優點在可獲得一非常精簡之照明器。在 目前，所謂高效率、高輸出LEDs皆已商業化。每一 LED 的光通量至少為1 0流明，較佳超過3 0流明。使用該等高 能量LEDs可製得一具有非常精簡外殼的照明器。 本發明照明器的一較佳具體例特徵為該LED係安裝在一 金屬核心印刷電路板上。若該等LEDs係提供在該一金屬 核心印刷電路板（MC-PCB)上，經由LED或LEDs所產生之 熱可以經由PCB以熱傳導方式散播。當一照明器包含一僅 具有單一 LED的光源，則不須使用MC-PCB。 本發明一有趣之照明器之具體實例之特徵為外殼為金屬 製成且設有冷卻鰭片，及其中該金屬核心印刷電路板則經 由一熱傳導連接與金屬外殼接觸。該一熱傳導連接則較佳 經由安裝MC-PCB安裝在一連接至金屬外殼的金屬板。在 此具體例，該經由LED或LEDs所產生之熱可被分散，藉 由（熱）傳導，經由MC-PCB及金屬板至外殼及冷卻鰭片， 使熱分散至週遭。一種優點是，其不須如習知照明器般以 空氣冷卻方式強迫散熱。不像習知燈泡之光源使用一鹵素 燈或一金屬鹵化物燈，以LED做為光源不會發射熱。LED 產生的熱源會經由傳導而消散。 在照明器之一較佳具體例中，該光學系統進一步包含一 聚焦鏡片用以將校準光束聚焦在影像形成表面上。在照明 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210X 297公釐） A7 A7
=的:較佳具體例中，校準元件及聚焦鏡片形成一整體。 =使彳于照明詻更為精簡。在照明器的一替代具體例中，該 :焦“片係為菲；;圼耳透鏡。該聚焦鏡片較佳是由—合成樹 月曰所構成，如PMMA或p C，所需的光菲涅耳結 出成型而得。 T 二、t 一較佳具體例中，照明器亦包含一投射鏡片用來投射 4〜像形成表面之一影像。投射鏡片較佳使用一菲涅耳透 ’兄此將使肤明器更為精簡。該菲涅耳透鏡較佳是由如 PMMA或PC等合成樹脂所製成。為避免鏡片誤差，該投 射叙片則較佳使用非球面鏡片。在一替代具體例，該投射 叙片包含繞射結構，以產生較高之影像品質（鏡片誤差之 更正）。 本發明的該等和其他層面將參考具體例而更明顯。 在該等附圖中： 圖1疋根據本發明的一照明器範例的透視圖； 圖2 A是根據本發明的一照明器範例的一剖面圖，如圖工 所不，部份是剖面及部份是透視； 圖2 B是一 LED的一剖面圖包含一校準元件與一投射鏡片 的一具體例； 圖3 A是一 LED的一剖面圖包含一校準元件的_具體例； 及 ， 圖3 B是一 LED的一剖面圖包含一校準元件的—具體例被 使用作菲涅耳透鏡。 該等圖則為較純圖示及非為比例圖示。特別是為清楚起 -8 - 本紙張尺度適財g时鮮(CNS) M規]“挪公楚) 512214
AT
如參考號碼相同 見’部份尺寸特別放大；在該等圖中 則為相似組件。 圖1是本發明一照明器的一實施例之立體圖 具中照 明器藉由一光束投射一影像。該照明器包厶一 命G σ 具有一設於 一凋签構件7 1内之發光窗2之外殼丨，調整構件可被相對 該外殼1移動。在操作時，該照明器沿著該縱軸5發射光 束。該外殼設有冷卻鰭片Η並由一支撐2〇所支撐7在本 例其位於三個彈性腳21 ,21'上。該照明器亦可懸掛或設置 一習知燈蓋。 < 圖2 Α以部份剖面及部份透視之方式顯示圖丨之照明器。 該外殼1設有被冷卻鰭片丨！及經由位於彈性腳21、21，上之 支撐2 0所支撐。該外殼i另包含一開孔9用以容許一電氣 連接電纜通過。該外殼1也包括控制電子（為使之簡明故圖 2A未示），其係用來操作LED 3。如果需要的話，該控制 電子可設於外殼1外側。 该外殼1客納一光源3及一光學系統4 ,用以導引經由光 源3沿著縱軸5所產生的輻射（請參閱圖2 b )。該外殼1另設 有一影像形成表面6，該影像形成表面設於一光束上，與 縱軸5成橫向。該影像形成表面6可為g〇B〇（一使用在戲 院及電影界·· ’’ GO BlackOut"之縮寫）。一 G〇BO —般是由 一金屬薄片所構成，該金屬薄片係作為遮罩以選擇性地供 光通過，或其亦可由具有一影像之（彩色）玻璃所製成。該 影像形成表面6也可包含一所謂cookie(源自希臘字 kukaloris )，而使光產生反射。一般而言，一照明器包含 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 512214 A7 B7 五、發明説明（7 ) 多個GOBO安裝在可旋轉的透明板上，且該照明器每次投 身f不同GOBO。 根據本發明的特點，該光源包含一發光二極體3，發光 二極體3安置在該照明器的外殼1内。該光學系統4包含一 校準元件1 4用以校準該光束。在圖2 A和2 B所示範例中， 該一體成型之元件4具有一校準功能及一聚焦功能。 因為本發明之照明器使用LED，而非先前技藝習知之光 源，其有利於從一光學透明合成樹脂製造影像形成表面， 該樹脂包含，例如，一雙正極，如一廣告文字及/或一標 語的影像及/或一公司品牌。 在圖2 A的範例中，外殼包括一 LED 3及一與之相關之影 像形成表面6.，如此即可獲得一非常精簡之照明器。外殼1 的長度沿著縱軸5量測包括發光窗2，其範圍從5至1 0公 分；而習知的照明器長度一般為30-100公分。 為獲致一具有一高光輸出照明器，可使用所謂的功率封 裝LED做為光源。例如，可使用n Barracuda ”（惠普）的高效 率、高輸出LED。每一 LED光通量為：紅色LED為1 0流 明，綠色LED為1 3流明。使用此類高效率、高輸出LED之 優點尤在於所需之高光輸出使用之LED數目可以比較少。 其好處在於所製成之照明器可較精簡並更有效率。在一替 代具體例，可使用n Prometheus ”型式LED (惠普）做為高效 率、高輸出LED，其中每一 LED光通量為：紅色LED為3 5 流明，綠色LED為3 0流明。藉由使用一個或多個高效率、 高輸出之LED做為光源，即可獲得白天可目視且亮度與習 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 512214 A7 _____ B7 一 五、發明説明（8 ) 知照明器亮度相當之照明器。 LED 3較佳係安裝在一金屬核心印刷電路板1 3上。該金 屬核心印刷電路板1 3較佳藉由一熱傳導連接結構而與設有 冷卻鰭片1 1之金屬外殼丨接觸。此等熱傳導連接結構較佳 由MC-PCB 13直接成藉由一金屬板連接至金屬外殼1。該 LED或LEDs 3所產生之熱可藉由MC_pCB 13以（熱）傳導方 式散播至外殼1及冷卻鰭片丨丨，在散熱過程中熱會散至周 圍壤境。此優點在於不須如習知照明器般即強迫使用空氣 冷卻來散熱。 如圖2 A所示，照明器的光學系統4 ,另包含一聚焦鏡片 1 5，用來將該校準光束聚集焦在影像形成表面6上。在圖 2 B所示之圖2 A的光學系統4之放大圖中，可見一 [ED 3則 與一校準元件1 4結合，其中該元件丨4與一聚焦鏡片1 $結 合而形成一整體。此形成一整體之元件4具有一校準功能 及一聚焦功能。該LED 3設在MC-PCB 13上，其具有一光 軸2 5及本體2 1組成，用以在操作時發光。如圖2 b之範例 所示’ LED 3之本體21具有如鏡片型式之一光傳送封包 2 1 。校準元件1 4及聚焦鏡片1 5共同形成光學系統4並具 有一光軸25'，光軸2 5,與LED 3的光軸25 —致。在照明器 的一替代具體例中，該校準元件係使用菲涅耳透鏡（請參 閱圖3 B ) 〇 、 圖2 A所示照明器另包含一投射鏡片7 ’ 7'用以投射影像 形成表面6上之一影像。圖2 A所示範例使用，兩彳固投射鏡 片7 ’ 7'，其中第一投射鏡片7相對外殼1位於—固定位 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 五、發明説明（9 置，而第二投射鏡片7，則安裝在一可人 動)外殼!上之調整構件71上 ：例如螺旋運 ”多動。如此即可獲得-投射在影像=片面=著:軸 明器之替代具體例中，該聚焦鏡片 、兄。孩永焦鏡片較佳是由合成樹脂所製成。 圖3A是具有一校準元件34之一具體例之咖η之剖面 …LED 33具有-光軸35及纟體3又，以在操作時發光。 在圖3A的範例中，LED 33之本體3丨設有一如鏡片型式之 光傳送封包31'。校準元件34具有一光軸35,，該光軸35, 與孩LED 33的光軸3 5 —致。校準元件3 4的形狀係經選定 以使得源自LED 33的光經由光學系統以一平行於校準元件 34的光軸35'之方向發射（請參閱通過校準元件34的光線 圖示）。由於此特點，LED 33的強度在前進方向（平行光軸 3 5 )增加。至此，校準元件3 4的表面38，38'皆呈彎曲以使 源自LED 33且投射在表面3 8上的光在通過表面38'後形成 一平行光束，其中該光束與校準元件34的光軸35,（反射） 平行延伸。此外，校準元件3 4的表面39，39'及相關表面 40 ’ 40'均為彎曲以使源自LED 33且投射在表面39，39'上 的光完全沿表面40，40'的方向反射，且在通過表面40， 40'後，形成一平行於校準元件3 4的光軸35'(完全内部反 射）之平行光束。可不須使用一反射塗層。 圖3 B係一包括L E D 4 3及一校準元件之照明器以形成一 菲涅耳透鏡之剖面圖。該LED 43具有一光軸45且由一本 體4 1構成以在操作時發光。在圖3 B的範例中’ LED 43的 -12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公I) 512214 A 7 B7 五、發明説明（1〇 ) 本體4 1設有如鏡片型式之一光傳送封包4 Γ。該校準元件 44具有一光軸45^該光軸45’與LED 43的光軸4 5 —致。 在此例中，校準元件4 4使用菲涅耳透鏡，以使源自LED 43的光通過光學系統，並以平行校準元件4 4的光軸45'之 方向發射。 其將明顯，在本發明範疇内，許多變化對習知本技藝者 皆為可行。 本發明的範疇並不限制於所述之範例。本發明被使用在 每一獨特特徵及每一特徵之結合。申請專利範圍之參考號 碼並不限制保護該等範疇。使用”包含”並不排除元件之呈 現而非該等在申請專利範圍所述者。使用” 一 ”在一元件前 並不排除多個該等元件之呈現。 元件符號簡要說明 1 外殼 2 發光窗 3 光源(LED) 4 光學系統 5 縱轴 6 影像形成表面 7,7， 投射鏡片 9 開孔 11 冷卻鰭片 13 金屬核心印刷電路板(MC-PCB) 14 校準元件 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X297公釐） 512214 A7 B7 五、發明説明（11 ) 15 聚焦鏡片 20 支撐 21，2Γ 彈性腳（圖1及圖2A) 21 LED本體（圖2Β) 2Γ 傳送封包(圖2B) 25,25’ 光軸 31 LED本體 3Γ 光傳送封包 33 LED 34 校準元件 35?35! 光軸 38,38’ 表面， 39,39· 表面 40,40， 表面 41 LED本體 43 LED 44 校準元件 45 光軸 71 調整構件 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. )12214 AS B8 C3
    ^12214 A8 B8 C8 申請專利範圍 片係為一菲涅耳透鏡（4 4 )。 8·如申請專利範圍第1或2項之照明器，其特徵在於該照明 咨包含一投射鏡片（7，7')用以投射影像形成表面（6 )之 一影像。 9·如申請專利範圍第8項之照明器，其特徵在於該投射鏡 片係為一菲涅耳透鏡。 10·如申請專利範圍第1或2項之照明器，其特徵在於該發光 二極體（3 )係安裝在一金屬核心印刷電路板（丨3 )上。 11.如申請專利範圍第1 〇項之照明器，其特徵在於 該外殼（1 )係由金屬製成且設有冷卻鳍片（丨丨），且 金屬核心印刷電路板（1 3 )是經由一熱傳導連接結構與 金屬外殼（1 )接觸。 12·如申請專利範圍第！或2項之照明器，其特徵在於該照明 器包含控制電子用以改變發光二極體（3 ; 33 ; 43)的光通 量。
    裝 玎 線
    •16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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