專利名稱：照明單元的制作方法
照明單元本發(fā)明涉及照明單元，其至少包含反射器和UHP燈，該燈具有至少一個具 有放電腔的燃燒器，當燈工作時，從該UHP燈的燃燒器材料^I寸的至少部分IR 光行艦回到燃燒器的至少一部分。至少包含反射器和UHP燈的照明單元是已知的并用于不同的應用，其中照 明單元的主要目的是提供可見光。由于它們的光學特性，高強度放電(HID)燈，尤其是超高性能(UHP) 燈作為投影目的優(yōu)選的燈使用。為本發(fā)明的目的，UHP燈設計(飛禾鵬設計) 也覆蓋了其它UHP類型的燈。某些應用需要盡可能接近點光源的光源。對于光，通常所需要的是盡可能 高的發(fā)光強度，具有盡可能自然的光譜組成。目前，用UHP燈育,最好的實現(xiàn)這些性能。然而，如果這些燈要發(fā)展，必 須同時滿足兩個基本的要求一方面，在放電腔內表面的最高溫度一定不能十分高從而使燈殼不透明的 情況發(fā)生，燈殼通常由石英玻璃制成。這可能是因為該燈的放電腔內顯著對流 而導致對電弧之上的區(qū)域尤其劇烈的加熱的問題。因此，在放電腔內存在不均 勻的溫度分布。另一方面，放電腔內表面的最冷點仍要在足夠高的、溫度(大約1200K)，從 而使汞不會沉積在上面而是全部保持汽化狀態(tài)到足夠的程度。尤其，在小型和 高負載的放電燈中，最高和最低溫度難于協(xié)調且在某種應用中導致設置最優(yōu)燈 操作同時具有足夠燈壽命的問題。商業(yè)應用的UHP燈，當以它們的額定功率工作時，總是符合需要大約 1200K至1400K的溫度范圍。而且，燃燒器的設計也總是根據給定的額定功率優(yōu)化，例如100W。然而，所希望的是操作范圍能延伸，例如允許燈暗淡或升級燈的類型，特 別允許燃燒器用于不同于最初應用想要的額定功率的電功率，其中要求的流明 輸出劍氐。在變暗中，即當實際的電功率減小到額定功率以下時，最冷點的溫度一定 不能降到最小溫度以下。這樣，為對于給定的額定功率優(yōu)化的給定燈的暗淡度 設定了嚴格的限制。燈不可能工作在這個限制范圍之外，例如，在其額定功率的75%，而對其 壽命沒有明顯的負作用，但是實踐中事實上希望其如此工作。對于較高功率的 燈，仍然有相當多的要求。在努力以優(yōu)化方式設計這種燈時，遇到的問題是盡管額外的熱量能夠通過 增大燈殼的表面積來發(fā)散，但這導致較低臨界、鵬的降低。因此，不再達到燈 中需要的壓力。從DE10100724A1可知，高強度放電燈具有冷卻裝置。因為燈內部溫度的 升高產生增高的氣壓，這樣該燈能以升高的功率工作。在此情況下如此排布和 確定冷卻裝置的大小以至于當功率升高時，基本阻止不透明和填充氣體的凝結。 因為以這種方式工作，所述冷卻產生相對高的熱發(fā)散。在照明領域的許多應用中，由于功能的原因，主要是需要可見光，進纟亍過 嘗i刻每對于該目的不想要的輻射光，例如IR光，轉移到不同的(第二)用途。 例如，己知為了增加氣體放電燈效率的各種解決方案，其通過具有濾光器或反 射器^f多允許可見光通過，而不是允許不想要的輻射光且尤其是IR光iM:。這 種反射器所做的是例如將不想要的輻射光反射回燃燒器的區(qū)域從而在燃燒器中 減小為了確保給定的最低^JS所需要的電功率。這種解決方案不可能應用到至少包括反射器和UHP燈的照明單元中。它也 不能應用到這種具有UHP燈的照明單元中，，燃燒器上設有部分覆蓋燃燒器 并將可見輻射反射回燃燒器中的涂層，例如從US2005/0024880A1中得知的那 樣。因此本發(fā)明的目的是提供在開頭段落中指定的那種照明單元，其中即使燈 在減小的功率下工作(變暗)或熱發(fā)散通過增大表面積的方法增加，都能確保 最冷點的溫度不會降至限制的數值以下。目的是在工業(yè)大規(guī)模生產的情況下也 能夠有效的制造照明單元。本發(fā)明的目的通過權利要求l中特征的優(yōu)點來達到。對于本發(fā)明來說，從UHP燈的燃燒器材料發(fā)射的至少部分IR光ffi51從反 射器和/或AAM明單元的另一部4牛的反射，行進返回到'^^器的至少一部分是必要的。IR光行進到燃燒器，尤其波長〉3pm的IR光，被用作UHP燈的燃燒器 材料的局部加熱，因此，雖然燃燒器的設計不變且燈的功率相同，卻能夠有效 防止汞凝結。從屬權禾腰求涉及本發(fā)明更1雌的實施例。tt^在燃燒器上設置有部分覆蓋燃燒器并將可見輻射光反射回燃燒器中的 涂層。在f頓根據US2005/0024880Al的教導、具有起反射性反射器作用的涂層 的UHP燈時，根據本發(fā)明的解決方案是特別有利的。與在此描述的有關，主要 優(yōu)點是幾乎沒有可用的光從燃燒器的涂層部分以及反射器的相應部分射出，因 此，不必使光的聚集優(yōu)化，但能夠用于其它目的，例如，熱輻射的反射性反射。也伏選至少部分反射器形成為使照射在上面的IR光能特別的或僅僅反射 到燃燒器的最冷部分。這就使當燃燒器安裝在水平位置時，特別的或僅僅對燃 燒器的底部加熱成為可能。因此，能夠對放電腔內最冷點和最熱點之間的溫度 差異起作用。也優(yōu)選反射器為橢圓形和球形，將反射器的球形部分設置為能夠在所述部 分反射行進穿過涂層的IR光。特別設置的分為至少兩個部分的反射器允許以技 術上的簡單的方式獲得IR光的反射性反射。也優(yōu)iM過氣密密封好的抽空的外殼將燃燒器封住。在這種情況下如果光 出射板對IR光至少部分不透明或具有這樣不透明的涂層是特別有利的。本發(fā)明的目的也通過根據本發(fā)明的具有至少一個照明單元的投影系統(tǒng)來達到。本發(fā)明的這些和其他方面是顯而易見的，并將參照以下描述的實施例闡明。在圖中圖l是根據本發(fā)明的照明單元的截面示意圖。圖2是根據本發(fā)明的具有外殼的照明單元的截面示意圖。圖3是根據本發(fā)明的具有橢圓形反射器和光闌的照明單元的截面示意圖。 圖4是如圖3中所示光闌的前部示意圖。根據本發(fā)明的照明單元l示于圖l中。具有作為光源的UHP燈2，其以通 常方式設置并定位在反射器3中。反射器3分為兩部分，即橢圓形部分31 (主反射器)以及球形部分32，反射器3的球形部分32設置為使穿過涂層4的IR光能夠從那里反射。如圖la所 示，球形部分32具有近似圓柱形的光出射開口。以這種方式發(fā)生反射從而使IR 光主要反射回到燃燒器20的球狀部分24上。反射器3的材料由鋁組成，其能 有效的反射IR光。反射器3的球形部分32不需要制造成高標準的精確度。即 使具有簡單的形狀，它也能夠執(zhí)行它的主要功能，即將IR光朝著燃燒器20的 球狀部分24反射回來，其具有大約9醒的直徑?；氐絻蓚€電極22， 23之間間 隙(大約lmm)的IR光的反射性反射將是更多倍復雜和浪費的。UHP燈2具有燃燒器20，燃燒器20具有放電腔21 ，放電腔21中設置有 普通的放電氣體和電極裝置。電極裝置M兩個電極22， 23形成，在它們的尖 端之間，以公知的方式發(fā)生氣體放電。燃燒器20和主反射器3彼此相關的設置 從而使光源的位置，即兩個電極22， 23之間的區(qū)域，恰當的基本定位于主反射 器31的焦點處。反射性反射器4以反射層的形式位于燃燒器20的球狀部分24上。反射性 反射器4是部分覆蓋燃燒器20的多層干涉濾光器，其將可見輻射反射回到燃燒 器20中并允許ER光穿過。在干涉濾光器的多層結構中，具有較高折射率的層 與具有較低折射率的層交替排列。特殊層的折射率特別通,擇用于該層的材 料來決定，具有至少兩種在相關方面彼此不同的電介質材料存在于分層結構中。 育的多在例如US2005/0024880A1中找到分層結構和其選用材料的更多細節(jié)和可 能的設計。球狀部分24的表面以這樣的方式成形以至于將氣體放電發(fā)射出并照射在 反射性反射器4上的光反射回來穿過氣體放電到達主反射器31上。在 US2005/0024880A1的教導下，劍寸性反射器4的大小這樣設定從而使它覆蓋圍 繞氣體放電腔的燃燒器20的不到一半區(qū)域。已描皿的反射性反射依靠反射器3的球狀部分32實現(xiàn)，如為了該目的進 行的測量所示，在與具有100W額定功率的照明單元(不具有根據本發(fā)明的裝 置)相比較時，根據本發(fā)明的解決方案必須施加的電功率減小到大約80W。為允許進一步減小必須施加的電功率，兩個圓柱形端部25， 26具有至少反 射IR光，或者換句話說熱輻射的層6，并且其由例如金屬(金或銀)或.氧化鋯 構成。該反射層6使必須施加的電功率進一步減小到大約60至70W。實驗室中的測量表明，當根據本發(fā)明的照明單元1 (如

圖1所示)設置在氣密密封的抽空的外殼(圖1中未示出)中，將必須施加的電功率進一步減小到大約40至50W是可能的。具有根據本發(fā)明的所述裝置，因而有可能提供一種照明單元，其具有為客頁 定功率100W設計的燃燒器，去口能在大量減小的電功率下工作，例如60W，對 它的正常壽命沒有任何不利影響。在圖lb中示意性的示出根據本發(fā)明可選擇的照明單元l，除了 (相對于圖 la)球狀部分32采取的形式外，具有同樣的設計。反射器3的球狀部分32如 此形成和設置從而使穿過涂層4的IR光能夠在所述球狀部分32被反射并行進 到燃燒器的底部，當把燃燒器安裝在所示的水平位置，燃燒器的底部是燃燒器 的最冷的部分。根據本發(fā)明的具有外殼7的照明單元1的進一步實施例，示意性的在圖2中示出。燃燒器20和反射器3的結構和排布與圖la中所示的那些基本相似，但是 燃燒器20和反射器3設置在外殼7中。外殼7是圓柱形的并且密封的，在一端 Mil基座8氣密密封，在另一端也通過光出射板9氣密密封。以板的形式存在的光出射板9由例如硼硅酸鹽玻璃構成?；?由傳統(tǒng)的 陶瓷材料制造。電輸入裝置10于側面裝配在基座10上，具有從基座8經由線 11到金屬反射器3，即到它的部分31和32，并且接著經由前面的線12到電極 23形成的一個電連接。另一個電連接從電輸A^置10經由基座8至盹極22形 成并且未在圖2中示出。在外殼中可以包含這樣的物質，其本身是已知的并能夠防止或至少M^金 屬部件的任何氧化。根據本發(fā)明的照明單元1的進一步實施例，具有橢圓形反射器3和光闌13， 在圖3中示意性的示出側視圖。反射器3是通常的，橢圓形的， 一體式設計。構成反射器3的材料是鋁， 其能夠有效的反射IR光。UHP燈2以通常方式水平設置在反射器3中的光學軸上。朝著光從照明單 元1射出的方向，光闌13設置在光束路徑上并處于光學軸上。光闌13如此定 位并具有如此大小的孔14:使來自照明單元的可見光能穿過孔14并且至少部分 具有波長>3,的IR光不能穿過。施加在光闌13上的層15，其至少反射這禾中IR光，這意歸IR光行進到反射器3并從那到達燃燒器21的區(qū)域。如圖3中所示光闌13的不同視圖(前視圖)示于圖4中。盤形的光闌13 具有孔14，反射IR光的層15設置在孔14的下方。該反射層15是覆蓋光闌13 表面扇形的部分涂層。在當前的示例中，扇形延伸穿過大約90。并且垂，稱。 具有這樣的排布，燃燒器20的底部被選擇性的加熱，通過扇形的大小能夠對施 加熱的量起作用。本發(fā)明不限于這兩個實施例，而是可延伸至進一步的實施例。 例如也覆蓋一種照明單元，其具有至少一個UHP燈和一個一體式反射器。 該反射器在形狀上可以既是拋物線的也是橢圓形的，具有設置在朝著從照明單 元射出的光的方向的光束路徑上的光闌或光出射板。然后后者以相似的方式起 作用以允許可見光穿過并且將至少部分IR光反射回到反射器。為本發(fā)明目的的 反射性反射將以這種方式發(fā)生肖^)多確保額外加熱燃燒器，尤其是它的底部。
權利要求
1、一種照明單元，至少包括反射器(3)和UHP燈(2)，該UHP燈具有至少一個具有放電腔(21)的燃燒器(20)，其中，當燈工作時，從UHP燈(2)的燃燒器材料發(fā)射的至少部分IR光，通過從反射器(3)和/或從照明單元(1)的另一部件的反射，行進返回到燃燒器(20)的至少一部分。
2、 如權禾腰求1所述的照明單元，其特征在于在燃燒器20上設置有部分 覆認燒器(20)荊每可見輻射反射回燃燒器(20)中的涂層(4)。
3、 如權禾腰求1所述的照明單元，其特征在于至少部分反射器G)設計 為使照射在其上的IR光被反射，尤其朝著燃燒器(20)的最冷部分被反射。
4、 如權利要求2所述的照明單元，其特征在于反射器(3)具有橢圓形部 分(31)和球形部分(32)，該反射器(3)的球形部分(32)設置為使行進穿 過涂層(4)的IR光能夠AAi^述球形部分(32)被反射。
5、 如權利要求4所述的照明單元，其特征在于當燃燒器(20)安裝在反射 器(3)中的水平位置時，IR光能夠主要被反射回到該燃燒器(20)的底半部中。
6、 如權利要求1所述的照明單元，其特征在于至少部分燃燒器(20)，并 且特別是其不作為光出射開口或涂層位置的圓柱形端部(25， 26)，具有對IR 光不透明或限制IR光的涂層(6)。
7、 如權利要求1所述的照明單元，其特征在于燃燒器(20)被氣密密封的 抽空的外殼(7)密封，并具有至少部分對IR光不透明的光出射板(9)。
8、 如權利要求7所述的照明單元，其特征在于至少部分光出射板(9)具 有涂層，該涂層至少部分反射IR并特別允許可見光逝i，該光出射板(9)由 玻璃構成。
9、 如權利要求1所述的照明單元，其特征在于電輸入裝置的一部分與反射 器相連接。
10、 一種投影系統(tǒng)，其包括如權利要求1至9任一項所述的至少一個照明單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照明單元，其至少包括反射器(3)和UHP燈(2)，該UHP燈具有至少一個具有放電腔(21)的燃燒器(20)，其中，當燈工作時，從UHP燈(2)的燃燒器材料發(fā)射的至少部分IR光，通過從反射器(3)和/或從照明單元(1)的另一部件的反射，行進返回到燃燒器(20)的至少一部分。
文檔編號F21V7/09GK101248508SQ200680026087
公開日2008年8月20日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權日2005年7月20日
發(fā)明者H·莫恩克, P·克勞斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司