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CN114901991A - 照明装置集光器和会聚光学系统 - Google Patents

照明装置集光器和会聚光学系统 Download PDF

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CN114901991A
CN114901991A CN202080090598.1A CN202080090598A CN114901991A CN 114901991 A CN114901991 A CN 114901991A CN 202080090598 A CN202080090598 A CN 202080090598A CN 114901991 A CN114901991 A CN 114901991A
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CN
China
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light
luminaire
converging
shutter
less
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Application number
CN202080090598.1A
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English (en)
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D.T.约尔根森
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Harman Professional Denmark ApS
Original Assignee
Martin Professional ApS
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Abstract

提供一种灯具(200)，其包括照明装置(244)，照明装置包括：多个光源(103)，其沿光轴(247)发射光；光闸(242)，其沿光轴布置；集光器(241)，其放置在进行发射的多个光源(103)与光闸(242)之间，并且适于从光源收集光，并且适于沿所述光轴(247)投射所述光的至少一部分；和一个或多个滤色器(251，253)，诸如用于减色混合的滤色器，诸如二向色滤色器或滤色片等，其诸如被布置成由光轴(247)穿过，放置在集光器(241)与光闸(242)之间；以及会聚光学部件(263)，诸如第一会聚光学部件(263)，其放置在一个或多个滤色器(251，253)与光闸(242)之间；并且还包括光学投射系统(243)，其相对于多个光源(103)放置在光闸(242)的相对侧，并且适于收集可从照明装置发射的光的至少一部分，并且适于沿所述光轴(247)投射所述光的至少一部分。

Description

照明装置集光器和会聚光学系统
技术领域
本发明涉及灯具，诸如包括产生光的多个光源和光收集构件的灯具，所述光收集构件适于收集所产生的光，并且将所收集的光转换成沿光轴传播的多个光束；并且更具体地涉及具有一个或多个滤色器的灯具，并且还涉及对应方法和用途。
背景技术
可利用诸如摇头灯的灯具来形成与例如音乐会、现场表演、电视节目、体育赛事有关的各种灯光效果和/或气氛照明，或用作形成各种效果的建筑安装灯具。通常，娱乐灯具形成具有光束宽度和发散度的光束，并且例如可以是形成具有均匀光分布的相对较宽的光束的柔光/泛光灯具，或其可以是适于将图像投射到目标表面上的轮廓灯具。
对于灯具来说，能够以高亮度发射光、能够改变所发射光的颜色并且/或者实现良好颜色混合一般被视为有利的。
因此，改进的灯具能够以高亮度发射光，能够改变所发射光的颜色，并且/或者能够实现良好颜色混合。
发明内容
可认为本发明的目标是提供一种灯具、方法和/或用途，所述灯具具有以高亮度发射光的能力、改变所发射光的颜色的能力和/或实现良好颜色混合的能力，诸如在减色混合的情况下。本发明的另一目标是提供现有技术的替代方案。
因此，在本发明的第一方面中，通过提供一种灯具(200)来获得上述目标和若干其他目标，所述灯具包括：
-照明装置(244)，其包括：
-多个光源(103)，其沿光轴(247)发射光；
-光闸(242)，其沿所述光轴布置；
-集光器(241)，其放置在所述多个光源(103)与所述光闸(242)之间，并且适于从所述光源收集光，并且适于沿所述光轴(247)投射所述光的至少一部分；和
-一个或多个滤色器(251，253)，诸如用于减色混合的滤色器，诸如二向色滤色器或滤色片等，其诸如被布置成由所述光轴(247)穿过，放置在所述集光器(111)与所述光闸(242)之间，以及
-(第一)会聚光学部件(263)，诸如第一会聚光学部件(263)，其放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述光闸(242)之间
并且还包括
-光学投射系统(243)，其相对于所述多个光源(103)放置在所述光闸(242)的相对侧，并且适于收集能够从所述照明装置中发射的所述光的至少一部分，并且适于沿所述光轴(247)投射所述光的至少一部分。
本发明对于获得用于以高亮度和/或高照明效率发射光的灯具可能是特别有利的，但不是唯一有利的。高亮度和/或高照明效率可通过呈现高效率的照明系统来实现，这又可以经由放置在一个或多个滤色器与光闸之间的会聚光学部件(诸如第一会聚光学部件)来实现。这种会聚光学部件可放松对集光器的要求，并且/或者可与集光器一起能够从光源收集更多光，并且将其递送到光闸。例如，并不需要集光器将来自光源的光会聚到光闸，穿过集光器的准直光或者甚至发散光有可能由这种会聚光学部件收集，并且以很高效率引到光闸，诸如高于40％，诸如至少42％，诸如至少44％，诸如至少46％，诸如至少48％，诸如至少50％的光源到光闸效率。
本发明可另外和/或可替代地但不排他地有利在于，放置在所述一个或多个滤色器与所述光闸之间的所述会聚光学元件(诸如第一会聚光学元件)可向所述光闸提供具有小于27°(诸如小于26°，诸如小于25°，诸如小于24°，诸如小于23°，诸如在22°与23°之间)的半角的光。
本发明可另外和/或可替代地但不排他地有利于获得用于以高亮度发射光的灯具，即使在集光器与光闸之间存在滤色器的情况下。在没有这种会聚光学部件的情况下，这种滤色器限制了亮度，这是由于光以略微聚焦的形式(诸如以增加的照度)反射回到集光器(例如由于集光器聚焦在光闸上，以使得反射光最终略微聚焦在集光器内)。然而，具有经由放置在一个或多个滤色器与光闸之间的(第一)会聚光学部件的会聚能力允许光在滤色器的表面处较少会聚(与没有会聚光学系统的系统相比)，诸如甚至准直或甚至发散，这使得反射光不会聚焦在集光器处(即照度可能变低)，这进而减小或减轻了集光器(其可以是例如聚合物，诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))有害发热的风险。换句话说，与具有不带有放置在一个或多个滤色器与光闸之间的会聚光学部件的照明系统的灯具相比，来自滤色器的背反射光(诸如颜色混合标志)可在集光器上形成更大光斑/区域，从而导致集光器并且还可能导致光源的热应力更小。
本发明可另外和/或可替代地但不排他地有利于改善颜色混合，特别是因为将会聚光学部件放置在一个或多个滤色器与光闸之间使得能够将一个或多个滤色器保持在焦点之外，诸如远在焦点之外，诸如比在没有放置在一个或多个滤色器与光闸之间的会聚光学部件的情况下的实际机械距离将指示的在焦点之外更远。如下文将进一步详细论述，会聚光学部件的玻璃的阿贝(Abbe)数可有利地高于70。
“灯具”被理解为含有(电)光源的电装置，诸如具有提供照明的光源的照明系统，并且其中光源和任选的一个或多个光学部件至少部分地封装在外壳中。(娱乐)灯具领域的技术人员认识到多种光效果可集成到灯具中。根据实施方案，提供一种灯具，其具有以下中的一者或多者：用于棱镜效果的棱镜、用于光圈效果的光圈、用于取景效果的取景叶片、用于雾化效果的滤雾器、用于调光效果的构件、用于动画效果的动画轮、一个或多个遮光轮。可基于指示光参数的输入信号来控制(娱乐)灯具，所述光参数可指示：指示出射光的期望颜色的目标颜色、指示各种数量的光效果的多种光效果参数。(娱乐)灯具可包括处理器，所述处理器被配置成基于由输入信号接收到的光参数来控制灯具的不同光效果。例如，(娱乐)灯具可包括光效果，并且基于如WO2010/145658中特别是在第4页第11行至第6页第9行中所描述的各种参数进行控制。
“照明装置”被理解为用于提供通过光闸的光的装置，所述光诸如在闸处具有某一直径和某一(光束)角度的圆形光束。照明装置可理解为包括用于在闸处提供具有所需参数的光束的光源和光学器件。
“光源”如本领域中常见的那样进行理解，并且一般可以是将电功率转换成光通量的电光源，诸如发光二极管(LED)，诸如转换的LED，诸如磷光体转换的LED。多个光源中的光源数量可以是至少10个，诸如至少20个，诸如至少40个，诸如至少60个，诸如至少80个，诸如至少100个，诸如120个或更多个。
“光闸”被理解为平面(与光轴正交)，其中照明装置的光学器件(例如集光器)被配置成聚集和/或聚焦来自光源的光束，并且/或者光闸是物理/机械孔隙(即诸如光闸是放置在光源的光束聚焦的平面中或接近于所述平面的物理孔隙，诸如其中“接近于”意指放置在距虚拟平面一定距离内，偏离不超过光源与平面之间的距离的20％或15％或10％或5％)，诸如光束成形装置。
“集光器”可理解为光学部件或系统，所述光学部件或系统能够重定向光，诸如接收(收集)具有一个方向的光，并且在另一方向上重新发射光，诸如包括一个或多个(折射)透镜和/或(反射)反射镜。“集光器”可尤其被布置成用于提供发散、准直或会聚的光，诸如被布置成用于从光源接收具有某一(宽)角度(诸如在±90°内)的光，并且分别以正角度(诸如至少1°，诸如至少2°，诸如至少5°)、基本上为零的角度(诸如在±15°内，诸如在±10°内，诸如在±5°内，诸如在±2°内，诸如在±1°内)，诸如负角度(诸如小于-1°，诸如小于-2°，诸如小于-5°)重新发射光束。集光器可包括各自从LED中的一个LED收集光并且将光转换成对应光束的多个小透镜，或集光器也可体现为单个光学透镜。
当提及(光束)角度时，在整个本申请中，其被理解为光轴与最宽角度光线(其离开灯具，诸如穿过出射光瞳)之间的角度θ1/2。
“小透镜”可理解为阵列中的透镜(具有任何尺寸，并且任选地较小)。
“滤色器”如本领域中常见的那样进行理解，诸如通过相对于其他颜色选择性吸收或反射一些颜色来调节光束的透明材料(片)。滤色器可由二向色滤色器或滤色片等给出。滤色器可经由一个或多个色轮来分级的和/或实施。
“会聚光学部件”可理解为具有会聚能力的任何光学部件，诸如一个或多个(折射)透镜和/或(反射)反射镜。
“光学投射系统”可理解为被配置成将光沿主光轴投射穿过光闸的系统。光学投射系统可包括正数个光学部件，并且光学投射系统可被配置成收集由光束成形对象调节的光，并且沿主光轴投射所收集的光。投射系统可被配置成调整离开光学投射系统的光束的光束宽度和/或发散度，并且可被调整成对布置在目标表面处的光闸附近的光束成形对象进行成像。光学投射系统可包括光学变焦组和/或光学聚焦组，诸如由光学变焦组和/或光学聚焦组组成或可与其互换使用，诸如其中光学变焦组包括至少一个光学部件，并且被配置成调整光束的发散度和/或宽度，并且/或者其中光学聚焦组包括至少一个光学部件，并且被配置成将光束成形对象的图像沿主光轴聚焦在目标表面处。光学投射系统可作为具有预定义聚焦和变焦特性的固定光学部件组来提供。光学变焦组和/或光学聚焦组的至少一个光学部件可以是光学领域中已知的任何光学部件，诸如透镜、棱镜、反射器等。还应注意，一些光学部件可相对于主光轴可移动。
“照明效率”如本领域中常见的那样进行理解，并且尤其理解为光通量与功耗的比率。
根据实施方案，提供一种灯具，其中集光器被布置成使得来自多个光源的光在通过集光器之后(诸如紧接在通过集光器之后)发散；诸如较少发散。这样做的一个可能的优点是，可使用集光器收集更多的光(与光在集光器之后会聚的情况相比)，这进而可以产生更高的源-闸效率(其中贯穿本文，“闸”与“光闸”可互换使用)。在集光器与光闸之间具有一个或多个会聚光学部件可确保光在光闸处会聚或聚焦。
根据实施方案，提供一种灯具，其中集光器被布置成使得来自多个光源的光在通过集光器之后(诸如紧接在通过集光器之后)基本上准直，诸如准直。这样做的一个可能的优点是，可使用集光器收集更多的光(与光在集光器之后会聚的情况相比)，这进而可以产生更高的源-闸效率(其中“闸”与“光闸”可互换使用)。在集光器与光闸之间具有一个或多个会聚光学部件可确保光在光闸处会聚或聚焦。
根据实施方案，提供一种灯具，其包括放置在一个或多个滤色器与集光器之间的(第二)会聚光学部件，诸如第二会聚光学部件。一个可能的优点可以是，(第一)会聚光学部件可放置在一个或多个滤色器与光闸之间，以使得在一个或多个滤色器之后的会聚能力使得滤色器能够保持失焦，并且放置在一个或多个滤色器与集光器之间的(第二)会聚光学部件使得能够增加源-闸的效率，例如因为其可接近于集光器放置以便收集大量光(即使光在集光器之后发散)，并且任选地能够以空间高效的方式这样做，因为靠近光源使得放置在一个或多个滤色器(251，253)与集光器(241)之间的(第二)会聚光学元件的直径能够保持有限，诸如基本上类似于集光器或稍微更大，诸如在集光器的直径的120％内，诸如在110％内，诸如在105％内的直径。一个或多个滤色器(251，253)可包括可变滤色器，诸如青色、黄色和/或品红色滤色器。此外，可提供一个或多个色温校正器(CTC)和固定色轮。
根据实施方案，提供一种灯具，其中从多个光源(103)到放置在一个或多个滤色器(251，253)与光闸(242)之间的会聚光学部件(263)的距离是25cm(厘米)或更小，诸如20cm或更小，诸如18cm或更小，诸如16cm或更小，诸如14cm或更小，诸如13或更小，诸如12cm或更小，诸如11cm或更小，诸如10cm或更小，诸如9或更小，诸如8cm或更小，诸如7cm或更小，诸如6cm或更小，诸如5cm或更小。集光器(241)与会聚光学部件(265)之间的距离应保持尽可能短，诸如低于5mm，诸如低于4mm，诸如低于3mm，诸如低于2mm，诸如约1mm，以便保持光束直径和灯具长度缩减，同时保持高效率。出于相同原因，两个会聚光学部件(263，265)之间的距离也应保持尽可能短，诸如低于44mm，诸如低于42mm，诸如低于40mm、38mm，诸如低于36mm，诸如在32mm至34mm之间一个可能的优点可以是，这可以实现较短灯具。
根据实施方案，提供一种灯具，其中放置在一个或多个滤色器(251，253)与光闸(242)之间的会聚光学部件(263)的直径在[1；25]cm(厘米)内，诸如在[2；20]cm内，诸如在[5；15]cm内，诸如在[8；12]cm内，诸如约10cm，诸如96mm。一个可能的优点可以是，这可以实现紧凑而高效的灯具。
根据实施方案，提供一种灯具，其中放置在一个或多个滤色器与光闸之间的会聚光学部件(诸如第一会聚光学部件)包括光学材料，所述光学材料的阿贝数高于60，诸如高于62，诸如高于64，诸如高于66，诸如高于68，诸如高于70。根据实施方案，提供一种灯具，其中放置在一个或多个滤色器与集光器之间的会聚光学部件(诸如第二会聚光学部件)包括光学材料，所述光学材料的阿贝数高于60，诸如高于62，诸如高于64，诸如高于66，诸如高于68，诸如高于70。
根据实施方案，提供一种灯具，其中放置在一个或多个滤色器与光闸之间的会聚光学部件(诸如第一会聚光学部件)包括一个或多个非球面会聚透镜，诸如由所述一个或多个非球面会聚透镜组成。根据实施方案，提供一种灯具，其中放置在一个或多个滤色器与集光器之间的会聚光学部件(诸如第二会聚光学部件)包括一个或多个非球面会聚透镜，诸如由所述一个或多个非球面会聚透镜组成。相对于球面透镜，采用非球面透镜的一个优点可以是，可改善光学特性，诸如源-闸效率。
根据实施方案，提供一种灯具，其中放置在一个或多个滤色器与光闸之间的会聚光学部件(诸如第一会聚光学部件)包括一个或多个平面非球面会聚透镜，所述一个或多个平面非球面会聚透镜的圆锥常数高于0，诸如高于1，诸如高于2，诸如高于3，诸如高于4，诸如高于5。根据实施方案，提供一种灯具，其中放置在一个或多个滤色器与集光器之间的会聚光学部件(诸如第二会聚光学部件)包括一个或多个平面非球面透镜，所述一个或多个平面非球面透镜的圆锥常数低于0，诸如低于-1，诸如低于-2，诸如低于-3，诸如低于-4，诸如低于-5。
根据实施方案，提供一种灯具，其中所述照明装置包括具有抗反射(AR)涂层的一个或多个透镜，诸如第一会聚光学部件和/或第二会聚光学部件。相对于例如未涂覆的光学部件，采用抗反射涂层的一个优点可以是，可改善光学特性，诸如源-闸效率。
根据实施方案，提供一种灯具，其中所述照明装置向所述光闸提供具有小于27°(诸如小于26°，诸如小于25°，诸如小于24°，诸如小于23°，诸如在22°与23°之间)的半角的光。
根据实施方案，提供一种灯具，其中所述照明装置能够从灯具中输送至少10klm，诸如至少20klm，诸如至少30klm，诸如至少40klm。为了从灯具中输送例如40klm，在光闸处可能需要约49klm。
根据实施方案，提供一种灯具，其中照明装置的光学(源-闸)效率(诸如从光源到光闸)高于40％，诸如等于或高于42％，诸如等于或高于44％，诸如等于或高于46％，诸如等于或高于48％，诸如等于或高于50％。
根据实施方案，提供一种灯具，其中集光器包括多个小透镜，所述小透镜适于收集来自光源的光，并且适于将所收集的光转换成多个光束，使得光束沿所述光轴传播，其中所述小透镜中的每个小透镜包括所述光进入小透镜的入射表面和光离开小透镜的出射表面。
根据实施方案，提供一种灯具，其中所述集光器中的所述多个小透镜形成单件模制玻璃元件，所述单件模制玻璃元件包括适于机械固定所述集光器的凸缘。
根据实施方案，提供一种灯具，其中所述多个小透镜中的每个小透镜是全内反射(TIR)透镜，或其中所述多个小透镜包括彼此上下叠放的两个平面非球面透镜阵列，诸如其中所述两个阵列形成准直光学系统。两个平面非球面透镜阵列可形成单件模制玻璃元件，诸如单件模制Pyrex元件。一个可能的优点是提高照明装置的照明效率，例如由于TIR透镜能够从高达±90°的高发射角收集光，诸如以用于准直。作为替代方案，多个小透镜中的每个小透镜是标准透镜元件、非球面自由形式元件、准直混合棒、圆形或方形复合抛物面聚光器(CPC)、菲涅耳透镜或上述的组合。作为另一替代方案，准直元件阵列可包括放置在阵列中的不同位置处的不同类型的准直元件的组合，诸如由所述组合组成。
根据实施方案，提供一种灯具，其中所述灯具是摇头灯(302)。摇头灯可理解为具有旋转构件(诸如致动器)的灯具，所述旋转构件用于使从照明装置发射的光的方向绕与从照明装置发射的光的方向正交的一个或两个轴线旋转。这种实施方案的示例可由摇头灯给出，诸如在WO2010/145658A1中所描述(参见例如图1至图2和随附描述)。
根据实施方案，提供一种灯具，诸如摇头灯，其包括一个或多个致动器，诸如马达，诸如步进马达和/或伺服马达，所述一个或多个致动器用于改变从所述灯具发射的光的方向，诸如用于使从所述照明装置发射的光的方向绕与从所述灯具发射的光的所述方向正交的一个或两个轴线旋转。一个可能的优点是，光的方向可以自动化方式改变，这可尤其适用于例如剧院照明，例如舞台表演。这种实施方案的示例可由摇头灯给出，诸如在WO2010/145658A1中所描述(参见例如图1至图2和随附描述)。
根据实施方案，提供一种灯具，其中所述多个光源中的每个光源的照度可高于250lm/mm2，诸如高于300lm/mm2，诸如高于400lm/mm2，诸如高于500lm/mm2。例如，对于轮廓光或其他集光率有限的应用，源照度可能至关重要，并且与某一尺寸的灯具可达到多高的输出有关。照度被理解为针对DC操作(非闪光)，并且以流明(lm)每平方毫米(mm2)来测量。
根据第二方面，提供一种使用根据第一方面的灯具进行照明的方法，所述方法包括从所述多个光源发射光。
根据第三方面，提供根据第一方面的灯具用于照明的用途。
附图说明
现在将关于附图更详细地描述根据本发明的第一、第二和第三方面。附图示出实施本发明的一种方式，并且不应被视为限于落入所附权利要求书范围内的其他可能的实施方案。
图1示出包括照明装置244的灯具200。
图2示出摇头灯灯具302的结构图。
图3和图4各自示出灯具的细节。
具体实施方式
图1示出包括照明装置244的灯具200，其中照明装置包括多个LED 103、集光器241、光闸242以及光学投射和变焦系统243。集光器241适于从LED 103收集光，并且将所收集的光转换成沿光轴247(点划线)传播的多个光束。集光器可体现为能够收集由LED发射的光的至少一部分并且将所收集的光转换成光束的任何光学构件。在所示出的实施方案中，集光器包括多个小透镜，所述多个小透镜各自从LED中的一个LED收集光，并且将光转换成对应准直光束(在其他实施方案中，其可以是发散的)。然而，应注意，集光器也可实施为单个光学透镜、菲涅耳透镜、多个TIR透镜(全反射透镜)、多个光棒、上下叠放布置的透镜阵列或它们的组合。应理解，沿光轴传播的光束含有以一定角度传播的光线，例如与光轴成小于45度的角度。所述图还示出一个或多个滤色器251、253，其包括用于CMY减色混合系统的滤色器251，所述滤色器被布置成由光轴(247)穿过，放置在集光器(241)与光闸(242)之间。在一个或多个滤色器251、253包括布置在轮上的静态滤色器的情况下，此特定滤色器可位于第一会聚光学部件263与光闸之间。再此外，所述图示出放置在一个或多个滤色器251、253与光闸242之间的(第一)会聚光学部件263，诸如第一会聚光学部件263。再此外，所述图示出放置在一个或多个滤色器251、253与集光器241之间的(第二)会聚光学部件265，诸如第二会聚光学部件265。集光器和会聚光学部件263、265可被配置成使用来自光源103的光填充光闸242，以使得光闸242的区域(即孔隙)以均匀强度被照明或被优化以获得最大输出。闸242沿光轴247布置。光学投射系统243可被配置成收集透射穿过闸242的光束的至少一部分，并且在沿光轴的一定距离处对光闸进行成像。例如，光学投射系统243可被配置成将闸242成像到某一对象上，所述对象诸如屏幕，例如音乐会舞台上的屏幕。闸242内可含有某种图像，使得受照射图像可由光学投射系统来成像，所述某种图像例如提供在透明窗上的某个不透明图案、在非透明材料中的开放图案，或诸如娱乐照明领域中已知的GOBO的成像对象。因此，照明装置200可用于娱乐照明。在所示出的实施方案中，光由集光器241沿光轴247引导，并且在通过前透镜243a离开照明装置之前通过多个光效果件。光效果件例如可以是智能/娱乐照明领域中已知的任何光效果件，例如CMY颜色混合系统251、滤色器253、遮光片255、动画效果件257、光圈效果件259、聚焦透镜组243c、变焦透镜组243b、棱镜效果件261、取景效果件(未示出)或本领域中已知的任何其他光效果件。所提及的光效果件仅用以示出用于娱乐照明的照明装置的原理，并且娱乐照明领域的技术人员将能够构建具有额外或更少光效果件的其他变型。此外，应注意，光效果件的次序和位置可以改变。照明装置包括具有第一鼓风机115和第二鼓风机117的冷却模块201。灯具包括具备多个开口250的灯罩248。
图2示出摇头灯灯具302的结构图，所述摇头灯灯具包括可旋转地连接到轭架363的头部200，其中轭架可旋转地连接到底座365。所述头部基本上与图1中所示出的灯具相同，并且使用与图1中相同的附图标记所标注的基本上相同的特征将不再进一步描述。摇头灯灯具包括平动(pan)旋转构件，所述平动旋转构件用于使轭架相对于底座旋转，例如通过旋转连接到轭架并且布置在底座中的轴承(未示出)中的平动轴367。平动马达369通过平动带371连接到轴367，并且被配置成通过平动带使轴和轭架相对于底座旋转。摇头灯灯具包括倾斜旋转构件，所述倾斜旋转构件用于使头部相对于轭架旋转，例如通过旋转连接到头部并且布置在轭架中的轴承(未示出)中的倾斜轴373。倾斜马达375通过倾斜带377连接到倾斜轴373，并且被配置成通过倾斜带使轴和头部相对于轭架旋转。本领域的技术人员将认识到，平动和倾斜旋转构件可使用机械部件以许多不同方式进行构造，所述机械部件诸如马达、轴、齿轮、缆线、链条、传动系统、轴承等。可替代地，应注意，也有可能将平动马达布置在底座中和/或将倾斜马达布置在头部中。因为摇头灯灯具被设计成尽可能小，所以轭架与头部的底部部分之间的空间受到限制。如现有技术中所已知，摇头灯灯具从外部电源(未示出)接收电力381。电力由内部电源383接收，所述内部电源通过内部电力线(未示出)将电力适配并且分配到摇头灯的子系统。内部电源系统可以多种不同方式进行构造，例如通过将所有子系统连接到相同电力线。然而，本领域的技术人员将认识到，摇头灯中的一些子系统需要不同种类的电力，并且也可以使用接地线。例如，在大多数应用中，光源将需要与步进马达和驱动电路不同种类的电力。灯具还包括控制器385，所述控制器基于输入信号387来控制灯具中的部件(其他子系统)，所述输入信号指示与摇头灯灯具相关的光效果参数、位置参数和其他参数。控制器从如智能和娱乐照明领域中已知的光控制器(未示出)接收输入信号，例如通过使用如DMX、ArtNET、RDM等标准协议。通常，光效果参数指示与光系统中的不同光效果相关的至少一个光效果参数。控制器385适于通过内部通信线路(未示出)将命令和指令发送到摇头灯的不同子系统。内部通信系统可以基于各种类型的通信网络/系统。摇头灯还可包括用户输入构件，以使得用户能够直接与摇头灯交互，而不是使用光控制器来与摇头灯通信。用户输入构件389例如可以是按钮、操纵杆、触摸板、键盘、鼠标等。用户输入构件也可由显示器391支持，以使得用户能够使用用户输入构件通过显示器上所示的菜单系统与摇头灯交互。在一个实施方案中，显示装置和用户输入构件也可集成为触摸屏。
图3和图4中的每一者示出灯具的细节，并且更具体地，示出沿光轴发射光的多个光源103(以120×10W LED的形式)；沿光轴布置的光闸242；集光器241，其放置在多个光源103与光闸242之间，并且适于从光源收集光，并且适于沿所述光轴247投射所述光的至少一部分；放置在一个或多个滤色器(未示出)与光闸242之间的(第一)会聚光学部件263，诸如第一会聚光学部件263；放置在一个或多个滤色器(未示出)与集光器241之间的(第二)会聚光学部件265，诸如第二会聚光学部件265。会聚光学部件263、265之间的距离是32mm，但一般由机械需求决定。
图3更具体地示出呈
Figure BDA0003715221570000141
(直径)准直聚(甲基丙烯酸甲酯)TIR透镜的
Figure BDA0003715221570000142
(直径)阵列形式的集光器(103)，每个LED一个集光器。会聚光学部件263、265各自是
Figure BDA0003715221570000143
(直径)会聚硼硅酸盐玻璃透镜，诸如Pyrex或Supprax型。B270和H-K9L型玻璃也是合适的候选玻璃。从光源到光闸的距离是130mm。光闸处的光束特性是：光束直径
Figure BDA0003715221570000144
光束(半)角θ1/2＝22°。光学源到闸的效率是50％(会聚光学部件263、265上具有AR涂层)或40％(会聚光学部件263、265上没有AR涂层)。
图4更具体地示出呈
Figure BDA0003715221570000145
(直径)准直聚(甲基丙烯酸甲酯)的
Figure BDA0003715221570000146
(直径)阵列形式的集光器(103)，诸如HT-121TIR透镜，每个LED一个所述透镜。会聚光学部件263、265各自是
Figure BDA0003715221570000147
(直径)会聚硼硅酸盐玻璃透镜，诸如H-K9L型。从光源到光闸的距离是150mm。从放置在一个或多个滤色器(未示出)与光闸242之间的(第一)会聚光学部件263(诸如第一会聚光学部件263)到光闸的距离大约是79mm。优选地，会聚光学部件263、265各自包括具有阿贝数大于70的平面非球面会聚透镜。光闸处的光束特性是：光束直径
Figure BDA0003715221570000148
Figure BDA0003715221570000149
光束(半)角θ1/2＝22°。光学源到闸的效率是52％(会聚光学部件263、265上没有AR涂层)或59％(会聚光学部件263、265上具有AR涂层)。
尽管已结合指定实施方案描述了本发明，但本发明不应被视为以任何方式限于所提供的示例。本发明的范围由所附权利要求书阐明。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的要素或步骤。另外，提及对诸如“一个”或“一种”等的引用不应被视为排除多个。权利要求中关于图中所指示的元件的附图标记的使用也不应被视为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提及的各个特征有可能被有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能的和不利的。

Claims (24)

1.一种灯具(200)，其包括：
-照明装置(244)，其包括：
-多个光源(103)，其沿光轴(247)发射光；
-光闸(242)，其沿所述光轴布置；
-集光器(241)，其放置在进行发射的所述多个光源(103)与所述光闸(242)之间，并且适于从所述光源收集光，并且适于沿所述光轴(247)投射所述光的至少一部分；和
-一个或多个滤色器(251，253)，诸如用于减色混合的滤色器，诸如二向色滤色器或滤色片等，其诸如被布置成由光轴(247)穿过，放置在所述集光器(241)与所述光闸(242)之间，以及
-会聚光学部件(263)，诸如第一会聚光学部件(263)，其放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述光闸(242)之间，
并且还包括
-光学投射系统(243)，其相对于所述多个光源(103)放置在所述光闸(242)的相对侧，并且适于收集能够从所述照明装置中发射的所述光的至少一部分，并且适于沿所述光轴(247)投射所述光的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的灯具(200)，其中所述集光器(241)被布置成使得来自所述多个光源(103)的光在通过所述集光器之后，诸如紧接在通过所述集光器之后发散。
3.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述集光器(241)被布置成使得来自所述多个光源(103)的光在通过所述集光器之后，诸如紧接在通过所述集光器之后基本上准直，诸如准直。
4.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其包括会聚光学部件(265)，诸如第二会聚光学部件(263)，其放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述集光器(241)之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中从所述多个光源(103)到放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述光闸(242)之间的所述会聚光学部件(263)的距离是25cm或更小，诸如20cm或更小，诸如18cm或更小，诸如16cm或更小，诸如14cm或更小，诸如13或更小，诸如12cm或更小，诸如11cm或更小，诸如10cm或更小，诸如9或更小，诸如8cm或更小，诸如7cm或更小，诸如6或更小，诸如5cm或更小。
6.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述光闸(242)之间的所述会聚光学部件(263)的直径在[1；25]cm内，诸如在[2；20]cm内，诸如在[5；15]cm内，诸如在[8；12]cm内，诸如10cm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述光闸(242)之间的所述会聚光学部件(263)，诸如第一会聚光学部件(263)，包含光学材料，所述光学材料的阿贝数高于60，诸如高于62，诸如高于64，诸如高于66，诸如高于68，诸如高于70。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的灯具(200)，其中放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述集光器(241)之间的所述会聚光学部件(265)，诸如第二会聚光学部件(265)，包含光学材料，所述光学材料的阿贝数高于60，诸如高于62，诸如高于64，诸如高于66，诸如高于68，诸如高于70。
9.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述光闸(242)之间的所述会聚光学部件(263)，诸如第一会聚光学部件(263)，包括一个或多个非球面会聚透镜，诸如由所述一个或多个非球面会聚透镜组成。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的灯具(200)，其中放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述集光器(241)之间的所述会聚光学部件(265)，诸如第二会聚光学部件(265)，包括一个或多个非球面会聚透镜，诸如由所述一个或多个非球面会聚透镜组成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述光闸(242)之间的所述会聚光学部件(263)，诸如第一会聚光学部件(263)，包括一个或多个平面非球面会聚透镜，所述一个或多个平面非球面会聚透镜的圆锥常数高于0，诸如高于1，诸如高于2，诸如高于3，诸如高于4，诸如高于5。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的灯具(200)，其中放置在所述一个或多个滤色器(251，253)与所述集光器(241)之间的所述会聚光学部件(265)，诸如第二会聚光学部件(265)，包括一个或多个平非球面透镜，所述一个或多个平非球面透镜的圆锥常数低于0，诸如低于-1，诸如低于-2，诸如低于-3，诸如低于-4，诸如低于-5。
13.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述照明装置包括具有抗反射(AR)涂层的一个或多个透镜，诸如所述第一会聚光学部件(263)和/或所述第二会聚光学部件(265)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述照明装置(244)向所述光闸(242)提供具有小于27°，诸如小于26°，诸如小于25°，诸如小于24°，诸如小于23°，诸如在22°与23°之间的半角的光。
15.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述照明装置(244)能够输送至少10klm，诸如至少20klm，诸如至少30klm，诸如至少40klm。
16.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述照明装置(244)诸如从所述光源到所述光闸的光学效率高于40％，诸如等于或高于42％，诸如等于或高于44％，诸如等于或高于46％，诸如等于或高于48％，诸如等于或高于50％。
17.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述集光器(241)包括多个小透镜，所述多个小透镜适于从所述光源收集光，并且适于将所收集的光转换成多个光束(245)，使得所述光束(245)沿所述光轴(247)传播，其中所述小透镜中的每个小透镜包括所述光进入所述小透镜的入射表面和所述光离开所述小透镜的出射表面。
18.根据权利要求17所述的灯具(200)，其中所述多个小透镜中的每个小透镜是全内反射(TIR)透镜，或其中所述多个小透镜包括上下叠放的两个平面非球面透镜阵列，诸如其中所述两个阵列形成准直光学系统。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的灯具(200)，其中所述集光器(241)中的所述多个小透镜形成单件模制玻璃元件，所述单件模制玻璃元件包括适于机械固定所述集光器(241)的凸缘。
20.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述灯具是摇头灯(302)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其还包括一个或多个致动器，诸如电动马达，诸如步进马达和/或伺服马达，所述一个或多个致动器用于改变从所述灯具(200)发射的光的方向，诸如用于使从所述灯具(200)发射的光的方向绕与从所述灯具(200)发射的光的所述方向正交的一个或两个轴线旋转。
22.根据前述权利要求中任一项所述的灯具(200)，其中所述多个光源(103)中的每个光源的照度高于250lm/mm2，诸如高于300lm/mm2，诸如高于400lm/mm2，诸如高于450lm/mm2，诸如高于500lm/mm2。
23.使用根据前述权利要求中任一项所述的灯具进行照明的方法，所述方法包括从所述多个光源(103)发射光。
24.根据权利要求1至22中任一项所述的灯具(200)用于照明的用途。
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