具有灯和反射器的大功率照明器.pdf

本发明涉及一种大功率照明器，具有至少一个灯(1)和一个部分地包围所述灯(1)的反射器(2)，该反射器用于将由所述灯(1)发出的光聚束成一个定向射束，其中，该反射器(2)具有一个反射内表面(3)，该反射内表面由于到所述灯(1)的距离不同而包括一些具有不同要求的区域，该反射器(2)由至少一个第一子反射器(5)和一个第二子反射器(6)构成，所述第一子反射器和所述第二子反射器在对接棱边(11)上相互靠置并且所述第一子反射器和所述第二子反射器的反射表面(9，10)共同地构成该反射器(2)的反射内表面(3)，由此，本发明允许在该反射器(2)的制造成本优化的情况下优化该反射器。

1.  大功率照明器，具有至少一个灯(1)和一个部分地包围所述灯(1)的反射器(2)，该反射器用于将由所述灯(1)发出的光聚束成一个定向射束，其中，该反射器(2)具有一个反射内表面(3)，该反射内表面由于到所述灯(1)的距离不同而包括一些具有不同要求的区域，其特征在于：该反射器(2)由至少一个第一子反射器(5)和一个第二子反射器(6)构成，所述第一子反射器和所述第二子反射器在对接棱边(11)上相互靠置并且所述第一子反射器和所述第二子反射器的反射表面(9，10)共同地构成该反射器(2)的反射内表面(3)。

2.  根据权利要求1的大功率照明器，其特征在于：通过所述对接棱边(11)彼此分开的这些子反射器(5，6)经受所述灯(1)的不同的平均热负荷。

3.  根据权利要求1或2的大功率照明器，在该大功率照明器中，该反射器(2)具有一个在纵向方向(L)上增大的反射内表面(3)，其特征在于：在所述对接棱边(11)上相互靠置的这些子反射器(5，6)在该纵向方向(L)上相互连接。

4.  根据权利要求1至3之一的大功率照明器，其特征在于：所述对接棱边(11)形成一条闭合的线。

5.  根据权利要求1至4之一的大功率照明器，在该大功率照明器中，该反射器(2)具有一个用于使所述灯(1)穿过的孔(4)并且从该孔(4)起越过所述灯(1)具有增大的横截面，其特征在于：所述第一子反射器(5)绕该孔(4)设置，所述第二子反射器(6)在横截面增大的方向上连接在所述第一子反射器(5)上。

6.  根据权利要求1至5之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)通过在这些子反射器(5，6)的厚度上制齿的互补的对接棱边(11)相互连接。

7.  根据权利要求6的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)按照槽-键连接的方式相互连接。

8.  根据权利要求1至7之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)的表面(9，10)连续地相互连接。

9.  根据权利要求1至8之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)通过在这些子反射器的外侧跨接所述对接棱边(11)的固定装置(13)彼此相对保持。

10.  根据权利要求9的大功率照明器，其特征在于：所述固定装置(13)使这些子反射器(5，6)在预紧力下相互压紧。

11.  根据权利要求10的大功率照明器，其特征在于：所述固定装置(13)构造成卡锁装置。

12.  根据权利要求1至11之一的大功率照明器，其特征在于：所述第一子反射器(5)具有一个反射表面(9)，该反射表面小于该总反射器(2)的反射表面(3)的一半。

13.  根据权利要求12的大功率照明器，其特征在于：所述第一子反射器(5)的反射表面(9)小于该总反射器(2)的反射表面(3)的三分之一。

14.  根据权利要求1至13之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)的反射表面(9，10)通过优选多层的涂层构成。

15.  根据权利要求14的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)的涂层在其材料方面构造得不同。

16.  根据权利要求14的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)的涂层在其材料方面构造得相同。

17.  根据权利要求14至16之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)的涂层以不同的涂覆方法施加。

18.  根据权利要求14至16之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)的涂层以相同的涂覆方法施加。

19.  根据权利要求1至18之一的大功率照明器，其特征在于：所述第一子反射器(5)具有一个用玻璃陶瓷材料制成的基体(7)，该基体具有一个构成该反射表面的涂层(9)。

20.  根据权利要求1至19之一的大功率照明器，其特征在于：所述第二子反射器(6)具有一个用玻璃、尤其是硅酸盐玻璃制成的基体(8)，该基体具有一个构成该反射表面(10)的涂层。

21.  根据权利要求14至20之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)具有光学干涉涂层作为反射表面(9，10)。

22.  根据权利要求1至21之一的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)至少之一具有其反射内表面(9，10)的小面化部。

23.  根据权利要求22的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)具有相同的小面化部。

24.  根据权利要求22的大功率照明器，其特征在于：这些子反射器(5，6)具有不相同的小面化部。

具有灯和反射器的大功率照明器
技术领域
本发明涉及一种大功率照明器，该大功率照明器具有至少一个灯和一个部分地围绕灯的反射器，该反射器用于将由灯发出的光聚束成一个定向射束，其中，反射器具有一个反射内表面，该反射内表面由于到灯的距离不同而具有一些具有不同要求的区域。
背景技术
在此所述类似的大功率照明器例如是用于数字投影的光源以及用于对舞台、建筑物及类似物进行照射的聚光灯。由于灯例如卤素灯、尤其是超高压水银灯的高功率，包围灯的反射器受制于其热负荷极限，因为由灯发出的热辐射通常与灯的光功率成比例。但因为照明器的结构尺寸不应以与所使用的光功率或热功率相同的程度提高，所以反射器每单位表面的热负荷强烈上升，由此达到对于反射器体的长期热形状稳定性关系重大的临界值，如转变温度、软化温度和额定平均线热膨胀系数。转变温度和软化温度是所述体的长期热形状稳定性的参数，而额定平均线热膨胀系数a反映所述体对短期温度变化的耐抗性。
具有很小的通常适用于反射器的线膨胀系数a的玻璃类型是硼硅酸盐玻璃，这种硼硅酸盐玻璃如以商标(Schott股份公司，美因兹)在市场上出售。但这种玻璃类型对于上述应用情况受制于其负荷极限，由此，必须使用替代材料。
作为替代材料尤其是适用玻璃陶瓷，这种玻璃陶瓷尤其抗耐短期温度变化，这种温度变化如当闭合的聚光灯系统中的发光器接通或关断时产生。因此，在高功率聚光灯的情况下优选使用玻璃陶瓷反射器，在这种玻璃陶瓷反射器中产生热引起的破裂之前，这种玻璃陶瓷反射器具有明显高的交变温度耐抗性。但玻璃陶瓷反射器的缺点尤其在于与用玻璃组合物例如制成的、尺寸可比较的、按照标准的反射器相比其制造成本高。此外，用玻璃陶瓷制造的反射器在内反射器面被涂覆时具有技术缺点——当其通过涂覆方法、尤其是PICVD方法(Plasma-Impulse-Chemical-Vapor-Deposition)来制造时，因为该方法基于将微波输入耦合到待涂覆的区域中。玻璃陶瓷根据其陶瓷化状态对于微波具有明显变动的穿透性或明显不同的吸收能力。由此，涂层参数以及由此在涂覆过程中得到的涂层特性如透射能力、光学折射值以及机械或化学涂层特性强烈地与反射器材料的陶瓷化状态相关。由此，尤其是特性保持相同的大玻璃陶瓷反射器的批量生产非常困难。反射器材料的涂层意义重大，因为这种涂层在多数情况下这样构造，使得该涂层不仅镜面反射尽可能多的光，而且同时使光源(灯)的热辐射穿透反射器，由此，在光路中相继的光学部件如透镜漫射盘或滤波器承受显著低的热负荷。为了将尽可能多的热辐射从反射器输出耦合，涂层必须这样构造，使得该涂层在约400至700nm的可见范围内反射尽可能多的光，以便产生高的镜面作用，而在紧接其后的高于700nm的波长范围(近红外范围)内，尽可能大部分的热辐射应穿过涂层。这种红外辐射于是通常在很大程度上不仅穿过涂层，而且穿过反射器材料，由此，该红外辐射被直接从聚光灯系统输出耦合。
这样一种用于所谓冷光镜系统的涂层在舞台聚光灯和用于数字投影(例如电影投影)的投影仪中广泛流行并且不可通过简单的金属涂层实现。而是必须施加一系列具有不同折射指数的光学干涉交替层。这种干涉层系统也用于其它应用情况，如UV保险滤波器、色转换滤波器、带通滤波器、反射消除层等等，因此已经充分公知。这种干涉层系统由交替地高折射率和低折射率的层构成，这些层在视觉范围内必须足够透明。尤其适用于低折射率的层的是具有约1.45折射值的二氧化硅SiO2，因为该二氧化硅非常透明并且可承受非常高的热负荷。
作为高折射率的层，大多使用用具有2.4至2.5折射值的二氧化钛TiO2制成的层，但其中该材料不是非常耐抗温度并且经常在可见范围内容易吸收。具有约2.35折射值的五氧化二铌Nb2O5具有类似特性。
作为交替层系统中的透明的并且热稳定的高折射率的材料大多使用氧化锆ZrO2或五氧化二钽Ta2O5。但这两种在其它情况下在高热负荷下很好地适用于冷光镜的材料具有缺点：它们的折射值与具有约2.05至2.15的氧化钛的折射值相比明显低。由此，在干涉层系统中需要明显多的用ZrO2和SiO2或用Ta2O5和SiO2制成的交替层，以便实现与在用TiO2和SiO2制成的交替层系统中相同的光谱曲线特性，这对反射器的涂层成本产生不利影响。
因此，存在具有不同优点和缺点的系统供反射器的涂层使用。通常，高的温度稳定性产生高的制造成本，这尤其是对于较大的反射器尤其起决定作用。
发明内容
因此，本发明的问题在于，可将确定的基本材料和涂层的优点用于反射器，但达到合理的制造成本。
根据本发明，提出了一种大功率照明器，该大功率照明器具有至少一个灯和一个部分地包围灯的反射器，该反射器用于将由灯发出的光聚束成一个定向射束，其中，反射器具有一个反射内表面，该反射内表面由于到灯的距离不同而包括一些具有不同要求的区域，其中，反射器由至少一个第一子反射器和一个第二子反射器构成，所述第一子反射器和所述第二子反射器在对接棱边上相互靠置并且所述第一子反射器和所述第二子反射器的反射表面共同地构成反射器的反射内表面。
为了解决该任务，根据本发明，开头所述类型的大功率照明器的特征在于，反射器由至少一个第一子反射器和一个第二子反射器构成，所述第一子反射器和所述第二子反射器在对接棱边上相互靠置并且所述第一子反射器和所述第二子反射器的反射表面共同地构成反射器的反射内表面。
因此，根据本发明的用于大功率照明器的反射器至少构造成两件式。因此，本发明允许在对子反射器要求不同型廓的情况下制造子反射器，所述型廓例如可这样得到：子反射器之一比另外的或另一个子反射器更近地设置在所使用的灯处。由此，例如从热负荷的角度考察，反射器的承受高热负荷的区域构造成第一子反射器，承受低热负荷的区域构造成第二子反射器。
于是，第二子反射器可在基本材料和/或涂层方面与第一子反射器不同。因此，例如承受较高热负荷的子反射器可由昂贵的基本材料和昂贵的涂层构成，而至少一个另外的子反射器具有可廉价制造的涂层和/或不必可承受这样高热负荷的廉价的基本材料，所述承受较高热负荷的子反射器的表面仅是反射器的总表面的较小部分。
将反射器根据本发明分成至少两个子反射器也可实现反射器与其它参数适配，如尤其是形状适配，反射层的层构型等。
本发明的一个优选的主要应用情况在于，通过对接棱边彼此分开的子反射器经受灯的不同的平均热负荷。在此情况下例如承受较高热辐射的第一子反射器可通过作为基本材料的玻璃陶瓷材料构造并且进行昂贵的涂层，以便也在该区域上获得用于热辐射的高穿透性。另一方面，第二子反射器例如可由作为基本材料的硼硅酸盐玻璃构成并且具有可不太昂贵地制造的涂层，该涂层在热负荷方面不必满足最高要求。不言而喻，在此也可考虑其它方案。因此例如子反射器可全部用同一种基本材料制造并且必要时设置不同的涂层。在个别情况下甚至有意义的可以是，将两个用相同基本材料制成并且具有相同涂层的反射器组合成反射器，因为由于特殊造型而由此得到改善的可制造性。
本发明对于这样的反射器尤其有意义：该反射器具有一个在纵向方向上增大的反射内表面。在此情况下符合目的的是，在对接棱边上相互靠置的子反射器在纵向方向上相互连接，即对接棱边相对于纵向方向横向地延伸。在此，对接棱边不必形成连续的轮廓，而是可任意成形。例如在对接棱边中可存在一些例如呈锯齿构型的突起和凹槽，以便使子反射器在对接棱边上无相对转动地匹配地相互接上。对接棱边应优选形成一条闭合的线。
在本发明的一个具体实施形式中，反射器具有一个用于使灯穿过的孔并且从孔起越过灯具有增大的横截面。根据本发明，在此，第一子反射器绕孔设置，第二子反射器在横截面增大的方向上连接在第一子反射器上。第一子反射器在此优选构造得不仅在基本材料方面而且在涂层方面可比第二子反射器承受更高热负荷。
子反射器中的反射内表面应在对接棱边上尽可能无过渡地相互连接，即仅形成一个最小的缝隙，该缝隙在光学上不起决定作用。为了可实现这种情况并且可实现这两个反射表面彼此相对精确地定位，符合目的的是，子反射器通过在子反射器的厚度上制齿的互补的棱边在对接棱边上相互连接。例如可按照槽-键连接的方式构造的齿部在此应这样允许子反射器匹配地组合，使得保证在关于纵向轴线径向的方向上精确定位。优选子反射器通过在这些子反射器的外侧跨接所述对接棱边的固定装置彼此相对保持，其中，固定装置尤其是以预紧力使子反射器相互压紧，即例如构造成夹紧装置。
在本发明的一个优选实施形式中，第一子反射器可以是可承受较高热负荷的子反射器，该第一子反射器具有一个反射表面，该反射表面小于总反射器的反射表面的一半、优选小于三分之一。
子反射器的涂层可如上所述构造得相同或不同。尤其是涂层也可用相同或不同的涂覆方法施加。这尤其是当对于承受较高热负荷的第一子反射器必须使用昂贵的涂层时适用，该昂贵的涂层对于(较大的)第二子反射器可避免使用。子反射器的涂层尤其是光学干涉涂层，这种光学干涉涂层可实现热辐射从有用光路中导出。
在一些特殊的应用情况中，符合目的的可以是，子反射器至少之一具有其反射内表面的小面化部。这种小面化部是常用的，以便例如获得灯的光在扩张的射束中均匀分布。如果子反射器全部具有内表面的一个小面化部，则可这样构造该内表面，使得在整个反射表面上得到均匀的小面化部。在个别情况中有利的可以是，子反射器具有不相同的小面化部。
有利的是，子反射器按照槽-键连接的方式相互连接。
有利的是，子反射器的表面连续地相互连接。
有利的是，固定装置构造成卡锁装置。
有利的是，子反射器的反射表面通过优选多层的涂层构成。
有利的是，第一子反射器具有一个用玻璃陶瓷材料制成的基体，该基体具有一个构成反射表面的涂层。
有利的是，第二子反射器具有一个用玻璃、尤其是硅酸盐玻璃制成的基体，该基体具有一个构成反射表面的涂层。
有利的是，子反射器具有光学干涉涂层作为反射表面。
附图说明
下面要借助于附图中所示实施例对本发明进行详细描述。附图表示：
图1根据本发明的大功率照明器的一个实施形式的示意性剖面视图；
图2彼此分开的子反射器上的制齿的对接棱边的示意性细节视图；
图3图2中的相互接合的子反射器的放大的示意性视图；
图4由两个具有不同小面化部的子反射器构成的反射器的正面俯视图。
具体实施方式
图1允许看到一个大功率照明器，该大功率照明器具有一个呈超高压水银灯形式的灯1。灯1具有一个纵向轴线L，该纵向轴线构成一个反射器2的对称轴线，该反射器的内表面3是一个三维闭合面，该三维闭合面在该剖面中具有锥形截面形状(抛物线，椭圆)或自由形状。反射器2具有一个通孔4，灯1穿过该通孔伸到反射器2的内部，以便在反射器2的外侧进行电连接。
反射器2在所示实施例中由两个子反射器5、6构成，这些子反射器分别由一个基本材料7、8和一个反射内表面9、10构成，所述反射内表面呈涂层的形式，尤其是呈光学干涉涂层的形式。两个子反射器5、6通过对接棱边11相互接上并且在那里形成一个缝隙12，该缝隙借助于固定装置13保持尽可能小，所述固定装置在反射器2的外侧跨接所述对接棱边11。
第一子反射器5具有孔4并且从孔4以椭球面形式或抛物面形式在灯1的纵向方向L上延伸一段。第二子反射器在纵向方向上连接在第一子反射器5上。因为总反射器的内表面3从孔4连续地在纵向方向L上扩展，所以第二子反射器6比第一子反射器5到灯1的距离大。由此得出，第二子反射器6比第一子反射器5承受灯1的热辐射的负荷小。
因此，根据本发明可提出，第一子反射器5由用玻璃陶瓷制成的基本材料7构成，而第二子反射器6可具有用硼硅酸盐玻璃制成的基本材料8。以类似方式，第一子反射器5的反射内表面9可由可承受高热负荷的材料(ZrO2或Ta2O5，作为高折射率材料)构成，这种可承受高热负荷的材料比更高折射率的、不可承受这样高热负荷的材料(例如TiO2)需要更多的层数，这种不可承受这样高热负荷的材料可适用于第二子反射器6的反射内表面10。
图2表示，第一子反射器5的和第二子反射器6的对接棱边11在其厚度(材料厚度)上可具有互补的锯齿形状，两个子反射器5、6可通过该互补的锯齿形状配合精确地在形成最小的缝隙12的情况下相互组合，这如图3中所示。图3也表示，两个子反射器5、6以其对接棱边11相互靠置地通过固定装置13保持在一起，所述固定装置以卡锁接片15、16嵌入到子反射器5、6中的相应设置的凹部17、18中，因此在对接棱边11上引起使两个子反射器相互压紧的预紧力，该预紧力使得缝隙12的宽度最小化。
图4允许在一个正面俯视图中看到子反射器5、6，这些子反射器的表面构造有不同的小面19、20。内部的第一子反射器5的小面化部(Facettierung)在此比外部的第二子反射器6具有更小的小面。对于专业人员清楚的是，不仅小面19、20的尺寸和形状可适配于对应的照射任务，而且一个子反射器5、6的内表面可具有不同形状和尺寸的小面19、20，以便达到期望地形成射束。
将反射器根据本发明分成子反射器5、6——这些子反射器的内表面9、10为了形成总反射器的反射内表面而相互连接，这在制造成本优化的情况下可实现适配于对反射器的要求，因为可用廉价的方式制造总反射器的较大部分——在此通过第二子反射器6构成，而第一子反射器5被构造用于承受灯1的高热负荷。