专利名称：带反光罩的电灯的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种带反光罩的电灯，它包括一个具有反光罩体的反光罩，它有一个凹形的反光表面，此表面选自椭圆体形的多个表面和抛物体形的多个表面，它还有一个光学轴线、一个位于反光罩内的焦点和一个光发射窗口；一个带有灯管的电灯，灯管处于真空密封状态下，其中有一个安置在光学轴线上的直线形的电气元件。
这样的带反光罩的电灯在未预公布的欧洲专利申请93202951.5(PHN14.512)中有说明。
这种已知的带反光罩的灯可以用于投影的用途，例如放映电影或幻灯片，也可用于投影电视设备中。在这些设备中，如同在放映电影和幻灯片时一样，在垂直于反光罩的光学轴线的平面上有一个光发射图象载体，例如，一个液晶显示屏或一个DMD(数字镜设备，Digital MirrorDevice)屏。这种图象载体通常都是矩形的，例如，其宽/高比为4/3或16/9。
作为对带反光罩的电灯的要求是，能明亮而又均匀地照射图象载体，从而使光学系统(它可能包括一个投影透镜)能够清晰而均匀地在屏幕上显示图象，以便可从其上观看到图象。
但是，照射的均匀性可能因电气元件的不正确的放置而受到有害的影响。另外，电气元件还可能改变其位置，例如，由于在高的工作温度下发生不同的膨胀，或者因为作为光源的放电电弧改变了在电极上的作用点。
照射的明亮程度则因下列事实而受到有害影响，即带反光罩的电灯提供一个圆形的照明场，而图象载体是矩形的。因此有一部分的光被投射到图象载体之外。这部分的光在更为拉长的图象载体(16/9)的情况下则要大于载体具有接近方形的形状(4/3)的情况。
美国专利A-4,021,659公开了一种供投影使用的椭圆形反光罩，其中正好容纳一个白炽灯。这个灯有一个轴向放置的白炽发光体。反光罩的反光表面上铺叠着许多小平面，它们同时被按径向的道及圆周带的形状排列。由于这些小面的这样的排列，反光罩仍保持其旋转对称的形状，这些小面则具有梯形的形状。这些小面全部都以其平行边垂直于半径。它们可以有凸起的表面。这些小面的目的是增加照射场的照射均匀度。
这些小面把白炽发光体的放大了的影象以相互重叠的方式投射到第二焦点上。在所引用的专利中所包含的照片上可显示出得到了一个改进了均匀性的照射场，不过它仍然是不规整的而且是圆形的。
本发明的目的就是提供一种像开头一段所说明的那种带反光罩的电灯，通过它，一个在垂直于光学轴线的平面P上的矩形场DP可以被均匀地并且具有更高效率地照射。
按照本发明，这个目的是这样实现的，即反光表面主要是由铺叠在总体外形上的基本上是平面的、且基本上是四边形的各反射小面构成的，这些小面的每一个都有一个与凹状的总体外形相切的切点，并且每一个都分别照亮平面P中的一个场，该P平面垂直于光学轴线并和光发射窗口有一定的距离，对于每个小面这些场都有基本相同的形状和大小并且有相同的取向，和光发射窗口的直径为DLS，电气元件的轴向尺寸为L，DLS/L的值大于40。
所述的名词“总体外形”或基本形状或总体形状，在这里是用来表明在没有铺叠小面的情况下反射表面所具有的形状。
本发明特别基于这样一种认识，即当使用例如带有安排成径向的道状和环状带的小面的椭圆体反光罩时，被照亮的基本上是一个圆形场。各小面在平面P上产生图象，这些图象沿着光学轴线旋转，每次相互间差一个α角，并且从一道到另一道按环形带状而移动。这里的角度α＝360°/n，n是道的数量。这可以从
图1中看清楚。
在图1中，矩形场DP被安排成和光学轴线4同心。小面向这个场提供四边形的图象。4个相重合的图象的角落上各点被做上一次标记。相邻的小面和它们的图象相互之间每次转动一个360°/24＝15°的角度。这个图显示所有各小面所贡献出的照明的场是圆形的，且在这个范围内照明可能是均匀的。在圆形之外的照明是损失掉的，因为它们不均匀。但是，在圆形之内的光也只能部分地被利用，因为只有场DP被利用，而它要小于该圆形。
按照本发明，为了针对这一点而在带有反光罩的电灯中所采取的措施包括根据小面相对于电气元件的距离来选择各小面的形状和尺寸，使得每个小面在平面P上照射一个场，这个场与矩形场DP具有基本上相同的形状和尺寸。这个措施还包括由小面照射的场和场DP具有基本上相同的位置，即基本上相同的围绕着光学轴线的旋转位置。根据这一点，可见各小面在P平面中所照亮的各个场基本上有相等的形状和尺寸并且基本上平行于一条直线。
这些措施在反光罩的轴向方面有视觉上可看到的效果。如果反光罩(见图2)在通过轴线的垂直平面V中具有水平边缘的各小面，则在通过轴线的水平平面H中反光罩将有其它各小面的水平边或具有水平或基本水平的中心线的各小面。后者取决于反光罩的尺寸和小面的尺寸。因此，各小面都有相同的取向，就像在上述的水平和上述的垂直平面中的小面一样。这是和所引用的美国专利4,021,659的反光罩主要的不同点，在该专利中在垂直平面中的小面相对于在水平平面中的小面要转90°的角。这种已知反光罩的小面在这两个平面上以及这两个平面之间都有相同的形状，而按照本发明的反光罩的小面则不相同。此外，和已知的反光罩相反，在垂直平面中的小面的数量也不等于在水平面中小面的数量。
另外的结果是，按照本发明的反光罩在平面之间有不带小面的区域，这和已知反光罩也是相反的，在已知反光罩中小面布满了整个反光罩的表面积。按照本发明，即使在反光罩表面积上有最大可能的安装密度的情况下，小面似乎仍然具有某种无序的安排。对于这些小面有可能加以扩展以便布满整个反光罩，但是这些扩展仅能把光投向矩形的目标区域之外，因而是没有用处的。
本发明还部分地基于这样一种认识，即对于高度均匀的照明情况来说，有必要使电气元件、因而也就是使光源相对于反光罩而言是较小的。这是表现在光发射窗口的直径DLS和电气元件的轴向长度L之间的比为最小这一点上。因此电气元件的轴向长度将为1.8毫米或更小，最好为1.5毫米或更小，举例而言，在这种情况下直径DLS为75毫米。这样，电气元件将是一个准点源，其DLS/L为50或更大。
带反光罩的电灯将均匀地并且以更高的效率照射垂直于光学轴线的平面P上的一个矩形场DP。
电气元件可以是一个白炽灯，例如，装在石英玻璃的并且例如充填以卤素元素的灯管中。由于它所能达到的高的发光效能和高亮度，电气元件最好是例如设在石英玻璃或陶瓷灯管中的可电离的介质中的一个放电通道，在那里有可能例如在电极间的该介质中产生高压的放电电弧。这种介质可以是一种稀有气体，例如氙，其充填压强可以例如为几个巴，也可能再加上汞，其工作压强可为约200巴或更高，并且/或者还具有金属卤化物。
当各小面在大体上在其几何中心即其对角线的交点上与反光罩的反射表面的基本形状相切时，情况是有利的。这将促使小面可以更密地安装。在各小面之间的区域可以例如为吸收光的，但在优选的实施例中它们是散射光的。这样，这些光就可被有效地利用，因为它们对于由各小面所实现的照明增加了漫射光。
当电气元件是由在灯管的相对两端进入灯管的电流导体供电时，最好是把一根导体从反光罩中各小面之间的这样一个区域的开口处穿过反光罩。在这种情况下不会有、或仅有很小的主要的有用反光面积的损失。
如果反光罩具有椭圆形的总体外形的反光表面，则电气元件可以放在反光罩内部的焦点上。这时由各小面在平面P上所照亮的各个场基本上重合。如果反光罩具有抛物体形的总体外形，而且电气元件从焦点移向了光发射窗口，则该反光罩的性能基本上和椭圆体形的相同，并且被照亮的场仍然基本上重合。如果电气元件是在抛物体形的总体外形的反光罩的焦点上，则可以使用一个透镜来使各被照明场在平面P上重合。一个透镜，一个聚光器，通常已经用于图象投影系统以便把光折射到图象载体上并把它成象于投射透镜的输入孔径上，而这个投射透镜则把象显示在屏幕上。
反光罩可由金属制成，例如用铝制成，或者在别的情况下，也可用例如玻璃或合成树脂制成，它们可以提供一个反光表面，例如一层铝、银或金，或者也可以是一个反光的分光镜。后者更为有利，因为这样的一种滤光器可以有相对较高的反射率，还因为有可能使不希望有的辐射(如热辐射)通过这样的滤光器。
为了装置的安全，把反光体用透明的板封闭起来是较为有利的。由此可以防止易燃物体接触到灯的炽热部分。由此也可以减少灯泡的爆炸所带来的危害。透明板可以用一种胶(例如硅胶)来固定在反光体上。但是换一种方式，也可用机械方式来固定透明板，例如用一个围绕反光体的金属环状法兰。除此以外，也可以用一种夹紧环或多个夹具。透明板还可以具有光学上的功能，例如，成为一个色调校正滤色镜或一个正象透镜，以便例如用来使被照亮的各个场在平面P中重合。
在透明板的一面或同时在其两面加上一层防反射镀膜是有好处的。由此可以使在相关表面上因反射而损失的光减少或基本上被消除，这种反射损失可达到入射光的约4％。在表面上可以有这样的镀层，例如，诸如MgF2这样的低折射率(如1.38)材料的λ/4的一层镀层。或者也可用双层的镀膜，例如，一层λ/4的高折射率(如n＝1.70)层和在其上再覆盖一层低折射率的层。在另外的情况下也可以使用多层镀膜，例如一个λ/4层采用n＝1.7，一个λ/2层采用n＝2.0，并再在其上用/4的n＝1.38的一层。这里对λ的选择是使用光谱中可见光部分的波长，例如在此光谱中心的波长。
电灯可以固定地和反光罩相连，或者也可以可更换地安装在里面。
在带有抛物体总体外形的反光罩的电灯的实施例中，电气元件是处在反光罩的焦点上的，它具有如下的优点，即带有反光罩的灯可以很容易地适应投影设备制造厂所作的专门选择，在这种投影设备中要用到这种带反光罩的灯。这里，可参考图3和4。
图3表示投影设备的基本原理。带反光罩S的灯把光线投射到在平面P上的场透镜FL上。在它的后面有一个图象载体IC，从那里之后的一个距离处有一个投影透镜PL。场透镜FL把光会聚到投影透镜PL上。图象载体IC在光束上传递图象信息。投影透镜PL在相当远的距离以外的投影屏幕PS上形成图象载体上的图象。
参考图4来解释一个额外的透镜EL(例如在光发射窗口上的透镜)在具有抛物体总体外形的带小面的反光罩的条件下是如何使带反光罩的灯适应于投影设备、并且特别是适应于其中所用的投影透镜PL的。反光罩LS的各小面反射从焦点F来的光线并使这个光线最强地传播到小平面对角线的平面上。光线由该额外的透镜EL所会聚并趋向平面P中的场透镜FL，在这个平面上矩形场DP以其对角线尺寸来表示。场透镜会聚通过图象载体IC(在图中以其对角线的尺寸示出)的光，并将其投向投影透镜PL。
从各个小面的相应各角落点来的平行光射线a、b和c被一起送到额外透镜EL的焦面上。场透镜FL就位于这个焦面上。因此，对于EL的焦距FEL下式成立X＝FEL(1)投影透镜PL在相当远的距离以外建立图象，所以对于PL的焦FPL而言下式成立Y≈FPL(2)额外的透镜的直径DEL必须如此之大，使得所有从带反光罩LS的灯来的光都投射到直径为DPL的投影透镜PL上。线p和q表明DEL/DPL＝x/y (3)从(1)、(2)和(3)可见，为了使带反光罩的灯适合于投影设备，必须选择一个额外的透镜使得FEL≈FPL·DEL/DPL(4)为了使设备的光学轴线保持尽可能的短并使额外透镜有尽可能小的直径，已发现让DEL等于DLS是有利的，因此把额外的透镜合并到反光罩的光发射窗口中去是有利的，这样就使FEL≈FPL·DLS/DPL(5)
本发明将被更详尽地进行描述，并且，按照本发明的带反光罩的灯的一个实施例将示于图中，其中图1表示由已知的反光罩照亮的场的形状；图2是按照本发明的反光罩的一个象限的轴向外貌图；图3表示投影设备的基本原理；图4表示按照本发明的带反光罩的灯的一个实施例中光束的通道；图5是带反光罩的灯的一个实施例的轴向截面图；和图6表明另一种实施例的光线通道的细节。
在图5中带反光罩的电灯有一个带反光罩体2的反光罩1，该反光体罩有一个凹形的反光表面3，此表面形状选自椭圆体形和抛物体形的各表面，该电灯还有一个光学轴线4、一个处在反光罩内部的焦点5和光发射窗口6。电灯10有一个灯管11，它处于真空密封的状态下而且其中有一个直线形的、位于光学轴线4上的电气元件12。
在图中所显示的反光罩看起来是光滑的，但事实上它的反光面3基本上是由大体上是平整的、和大体上是四边形的反光小面7铺叠在总体外形上而构成的，如图2所示，每个小面都有与凹形总体外形相切的一点8，见图6。每个小面7都在垂直于光学轴线4且离开光发射窗口6一段距离的平面P上照亮一个场DP，对每个小面而言，这个场基本上有相同的形状和尺寸而且有相同的取向。光发射窗口6的直径为DLS，电气元件12的轴向尺寸为L，DLS/L大于40。
在所示的实施例中，反光表面有一个抛物体形的总体外形，DLS为75毫米。在图中的电气元件12是高压汞蒸汽放电通道，其工作压力为200巴或更高，它被安置在反光罩1的焦点5上。该灯10所消耗的功率约为100瓦。电气元件、即电极23之间的放电通道的轴向长度L为1.4毫米，所以DLS/L之比在所示的实施例中约为53。在另一种情况下，一个相似的灯被不可拆卸地安装在类似的反光罩中，消耗功率约为130瓦，长度L为1.8毫米，所以所述的比值为41.7。在另外一个类似的反光罩中其DLS＝100毫米，当应用在上述两种灯上时其比值分别为约71和约56。
在所示的实施例中，小面7的相切点8位于它们的几何中心(见图6)，即它们的对角线的交点。
处在小面7之间的区域9(见图2)是光散射的。
一个延伸到电气元件12的电流导体13经过设在反光罩体2上并处在小面7之间的区域9上的一个开口21(参见图2)而通向外边。
一个透明的板20封闭了光发射窗口6。在图5中，这块板20还起光学上的作用，它是作为额外的正象透镜EL而构成的，这个透镜和光发射窗口合成一体。因此这个透镜的直径DEL＝DLS。这个透镜在其两面都有镀层22，例如，一层λ/4的MgF2，λ是光谱中可见光部分的波长，例如575纳米。
在图6中，反光表面有一个椭圆体形的总体外形。直线形的光源12轴向地安置在焦点5上。各小面7都以它们各自的几何中心作为它们与总体外形相切的切点。它们每一个都分别在平面P上照亮一个基本上是矩形的场DP。所有小面7的场DP基本上都有相同的形状和尺寸，并有相同的取向。在图中，各场DP全部重合。在另外的情况下，如果反射表面具有抛物体形的基本外形，则各个小面的场DP在平面P上将有相互之间的位移，但它们应具有相同的取向(对照图4)。在图5的实施例中，额外的正象透镜EL将会使各个场在轴线4上重合。
权利要求
1.一种带反光罩的电灯，包括一个反光罩(1)，它有一个有凹形反光表面(3)的反光罩体(2)，该反光表面选自椭圆体形的多个表面和抛物体形的多个表面，它还有一个光学轴线(4)、一个处在反光罩内的焦点(5)，和一个光发射窗口(6)；一个电灯(10)，它有一个灯管(11)，该灯管处于真空密封的状态下，且在其中有一个安置在光学轴线(4)上的直线形的电气元件(12)，其特征在于，该反光表面(3)是由基本上是平面且基本上是四边形的、铺叠在总体外形上的各反射小面(7)所构成，这些小面每一个都有一个与凹形总体外形相切的切点(8)并且每一个都分别照亮一个垂直于光学轴线(4)且距光发射窗口(6)一段距离的平面P上的场DP，这些场对于每个小面基本上有相同的形状和尺寸，且有相同的取向，和该光发射窗口(6)的直径为DLS，电气元件(12)的轴向尺寸为L，比值DLS/L大于40。
2.如权利要求1所要求的带反光罩的电灯，其特征在于，每个小面(7)的切点(8)与它们的几何中心基本上相重合。
3.如权利要求1或2所要求的带反光罩的电灯，其特征在于，位于小面(7)之间的区域(9)是光散射的。
4.如权利要求1和2所要求的带反光罩的电灯，其特征在于，连接到电气元件(12)的电流导体(13)通过在反光罩体(2)上的小面(7)之间的一个区域(9)上的开口(21)。
5.如权利要求1和2所要求的带反光罩的电灯，其特征在于，由一块透明的板(20)把光发射窗口(6)闭合。
6.如权利要求5所要求的带反光罩的电灯，其特征在于，该透明板(20)在光学上是有作用的。
7.如权利要求6所要求的带反光罩的电灯，其特征在于，该透明板(20)有一防反射的镀层(22)。
8.如权利要求6或7所要求的带反光罩的电灯，其特征在于，该反射表面(3)有抛物体形的总体外形，电器元件(12)位于焦点(5)上，和透明板(20)是正象透镜。
全文摘要
一种带反光罩(1)的电灯(10)，有旋转对称的总体外形的反光表面(3)，在其上铺叠着平整的四边形小面(7)，它们和总体外形相切，小面的每一个都照亮垂直于反光罩(1)的光学轴线(4)的平面(P)上的一个矩形场(DP)，这些场都有相同的外形和尺寸，并有相同的取向。因此，使带反光罩的电灯能以高度的均匀性和高效率来照明一个矩形场。该带反光罩的电灯可用于图象投影设备。
文档编号F21S2/00GK1128559SQ95190400
公开日1996年8月7日 申请日期1995年3月24日 优先权日1994年4月8日
发明者M·西肯斯, J·P·M·安塞斯 申请人:菲利浦电子有限公司