CN87107021A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

所提供的一种照明装置，绕反射镜(1)的光轴环 形地布置有多个N光源(2)。通过提供相对于光源对 称布置的中央镜面柱(10)，提高了这种装置的效率及 其使用寿命。镜面柱(10)具有DN对称性，它将由光 源发出的光线沿偏离光源本身的方向反射，从而减少 了反射而回到光源上的光量，以及减少了它们的热负 荷。

Description

本发明涉及一种照明装置，尤其是涉及一种产生强光束的照明装置。

由于光源本身产生的热量的结果，照明装置的光输出量通常是受到光源上的热负荷所限制的;当光源的输出量增加时，主要是由于置于其上的非常高的热负荷，这样会使光源的使用寿命缩短。本发明提供了一种照明装置，对于该装置的一定输出量，光源的寿命可以延长。

在电影和电视机的照明中，由于产生若干个阴影的数个光源会给出不逼真的效果，所以希望提供一种产生单一，限定阴影的光源。单一阴影可由单一光源或灯泡而产生，可是单一光源产生的光束的强度是受到光源在用以产生强光束所必需的高温下的热负荷所限制的。在一个实施例中，本发明提供了一种仿效单一光源的照明装置，尽管它是由若干个光源组成的，但它只产生单一的阴影，由于采用若干个光源的结果，这种照明装置能产生强光束。此外利用本发明的装置还能以高效率提供照明。

根据本发明提供的一种照明装置包括一凹面反射镜，围绕一条轴线（该轴线最好就是反射镜的光轴）隔一定间距环形地配置于该凹面反射镜前面的多个N光源，以及一个位于由光源组成的圆环内的中央镜面体，该镜面体的外表面是由布置成使得镜面体具有D_N对称性的若干部分组成的。

如果一镜面体具有D_N对称性，这是指它有N个镜对称平面，这些平面之间有360°/N角。

借助于附图，只是通过例子来讨论本发明，其中：

图1a和1b是本发明装置的第一实施例的局部剖视图和顶视图，以及

图2是本发明装置的第二实施例的详细顶视图。

先参照图1a和1b，图中配置有一个任何理想凹形（例如抛物面）的、用不锈钢或钛制成的反射镜。六个等离子体光源2对称地布置在围绕抛物面反光镜的光轴1′的一个圆环上。这六个光源位于靠近抛物面反射镜的焦点3的一个平面内。反射镜内还配置有一个中央镜面柱10，这个中央镜面柱10也是用不锈钢或钛制成的，镜面柱的外部具有沿着其长度延续的一些沟或槽11。相邻的槽相交于顶端12处（当沿着如图1b的横截面观察时），每个光源相对于这些顶端的其中之一而设置。槽的横截面可以是不会将光反射回到光源2上的圆形，抛物面形或其它任何理想的形状。最好，中央镜面至少含有光源数两倍的槽。中央镜面有十二条等间距的镜面对称轴，六条通过相对的顶端12;而六条通过相对的槽底;因而镜面柱具有D₁₂对称性。

带槽的中央镜面柱10是空心的，它有一条中心通道12′，空气可以穿过中心通道12′吹入，以冷却该内镜面。

从一个三相电源（虽然任何其它的相移电源可以代替使用）向照明装置的光源输入交变电流;每一相连接两个光源（通常彼此相对布置的那两个，例如光源2a和2b），这样，在整个照明装置内由于交变电流引起的各个灯的闪烁现象就几乎看不出来，因为当一对灯发出较低强度的光时（即在其周期的最低强度时），其它四个光源正发出强度接近它们的最大值的光，这样，这些灯的闪烁就趋于抵消。

工作时，从光源发出的光照射到中央镜面10上，并且由沟11聚焦，在两个毗邻的光源之间产生一个虚象，这就增加了由照明装置发出的光的均匀性，由于这些虚象作为一些附加的光源，使之在灯中形成总共12个实的或表观的光源。这十二个光源仿效单个光源，因为它们共同产生单一的阴影。

中央镜面沿偏离光源的方向反射光线，所以该反射光线不会提高光源的温度，因而它们有长的使用寿命。因为对于一定的光输出，本发明装置上的热负荷比以前的装置低，镜面不会很快变质，从而导致整个装置以及尤其是光源的使用寿命得以增长。此外图1中的照明装置的生产成本也较低。

图1中所示的照明装置价廉、具有高的输出功率和低的热负荷，并能产生均匀和无闪烁的光线。利用内镜面使照明装置的效率提高了大约15%。

为了进一步减少光源上的热负荷，镜面柱被加工成某种形状，以在光源之间形成热屏（见图2）。由于这种热屏的结果，对于具有相同体积的照明装置，在相同的热负荷下可以使用具有较大的光总输出量的光源。同时，本发明的照明装置的光效率也得到了提高。

图2表示内镜面的另一种形状（图2的照明装置在其他方面是与图1的照明装置相同的）。图2的镜面的内部状形是以下列方式得到的：玻璃球，即等离子体光源的灯泡2映在一个想象的平面6上，形成一个象2′，而下一个光源球就放在这个位置上（图2）。镜4，5的表面必须放置在离开光源2，2′一定距离处，这段距离是由光源玻璃球的直径和照射在镜面上的光源输出强度所决定的;这是因为辐照输出的其中一小部分总是被镜面所吸收，而使镜面变热。对于某种镜面材料，这样产生的温度是建造照明装置的一个绝对限制因数，由于如果温度太高，镜面会熔化或变质。虽然铝可以用于低强度的用途，但是镜面最好是用不锈钢或钛制成的。

已经发现，图2中所示的几何形状4-5能提供最低的热负荷;可是这种外形不能被描述为一简单的可数学限定的形状的其中一部分（亦即是它不能由任何单一的函数所给出），而它的各个部分却是可以用函数给出的。在一个最佳实施例中，该形状是由延伸于平面6和6′之间的各段曲线构成的;每段曲线是一变换的正弦曲线，即一个其幅值和/或频率已予变更，和/或其本身已予旋转的正弦曲线;这条曲线有一个拐点7，它的顶点8和9是正弦曲线和对称平面6和6′的交点。上述正弦曲线部分的三个变换（或参数）可以这样的方式经数学计算达到最佳值而使从等离子体光源发射的辐照以尽可能小的量反射回到等离子体光源。使用图1或图2的照明装置，只有总发射量的3-4%被反射而回到光源。这就保护光源不致过热，而且具有所用的内镜面不会过热及其反射性能不会劣化的效果。在实验过程中，曾经试图将镜面形成为漫射镜或部分漫反射镜，发现在这种情况下，伴随效率的略为减低，照明装置的光分布获得了改善。

同时还试验了具有可由其它“乘方”公式例如抛物线或高次幂曲线的渐伸线或圆柱表面所描述的表面的镜面。发现当中央镜面的形状对称时，内镜面和辐射照等离子体上出现最小的热负荷，这种布置还给出了最大的光发射。在最佳热状态下，照明装置的效率提高了30%，到达目标物体上的光通量增高了15%。因此利用一种经验方法，发现采用内镜面显著地提高了照明装置的效率，而同时减少了光源上的附加热负荷。从实验中已经搞清楚：中央镜面的最佳好处可用一种内镜面布置而获得，其中各部分可以这样一种方法得出，即使它映在一想象平面6上，然后再映在一新的平面6′上，直到平面上的一系列镜象沿着光源的节圆（pitch    cizcle）精确地到达起始位置。

反射作用或想象镜平面的数量最好正好为光源数的两倍;当有偶数个光源时，因为每个镜对称平面包含两个想象平面6和6′（结合图2所述），这种镜面就有N个镜对称平面。这种对称叫做D_N对称（其中N是光源数），这是一种众所周知的对称形式。这种镜面可以包含多于N个对称平面，例如2N个平面，如图1中镜面10的情况一样，具有12个这样的平面，但是要体会到，这些镜面同样具有D_N对称。

Claims (10)

1、一种照明装置，其特征在于包括：一个凹面反射镜绕一条轴线以一定间距环形地配置在该凹面反射镜前面的多个N光源，以及一个位于该光源组成的圆环内的中央镜面体，该镜面体的外表面是由布置成使得该镜面体具有D_N对称性的若干部分组成的。

2、一种根据权利要求1的照明装置，其特征在于：所述每一部分是由至少两个共同相交于一顶端的曲面组成的，而每个光源是相对于一相应部分的顶端布置的。

3、一种根据权利要求2的照明装置，其特征在于：所述每个曲面的横截面具有对应于一圆、一正弦曲线或者一抛物线或一数学高次幂曲线的渐伸线的一段的形状。

4、一种根据权利要求3的照明装置，其特征在于：所述那些数学形状已被沿任一方向伸展和/或收缩、和/或旋转。

5、一种根据权利要求1的照明装置，其特征在于：该中央镜面体的该反射面是部分漫射的。

6、一种根据权利要求1的照明装置，其特征在于：所述每部分使其对应的光源不受相邻光源的影响。

7、一种根据权利要求1的照明装置，其特征在于：该中央镜面体具有D_2N对称。

8、一种根据权利要求1的照明装置，其特征在于：该反射镜的该凹面具有一旋转体的形状。

9、一种根据权利要求8的照明装置，其特征在于：该反射镜为一抛物面。

10、一种根据权利要求1的照明装置，其特征在于：数个独立的光源与一相移交变电流源的独立相相连接。

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