专利名称：投影灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学领域，特别是涉及一种应用于投影系统中的投影灯。
背景技术：
随着投影技术的发展，诸如幻灯机、投影机、投影电视、电影放映机以及实物展台等多种形式的投影系统广泛地应用于人们的工作和学习中。目前，投影系统中的投影灯(光源)通常采用气体放电灯，例如金卤灯(即金属卤化物灯)、超高压汞灯等。所谓气体放电灯指的是泡体内充盈适量的汞和/或金属卤化物等成份的蒸汽，所述蒸汽在电极电压的作用下产生电弧放电而发光的放电灯。因而，泡体就是气体放电灯的发光部分。
通常，投影灯可分为单端和双端两种。现有的投影系统中主要采用双端灯。所谓双端灯，指的是泡体居于中部、泡体的两端引出长长的电极；并且，2个电极分别被玻璃柱包裹。
现有技术中，双端灯的泡体形状一般有球形和椭球形两种。所谓球形泡体指的是，所述泡体在平行于极轴的平面上的投影呈圆形。所谓椭球形泡体指的是，所述泡体在平行于极轴的平面上的投影呈椭圆形。在此，极轴指的是泡体内两个电极端点之间的连线。
请参阅图1a，投影灯包括椭球形泡体110，两个电极120以及玻璃柱130。其中，椭球形泡体110位于中部，椭球形泡体110的两端引出电极120。并且，所述电极120包裹于玻璃柱130内。
请参阅图1b，投影灯包括球形泡体160，两个电极180以及玻璃柱170。其中，球形泡体160位于中部，球形泡体160的两端引出电极180。并且，所述电极180包裹于玻璃柱170内。
现有的投影系统中，投影灯与内表面曲面反射镜(以下称曲面反射镜)配合，以使投影灯发出的光朝向指定的方向投射出去，以供后续光路作进一步的处理。其中，曲面反射镜包括球面反射镜(以下简称球面镜)、椭球面反射镜(以下简称椭球面镜)以及抛物面反射镜(以下简称抛物面镜)等。在实际应用中，投影灯通常位于曲面反射镜的焦点位置，即投影灯的泡体通常位于曲面反射镜的焦点位置。
目前，投影灯与曲面反射镜的配合方式有直装和横装两种方式。其中，直装指的是电极与光轴同轴，且泡体在光轴上；横装指的是电极与光轴垂直，且泡体在光轴上。
请参阅图2，投影灯采用横装方式与球面镜210相配合。也就是投影灯的泡体220位于球面镜210的焦点F，两端的电极(未标号)和包裹电极的玻璃柱230分别位于光轴的两侧，且垂直于光轴。由于球面镜具有这样的特性即，来自球面镜焦点的光线经球面镜反射后，又会汇聚于焦点。这样，来自泡体220的光线经球面镜210的内表面240反射后，又会回到泡体220位置，并在泡体220位置处发射出去，而不会有光线被反射至玻璃柱230上。由此可以看出，投影灯采用横装方式与球面镜相配合时，泡体220两端的玻璃柱230不会阻挡光线。因此，在实际应用中，投影灯通常采用横装方式与球面镜配合。
请参阅图3，投影灯采用横装方式与椭球面镜310相配合。也就是投影灯的泡体330位于椭球面镜310的第一焦点F1，泡体330两端的电极(未标号)和包裹电极的玻璃柱320分别位于光轴的两侧，并且垂直于光轴。由于椭球面镜具有这样的特性即，来自椭球面镜第一焦点的光线经椭球面镜反射后，汇聚于第二焦点。因此，来自泡体330的光线经球面镜310的内表面340反射后，部分反射光线直接汇聚于第二焦点F2；部分反射光线投射到泡体330，经泡体330折射后向外发散出去，而不能到达第二焦点F2，从而不能被利用；还有部分反射光线投射到玻璃柱320，经玻璃柱320折射后向外发散出去，同样不能到达第二焦点F2，同样不能被利用。
请参阅图4，阴影部分420是投影灯在垂直于光轴的平面上所产生的阴影。在实际应用中，来自曲面反射镜的光线投射到投影灯的泡体和玻璃柱上，并被折射而向外发散出去，从而不能被利用。因而，投影灯在垂直于光轴的平面上就会产生阴影。
在实际应用中，来自投影灯的光线经椭球面镜和抛物面镜反射后，都会有部分反射光线投射到投影灯的泡体和玻璃柱上，并被折射而发散出去，从而不能被利用。这样，在垂直于光轴的平面上的投影中都存在如图4所示的阴影部分。
现有技术中，为了消除投影灯采用横装方式与椭球面镜和抛物面镜配合时所产生的阴影，投影灯常采用直装方式与椭球面镜和抛物面镜配合。
请参阅图5，投影灯采用直装方式与椭球面镜510相配合。也就是投影灯的泡体530位于椭球面镜510的第一焦点F1，泡体两端的电极(未标号)和包裹电极的玻璃柱520与光轴同轴。来自泡体530的光线经球面镜510的内表面540反射后，光线直接汇聚于第二焦点F2并被利用。因而，这种配合方式不会在垂直于光轴的平面上产生如图4所示的阴影部分。
在实际应用中，若投影灯采用直装方式与抛物面镜相配合。也就是投影灯的泡体位于抛物面镜的焦点F，泡体两端的电极(未标号)和包裹电极的玻璃柱与光轴同轴。这样的配合方式同样不会在垂直于光轴的平面上产生如图4所示的阴影部分。
由上可以看出，投影灯采用直装方式与椭球面镜和抛物面镜相配合，可以避免产生阴影。然而，在实际应用中，由于泡体两端的玻璃柱对光线产生折射，为了使来自泡体的光线尽可能多地投射到曲面反射镜的反射面以被利用(也就是，提高光线的利用效率)，就要求与投影灯相配合的曲面反射镜具有较短的焦距。但是，与投影灯相配合的曲面反射镜具有较短的焦距将导致下述问题其一，光线均匀度较低。现有技术提供的投影灯为了避免产生阴影，而采用直装方式同曲面反射镜(特别是椭球面镜和抛物面镜)相配合。并且，为了提高光线的利用效率，需要曲面反射镜具有较短的焦距。然而，较短的焦距将使得位于焦点的投影灯过于接近曲面反射镜的底部，造成大量光线都集中投射到曲面反射镜的底部，导致曲面反射镜反射出去的光线中心亮度是边缘光线亮度的数倍，光线均匀度较低。
其二，整体成本高。现有技术提供的投影灯为了避免产生阴影，而采用直装方式同曲面反射镜(特别是椭球面镜和抛物面镜)相配合时，就要求曲面反射镜具有较短的焦距。由于投影灯位于曲面反射镜焦点的位置处，并且投影灯自身的温度较高。因此，来自投影灯的热量集中于曲面反射镜中而难以散去，使得曲面反射镜需要承受较高的温度。采用普通材料制成的曲面反射镜难以承受上述高温，常常会出现破裂或变形的现象。因此，现有的投影系统中与投影灯相配合的曲面反射镜需要采用耐高温和低膨胀系数的材料，这使得曲面反射镜的材料成本和加工成本都较高，而且加工难度较大。
其三，与投影灯配合的曲面反射镜使用寿命较短。现有技术提供的投影灯为了避免产生阴影，而采用直装方式同曲面反射镜(特别是椭球面镜和抛物面镜)相配合，并要求曲面反射镜具有较短的焦距。在实际应用中，较短的焦距将导致曲面反射镜承受较高的温度。通常，与投影灯相配合的曲面反射镜的内表面都镀有一层反射膜，用以提高反射效率。但是，反射膜在高温下寿命普遍较低。现有技术提供的投影灯采用直装方式与曲面反射镜相配合，将导致曲面反射镜的反射膜使用寿命大大缩短，甚至出现脱落现象，进而缩短了使用寿命。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题在于提供一种投影灯，采用横装方式与曲面反射镜相配合时，能够避免产生阴影、提高光线均匀度，同时，还可以降低曲面反射镜的加工成本和材料成本，并且延长曲面反射镜的使用寿命。
为此，本实用新型解决技术问题的技术方案是提供了一种应用于投影系统中的投影灯，所述投影灯与非球面反射镜相配合，用于为整个投影系统提供光源；所述投影灯包括泡体、两个电极以及与泡体相连的两个玻璃柱；所述泡体位于中部，两个电极分别位于泡体的两侧，并且每一个电极有一端置于泡体内，另一端引出泡体以及玻璃柱之外；其中，所述泡体是管形。
进一步地，所述泡体是细长的玻璃管。
所述泡体与玻璃柱的连接是自然过渡形态。
所述投影灯采用横装方式与曲面反射镜相配合。
所述非球面反射镜可以是椭球面反射镜或抛物面反射镜；也可以是组合反射镜；所述组合反射镜包括球面反射镜与椭球面反射镜的组合，或球面反射镜与抛物面反射镜的组合。
相对于现有技术，本实用新型的有益效果是第一，避免产生阴影。由于本实用新型提供的投影灯的泡体为管形泡体，在垂直于极轴的平面上的投影面积远小于现有技术提供的球形泡体或椭球形泡体的投影面积。这样，本实用新型提供的投影灯采用横装方式与曲面反射镜相配合时，管形泡体产生的阴影部分远远小于现有技术提供的投影灯所产生的阴影。因而，只要适当调整泡体与曲面反射镜底部的距离就可以避免产生阴影，而无需象现有技术那样缩短曲面反射镜的焦距。
第二，光线均匀度好。本实用新型提供的投影灯的管形泡体细长狭窄，且两个电极之间的距离较大。因此，投影灯投向曲面反射镜的光线分布更加均匀。并且，由于采用本实用新型提供的投影灯与投影系统中的曲面反射镜(特别是椭球面镜和抛物面镜)相配合时，无需象现有技术那样大幅缩短投影灯和曲面反射镜底部的距离或者缩短曲面反射镜的焦距。因而，投影灯发出的光线不会过多地向曲面反射镜的中部汇集。这样，投影灯发出的光线投射到反射面的分布将更加均匀，反射面反射出的光线均匀度也相应提高。
第三，整体成本低。由于采用本实用新型提供的投影灯以横装方式与曲面反射镜(特别是椭球面镜和抛物面镜)相配合，无需象现有的投影灯那样缩短焦距、采用直装方式与椭球面镜和抛物面镜相配合。因此，本实用新型提供的投影灯距离曲面反射镜相对较远，曲面反射镜承受的来自投影灯的温度也就相应较低。因而，曲面反射镜不易出现破裂和变形的现象。从而，曲面反射镜就无需采用耐高温和低膨胀系数的材料(如微晶玻璃)，这将降低曲面反射镜的材料成本。此外，由于采用普通材料，使得加工难度和成本也相应降低。从而，降低了整体成本。
第四，使用寿命长。由于本实用新型提供的投影灯与投影系统中的曲面反射镜相配合时，无需象现有技术那样缩短焦距，同现有技术相比，投影灯距离曲面反射镜底部的距离相对较远。因而，曲面反射镜底部温度不会过热，整体受热均匀。这样，曲面反射镜的内表面镀有的反射膜不会承受较高的温度。因此，反射膜及反射镜的使用寿命可以得到延长。同时，由于反射膜无需承受较高的温度，因而，对反射膜材料要求降低，同样可以适当降低成本。
图1a是现有投影灯的椭球形泡体结构示意图；图1b是现有投影灯的球形泡体结构示意图；图2是球形泡体投影灯采用横装方式与球面反射镜相配合的示意图；图3是球形泡体投影灯采用横装方式与椭球面反射镜相配合的示意图；图4是现有投影灯采用横装方式与非球面镜相配合时在垂直于光轴平面的投影示意图；图5是球形泡体投影灯采用直装方式与椭球面反射镜相配合的示意图；图6是本实用新型投影灯的结构示意图；图7是球形泡体、椭球形泡体与管形泡体的结构比较示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的一种投影灯应用于投影系统中，并且与曲面反射镜相配合使用。其中，曲面反射镜是非球面反射镜。在此，非球面反射镜可以是椭球面反射镜或抛物面反射镜；也可以是组合反射镜，即球面反射镜与椭球面反射镜的组合，或球面反射镜与抛物面反射镜的组合。
请参阅图6，是本实用新型投影灯的结构示意图。本实用新型投影灯包括管形泡体610、电极620以及玻璃柱630。其中，管形泡体610位于中部，管形泡体610的两端引出电极620。并且，电极620包裹于玻璃柱630内。所述管形泡体610在平行于极轴平面的截面呈方形，在垂直于极轴平面的截面呈圆形。由于所述泡体610形状类似一个中空的管子，故而称为管形泡体。其中，管形泡体610内充盈适量的高压汞蒸汽，或者金属卤化物的蒸汽。当然，也可以充盈适量的汞和金属卤化物的混合蒸汽，或者其他可以在电极电压作用下产生电弧放电而发光的蒸汽。
请参阅图7是球形泡体、椭球形泡体与管形泡体的结构比较示意图。管形泡体710在平行于极轴平面的截面呈方形，在垂直于极轴平面的截面呈圆形，并且各个截面大小相等。椭球形泡体720在平行于极轴平面的截面呈椭圆形，在垂直于极轴平面的截面呈圆形，并且各个截面大小不等。球形泡体730在平行于极轴平面的截面呈圆形，在垂直于极轴平面的截面呈圆形，并且各个截面大小不等。
如图7所示，管形泡体710的轮廓小于椭球形泡体720的轮廓，椭球形泡体720的轮廓小于球形泡体730的轮廓。可以理解的是，在垂直于光轴的平面上，管形泡体710的投影面积最小，球形泡体730的投影面积最大，椭球形泡体720的投影面积介于管形泡体710的投影面积和球形泡体730的投影面积之间。
在实际安装使用中，图7所示的椭球形泡体720或球形泡体730采用横装方式与曲面反射镜相配合时，通过缩短泡体与曲面反射镜底部的距离，即椭球形泡体720或球形泡体730从焦点位置向曲面反射镜偏离，可以使光线略向中部汇集，从而有效的消除玻璃柱带来的阴影。但是，这样会使光束中心位置的亮度大幅提高，均匀度下降，以至在后续光路中难以被利用。为了有效缓解这一点，可以适当延长泡体内电极间的距离(极距)。但是，拉长极距后，泡体体积相应会增大。这样，泡体本身产生的阴影也会相应增大。因而，在实际使用中，对于椭球面镜或抛物面镜仍然不建议使用横装方式来与之配合。
下面详细分析管形泡体710采用横装方式与曲面反射镜相配合的情形。由于本实用新型提供的投影灯具有管型泡体710，在垂直于极轴的平面上，管形泡体710的投影面积远小于椭球形泡体720或球形泡体730的投影面积。因此，管形泡体710所产生的阴影比同样极距的球形泡体730或椭球形泡体720所产生的阴影小很多。并且，即使适当加大管形泡体710的极距，将泡体做得细长狭窄，管型泡体710所产生的阴影部分也不会很大。因而，只要适当调整管型泡体710与曲面反射镜底部的距离(也就是将管型泡体710略向曲面反射镜底部移动)即可消除阴影部分。
此外，由于细长狭窄的管形泡体710具有较大的极距，光线投射曲面反射镜将更加均匀。并且，由于本实用新型提供的投影灯的管形泡体710在垂直于极轴方向的平面上所产生的阴影远小于椭球形泡体720或球形泡体730所产生的阴影。因而，本实用新型提供的投影灯只要从焦点位置偏出较小的距离即可消除阴影。由于投影灯偏离曲面反射镜焦点的距离较小，这同样减小了采用本实用新型提供的投影灯并使用横装方式与曲面反射镜相配合时对均匀度的影响。当然，在实际应用中，为了保持较好的均匀度，投影灯的泡体从焦点位置偏离得越少越好，以刚好消除阴影为宜。
需要指出的是，本实用新型提供的投影灯中，管形泡体与玻璃柱的连接可以是任意自然的过渡形状。例如可以采用光滑的圆弧过渡形态，也可以采用直线过渡形态。
进一步需要指出的是，包裹电极的玻璃柱的形状也可以采用多种形式，只要能够耐温、可包裹电极，并起到绝缘的作用即可。
当然，在实际应用中，电极的形状或两个电极之间的距离也可以视实际情况而不同。可以适当地加大两个电极之间的距离，以提高光束的均匀度，也可以适当地缩短两个电极之间的距离，以减小投影灯的泡体体积。只要能够在垂直于光轴的平面上避免产生阴影即可。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种投影灯，应用于投影系统中，并且与非球面反射镜相配合，用于为整个投影系统提供光源；所述投影灯包括泡体、两个电极以及与泡体相连的两个玻璃柱，所述泡体位于中部，两个电极分别位于泡体的两侧，并且每一个电极有一端置于泡体内，另一端引出泡体以及玻璃柱之外，其特征在于，所述泡体是管形。
2.根据权利要求1所述的投影灯，其特征在于，所述泡体是细长的玻璃管。
3.根据权利要求1所述的投影灯，其特征在于，所述泡体与玻璃柱的连接是自然过渡形态。
4.根据权利要求1所述的投影灯，其特征在于，所述投影灯采用横装方式与曲面反射镜相配合。
5.根据权利要求4所述的投影灯，其特征在于，所述非球面反射镜为椭球面反射镜或抛物面反射镜。
6.根据权利要求4所述的投影灯，其特征在于，所述非球面反射镜为组合反射镜；所述组合反射镜包括球面反射镜与椭球面反射镜的组合，或球面反射镜与抛物面反射镜的组合。
专利摘要本实用新型公开了一种应用于投影系统中的投影灯，所述投影灯与非球面反射镜相配合，用于为整个投影系统提供光源。所述投影灯包括泡体、两个电极以及与泡体相连的两个玻璃柱；所述泡体位于中部，两个电极分别位于泡体的两侧，并且每一个电极有一端置于泡体内，另一端引出泡体以及玻璃柱之外；其中，所述泡体是管形。本实用新型提供的投影灯采用横装方式与非球面反射镜相配合，能够提高光线均匀度、降低曲面反射镜的加工成本和材料成本，并且可以延长曲面反射镜的使用寿命。
文档编号G03B21/20GK2713513SQ200420084919
公开日2005年7月27日 申请日期2004年7月27日 优先权日2004年7月27日
发明者罗筱泠 申请人:罗筱泠