專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明裝置，它至少包括一個裝在外罩內(nèi)的光源；在該照明裝置中，外罩至少在一端包括有光導(dǎo)向設(shè)備，此光導(dǎo)向設(shè)備包括一個面朝光源的輸入部件，它在照明裝置工作過程中用來接收從光源輻射出來的光；此光導(dǎo)向設(shè)備還包括一個面離光源的輸出部件，它在照明裝置工作過程中用來發(fā)射出穿過該光導(dǎo)向設(shè)備的光束；在這種照明裝置中，外罩還進(jìn)一步包括一個漫射光反射器，在照明裝置工作時，此反射器將從光源輻射出的光漫反射進(jìn)輸入部件的方向。
這種照明裝置一般是人們所熟知的。在這種已知的照明裝置中，光源裝在圓柱形外罩內(nèi)。在此外罩的兩端，有直的圓柱形光導(dǎo)向設(shè)備和它們的直的輸入部件，輸入部件由玻璃或石英制成。這種光導(dǎo)向設(shè)備和輸入部件的形狀完全與普通直的光導(dǎo)纖維相似。這種由燒結(jié)的Al2O3粉末做的圓柱形外罩有面朝光源、光學(xué)上粗糙的表面，此表面保證將光源輻射的光產(chǎn)生漫反射，并最終以或多或少對準(zhǔn)的方式耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備的輸入部件，而從輸出部件發(fā)出的光(強(qiáng)度)特定的角度分布中，無論如何都看不出有光源的影象。
這種已知照明裝置的一個缺點(diǎn)是在所用的外罩中包括燒結(jié)的Al2O3粉末，它很難或完全不可能做到其中不含雜質(zhì)，所以總會由于外罩而帶來某些程度的光吸收。一方面它會導(dǎo)致較低的光輸出，而另一方面，從光源輻射出的光和從光導(dǎo)向設(shè)備輸出部件發(fā)射出的光之間在顏色上存在差別，這是因為從光源輻射出的光在外罩內(nèi)要經(jīng)受多次反射，因此會有相當(dāng)大量的光被吸收掉。此外，由于被光導(dǎo)向設(shè)備輸入部件接收到的光在直的圓柱形光導(dǎo)向設(shè)備中不產(chǎn)生準(zhǔn)直，所以由于光導(dǎo)向設(shè)備外表面存在的雜質(zhì)所產(chǎn)生的光吸收和光散射或發(fā)生在光導(dǎo)向設(shè)備內(nèi)部的損傷都會造成光的損失。而且，從光導(dǎo)向設(shè)備輸出部件發(fā)射出的光束的角度范圍基本上是不受約束的。
本發(fā)明的目的是克服先前技術(shù)的缺點(diǎn)，同時為了實現(xiàn)這個目的，引言中提到的那種照明裝置其特征在于將光導(dǎo)向設(shè)備的輸入部件做成準(zhǔn)直器，從而使光束在一限定的角度傳播范圍內(nèi)耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備。輸入部件優(yōu)選錐形或拋物面形，而耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備的準(zhǔn)直光限定的角度傳播范圍為相對于在光導(dǎo)向設(shè)備中光的平均方向0°-40°的界限。這樣，在光導(dǎo)向設(shè)備中的光能避免經(jīng)受與光導(dǎo)向設(shè)備外表面的多次反射，所以可以限制由于在光導(dǎo)向設(shè)備外表面的吸收和/或散射事件所造成的光損失的程度。而且這種準(zhǔn)直使從光導(dǎo)向設(shè)備輸出部件發(fā)出光的角度范圍受到約束成為可能。
為了更進(jìn)一步約束從光導(dǎo)向設(shè)備輸出部件發(fā)出的光束的角度范圍，最好將輸出部件做成向外的(從光導(dǎo)向設(shè)備看)曲面鏡，或者至少將一個鄰接輸出部件的光學(xué)透鏡安排成使從輸出部件發(fā)出的光束基本上能全部穿過這一光學(xué)透鏡。在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，當(dāng)照明裝置工作時輸出部件發(fā)出光束，并使此光束進(jìn)入一特定形狀的照明器件，從輸出部件發(fā)出的光束在此器件內(nèi)取得進(jìn)一步的空間角度約束。在本發(fā)明的照明裝置的再一個優(yōu)選實施方案中，鏡子部件產(chǎn)生鏡面反射的表面被安排成靠近輸出部件的一種從優(yōu)的空間取向。這種鏡面反射表面從優(yōu)空間取向的選擇要使從輸出部件發(fā)出的光束能基本上全部從該鏡子部件的這個鏡面反射表面反射掉。由此，從輸出部件發(fā)出的光束的平均傳播方向會改變?yōu)榱硪粋€更好的平均傳播方向。在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，照明裝置包括鏡子部件的鏡面反射表面，而此鏡子部件安排在靠近輸出部件的地方。此鏡子部件鏡面反射表面的空間取向是可調(diào)的，從而使從該鏡子部件的鏡面反射表面反射出來的光束能有可調(diào)的平均傳播方向。
在本發(fā)明的照明裝置的一個優(yōu)選實施方案中，有一濾色鏡裝在貼近或靠近輸出部件的位置。此濾色鏡可裝在光導(dǎo)向設(shè)備內(nèi)，它的安裝方式可至少使光導(dǎo)向設(shè)備的部分橫截面被此濾色鏡所覆蓋，而此橫截面是位于與光導(dǎo)向設(shè)備中光平均傳播方向垂直的那個平面。此外，也可能將濾色鏡正好裝在光導(dǎo)向設(shè)備輸出部件的外部，這樣的安裝使從輸出部件發(fā)出的光束至少有一部分穿過該濾色鏡。在另一個優(yōu)選的實施方案中，該照明裝置包括一個可轉(zhuǎn)動的色輪，此色輪包括一系列濾色鏡，通過轉(zhuǎn)動色輪可有選擇性地將一特定的濾色鏡安放在輸出部件上或安放在靠近輸出部件的位置。選定的濾色鏡所放的位置要使從輸出部件發(fā)出的光束至少有一部分穿過該選定的濾色鏡。由于該色輪的存在使從照明裝置發(fā)出的光具有可調(diào)的顏色。
在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，光導(dǎo)向設(shè)備的外表面至少有一部分覆蓋有某種薄層(如包覆層)，它至少基本上不能透過在光導(dǎo)向設(shè)備中的光。當(dāng)上述擋光層的光折射率低于光導(dǎo)向設(shè)備的光折射率時，就能得到符合這種要求的擋光層。上述擋光層的存在有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在光導(dǎo)向設(shè)備中的光的反射發(fā)生在光導(dǎo)向設(shè)備與此擋光層之間的界面，而此擋光層基本上不透過在光導(dǎo)向設(shè)備中的光，因此也就能防止由于該擋光層外表面的雜質(zhì)和/或損傷所造成的光吸收和/或散射所帶來的光損失。
在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，漫射光反射器包括漫反射層，此反射層安排在外罩面朝光源那一面。
在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，漫射光反射器至少包括一個透光部件，此部件至少部分地與一間隙相鄰接并組成外罩的內(nèi)面。此漫射光反射器還包括存在于此間隙內(nèi)的漫反射粉末，這種粉末具體地說是“自由流動”型的粉末，它最好包括鹵代磷酸鈣、焦磷酸鈣、BaSO4、MgO、YBO3、TiO2或Al2O3顆粒。這種粉末是耐高溫的，而它重要的化學(xué)性質(zhì)不取決于暴露于高溫、光和/或潮氣的結(jié)果。透光部件一方面提供了入射光在其上有限程度的反射，另一方面使部分入射光通過它而朝向粉末。這種粉末本身又提供了光的漫反射。所說的粉末也可以與色料相混合，這能起到裝飾的效果，用此燈看起來好象從燈(部分地)發(fā)射出彩色的光。
在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，所說的粉末的顆粒平均直徑為0.1-100μm，具體說是5-20μm。為了得到“自由流動”型的粉末，所說的顆粒要與平均直徑為10-50nm的細(xì)Al2O3顆粒相混合。后者這種細(xì)粒狀顆粒，也稱為Alon-C(Degussa，F(xiàn)rankurt)，它的用量最好在0.1-5重量％，具體地說為0.5-3重量％。
在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，所說的粉末不會吸收光，至少不會吸收波長在可見光波長范圍的光，因此也就避免了由于吸收而造成的在此波長范圍光的任何損失。
在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，一個面朝光源的透光部件的表面是光學(xué)上粗糙的，而面朝粉末的透光部件的表面也可能同樣是光學(xué)上粗糙的，這樣就增強(qiáng)了被漫射光反射器反射的光的漫散射性。
在本發(fā)明的照明裝置的另一個優(yōu)選實施方案中，漫射光反射器至少包括兩個彼此隔開的部件，在這兩個部件之間形成一個中間間隙，其中面朝光源的一個部件構(gòu)成透光部件，而其中漫反射粉末存在于此中間間隙中。具體地說，此漫射光反射器至少包括二個同軸的透光部件，它們具體是由玻璃或石英玻璃制成的。更具體地說，此漫射光反射器至少包括一個面離光源的外部金屬部件和一個面朝著光源的玻璃或石英玻璃(即至少含95重量％SiO2的玻璃)的內(nèi)部部件。這兩個部件是互相隔開的，它們最好由≥0.5mm的間隙來隔開，具體說是≥1mm，更具體說是≥2mm。實驗表明，當(dāng)間隙中有30-60體積％這一代表性的體積填實密度時，即表示有足夠量的粉末存在，在它上面基本上能完全反射入射的光，這些就意味著是最合適的間隙。
本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)照明裝置的方法，在此方法中至少提供一個裝在外罩里的光源，且其中光導(dǎo)向設(shè)備至少裝在外罩的一端；此光導(dǎo)向設(shè)備包括一個面朝光源的輸入部件，它在照明裝置的工作過程中接收從光源輻射出的光；此光導(dǎo)向設(shè)備還包括一個面離光源的輸出設(shè)備，它在照明裝置的工作過程中發(fā)射出穿過光導(dǎo)向設(shè)備的光束；在此方法中，外罩還裝有漫射光反射器，用來將從光源輻射出的光漫散射進(jìn)輸出部件的方向，為的是在照明裝置的工作過程中增加照明裝置的光輸出。將光導(dǎo)向設(shè)備輸入部件做成準(zhǔn)直器是本發(fā)明的一個特點(diǎn)，它使耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備的光束在輸入部件中以一限定的角度范圍傳播。
現(xiàn)參考以附圖作為舉例說明的
圖1和2對本發(fā)明作更為詳細(xì)的解釋，這二個圖是依據(jù)本發(fā)明某種照明裝置的二種變型的側(cè)視示意圖。
圖1顯示一種照明裝置，它包括二個由石英制成的同軸管1、2，這二個石英管組成置于其內(nèi)的燈3的外罩。外罩或是注有空氣，或是注有惰性氣體，如氮?dú)饣驓鍤?，或是處于真空。在?、2之間夾著一個密封的中間間隙4，此間隙充有以粉末5形式存在的漫射光反射體，它用來漫反射光。粉末5最好是“自由流動”型的，它包括鹵代磷酸鈣、焦磷酸鈣、BaSO4、MgO、YBO3、TiO2或Al2O3顆粒。這些顆粒的作用是將燈3輻射出的光，漫反射進(jìn)在同軸管1、2兩端的光導(dǎo)向設(shè)備6、7的方向。這樣一來，被光導(dǎo)向設(shè)備6、7的輸入部件8、8’接收到的光，由光導(dǎo)向設(shè)備6、7的輸出部件9、9’發(fā)射出去。輸入部件8、8’是圓錐形的，它們起準(zhǔn)直器的作用，這意味著當(dāng)光通過光導(dǎo)向設(shè)備6，7傳播時，在其上耦合進(jìn)的入射光角度傳播范圍是被約束在一個較窄的角傳播范圍內(nèi)的。若管1朝燈3的那一面是光學(xué)上粗糙的，則漫反射可得到進(jìn)一步的優(yōu)化。為了防止反射損失，裝有座10、10’，這二個反射座裝在間隙4和輸入部件8、8’之間。燈3由裝在罩外的電源11供電。
在圖2中，那些與圖1中所示的部件相對應(yīng)的部件用同樣的參考編號表示。與圖1不同的是光導(dǎo)向設(shè)備裝在外罩的一端，此外在光導(dǎo)向設(shè)備里還裝有濾色器12。
本發(fā)明不限于上面所論及的實施方案，它還可以擴(kuò)展到屬于所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)的其它變型。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，它至少包括一個裝在外罩內(nèi)的光源；在此照明裝置中，外罩至少在一端包括一個光導(dǎo)向設(shè)備；此光導(dǎo)向設(shè)備包括一個面朝光源的輸入部件，它在照明裝置工作時接收從光源輻射出的光；此光導(dǎo)向設(shè)備還包括一個面離光源的輸出部件，它在照明裝置工作時，發(fā)射出能穿過此光導(dǎo)向設(shè)備的光束；在此照明裝置中，外罩還進(jìn)一步包括一漫射光反射器，它在照明裝置工作時用來將從光源輻射出的光漫反射進(jìn)輸入部件的方向；此照明裝置的特征在于將光導(dǎo)向設(shè)備的輸入部件做成準(zhǔn)直器，使光束能在一限定的角度范圍內(nèi)耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備。
2.據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其中輸入部件是圓錐形或拋物面形的。
3.依據(jù)權(quán)利要求1或2的照明裝置，其中耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備的準(zhǔn)直光限定的角度范圍具體為相對于在光導(dǎo)向設(shè)備中光平均傳播方向0°-40°的界限。
4.依據(jù)權(quán)利要求1，2或3的照明裝置，其中輸出部件是向外彎曲的透鏡或至少有一個輸出部件相鄰接的光學(xué)透鏡，它的安裝要使從輸出部件發(fā)出的光束基本上能完全穿過這個所說的至少一個光學(xué)透鏡。
5.依據(jù)權(quán)利要求1，2或3的照明裝置，其中鏡面反射最好是可調(diào)的，鏡子部件的表面最好置于接近輸出部件的一個優(yōu)選的空間取向。
6.依據(jù)權(quán)利要求1，2、3、4或5的照明裝置，其中一個濾色鏡或是裝在輸出部件上，或是裝在靠近輸出部件的地方。
7.依據(jù)權(quán)利要求1，2、3、4或5的照明裝置，其中照明裝置在輸出部件上或接近輸出部件的地方包括一個可轉(zhuǎn)動的色輪，該色輪包括多個濾色鏡。
8.依據(jù)上述權(quán)利要求1-7中任何一條的照明裝置，其中漫射光反射器包括裝在外罩面朝光源一側(cè)的漫反射層。
9.依據(jù)上述權(quán)利要求1-8中任何一條的照明裝置，其中漫射光反射器至少包括一個透光部件，該透光部件至少部分與一間隙相鄰接而且構(gòu)成外罩的內(nèi)側(cè)；該漫射光反射器還包括存在于上述間隙內(nèi)的漫散射粉末。
10.依據(jù)權(quán)利要求9的照明裝置，其中所說的粉末包括鹵代磷酸鈣、焦磷酸鈣、BaSO4、MgO、YBO3、TiO2或Al2O3顆粒。
11.依據(jù)權(quán)利要求10的照明裝置，其中所說顆粒的平均直徑為0.1-100μm，具體為5-20μm。
12.依據(jù)權(quán)利要求10或11的照明裝置，其中所說的顆粒與平均直徑為10-50nm的細(xì)粒狀A(yù)l2O3顆粒相混合。
13.依據(jù)權(quán)利要求12的照明裝置，其中平均直徑為10-50nm的細(xì)粒狀A(yù)l2O3顆粒占0.1-5重量％，尤其為0.5-3重量％。
14.依據(jù)上述權(quán)利要求9-13中任何一條的照明裝置，其中所說的粉末是“自由流動”型粉末。
15.依據(jù)上述權(quán)利要求9-14中任何一條的照明裝置，其中粉末是不會吸收光的，至少不會吸收波長在可見光波長范圍的光。
16.依據(jù)上述權(quán)利要求9-15中任何一條的照明裝置，其中透光部件面朝光源的一個表面是光學(xué)上粗糙的。
17.依據(jù)權(quán)利要求16的照明裝置，其中透光部件面朝粉末的一個表面也是光學(xué)上粗糙的。
18.依據(jù)上述權(quán)利要求9-17中任何一條的照明裝置，其中漫射光反射器至少包括兩個相互隔開的部件，在這兩個部件之間形成一個中間間隙；其中面朝光源的一個部件構(gòu)成透光部件，而漫散射粉末則存在于上述中間間隙內(nèi)。
19.依據(jù)權(quán)利要求18的照明裝置，其中所說的中間間隙≥0.5mm，具體地說≥1mm，更具體地說≥2mm。
20.依據(jù)權(quán)利要求18或19的照明裝置，其中漫射光反射器至少包括兩個同軸的透光部件，它們尤其是由玻璃或石英制成的。
21.依據(jù)權(quán)利要求18或19的照明裝置，其中漫射光反射器包括至少兩個面離光源的外部金屬部件和一個面朝光源的內(nèi)部玻璃或石英部件，上述部件相互間是隔開的。
22.一種生產(chǎn)照明裝置的方法，其中至少提供一個裝在外罩內(nèi)的光源，而且其中光導(dǎo)向設(shè)備至少裝在外罩的一端；此光導(dǎo)向設(shè)備包括一個面朝光源的輸入部件，該輸入部件在照明裝置工作時接收從光源輻射出的光；此光導(dǎo)向設(shè)備還包括一個面離光源的輸出部件，該輸出部件在照明裝置工作時發(fā)射出穿過光導(dǎo)向設(shè)備的光束；其中外罩還裝有漫射光反射器，它將從光源輻射出的光漫反射進(jìn)輸入部件的方向，以在照明裝置工作時增加照明裝置的光輸出；其特征在于將光導(dǎo)向設(shè)備的輸入部件做成準(zhǔn)直器，以使光束在一限定的角度范圍內(nèi)耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備。
全文摘要
一種照明裝置，它至少包括一個裝在外罩內(nèi)的光源(3)；其中外罩至少在一端包括光導(dǎo)向設(shè)備(6、7)；此光導(dǎo)向設(shè)備包括面朝向光源(3)的輸入部件(8、8’)，用來接收從光源(3)輻射出的光；此光導(dǎo)向設(shè)備還包括面離光源(3)的輸出部件(9、9’)，用來發(fā)射出能穿過光導(dǎo)向設(shè)備(6、7)的光束；其中外罩還進(jìn)一步包括漫射光反射器(5)，用來將從光源(3)輻射出的光漫反射進(jìn)輸入部件(8、8’)的方向；這種照明裝置的一個特點(diǎn)是將光導(dǎo)向設(shè)備(6、7)的輸入部件(8、8’)做成準(zhǔn)直器，為的是使光束能在一限定的角度范圍內(nèi)耦合進(jìn)光導(dǎo)向設(shè)備(6、7)。
文檔編號F21V8/00GK1682133SQ03821645
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
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