DE112004002873T5

DE112004002873T5 - Beleuchtungssystem mit zwei Lampen

Info

Publication number: DE112004002873T5
Application number: DE112004002873T
Authority: DE
Inventors: Estill Thone Fishers Hall
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2007-03-22
Also published as: CN100498040C; JP4965437B2; US20070247846A1; KR101151391B1; WO2005119123A1; KR20070023708A; JP2008500576A; CN1957200A

Abstract

Beleuchtungssystem, das aufweist:
zwei Lampen, die weißes Licht erzeugen;
einen Integratorstab, der eine Achse hat, die zwischen den zwei Lampen angeordnet ist, um das weiße Licht von den zwei Lampen an einem Eingangsende zu empfangen und das weiße Licht aus einem Ausgangsende entgegengesetzt dem Eingangsende zu leiten; und
zwei Spiegel in der Nähe des Eingangsendes des Integratorstabs und die in Richtung auf die entsprechenden Lampen angewinkelt sind, um das weiße Licht von den zwei Lampen in das Eingangsende des Integratorstabs zu reflektieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem, bei welchem zwei Lampen zur Anwendung kommen, um eine effektive Helligkeit zu erzielen und die Lampenlebensdauer zu verlängern.
Hintergrund der Erfindung
In typischen Beleuchtungssystemen kommt es zu einem Kompromiss zwischen der Lampenhelligkeit und der Lampenlebensdauer. Um eine effektive Helligkeit zu erzielen, wird typischerweise auf Kosten der Lampenlebensdauer eine Lampe mit höherer Wattzahl verwendet. Daher haben Einrichtungen, bei denen Beleuchtungssysteme mit Lampen höherer Wattzahl genutzt werden, eine kurze Lebensdauer, was einen teuren Lampenaustausch erforderlich macht.
Wesen der Erfindung
Die Erfindung sieht ein Beleuchtungssystem vor, bei welchem zwei Lampen zur Anwendung kommen, um eine effektive Helligkeit und eine verlängerte Lampenlebensdauer zu erzielen. Das Beleuchtungssystem weist auf: zwei Lampen, die weißes Licht erzeugen; einen Integratorstab, der eine Achse hat, die zwischen den zwei Lampen angeordnet ist, um das weiße Licht von den zwei Lampen an einem Eingangsende zu empfangen und das weiße Licht aus einem Ausgangsende entgegengesetzt dem Eingangsende zu leiten; und zwei Spiegel, die sich in der Nähe des Eingangsendes des Integratorstabs befinden und in Richtung auf die entsprechenden Lampen angewinkelt sind, um das weiße Licht von den zwei Lampen in das Eingangsende des Integratorstabs zu reflektieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen:
1 ein Beleuchtungssystem zeigt, bei welchem gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwei Lampen geringer Wattzahl verwendet werden;
2 das Beleuchtungssystem gemäß 1 mit Strahlengängen von den zwei Lampen zeigt;
3 eine grafische Darstellung des Lichtstroms als einen Prozentsatz des Lichtstroms von einer einzigen Lampe hoher Wattzahl, für zwei beispielhafte Beleuchtungssysteme unter Nutzung von zwei Lampen geringer Wattzahl gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
4 eine geometrische Darstellung eines Beleuchtungssystems unter Nutzung von zwei Lampen geringer Wattzahl gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Beleuchtungssystem, bei welchem zwei Lampen zur Anwendung kommen, um eine effektive Helligkeit und eine verlängerte Lampenlebensdauer zu erzielen. Wie in 1 gezeigt ist, weist das Beleuchtungssystem zwei Lampen 10, zwei angewinkelte Spiegel 20 und einen Integratorstab 30 auf. In einem typischen Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die zwei Lampen jeweils aus einer Bogenlampe geringer Wattzahl wie zum Beispiel einer Ultrahochleistungs-(UHP-)Lampe, die weißes Licht 19 erzeugt und eine Wattzahl von ungefähr 100 bis 120 Watt hat, erhältlich von Philips mit Sitz in Eindhoven, Niederlande. Lampen dieser Wattzahl haben eine signifikant höhere Lebensdauer als Lampen, die typischerweise in einem Beleuchtungssystem mit einer einzigen Lampe verwendet werden, die eine Wattzahl von ungefähr 180 bis 200 Watt haben. Die Lampen 10 enthalten Reflektoren 12, um das Licht zu fokussieren und auszurichten. Das Licht wird durch die Ausbildung eines elektrischen Lichtbogens zwischen zwei Elektroden 14 erzeugt. Der Abstand zwischen diesen Elektroden wird als die Bogenlänge bezeichnet und ist typischerweise eine von mehreren Standard-Bogenlängen.
Der Integratorstab 30 ist zwischen den zwei Lampen 10 angeordnet, so dass sich eine Achse 31 des Integratorstabs 30 in einem im Wesentlichen gleichen Abstand zu jeder der zwei Lampen 10 befindet, und der Integratorstab 30 ist entlang der Achse 31 von den Lampen 10 versetzt. Der Integratorstab hat ein im Wesentlichen transparentes Eingangsende 32, das im Wesentlichen senkrecht zu der Achse 31 und in Richtung auf die Lampen 10 positioniert ist. Ein im Wesentlichen transparentes Ausgangsende 34 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Achse 31 und von den Lampen 10 entfernt positioniert. Während der Integrator, wie er in 1 gezeigt ist, einen quadratischen Querschnitt hat, ist auch ein zylindrischer Integrator innerhalb des Umfangs der Erfindung in Betracht zu ziehen.
Zwei Spiegel 20 sind annähernd zwischen den Lampen 10 angeordnet, geringfügig entlang der Achse 31 des Integrators 30 verschoben. Die Spiegel 20 haben jeweils eine im Wesentlichen flache rechtwinklige reflektierende Fläche, die sich von einer untersten Kante 21 bis zu einer oberen Kante 22 erstreckt. Die untersten Kanten 21 sind in der Nähe des Eingangsendes 32 des Integratorstabs 30 angeordnet. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel der Erfindung treffen sich die untersten Kanten 21 der Spiegel 20 auf der Achse 31 des Integratorstabs 30. Die Spiegel sind in Bezug auf die Achse 31 des Integrators 30 angewinkelt, um die Reflexion von weißem Licht 19 aus den entsprechenden Lampen 10 in das Eingangsende 32 des Integratorstabs 30 zu optimieren, wie im Folgenden im Detail beschrieben wird.
Wie in 2 gezeigt ist, wird das weiße Licht 11 aus den Lampen 10 in den Positionen 26 (gezeigt in 3) in der Nähe der untersten Kanten 21 von diesen, auf die entsprechenden Spiegel 20 gerichtet. Das aus jedem der Spiegel 20 reflektierte Licht 29 tritt an dem Eingangsende 32 in den Integratorstab 30 ein, und ein integrierter Lichtstrahl 39 verlässt das Ausgangsende 34 des Integratorstabs 30 im Wesentlichen entlang der Achse 31.
Die Erfinder haben festgestellt, dass der Lichtstrom des integrierten Lichtstrahls 39 mit der Bogenlänge der Lampen und mit dem Winkel der Spiegel 20 zu der Achse 31 des Integratorstabs 30 variiert, bezogen auf den Spiegelhalbwinkel, da er die Hälfte des zwischen den zwei Spiegeln 20 eingeschlossenen Winkels ist. 3 zeigt berechnete Kurven 41, 42 für den Lichtstrom des integrierten Lichtstrahls 39 als einen Prozentsatz des Lichtstroms für eine einzige Lampe über einen Bereich von Spiegelhalbwinkeln für Lampen, die eine Bogenlänge von 1,0 bzw. 1,3 mm haben. Es ist festzustellen, dass der Spitzen-Lichtstrom für die verschiedenen Bogenlängen bei einem anderen Halbwinkel auftritt.
4 zeigt eine geometrische Darstellung des Beleuchtungssystems gemäß der Erfindung. Theta 25 ist der Winkel zwischen der Achse 31 des Integratorstabs (in 3 nicht gezeigt) und einem der Spiegel 20. Der Vektor B repräsentiert das durch eine der Lampen 10 erzeugte weiße Licht 11, das bei einem Winkel Beta 27 von einer horizontalen Achse senkrecht zu der Achse 31 des Integratorstabs 30 eine Länge gleich der Brennweite der Lampen 10 hat. Der Winkel Beta 27 beträgt 45 Grad. Deshalb sind die Komponenten Bx und By des Vektors, senkrecht und parallel, entsprechend der Achse 31 jeweils gleich der Größenordnung des Vektors B, geteilt durch √2.
Eine Reihe von widersprüchlichen geometrischen Faktoren beeinflusst den optimalen Winkel für die Spiegel 20 und die optimale Position für die Lampen 10 in Bezug auf die Spiegel 20 und den Integratorstab 30. Unter diesen Faktoren sind: eine endliche Strahlengröße, Strahlen, die durch die Außenseite des Integratorstabs blockiert werden, und Strahlen, die aus den Spiegeln fortreflektiert werden, die das Eingangsende des Integrators verfehlen. Die Erfinder haben den Winkel für die Spiegel 20 und die Position für die Lampen 10 unter Nutzung eines Systemanalyseprogramms festgelegt. Die berechneten optimalen Werte für den Winkel der Spiegel 20 in Bezug auf die Achse 31 des Integratorstabs 30 für zwei beispielhafte Bogenlängen sind in Tabelle A als Theta bezeichnet. Die optimalen Positionen für die Lampen sind als Delta X und Delta Y bezeichnet, wobei Delta X der berechnete Abstand der optimalen Position in eine Richtung senkrecht zu (und entfernt von) der Achse 31 des Integratorstabs 30 von dem Ursprung des Vektors B ist, der eine Größenordnung gleich der Brennweite der Lampen 10 in einem Winkel von 45 Grad von der Achse 31 des Integratorstabs 30 hat. In ähnlicher Weise ist Delta Y der berechnete Abstand der optimalen Position in eine Richtung parallel zu der Achse 31 des Integratorstabs 30 von dem Ursprung des Vektors B (und entfernt von dem Integratorstab 30).
Tabelle A
Der berechnete Lichtstrom für die Beleuchtungssysteme, die eine Bogenlänge von 1,0 mm und 1,3 mm und die Spiegelwinkel und die Positionierung gemäß Tabelle A haben, ist 144,34 und 126,88, jeweils für ein Beleuchtungssystem mit einer einzigen Lampe unter Nutzung der gleichen Lampe.
Die vorhergehenden Ausführungen veranschaulichen einige der Möglichkeiten zur praktischen Ausgestaltung der Erfindung. Innerhalb des Umfangs und der Wesensart der Erfindung sind viele andere Ausführungsbeispiele möglich. Es ist deshalb vorgesehen, dass die vorhergehende Beschreibung eher als beispielhaft als beschränkend zu betrachten ist, und dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche zusammen mit deren vollständigem Äquivalentsbereich gegeben ist.
Zusammenfassung
Es ist ein Beleuchtungssystem vorgesehen, das aufweist: zwei Lampen, die weißes Licht erzeugen; einen Integratorstab, der eine Achse hat, die zwischen den zwei Lampen angeordnet ist, um das weiße Licht von den zwei Lampen an einem Eingangsende zu empfangen und das weiße Licht aus einem Ausgangsende entgegengesetzt dem Eingangsende zu leiten; und zwei Spiegel, die sich in der Nähe des Eingangsendes des Integratorstabs befinden und in Richtung auf die entsprechenden Lampen angewinkelt sind, um das weiße Licht von den zwei Lampen in das Eingangsende des Integratorstabs zu reflektieren.

Claims

Beleuchtungssystem, das aufweist: zwei Lampen, die weißes Licht erzeugen; einen Integratorstab, der eine Achse hat, die zwischen den zwei Lampen angeordnet ist, um das weiße Licht von den zwei Lampen an einem Eingangsende zu empfangen und das weiße Licht aus einem Ausgangsende entgegengesetzt dem Eingangsende zu leiten; und zwei Spiegel in der Nähe des Eingangsendes des Integratorstabs und die in Richtung auf die entsprechenden Lampen angewinkelt sind, um das weiße Licht von den zwei Lampen in das Eingangsende des Integratorstabs zu reflektieren.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, bei welchem die Spiegel in einem Winkel von ungefähr 40 bis 45 Grad von der Achse des Integratorstabs aus geneigt sind.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 2, bei welchem die zwei Spiegel im Wesentlichen auf der Achse des Integratorstabs an entsprechenden Kanten zusammentreffen.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, bei welchem die Lampe eine Bogenlänge von ungefähr 1,0 mm hat und die Spiegel einen Winkel von ungefähr 40,5 Grad bis 41,5 Grad von der Achse des Integratorstabs aus bilden.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, bei welchem die Lampe eine Bogenlänge von ungefähr 1,0 mm hat und die Spiegel einen Winkel von ungefähr 41 Grad von der Achse des Integratorstabs aus bilden.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 4, bei welchem die Lampen in Richtung auf einen Punkt auf den jeweiligen Spiegeln in der Nähe des Eingangsendes des Integratorstabs gerichtet sind.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 6, bei welchem die Lampen in einem Abstand von dem Punkt auf dem jeweiligen Spiegel angeordnet sind, auf welchen diese gerichtet sind, der geringer als die Brennweite der Lampen ist.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 6, bei welchem die Lampen an Punkten angeordnet sind, die von den Endpunkten jeweiliger Vektoren versetzt sind, die an dem Punkt auf den jeweiligen Spiegeln ihren Ursprung haben, auf welchen die Lampen gerichtet sind, und einen Winkel von 45 Grad von der Achse des Integratorstabs haben und eine Länge gleich der Brennweite der Lampen um einen Abstand von ungefähr 0,315 mm entfernt von dem Eingangsende des Integratorstabs und einen Abstand von ungefähr 13,85 mm in der Richtung der Achse des Integratorstabs haben.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, bei welchem die Lampe eine Bogenlänge von ungefähr 1,3 mm hat und die Spiegel einen Winkel von ungefähr 41,5 Grad bis 42,5 Grad von der Achse des Integratorstabs bilden.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, bei welchem die Lampe eine Bogenlänge von ungefähr 1,3 mm hat und die Spiegel einen Winkel von ungefähr 42 Grad von der Achse des Integratorstabs bilden.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 9, bei welchem die Lampen in Richtung auf einen Punkt auf den jeweiligen Spiegeln in der Nähe des Eingangsendes des Integratorstabs gerichtet sind.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 11, bei welchem die Lampen in einem Abstand von dem Punkt auf dem jeweiligen Spiegel, auf welchen sie gerichtet sind, angeordnet sind, der geringer als die Brennweite der Lampen ist.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 11, bei welchem die Lampen an Punkten angeordnet sind, die von den Endpunkten jeweiliger Vektoren versetzt sind, die an dem Punkt auf den jeweiligen Spiegeln ihren Ursprung haben, auf welchen die Lampen gerichtet sind, und einen Winkel von 45 Grad von der Achse des Integratorstabs haben und eine Länge gleich der Brennweite der Lampen um einen Abstand von ungefähr 1,05 mm entfernt von dem Eingangsende des Integratorstabs und einen Abstand von ungefähr 12,95 mm in der Richtung der Achse des Integratorstabs haben.
Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, bei welchem jede Lampe eine geringere Wattzahl als ein System mit einer einzigen Lampe hat, welches die gleiche Helligkeit bereitstellt.