專(zhuān)利名稱(chēng)：Gobo投影儀和移動(dòng)頭部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及Gobo投影儀，其包括光源，具有g(shù)obo開(kāi)放孔口的gobo保持器和投影透鏡，且本發(fā)明還涉及包括gobo投影儀的移動(dòng)頭部。
背景技術(shù)：
術(shù)語(yǔ)“G0B0”(還被示作gobo)在本領(lǐng)域中定義為“置于光學(xué)器件之間(go between optics) ”或者“置于光學(xué)器件之前(goes before optics) ”或者“圖形化光學(xué)遮擋(graphical optical blackout)”。gobo為切割成圓板的模板或圖案，用于形成投射光的圖案。Gobo通過(guò)在光束到達(dá)透鏡之前遮擋、上色或漫射光束的某些部分來(lái)控制光。由于在光聚焦之前使光成形，可在較短距離范圍投射具有鮮明邊緣的圖像。劇場(chǎng)gobo可例如由金屬板或硼硅酸鹽玻璃制成，取決于設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。玻璃 gobo可包括有色區(qū)域(非常類(lèi)似于染色玻璃窗)，有色區(qū)域由多層二向色玻璃(dichroic glass)制成，每種顏色一層，膠合于涂布有鋁或鉻的黑白gobo上。新技術(shù)能使彩色照片轉(zhuǎn)到玻璃gobo內(nèi)成為可能。Gobo投影儀既用于室內(nèi)也用于室外。由于gobo投影系統(tǒng)通常用于娛樂(lè)或者吸引公眾注意力，通常圖像移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和/或交換。Gobo投影儀(包括移動(dòng)頭部投影儀)是本領(lǐng)域中已知的，且例如在US5113332和 US2008/0062692中有描述。移動(dòng)頭部投影儀的實(shí)例為保持于軛狀件中能夠改變傾斜和/或旋轉(zhuǎn)情況的gobo投影儀。US2008/0062692描述了移動(dòng)頭部投影儀，其包括基部，軛狀物可旋轉(zhuǎn)地連接到該基部，該軛狀件旋轉(zhuǎn)地連接到頭部，該頭部包括部分地置于反射器件內(nèi)的光源，該反射器件形成光束，該光束穿過(guò)光成形器件，在該光束離開(kāi)投影儀之前，該光束還穿過(guò)至少一個(gè)透
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發(fā)明內(nèi)容
為了得到具有高總效能(或系統(tǒng)效能)的gobo投影儀，本發(fā)明提出為gobo投影儀配備具有減小的電弧長(zhǎng)度的高壓金屬鹵化物放電燈。在一實(shí)施例中，提議超高性能(UHP) 燈。具有較短電弧UHP燈的gobo投影儀，特別是組合有均勻化裝置的gobo投影儀，可具有高效能、良好或甚至高的顯色指數(shù)(CRI)、高相關(guān)色溫(CCT)和在gobo上相對(duì)均勻的光分布，但仍可采用相對(duì)較小的gobo開(kāi)放孔口。令人吃驚的是，具有高Hg壓力的UHP燈具有高 CRI。此外，在收集到gobo投影儀的光展部(etendue)內(nèi)的光中維持此高CRI，結(jié)果發(fā)現(xiàn)UHP 燈在放電容器中經(jīng)受較少或根本不經(jīng)受顏色分開(kāi)(color de-mixing)。在另一實(shí)施例中，提出了一種高壓金屬鹵化物燈，其具有減小的電弧長(zhǎng)度且具有特定的填充物(參看下文)。具有這種燈的gobo投影儀(可選地與均勻化裝置組合)可具有高效能、良好或甚至高的CRI、 高CCT、在gobo上相對(duì)均勻的光分布，但仍可采用相對(duì)較小的gobo開(kāi)放孔口。因此，提議一種相對(duì)高效和高性能的gobo投影儀，其可甚至具有減小的單元大小(諸如由于減小的gobo開(kāi)放孔口所致)。通常，(現(xiàn)有技術(shù))gobo投影儀的最重要的特性點(diǎn)(幾乎所有種類(lèi)的(動(dòng)態(tài))特征) 在于高光輸出(以流明測(cè)量)、低的功率利用性(以瓦特測(cè)量)、(以及因此以流明/瓦特為單位的照明效能)、小的物理尺寸(以升、cc、m3或立方英尺為單位)、輕的重量(以kg為單位)、高的CCT和高的CRI。目前的gobo投影系統(tǒng)和移動(dòng)頭部可在某些特性點(diǎn)方面(但不是所有特性點(diǎn)方面) 取得好結(jié)果。下面給出某些現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例
實(shí)例1實(shí)例2實(shí)例3燈類(lèi)型鹵素?zé)鬑ID燈HID燈光輸出(Im)5000500016700燈功率(W)250250700總效能(lm/W)202024CCT(K)300080007500CRI10085>85單元大小(1)161630開(kāi)放孔口(mm)381526
舉例而言，實(shí)例ι具有優(yōu)良的CRI但具有較差的效能和相關(guān)色溫以及較小的單元大小
且因此重量可更佳。如果使用更小gobo，完整單元(包括燈、gobo、透鏡和其它可選構(gòu)件)的大小可制成更小。不僅gobo大小(或開(kāi)放孔口)將更小，而且投影透鏡可制成更小且具有更短焦距，因此縮短了光路徑。更小的大小也將導(dǎo)致更輕重量。但是，如果gobo的大小更小，那么效能和因此光輸出也將降低。此單元使用了具有低成本和低效能以及相對(duì)較大燈絲的鹵素?zé)?，?dǎo)致需要向投影儀配備大的gobo來(lái)獲得充足的光輸出。若在實(shí)例1中的gobo大小更小，則總效能將大幅降低(也參看下文)。此外，此單元僅能容納一個(gè)gobo，因?yàn)閳D像大小為38 mm。在一個(gè)所謂的gobo輪中的多個(gè)gobo將導(dǎo)致更大更重的系統(tǒng)。使圖像大小更小將能夠使用具有多個(gè)gobo的gobo 輪，但也將導(dǎo)致更低的光輸出，因?yàn)楣廨敵雠c投影系統(tǒng)的幾何范圍或光展度有關(guān)，如本領(lǐng)域中已知的那樣。因此將期望具有一種單元，其具有更高效能、更高CCT、更小大小和更輕重量且可能使用帶多個(gè)gobo的gobo輪?？赏ㄟ^(guò)使用高強(qiáng)度放電燈來(lái)代替鹵素?zé)魜?lái)做出改進(jìn)。雖然鹵素?zé)敉ǔ＞哂写蠹s20 lm/ff的效能和大約3000K的CCT，高強(qiáng)度放電燈可被制成具有大約70-100 lm/ff的較高效能和大約5000-8000K的CCT值。一般而言，在該技術(shù)中，期望高于3000K或甚至高于6000K 的更高CCT，因?yàn)閷?duì)于gobo投影儀的使用者而言，“感知的亮度”很重要。實(shí)例2為這種具有高(較高)CCT的系統(tǒng)。實(shí)例2采用圖像大小為15 mm的gobo和能容納具有高達(dá)12個(gè)gobo的gobo輪， 從而形成較多種類(lèi)的圖像，使得該產(chǎn)品對(duì)于應(yīng)用而言更有吸引力。與實(shí)例1相比較，該特性在CCT方面得到改進(jìn)，但在其它方面是類(lèi)似的。CCT的改進(jìn)直接涉及燈，但燈效能(70 lm/ff)的改進(jìn)在更高總效能OO lm/W)中并不明顯(實(shí)例2 中的更大開(kāi)放孔口將僅對(duì)總效能具有小的貢獻(xiàn))。這由以下事實(shí)造成當(dāng)gobo的圖像大小從38 mm縮小到15 mm時(shí)，系統(tǒng)的光展度從大約800 mm2sr大幅縮小到大約67 mm2sr。如果電弧大小為大約5 mm，光收集效能則從大約90%大幅減小到大約35%。實(shí)例3具有優(yōu)良的CRI和相關(guān)色溫但效能可更佳，因?yàn)樾軆H為M lm/W(這是計(jì)算出的；實(shí)際給出的數(shù)字為18 lm/W)，而該燈的效能超過(guò)85 lm/W。該單元的大小也是相當(dāng)大的。如果使用更小gobo，其可被制成更小。不僅gobo大小將更小，而且投影透鏡可制成更小且具有更短焦距，因此縮短了光路徑。更小的大小也將導(dǎo)致更輕重量。但是，如果gobo的大小更小，那么效能和因此光輸出也將降低。因此將期望具有更高效能(總效能或系統(tǒng)效能)的單元，同時(shí)保持照明輸出和具有更高的CCT和CRI。而且，更小的大小和更輕重量將是良好的額外優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選具有更高總效能、更小大小和更輕重量的單元，同時(shí)優(yōu)選地保持容納帶有例如8個(gè)gobo的gobo輪的可能性。本發(fā)明的目的在于提出一種具有高系統(tǒng)效能的gobo投影儀(諸如移動(dòng)頭部)。另外，本發(fā)明的目的在于提出一種具有良好或優(yōu)選具有高CRI的gobo投影儀。另外，本發(fā)明的目的在于提出一種具有高CCT的gobo投影儀。而且，本發(fā)明的目的在于提出一種具有減小的gobo開(kāi)放孔口的gobo投影儀。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面在于，提出一種替代的gobo投影儀，其優(yōu)選地進(jìn)一步至少部分地避免了上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)，且其優(yōu)選地進(jìn)一步滿(mǎn)足了上文所示目的中的一個(gè)或多個(gè)目的。為此，本發(fā)明在一實(shí)施例中提出一種gobo投影儀，其包括光源，具有g(shù)obo開(kāi)放孔口的gobo保持器以及投影透鏡，其中光源為具有一定電弧長(zhǎng)度的高壓金屬鹵化物放電燈， 其中g(shù)obo投影儀具有至少25 lm/W的總效能。有利地，這種gobo投影儀可相對(duì)較小，但仍具有相對(duì)較高的效能。另外，這種gobo投影儀可具有相對(duì)較高的CRI，相對(duì)較高的CCT且可具有相對(duì)較小的gobo開(kāi)放孔口。優(yōu)選地，該gobo投影儀具有至少5000流明的光輸出，至少25 lm/W總效能和至少 5500K的相關(guān)色溫。另外，優(yōu)選地該gobo投影儀具有小于或等于38 mm，更優(yōu)選地具有小于或等于沈mm，甚至更優(yōu)選地具有小于或等于15 mm的gobo開(kāi)放孔口。Gobo開(kāi)放孔口可等于或大于約5 mm，諸如等于或大于6 mm。Gobo開(kāi)放孔口(或者gobo大小)越小，gobo投影儀可需要的體積就越小和/或可在投影儀中采用的gobo就更多。另外，優(yōu)選地，光輸出高于10000流明且甚至更優(yōu)選地高于15000流明。另外，優(yōu)選地，效能為至少35 lm/W。顯色指數(shù)(CRI)為至少75，優(yōu)選地至少85，尤其是當(dāng)將gobo投影儀還用于照明目的時(shí)更是如此。將在下文中更詳細(xì)地討論具體實(shí)施例，特別是關(guān)于包括具有等于或小于400W功率的UHP(超高性能)燈的gobo投影儀的實(shí)施例。在一具體實(shí)施例中，特別提議使用具有高效能的短電弧燈，其可導(dǎo)致高照明輸出， 和高效、相對(duì)較小且輕重量的gobo投影儀。這種燈可以采用UHP燈的形式，如從光閥(IXD、 LCOS或DLP)投影儀所獲知的那樣。這些燈可通常具有小于1. 5 mm的電弧長(zhǎng)度，>60 lm/ff 的總效能，且可在50-400瓦特的范圍內(nèi)采用。UHP 燈例如描述于 US5109181，US6300717 和 H. Moench 等人發(fā)表于 SID Digest 2003,16. 1中的參考文獻(xiàn)中，這些參考文獻(xiàn)作為參考結(jié)合到本文中。在一具體實(shí)施例中，該燈為高壓汞蒸氣放電燈，包括放電封殼；一對(duì)放電電極 (包括鎢)，在燈運(yùn)行期間，在該對(duì)放電電極之間維持放電；以及填充物，其包括汞、稀有氣體和鹵素以在燈運(yùn)行期間維持鎢運(yùn)送循環(huán)，其中汞量大于0.2 mg/mm3，在燈運(yùn)行期間，汞蒸氣壓力高于200巴且壁負(fù)荷高于1 W/mm2，且鹵素Cl、Br或I中至少一個(gè)以位于10_6和 10-2ymOl/mm3之間，諸如10_6與5. 10_4 μ mol/mm3之間的量存在。在再一實(shí)施例中，該燈包括電燈和反射器的單元，包括反射器主體，其包括反射器部分，反射器部分帶有具有光軸的凹反射表面，與所述反射器主體成整體的中空頸形部以及包圍所述光軸的光發(fā)射窗口 ； 電燈，其包括以真空密閉方式密封的光透射容器，其封閉腔且具有第一和第二相互對(duì)置密封端部，布置于腔中的電元件，以及連接到電元件的相應(yīng)電流導(dǎo)體，電流導(dǎo)體延伸穿過(guò)所述密封端部且從燈容器向外伸出，電燈固定于反射器主體中，其中第一端部在頸形部?jī)?nèi)，而腔位于反射部?jī)?nèi)且電元件在光軸上，其中優(yōu)選地反射器主體具有在最靠近光發(fā)射窗的側(cè)部上的接線(xiàn)片。這些燈通?？删哂行∮?.5 mm的電弧長(zhǎng)度，>60 lm/W的總效能，且可在50-400瓦特的范圍采用。使用這種燈，gobo投影儀可配備gobo，且圖像大小甚至小至大約5 mm且接受角為大約25°。更小的gobo將導(dǎo)致具有更小焦距的更小投影透鏡和因此具有更小大小和更輕重量的系統(tǒng)?？傁到y(tǒng)效能仍可為40-60 lm/W?？勺龀鲞x擇使得gobo投影儀配備具有多個(gè)gobo的色輪。由于個(gè)別gobo更小的直徑，gobo輪仍可具有很有限的大小。利用這種UHP燈，通常可實(shí)現(xiàn)大約7000-8000K的CCT。特別地，超過(guò)225巴，甚至更優(yōu)選地超過(guò)250巴的Hg壓力對(duì)于CRI而言可能是有益的。這里，Hg壓力指示為在標(biāo)稱(chēng)功率的Hg壓力。例如，假定300W燈，在300W的Hg壓力優(yōu)選地為至少225巴，甚至更優(yōu)選地為至少250巴。Hg壓力可進(jìn)一步等于或小于大約300 巴。令人吃驚的是，將Hg壓力增加到這些值將增加CRI，此外，在收集到gobo投影儀的光展部?jī)?nèi)的光中維持此CRI。因此，根據(jù)另一方面，本發(fā)明提出一種gobo投影儀(包括光源，具有g(shù)obo開(kāi)放孔口的gobo保持器以及投影透鏡)，其中光源為具有一定電弧長(zhǎng)度的高壓金屬鹵化物放電燈，其中光源優(yōu)選地為超高壓燈，優(yōu)選地包括石英放電容器；包括汞、稀有氣體和鹵素的填充物，其中汞量?jī)?yōu)選地至少為0. 15 mg/mm3，且鹵素優(yōu)選地包括選自Cl、Br和I中的一種或多種鹵素，其中鹵素優(yōu)選地以位于10—6與10_2 μ mol/mm3之間，諸如10_6與5. lO^ymol/ mm3之間的量存在，且其中優(yōu)選地電弧長(zhǎng)度小于1. 5 mm，諸如在大約0. 5-1. 5 mm的范圍內(nèi)。 這種gobo投影儀可具有至少25 lm/W，諸如至少35 lm/W的總效能。優(yōu)選地，電弧長(zhǎng)度在0. 5mm-1. 5mm的范圍內(nèi)。更加優(yōu)選地，電弧長(zhǎng)度在0. -61.0 mm 的范圍內(nèi)，更為優(yōu)選地，電弧長(zhǎng)度在0.7與0.9 mm之間。更小的電弧長(zhǎng)度有利地允許更小的開(kāi)放孔口。優(yōu)選地，在燈內(nèi)的Hg壓力大于或等于225巴，諸如為至少大約250巴。Hg壓力可進(jìn)一步等于或小于大約300巴。令人吃驚的是，相對(duì)較高的Hg壓力可提出具有改進(jìn)的CRI 的燈，此改進(jìn)的CRI在收集到gobo投影儀的光展部?jī)?nèi)的光中得以維持。另外，優(yōu)選地，汞量?jī)?yōu)選地在0. 15-0. 4 mg/mm3的范圍內(nèi)，諸如在0. 2-0. 35 mg/mm3的范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，供應(yīng)給燈的功率等于或小于400W，諸如在50-400W的范圍內(nèi)。將在下文中更詳細(xì)地描述具體實(shí)施例，特別是關(guān)于包括UHP燈的gobo投影儀的實(shí)施例，該UHP燈具有等于或大于300W，特別地等于或大于400W的功率。在又一實(shí)施例中，還可采用UHP燈，其中供應(yīng)到燈的功率大于300 W，特別地等于或大于400 W，且其中優(yōu)選地UHP燈為具有冷卻的放電容器的UHP燈。這種放電燈例如描述于US6724147 和 US7439660 中，US6724147 和 US7439660 作為參考結(jié)合到本文中。這種燈也被示作CPL燈(S卩，緊湊功率燈)。因此，優(yōu)選地，放電燈為具有冷卻布置的高壓氣體放電燈，其中該燈能夠以增加的功率水平運(yùn)行，使得通過(guò)升高燈內(nèi)部的溫度而造成升高的氣體壓力，而將冷卻布置的位置和尺寸設(shè)置成在所述增加的功率水平情況下，基本上防止了燈泡的去透明化(devitrification)且防止了填充氣體的冷凝。另外，優(yōu)選地，該燈為具有反射器和冷卻器件的放電燈，該冷卻器件具有至少一個(gè)噴嘴， 氣體流動(dòng)可通過(guò)該至少一個(gè)噴嘴導(dǎo)向到放電燈上，其中至少一個(gè)噴嘴被布置為使得其并不延伸(至少不以任何顯著程度延伸)到由燈和反射器所產(chǎn)生的光束路徑內(nèi)。因此，在一具體實(shí)施例中，本發(fā)明提出一種gobo投影儀，包括光源，具有g(shù)obo開(kāi)放孔口的gobo保持器以及投影透鏡，其中光源為具有一定電弧長(zhǎng)度的高壓金屬鹵化物放電燈，其中該gobo投影儀優(yōu)選地具有至少25 lm/ff的總效能，且其中燈功率優(yōu)選地大于400 W，且其中優(yōu)選地該放電容器被冷卻。優(yōu)選地，電弧長(zhǎng)度在0. 5 mm-1. 5 mm的范圍。更加優(yōu)選地，電弧長(zhǎng)度在0. 6 mm-1. 0 mm的范圍，更為優(yōu)選地，電弧長(zhǎng)度在0.7 mm與0.9 mm之間。如上文所提到的那樣，更小的電弧長(zhǎng)度允許更小的開(kāi)放孔口。將在下文中更詳細(xì)地描述具體實(shí)施例，特別是關(guān)于包括高壓金屬鹵化物燈的gobo 投影儀的實(shí)施例，高壓金屬鹵化物燈具有等于或高于300 W，諸如具有在300-2000 W范圍 (如400-2000 W，特別是400 W)的功率。由于帶有冷卻的放電容器的CPL燈并非不容易獲得，可替代地使用UHP或CPL燈， 以及恰巧使用具有縮短電極距離的金屬鹵化物燈。然而這可能會(huì)帶來(lái)若干問(wèn)題。利用相同功率輸入縮短電弧可導(dǎo)致燈電壓降低和燈電流升高。更高的燈電流將導(dǎo)致更高的等離子體溫度且因此導(dǎo)致更低的相關(guān)色溫。這是因?yàn)閷?dǎo)致高相關(guān)色溫的較低波長(zhǎng)由來(lái)自電弧中心的原子輻射所生成，而較長(zhǎng)波長(zhǎng)由分子輻射生成。隨著等離子體溫度升高， 這導(dǎo)致在原子輻射與分子輻射之間的另一平衡，因此導(dǎo)致CCT降低。為了避免燈電流升高的效果，也可升高燈內(nèi)的壓力。更短的電弧，組合有放電腔室內(nèi)更高的壓力，可在相同功率水平的情況下保持燈電壓恒定和因此保持電流恒定。但壓力升高也可導(dǎo)致更低的CCT。因此，還提出一種修改的高壓金屬鹵化物放電燈以用于gobo投影儀。所提議的光源為高壓金屬鹵化物放電燈，其具有相對(duì)較短的電弧和高的比功率以能有高系統(tǒng)效能，但具有修改的填充物，該填充物組合有減小的電弧長(zhǎng)度仍能有高CCT和CRI。令人吃驚的是， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)包括惰性氣體、汞、鹵素、鋯和元素化或胞中一種或兩種且(基本上)不添加稀土金屬的填充物，可特別地與超過(guò)200 W/mm的比功率和優(yōu)選地超過(guò)40巴的壓力相組合，得到>25 lm/ff的總系統(tǒng)效能，在6000 K與8000 K之間的高CCT，超過(guò)75的CRI和去透明化大幅減輕，導(dǎo)致更長(zhǎng)的壽命。具有良好CCT和CRI的其它填充物的燈例如從DE^905662、US5323085、 US5929563、US6380675、EP0702394和W02001035443中已知，這些參考文獻(xiàn)作為參考結(jié)合于本文中。但是，這些文獻(xiàn)全都提及不同的填充物和/較低的比功率。令人吃驚是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)無(wú)需鉈、銫或錫，也無(wú)需稀土元素中的任何元素來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的 CCT 禾口 CRI。此外，在所提到的專(zhuān)利的某些專(zhuān)利中，將比功率水平(每mm電極距離的功率)給定為在50 ff/mm與90 W/mm之間或者高達(dá)140 W/mm。但是，對(duì)于呈3 mm電弧的700W燈而言，將獲得大于200 W/mm的電弧長(zhǎng)度比功率值，且對(duì)于呈4mm電弧的1200 W燈而言，將獲得甚至為300W/mm的電弧長(zhǎng)度比功率值。利用此組合，不僅可實(shí)現(xiàn)組合有長(zhǎng)壽命的高CCT 和CRI，而且也可實(shí)現(xiàn)更高的收集效能和因此更高的總系統(tǒng)效能。比功率水平越高，gobo投影儀的總系統(tǒng)效能就更佳。優(yōu)選地，填充物至少包括惰性氣體；汞；至少一種鹵素；鋯(部分地或全部地被鉿替換);以及銦(部分地或全部地被錳替換)。另外，這種燈可具有>200 W/mm的比功率，能使燈具有>75 lm/W的效能，>75的CRI，高于或等于6000 K的CCT，和超過(guò)750小時(shí)的使用壽命。帶有恰當(dāng)反射器的3 mm至4 mm的電弧長(zhǎng)度將得到總系統(tǒng)效能為25-30 lm/W的系統(tǒng)，特別是在gobo開(kāi)放孔口大小為大約25 mm且對(duì)于37. 5 mm的開(kāi)放孔口大小而言為大約 35-40 lm/W的效能的情況下更是如此。優(yōu)選地，填充物至少包括鋯(特別是當(dāng)目標(biāo)為高CCT 時(shí))。在一實(shí)施例中，壓力在40-70巴的范圍，諸如40-60巴；在另一實(shí)施例中，壓力為至少 45巴。由于這些燈可被制成功率水平超過(guò)300瓦，諸如400瓦-2000瓦，gobo投影儀可被制成具有25 mm的gobo開(kāi)放孔口大小，25 lm/W的總系統(tǒng)效能，100001m-50000 Im系統(tǒng)輸出，>75的CRI和>5500K的CCT。而且，系統(tǒng)可被制成具有37. 5 mm的gobo開(kāi)放孔口大小，35 lm/W的總系統(tǒng)效能，15000-750001m的系統(tǒng)輸出，>75的CRI和>5500 K的CCT。因此，本發(fā)明提出一種gobo投影儀，包括光源，具有g(shù)obo開(kāi)放孔口的gobo保持器以及投影透鏡，其中光源為具有一定電弧長(zhǎng)度的高壓金屬鹵化物放電燈，其中該gobo投影儀優(yōu)選地具有至少25 lm/W的總效能，其中光源為高壓金屬鹵化物放電燈，包括石英放電容器；填充物，其包括汞，選自鋯和鉿的一種或多種元素，稀有氣體，選自錳和銦的金屬以及鹵素，其中鹵素優(yōu)選地包括選自Cl、Br和I中的一種或多種鹵素，且優(yōu)選地具有至少200 W/mm的比功率(S卩，功率(W)/電弧長(zhǎng)度(mm))。在運(yùn)行期間的標(biāo)稱(chēng)壓力，填充物的至少部分成分被電離。在一實(shí)施例中，一種或多種金屬的總量的至少部分可作為金屬鹵化物被引入到容器中。電弧長(zhǎng)度也可被示作“短電弧長(zhǎng)度”。優(yōu)選地，該燈功率在400-2000 W的范圍。另外，有利地電弧長(zhǎng)度在2. 5-4 mm的范圍，特別是在大約3 mm左右。優(yōu)選地，該gobo投影儀具有至少200 W/mm的比功率(功率 (W)/電弧長(zhǎng)度(mm))。在一實(shí)施例中，比功率可等于或小于大約1000 W/mm，諸如等于或小于大約500 W/mm。在下文中，將更詳細(xì)地描述實(shí)施例，其中g(shù)obo投影儀(諸如移動(dòng)頭部)還包括均勻化裝置。使用尤其如上文所述提出的軸向定向的UHP燈可導(dǎo)致在gobo上不均勻的光分布和因此在圖像上不均勻的光分布。因此Gobo投影系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例是，使系統(tǒng)配備均勻化裝置(諸如蠅眼集成件，光通道或集成桿。Gobo投影儀常常具有圓形(圓)gobo。因此集成器件應(yīng)優(yōu)選地能進(jìn)行圓形的均勻照射，同時(shí)維持高效能。但是圓形截面給出較差均勻化結(jié)果。矩形或正方形截面給予良好的均勻性但某些光丟失。對(duì)于集成桿或光通道的正方形截面而言，最大內(nèi)切圓覆蓋截面面積的π /4 78%，這意味著22%的光丟失。若光通道或集成桿具有六邊形截面，則內(nèi)切圓覆蓋通道/桿面積的 π* V 3/6 91%，這意味著僅9%的光丟失。也可考慮其它多邊形截面，但似乎只有利用這些多邊形完全填充平面的情況下才能有良好的均勻性和效能，對(duì)于三角形、正方形和六邊形的情況而不是圓形、五邊形、八邊形等而言也是如此。因此，除了上文所限定的那些之外，本發(fā)明還提出一種gobo投影儀，其還包括均勻化裝置，均勻化裝置被布置為在gobo開(kāi)放孔口上均勻化光源的照明分布，均勻化裝置布置于光源下游和gobo孔口上游。在一實(shí)施例中，均勻化裝置為集成桿，諸如優(yōu)選地由選自玻璃、石英、透明陶瓷和透明塑料中的(一種或多種)材料所制成的集成桿。在又一實(shí)施例中，均勻化裝置為集成通道。在再一實(shí)施例中，均勻化裝置為蠅眼。優(yōu)選地，均勻化裝置包括選自正三角形、正方形和正多邊形的截面(優(yōu)選正多邊形)的截面。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該gobo投影儀還包括濾色器保持器(包括一個(gè)或多個(gè)濾色器)，優(yōu)選地諸如為色輪，其布置于光源下游和gobo保持器上游。在gobo投影儀內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地最少包括光源，布置成保持gobo的gobo保持器，可選地包含gobo和投影透鏡。除此之外，該光學(xué)系統(tǒng)可優(yōu)選地還包括一個(gè)或多個(gè)(二向色)(可互換)濾色器，一個(gè)或多個(gè)(二向色)(可互換)(彩色)鏡，機(jī)械調(diào)光器件，用于收集來(lái)自光源的光且使之重定向成通過(guò)gobo圖像場(chǎng)的器件和投影透鏡；額外gobo(諸如當(dāng)使用gobo輪時(shí))；額外光源和甚至額外的投影透鏡。本發(fā)明還涉及所謂的移動(dòng)頭部，基本上gobo投影儀保持于軛狀件內(nèi)以使得可通過(guò)發(fā)送適當(dāng)信號(hào)給移動(dòng)頭部而以任何方向使它們傾斜和旋轉(zhuǎn)。


現(xiàn)將參看以下的示意性附圖僅以舉例說(shuō)明的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中對(duì)應(yīng)附圖標(biāo)記指代相對(duì)應(yīng)的部件，且在附圖中
圖1示意性地描繪了 gobo投影儀的一實(shí)施例；
圖加至圖2f示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的gobo投影儀的某些方面；以及圖3a至圖北示意性地描繪了利用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的gobo投影儀的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地描繪了 gobo投影儀10，其包括光源100，具有g(shù)obo開(kāi)放孔口 401的 gobo保持器400(也參看圖2f)以及投影透鏡500。該光源100還可包括反射器101，優(yōu)選地布置為使得光源100的光在gobo保持器400的方向中準(zhǔn)直。Gobo開(kāi)放孔口 401通常為 gobo保持器400中的gobo直徑。術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”涉及物品或特征相對(duì)于來(lái)自光生成器件(此處為光源100) 的光傳播的布置，其中相對(duì)于位于來(lái)自光生成器件的光束內(nèi)的第一位置而言，光束中更靠近光生成器件的第二位置為“上游”，且在光束內(nèi)更遠(yuǎn)離光生成器件的第三位置為“下游”。此處，gobo保持器400布置于光源100下游。另外，投影透鏡500布置于gobo保持器400下游；而gobo保持器400布置于投影透鏡500上游。Gobo保持器400被布置為保持一個(gè)或多個(gè)gobo。Gobo保持器400可為gobo輪(也參看下文)。另外，gobo投影儀10可包括濾色器保持器200 (也參看圖2b)，特別是色輪。濾色器保持器200優(yōu)選地布置于光源100下游和gobo保持器400上游。此外，gobo投影儀10可包括均勻化裝置300，諸如集成桿或集成通道。均勻化裝置300優(yōu)選地布置于gobo保持器400上游和光源100下游。在濾色器保持器200為gobo 投影儀10的部件的情況下，優(yōu)選地，均勻化裝置300布置于濾色器保持器下游和gobo保持器400上游。為了清楚起見(jiàn)，描繪了光軸11。光軸11可與均勻化裝置300和/或投影透鏡500 的縱向軸線(xiàn)重合。Gobo保持器400和濾色器保持器200優(yōu)選地被布置為允許光軸11分別穿過(guò)gobo開(kāi)放孔口 401 (在gobo保持器400中，諸如gobo輪)的中心和可選的濾色器 201 (參看下文)(在濾色器保持器200中，諸如色輪)的中心。優(yōu)選地，gobo投影儀10具有至少25 lm/ff的總效能。圖加示意性地描繪了放電容器103，其具有石英玻璃封殼702。封殼端部由石英部分703和704鄰接，(鉬)箔705 和706以真空密閉方式密封到石英部分703和704內(nèi)。鉬箔705和706的內(nèi)端連接到電極 102，電極102可攜帶纏繞物或線(xiàn)圈709和710。鉬箔705和706的外端由延伸到外部的電流供應(yīng)(鉬)線(xiàn)711和712鄰接。用附圖標(biāo)記Ll來(lái)表示電極之間的距離。如上文所提到的那樣，光源100(也參看圖1)優(yōu)選地為高壓金屬鹵化物放電燈，其可包括如在圖加中示意性地示出的放電容器。附圖標(biāo)記104指示放電容器103的體積，放電容器103可包含上文所限定的具體填充物之一(參看發(fā)明內(nèi)容部分)。圖2b示意性地描繪了作為色輪的濾色器保持器200，其包括多個(gè)(不同)濾色器 201。圖2c至圖2d示意性地描繪了可選的均勻化裝置300的實(shí)施例，其中前者顯示重的(massive)裝置(例如具有六邊形截面的桿)，且后者顯示中空裝置(例如具有六邊形截面的管)。圖加示意性地描繪了均勻化裝置的優(yōu)選截面，即三角形(I)、正方形(II)或六邊形(III)。特別優(yōu)選均勻化裝置300具有六邊形截面。截面III可對(duì)應(yīng)于在圖2c和圖 2d中所描繪的實(shí)施例的截面。圖2f示意性地描繪了作為gobo輪的gobo保持器400，其包括多個(gè)(不同)gobo 或gobo開(kāi)放孔口 401。Gobo輪被特別地布置為保持多個(gè)gobo (gobo開(kāi)放孔口 401具有大致為gobo保持器400中g(shù)obo的直徑)。圖3a示意性地描繪了在gobo處的光分布，特別是當(dāng)使用軸向定向的短電弧燈作為光源100時(shí)。X軸表示呈任意單位的橫過(guò)光束的截面。如果gobo大小為-5至+5(參見(jiàn)圖3a中-5/5處的點(diǎn)劃線(xiàn))，均勻性相對(duì)較好(大約40%)，但效能可由于光損失而相對(duì)較差。 但是，假定gobo具有大小-10至+10 (參見(jiàn)圖3a中的-10/10處的虛線(xiàn))，則效能良好(基本上無(wú)光損失)，但均勻性相對(duì)較差(小于大約10%)。但是，使用諸如上文所述的均勻化裝置，均勻性和效能均相對(duì)較好。后一個(gè)實(shí)施例以50%的高度從-10至+10以“正方形”被示意性地描繪。圖北描繪了作為接受性(acceptance)(以mm*rad為單位)(沿著χ軸的上部值) 的函數(shù)的收集通量(以流明為單位)的實(shí)例。下部曲線(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)光源的曲線(xiàn)，而上部曲線(xiàn)為具有上文所限定的UHP光源(電弧長(zhǎng)度Ll=Imm)的gobo投影儀的曲線(xiàn)。為了比較，還示出了孔口值(沿著χ軸的下部值)。本文所用的術(shù)語(yǔ)“基本上”，諸如在“基本全發(fā)射”中或在“基本上包括”中將由本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。術(shù)語(yǔ)“基本上”也可包括“整體上”、“完全”、“全部”等的實(shí)施例。因此， 在實(shí)施例中也可去掉形容詞“基本上”。在適用的情況下，術(shù)語(yǔ)“基本上”也可涉及90%或更高，諸如95%或更高，特別是99%或更高，甚至更特別地99. 5%或更高，包括100%。術(shù)語(yǔ)“包括”也包含這樣的實(shí)施例，即其中術(shù)語(yǔ)“包括”的意思是“由……組成”。而且，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)第一、第二，和類(lèi)似術(shù)語(yǔ)用于區(qū)分類(lèi)似元件且未必描述順序或時(shí)間次序。應(yīng)了解，如此使用的術(shù)語(yǔ)可在適當(dāng)情況下互換，且本文所描述的本發(fā)明的實(shí)施例能以本文所描述或圖示的順序之外的其它順序來(lái)操作。在本文中，除了操作期間所描述的裝置之外還存在其它裝置。如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的是，本發(fā)明并不限于操作方法或操作中的裝置。應(yīng)當(dāng)指出的是，上文所提到的實(shí)施例是說(shuō)明本發(fā)明的而非限制本發(fā)明，且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下設(shè)計(jì)許多替代實(shí)施例。在權(quán)利要求中，置于括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解為限制權(quán)利要求。動(dòng)詞“包括”和其變化形式的使用并不排除權(quán)利要求中所陳述的那些元件和步驟之外的元件和步驟的存在。在元件之前的冠詞“一”并不排除多個(gè)這樣的元件的存在。本發(fā)明可由包括若干不同元件的硬件方式和由合適編程的計(jì)算機(jī)方式來(lái)實(shí)施。在列舉若干器件的裝置權(quán)利要求中，這些器件中的若干器件可由同一個(gè)硬件項(xiàng)目來(lái)實(shí)施。在相互不同的附屬權(quán)利要求中陳述特定措施的簡(jiǎn)單事實(shí)并不表示不能使用這些措施的組合來(lái)取得益處。
權(quán)利要求
1.一種gobo投影儀(10)，包括光源(100)；具有g(shù)obo開(kāi)放孔口(401)的gobo保持器G00)；以及投影透鏡(500)，其中所述光源(100)為具有一定電弧長(zhǎng)度(Li)的高壓金屬鹵化物放電燈，其中所述gobo投影儀具有至少25 lm/ff的總效能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的gobo投影儀(10)，其中，所述電弧長(zhǎng)度(Li)在0.5mm-4 mm 的范圍。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述gobo投影儀(10)，其具有至少5000流明的光輸出，至少25 lm/W的總效能和至少5500 K的相關(guān)色溫。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述gobo投影儀(10)，其中，所述顯色指數(shù)(CRI)為至少75。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述gobo投影儀(10)，其具有小于或等于沈mm，優(yōu)選地小于或等于15mm的gobo開(kāi)放孔口(401)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述gobo投影儀(10)，其具有至少351m/W的總效能。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述gobo投影儀(10)，其中，所述光源(100)為超高壓燈，該超高壓燈包括石英放電容器；包括汞、稀有氣體和商素的填充物，其中汞量?jī)?yōu)選地至少為0. 15 mg/mm3且鹵素優(yōu)選地包括選自Cl、Br和I中的一種或多種鹵素，其中鹵素優(yōu)選地以位于10_Vmol/mm3與10_2 μ mol/mm3之間的量存在，且其中所述電弧長(zhǎng)度(Li)小于 1. 5 mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的gobo投影儀，其中，所述電弧長(zhǎng)度(Li)小于0.9mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8中任一項(xiàng)所述gobo投影儀，其中，在所述燈內(nèi)的Hg壓力大于或等于225巴。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述gobo投影儀(10)，其中，所述光源(100)為高壓金屬鹵化物放電燈，該高壓金屬鹵化物放電燈包括石英放電容器；填充物，其包括汞、 選自鋯和鉿的一種或多種金屬、稀有氣體和選自錳和銦的金屬以及鹵素，其中鹵素優(yōu)選地包括選自Cl、Br和I中的一種或多種鹵素，且具有至少200 ff/mm的比功率(功率(W) /電弧長(zhǎng)度(mm))。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述gobo投影儀(10)，其中還包括均勻化裝置 (300)，其被布置用來(lái)均勻化光源(100)在所述gobo開(kāi)放孔口(401)上的照明分布，所述 gobo開(kāi)放孔口(401)布置于所述光源(100)的下游和所述gobo孔口(401)的上游。
12.如權(quán)利要求11所述的gobo投影儀，其中，所述均勻化裝置(300)為選自石英、玻璃、透明陶瓷和透明塑料中的一種或多種材料制成的集成桿。
13.如權(quán)利要求11所述的gobo投影儀，其中，所述均勻化裝置為集成通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13中任一項(xiàng)所述gobo投影儀，其中，所述均勻化裝置(300)包括選自正三角形、正方形和正多邊形的截面，且優(yōu)選包括正多邊形截面。
15.一種移動(dòng)頭部，其包括軛狀件，根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的gobo投影儀保持在所述軛狀件中。
全文摘要
本發(fā)明提出一種Gobo投影儀(10)，其包括光源(100)，具有Gobo開(kāi)放孔口(401)的Gobo保持器(400)以及投影透鏡(500)，其中光源為具有一定電弧長(zhǎng)度的高壓金屬鹵化物放電燈，其中Gobo投影儀具有至少25lm/W的總效能。有利地，這種Gobo投影儀可相對(duì)較小，但仍具有相對(duì)較高的效能。另外，這種Gobo投影儀可具有相對(duì)較高的CRI，相對(duì)較高的CCT且可具有相對(duì)較小的gobo開(kāi)放孔口。
文檔編號(hào)F21S10/00GK102365493SQ201080015346
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者H. J. 范登布蘭特 A., M. J. 威爾斯 R. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司