[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1680747A [43]公开日2005年10月12日
[21]申请号200410103288.1[22]申请日2004.12.22
[21]申请号200410103288.1
[30]优先权
[32]2003.12.22 [33]DE [31]10361118.5
[71]申请人肖特股份公司
地址联邦德国美因茨
[72]发明人卢迪格·吉特尔曼 哈里·韦格纳 [74]专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所代理人秦晨
[51]Int.CI 7F21V 5/04F21V 7/08F21V 13/04
F21V 7/22
权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页
[54]发明名称
[57]摘要
为了制造能够反射具有可调孔径角度的光束的
菲涅尔透镜，使用带有负焦距和虚焦点的透镜作为
菲涅尔透镜，其中，所述菲涅尔聚光灯包括最好是
构更为紧凑，因此不仅可以节约更多空间，且比传
统的菲涅耳透镜聚光灯光更亮。
200410103288.1权 利 要 求 书第1/2页 1.一种菲涅耳透镜聚光灯，其发射具有可调孔径角度的光线，其包括优选为椭圆形的反光镜、灯和至少一个菲涅耳透镜，其中菲涅耳透镜是具有负焦距的透镜，且因此是具有虚焦点的负透镜。 2.如权利要求1所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，菲涅耳透镜的虚焦点与反光镜的一个远离反射镜的焦点相互重合，特别是在菲涅耳透镜聚光灯的聚斑位置内。
3.如权利要求1或2所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，所述菲涅耳透镜优选是两面凹的负透镜。
4.如权利要求1-3任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，菲涅耳透镜由具有上修正的成像特征的双面透镜组成。
5.具有权利要求1限定部分特征的，尤其如权利要求1-4任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其中的菲涅耳透镜带有连为一体的的漫射玻璃。
6.如权利要求5所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，漫射玻璃为圆形且被置于菲涅耳透镜的中心点，
且形成了光线混合系统，该系统相对于几何学/光学上的成像光线比例来改变分散光线比例，即光线混合比，该光线混合比作为菲涅耳透镜聚光灯的位置函数。
7.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，反射镜由金属或透明，优选介电的材料构成，该反射镜为玻璃和/或塑料形式。
8.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，反光镜的两个主表面中的至少一面带有光学薄层系统。
9.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，反射镜的反光表面用于发散光线，最好是具有表面要素或小平面，且除漫射玻璃外，菲涅耳透镜没有表面或只有一个表面或两个表面都构造成以便发散光线的结构。
10.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，菲涅耳透镜是如德国申请中所述并要求权利的负透镜，该德国申请系同一申请人在同一天申请的，其申请名称为“optische Anordnung mitStufenlinse”(菲涅耳透镜的光学排列)。
11.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，反射
200410103288.1权 利 要 求 书 第2/2页
镜、菲涅耳透镜和/或漫射玻璃至少有一面被涂覆。
12.如权利要求11所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，在菲涅耳透镜上涂覆，以形成介电干涉涂层系统，它改变了所通过的光线的光谱。
13.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，反射镜的两个主表面中，至少有一面被涂覆金属层，最好是铝。
14.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，所述灯为白炽灯，尤其是卤素灯、光发射二极管、光发射二级管列或气体发电灯。
15.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，一个辅助反射镜置于菲涅耳透镜和反射镜之间。
16.如上述权利要求任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，其特征在于，菲涅耳透镜在表面加以预应力，最好是热预应力。
17.一种发光装置，包括如权利要求1-16任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯，还包括相关联的供电单元或镇流器。
18.如权利要求1-16任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯和如权利要求17所述的发光装置，应用于医学、建筑、电影、舞台、摄影棚和摄影。
19.具有如权利要求-16所述的菲涅耳透镜聚光灯的闪光灯。
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菲涅耳透镜聚光灯
技术领域
本发明涉及一种菲涅耳透镜聚光灯，其可发射具有可调孔径角度的光束并包括反射镜、灯和至少一个菲涅耳透镜。
背景技术
常规的菲涅耳透镜聚光灯的照明部分一般由灯、菲涅耳透镜和球形辅助反射镜组成。一般来说，灯的灯丝都会固定在球形反射镜的中心点。因此，灯发出的部分光线被反射回来，帮助前半球的灯光发射。方向向前的光线由菲涅耳透镜聚焦。但是光线聚焦的程度由菲涅耳透镜与灯之间的距离决定。如果灯的灯丝位于菲涅耳透镜的焦点上，则将产生最细的聚焦光束。这使得其光路近似于平行线，也将其称为聚斑(
spot)。减少菲涅耳透镜与灯之间的距离，就会使发射出来的光束的孔径角度连续增大。这就产生了发散的光路，也称为泛光(flood)。
但这种聚光灯具有光线量不足的缺陷，尤其在聚斑位置(spot position)内，这主要由于在这种情况下，聚斑位置内只有相对很小的空间角度范围被菲涅耳透镜覆盖所致。还有一个缺陷是球形反射镜反射的大部分光再一次轰击了灯丝自身，同时它被吸收并且又额外加热了灯丝。
DE3919643A1披露了一种带有反射镜、光圈和菲涅耳透镜的聚光灯。聚光灯发射的光线量随着光源的调整而变化，这使得光的明亮程度被改变。其明亮度随着反射点与反射镜及光圈之间的距离的改变而改变。
DE3413310A1披露了一种带有灯、反射镜或灯、会聚透镜的聚光灯。该聚光灯也带有漫射玻璃或镜子，它们均以45度角度被固定。镜子反射光线，光线被漫射玻璃发散。移动漫射玻璃，产生不同发散角度的光束。
DE10113385C1表述了一种菲涅耳透镜聚光灯，其菲涅耳透镜是一个会聚透镜，它的光源焦点位于聚斑位置，近似位于椭球形反射镜的远焦点。反射镜焦点之间的距离、反射镜的焦距和菲涅耳透镜的焦距相加从而得到这种菲涅耳
200410103288.1说 明 书 第2/8页透镜聚光灯的最小长度。而且，灯与反射镜之间的距离比和反射镜与菲涅耳透镜之间的距离比被设置为一个相互关联的函数，设计极为复杂。同时，为此还需额外的机械设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构更为紧凑的菲涅耳透镜聚光灯，其不仅可以节约更多空间，且比传统的菲涅耳透镜聚光灯更亮。同时生产这种菲涅耳透镜聚光灯工艺简单、价格低廉。
如权利要求1所述的菲涅耳透镜聚光灯以及如权利要求17所述的光源系统以一种极为简单的方式实现了这个目标。
具有负焦距的菲涅耳透镜的使用可使其结构更为紧凑。例如，在菲涅耳透镜聚光灯的聚斑位置，其现在基本上仅相当于反射镜的长度加上单独使用菲涅耳透镜的厚度之和。
本发明中的菲涅耳透镜聚光灯具有更高的发光效率，特别是在聚斑位置及泛光区。
同时在整个光区内光强度均一，如图6中聚斑位置和泛光区的例子所示。 本发明提供了一种具有大孔角的椭圆反射镜。通过将黑体发射器的灯丝，尤其是卤素灯丝或放电灯的放电弧，置于靠近反射镜的椭圆焦点处，同时将远离反射镜的椭圆第二焦点大致置于远离反射镜的菲涅耳透镜的负焦点或虚焦点上，
由此形成了聚斑位置。
反射镜反射的光线实际上在进入负透镜之前完全聚焦于远离反射镜的椭圆焦点处。置于反射镜近焦点处的灯丝或放电弧通过菲涅耳透镜成像于无穷远处，因此其光线实际上转变为平行光束。
反射光基本上不再轰击灯丝或放电弧。菲涅耳透镜的虚的负焦点与椭圆反射镜的远焦点重合，因此结构极为紧凑。
如果反射镜和菲涅耳透镜的孔径角选择得当，反射镜反射的光线实际上都射向菲涅耳透镜，然后形成一束狭小的会聚光束向前发射。
与传统菲涅耳透镜聚光灯相比，本发明产生的光线量大幅度提高。 本发明的一个实施例包括由金属或透明材料组成的椭圆反射镜，其中玻璃和聚合物或塑料为优选材料，它们有利于金属，比如铝的涂覆。
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