双灯照明系统.pdf

本发明提供了一种照明系统，它包括：两个产生白光的灯(10)；匀光杆(30)，具有位于所述两个灯(10)之间的轴线(31)，所述匀光杆用于在输入端(32)接收来自所述两个灯(10)的白光并将白光从与所述输入端相反的输出端(34)导出；以及两个反射镜(20)，所述反射镜靠近所述匀光杆(30)的输入端(32)并朝相应的所述灯(10)倾斜，以将来自所述两个灯(10)的白光反射到所述匀光杆(30)的输入端中。

1.  一种照明系统，包括：
两个产生白光的灯；
匀光杆，具有位于所述两个灯之间的轴线，所述匀光杆用于在输入端接收来自所述两个灯的白光并将白光从与所述输入端相反的输出端导出；以及
两个反射镜，所述反射镜靠近所述匀光杆的输入端并朝相应的所述灯倾斜，以将来自所述两个灯的白光反射到所述匀光杆的输入端中。

2.  根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述反射镜相对于所述匀光杆以约40度到约45度之间的角度倾斜。

3.  根据权利要求2所述的照明系统，其中，所述两个反射镜在其相应的边缘处基本上在所述匀光杆的轴线上相交。

4.  根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述灯具有约1.0mm的电弧长度，所述反射镜与所述匀光杆的轴线形成约40.5度到41.5度之间的角度。

5.  根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述灯具有约1.0mm的电弧长度，所述反射镜与所述匀光杆的轴线形成约41度的角度。

6.  根据权利要求4所述的照明系统，其中，所述灯朝向相应反射镜上靠近所述匀光杆输入端的位置。

7.  根据权利要求6所述的照明系统，其中，所述灯布置在离所述相应反射镜上所述灯所朝向的位置的距离小于所述灯的焦距。

8.  根据权利要求6所述的照明系统，其中，所述灯布置在偏离相应矢量终点的位置处，所述相应矢量以所述相应反射镜上所述灯朝向的位置为原点、与所述匀光杆的轴线夹角为45度、且长度等于所述灯的焦距，所述灯的布置位置离所述匀光杆的输入端距离约为0.315mm，沿所述匀光杆轴线方向距离约为13.85mm。

9.  根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述灯具有约1.3mm的电弧长度，所述反射镜与所述匀光杆的轴线形成约41.5度到42.5度之间的角度。

10.  根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述灯具有约1.3mm的电弧长度，所述反射镜与所述匀光杆的轴线形成约42度的角度。

11.  根据权利要求9所述的照明系统，其中，所述灯朝向相应反射镜上靠近所述匀光杆输入端的位置。

12.  根据权利要求11所述的照明系统，其中，所述灯布置为离所述相应反射镜上所述灯所朝向的所述位置的距离小于所述灯的焦距。

13.  根据权利要求11所述的照明系统，其中，所述灯布置在偏离相应矢量终点的位置处，所述相应矢量以所述相应反射镜上所述灯所朝向的位置为原点、与所述匀光杆的轴线夹角为45度、且长度等于所述灯的焦距，所述灯的布置位置离所述匀光杆的输入端距离约为1.05mm，沿所述匀光杆轴线方向距离约为12.95mm。

14.  根据权利要求1所述的照明系统，其中，每个灯的瓦特数低于提供同样亮度的单灯系统。

双灯照明系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2004年5月26日提交的题为“Optimized Two LampIllumination System”的美国临时专利申请No.60/574,498的优先权，该申请全部内容通过引用而结合于此。
技术领域
本发明涉及采用两个灯来实现有效的亮度并延长灯寿命的照明系统。
背景技术
在通常的照明系统中，在灯的亮度与灯的寿命之间存在一种折衷。为了实现有效的亮度，通常要采用更高瓦特数的灯，以牺牲灯的寿命为代价。因此，采用以更高瓦特数灯为照明系统的装置寿命较短，需要对灯进行代价较高的更换。
发明内容
本发明提供了一种照明系统，它采用两个灯来实现有效的亮度和更长的灯寿命。该照明系统包括：两个产生白光的灯；匀光杆，具有位于所述两个灯之间的轴线，所述匀光杆用于在输入端接收来自所述两个灯的白光并将白光从与所述输入端相反的输出端导出；以及两个反射镜，所述反射镜靠近所述匀光杆的输入端并朝相应的灯倾斜，以将来自所述两个灯的白光反射到所述匀光杆的输入端中。
附图说明
本发明将参考附图进行说明，在附图中：
图1示出了根据本发明一种示例性实施例采用两个低瓦特数灯的照明系统；
图2示出了图1的照明系统以及来自两个灯的光路；
图3示出了对于根据本发明一种示例性实施例采用两个低瓦特数灯的两种示例性照明系统，光通量与来自单个高瓦特数灯的通量之比的曲线图；
图4示出了根据本发明一种示例性实施例采用两个低瓦特数灯的照明系统的几何示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种照明系统，它采用两个灯来实现有效的亮度和更长的灯寿命。如图1所示，照明系统包括两个灯10、两个倾斜反射镜20，以及匀光杆(integrator rod)30。在本发明的一种示例性实施例中，两个灯每个都包括低瓦特数的弧光灯，例如超高性能(UHP)灯，它产生瓦特数约在100到120瓦之间的白光19，可以从荷兰Eindhoven的Philips获得。这种瓦特数的灯的寿命会比单灯照明系统中常用的、瓦特数约为180到200瓦的灯长得多。灯10包括反射器12来对光进行会聚和导向。光是通过在两个电极14之间形成电弧而产生的。这些电极之间的距离被称为电弧长度(arc length)，通常取为几个标准的电弧长度之一。
匀光杆30布置在两个灯10之间，使得匀光杆30的轴线31离开两个灯10中每一个的距离基本相等，匀光杆30沿轴线31方向偏离灯10。匀光杆具有基本上透明的输入端32，该输入端32基本上垂直于轴线31并定位为朝向灯10。基本上透明的输出端34基本上垂直于轴线31并定位为远离灯10。虽然图1所示匀光杆具有方形截面，但是圆柱形匀光杆也在本发明所考虑到的范围内。
两个反射镜20相互靠近地布置在这些灯10之间，并沿匀光杆30的轴线31略微偏离。反射镜20各自具有基本上平的矩形反射表面从底部边缘21延伸到顶部边缘22。底部边缘21布置为靠近匀光杆30的输入端32。在本发明的一种示例性实施例中，这些反射镜20的底部边缘21在匀光杆30的轴线31处相交。这些反射镜相对于匀光杆30的轴线31倾斜，以将来自各个灯10的白光19优化为反射到匀光杆30的输入端32中，这将在下面更详细地说明。
如图2所示，来自灯10的白光11被引导到各个反射镜20上靠近其底部边缘21的位置26(示于图3中)处。来自各个反射镜20的反射光29在输入端32进入匀光杆30，经过积分的光束39基本上沿轴线31离开匀光杆30的输出端34。
发明人已经确定，经过积分的光束39的光通量随着灯的电弧长度而改变，也随着反射镜20与匀光杆30的角度(称为反射镜半角，因为它是两个反射镜20之间夹角的一半)而改变。图3分别示出了对于电弧长度为1.0mm和1.3mm的灯，在反射镜半角范围内，经过积分的光束39的光通量与单个灯的光通量之比的计算曲线41、42。应当明白，对于不同的电弧长度，峰值通量是在不同的半角处产生的。
图4示出了本发明的照明系统的几何示意图。θ角25是匀光杆的轴线31(图3中未示出)与反射镜20之一之间的角度。矢量B表示灯10之一产生的白光11，其长度等于灯10的焦距，并离开与匀光杆30的轴线31垂直的水平轴向β角27。β角27为45度。因此，矢量中分别与轴线31垂直和平行的分量Bx和By各等于矢量B的大小除以。
有若干个相互冲突的几何因素可以影响反射镜20的最佳角度以及灯10对反射镜20和匀光杆30的最佳位置。这些因素包括：有限的光束尺寸、被匀光杆外侧阻挡的光线、反射离开反射镜的错过匀光杆输入端的光线。发明人已经用系统分析程序确定了反射镜20的角度和灯10的位置。对于两种示例性电弧长度，计算得到的反射镜20与匀光杆30轴线31夹角的最佳值在表A中给出为θ。灯的最佳位置以Δx和Δy给出，其中Δx是计算得到的最佳位置沿垂直于(并远离)匀光杆30轴线31的方向离矢量B原点的距离，所述矢量B的大小等于灯10的焦距，并与匀光杆30的轴线31成45度角。与之类似，Δy是计算得到的最佳位置沿平行于匀光杆30轴线31(并远离匀光杆30)的方向离矢量B原点的距离。
                       表A