專利名稱：高效投影系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燈，尤其是涉及一種用于投影裝置的燈模塊的短弧放電燈，該短 弧放電燈具有玻璃(尤其是石英玻璃)構成的燈泡，用于容納陽極和陰極，該燈泡具有填充 氣體，尤其是氙氣。
背景技術：
在傳統(tǒng)的投影裝置中，燈、尤其是氙氣短弧高壓放電燈插入到帶有反射系統(tǒng)的 殼體中，該反射系統(tǒng)具有通過蓋片封閉的光出射口。這種燈或者這種燈模塊從出版物 W02006/07228 中已知。這種投影裝置的問題在于在光從光源(光弧高壓放電燈)直至光的出射窗的光 路中必須在光學上不同的介質尤其是空氣或填充氣體_石英玻璃/玻璃之間進行多次過 渡。由于這些介質過渡而出現(xiàn)反射損耗，因為射到的光的一部分并不入射到介質中而是被 介質所反射，并且由此不能被系統(tǒng)所利用。由于在傳統(tǒng)的投影裝置中在不同的介質之間會 出現(xiàn)多達八次過渡，所以所以所引起的光損耗累計超過25%。此外，投影系統(tǒng)中的反射導致 了熱問題和不同的散射光效應。為了補償光損耗，在現(xiàn)有技術中提出了使用具有較高的光功率的燈，譬如氙氣短 弧高壓放電燈。然而，所提高的燈功率除了具有更高的燈成本和更短的燈使用壽命之外也 引起了熱問題，因為還必須為燈、反射器和出射窗提供有效的冷卻。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的任務在于提供一種用于投影裝置的燈模塊的燈、這種燈模塊和這 種投影裝置，以及提出一種用于制造這種燈的方法，該方法保證了高的光產出，而燈不會過 分昂貴或者不用考慮上述缺點。該任務通過一種燈和具有這種燈的用于投影裝置的燈模塊來解決，其中這種燈具 有燈泡，燈泡由玻璃、尤其是石英玻璃構成，用于容納陽極和陰極，其中在燈泡中設置有填 充氣體、尤其是氙氣，并且該燈泡至少部分在內側和/或外側上具有抗反射涂層。由于在介質之間的邊界層上使用了抗反射涂層，所以降低了光的反射損耗。由此， 改進了系統(tǒng)的總的光產出，使得使用具有較低功率的光源而不降低光產出也是可能的。通 過使用具有較低功率的光源，也減弱了投影裝置中的熱問題，使得在相同的燈功率的情況 下提供了更多可用的光。特別有利的是一個實施例，其中燈泡不僅在內側而且在外側上具有至少部分的抗 反射涂層。這當燈安裝在用于投影裝置的具有反射系統(tǒng)的燈模塊中時是有利的，其中特別 有利的是，反射系統(tǒng)由兩個反射器構成，其中第二反射器(輔助反射器)是球形反射器，而 第一反射器(主反射器)是橢圓形反射器。由于借助相應地設置的輔助反射器和主反射器 將射到輔助反射器上的光穿過燈泡朝著主反射器的方向向回反射，所以光由于抗反射涂層 而在入射或穿過燈泡時不再被反射。正是在這種燈模塊中可以設計的是，燈泡在其中光在輔助反射器上射出的區(qū)域中在內側和外側被涂覆，而燈泡在其中光僅在主反射器上射出的 區(qū)域中僅僅在內側具有涂層。在另一有利的實施例中，輔助反射器的光出射口通過蓋片封閉，該蓋片由于其上 出現(xiàn)反射而同樣具有抗反射涂層。蓋片有利地由透明的玻璃陶瓷或者石英玻璃構成，其中 玻璃陶瓷由于其良好的涂層特性而是優(yōu)選的。借助球形或橢圓形反射器來構建反射系統(tǒng)保證了并不朝著主反射器的方向發(fā)射 的并且由此損失掉的光反射回主反射器，并且可以從那里同樣穿過借助蓋片覆蓋的光出射 口出射。特別有利的是如下例子，其中在燈泡或出射窗上的抗反射涂層由具有不同材料和 層厚度的層堆疊構成，其中材料和層厚度被協(xié)調為使得對380nm到780nm的波長范圍中的 反射提供盡可能良好的抑制。特別有利的是Si02、Nb205、Ta205、MgS2和/或&02。特別優(yōu)選的是由層組構成的涂層，其中&02作為第一層施加到燈泡或出射窗上， 其中隨后分別施加MgF2和&02，并且作為結束層施加層MgF2。然而層厚度和層的數(shù)目可以 變化。其他優(yōu)點和有利的實施形式在從屬權利要求和說明書的附圖中限定。以下借助附圖更為詳細地描述了本發(fā)明，其中圖中所示的實施例不應確定本專利 申請的范圍。
以下借助實施例更為詳細地闡述了本發(fā)明，其中圖1示出了在兩種不同的光學介質之間的過渡部上的反射的原理圖，以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的具有示例性的輻射曲線的燈模塊的側視圖。圖1示意性地示出了在不同的光學介質之間的過渡部上的反射的原理性問題。在 第一介質禮中傳播的并且射到光學上不同的第二介質M2(例如玻璃片)上的光束L1在射 到光學上不同的介質M2上時少量被反射并且并不完全入射到光學上不同的介質M2中。這 在圖1中示出，其中光束L1示意性地在點A射到光學上不同的介質M2上并且大部分L2入 射到不同的介質禮中，而一部分Lik被反射。在從光學介質M2出射時，光束L2的一部分L2k 又被反射，光束L2的大部分L3穿過介質入射到光學上不同的介質M3中。由于這兩次反射 Lie和L2k，光束L3的強度與光束L1相比明顯減小。借助根據(jù)本發(fā)明的施加到光學上不同的介質M2上的抗反射涂層，可以減少被反射 的光的部分Lik和L2k，使得它們不具有重要地位，使得射入的光束L1和射出的光束L3具有 基本上相同的強度。圖2示出了本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施。根據(jù)圖2，根據(jù)本發(fā)明的燈模塊1具有由球 形的第一反射器2和橢圓形的第二反射器4構成的反射系統(tǒng)6，在反射系統(tǒng)中容納有燈8。 燈8由反射系統(tǒng)6支承并且與其一同形成預安裝的單元，該單元電絕緣地使用在投影裝置 的壁10上，例如具有IXD或DLP/DMD技術的數(shù)字投影裝置的壁10上。球形的反射器2帶有光出射口 12地構建，而橢圓形的反射器4帶有反射頸14地 構建，其中燈8根據(jù)本發(fā)明安置在反射頸14和光出射口 12的區(qū)域中。光出射口 12通過玻 璃陶瓷或者石英玻璃構成的蓋片40封閉。
由于燈8的發(fā)熱以及與此相聯(lián)系的使用壽命限制而需要有效的冷卻。對此，可以通過未示出的通風器將空氣鼓入反射系統(tǒng)6中。冷卻氣流環(huán)繞燈8并且有效地防止了在反 射系統(tǒng)6中形成熱阻塞。在所示的實施例中，燈8實施為傳統(tǒng)結構形式的氙氣短弧高壓放電燈。這種短弧 燈主要包括陽極16、陰極18和填充以高純度的氙氣的燈泡20，其中陽極和陰極分別安裝在 電極桿28上。該燈泡20沿著光學軸線從兩側分別過渡至大致圓柱形的燈柄24、26，陽極 16或陰極18的電極桿28氣密地熔融至燈柄中。反射系統(tǒng)6由導電的材料構成并且設置有反射性的涂層。由于將反射系統(tǒng)6用作 燈8與投影裝置10的機械和電連接元件，所以相對于現(xiàn)有技術顯著地降低了制造開銷。球形的反射器2和橢圓形的反射器4可以通過徑向突出的平面彼此連接，它們共 同形成凸緣，燈模塊1沿著該凸緣絕緣地固定在投影裝置10上。根據(jù)本發(fā)明，燈泡20在其內側上和在其外側上具有抗反射涂層，使得通過電極16 和18之間產生的光弧42而產生的光在穿過光學上不同的介質氣體/玻璃/氣體時不反射。示意性地，在圖2中繪制了光的光路，其中射束44直接朝著主反射器的方向發(fā)射。 光束44在主反射器4上被反射并且反射到橢圓形的主反射器的第二焦點(即投影系統(tǒng)的 在此未示出的出射窗)。在此，光束44同樣穿過蓋片40，其中又在光學上不同的介質之間 進行過渡。因此根據(jù)本發(fā)明，蓋片40也可以具有抗反射涂層，使得在此出現(xiàn)的反射同樣被最 小化。光弧42的并未直接射到橢圓形的主反射器4上而是借助輔助反射器2反射到主 反射器4上的所發(fā)射的光部分46并不僅僅穿過燈泡20，而是發(fā)生三次過渡。首先光束46 從燈泡20出射，隨后被輔助反射器2向回反射回到其焦點(即光弧42)，其中在空氣和玻璃 之間發(fā)生另一過渡，并且隨后又通過燈泡20出射，以便被主反射器4朝著蓋片的40方向反 射。在光學上不同的介質之間的過渡在該圖中借助圓形標識。由于根據(jù)本發(fā)明的抗反射涂層，所以可以明顯地減小由于在光學上不同的介質之 間的過渡部上的反射形成的輻射損耗，其中抗反射涂層優(yōu)選由具有不同厚度的層的層堆疊 和不同材料構成。在此，層厚度和層序列被優(yōu)化為使得在380nm到780nm之間的可見范圍 中的反射最小化。優(yōu)選使用材料Si02、TiO2, Nb2O5, Ta2O5, MgF2 和 &02。這些材料一方面展現(xiàn)出良好的粘附性，而另一方面它們是耐熱的，使得它們可 以毫無問題地經(jīng)受燈運行中形成的高溫。在一個特別優(yōu)選的實施例中，抗反射涂層由 四層的層堆疊構成，其中作為第一層&02施加到玻璃上，接著是層MgF2，另一層是&02， 而最為結束層施加MgF2。在該實施例中，特別優(yōu)選的是如下層厚序列18.65ηπι(&02)、 37. 23nm (MgF2)、142. 56nm (ZrO2)和 99. 64nm (MgF2)。在此所說明的層厚度和層序列可以根據(jù)要求而變化，并且也可以使用更多或更少的層。此外，也可能的是選擇單層的抗反射涂層，其中材料或材料組分也可以相應地匹配。公開了一種燈和用于投影裝置的具有這種燈的燈模塊，其中燈模塊的燈泡和/或蓋片至少部分具有抗反射涂層(圖2)。附圖標記表
1燈模塊
2反射器
4反射器
6反射系統(tǒng)
8燈
10壁
12光出射口
14反射頸
16陽極
18陰極
20燈泡
22軸線
24燈柄
26燈柄
28電極桿
40蓋片
42光弧
44光束
46光部分
權利要求
一種燈，尤其是短弧放電燈，具有燈泡(20)，其由玻璃尤其是石英玻璃構成，用于容納陽極(16)和陰極(18)，燈泡具有填充氣體，尤其是氙氣，其特征在于，燈泡(20)至少部分具有抗反射涂層。
2.根據(jù)權利要求1所述的燈，其中燈泡(20)在其內側上和/或在其外側上具有抗反射涂層。
3.根據(jù)上述權利要求之一所述的燈，其中抗反射涂層是由多個相疊地施加的層構成的層組。
4.根據(jù)權利要求3所述的燈，其中層由SiO2、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、MgF2和/或&02構成。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的燈，其中層厚度變化。
6.根據(jù)權利要求3至5之一所述的燈，其中抗反射涂層的層厚度和層序列在380nm到 780nm的光譜范圍中進行優(yōu)化。
7.根據(jù)權利要求3至6之一所述的燈，其中抗反射涂層由&02和MgF2構成的交替的 層序列構建。
8.一種用于投影裝置、尤其是用于數(shù)字影院投影裝置和視頻投影裝置的燈模塊，具有 帶有至少一個反射器(2，4)的反射系統(tǒng)，其特征在于，在燈模塊中容納有根據(jù)權利要求1至 7之一所述的燈。
9.根據(jù)權利要求8所述的燈模塊，其中反射系統(tǒng)構建有光出射口(12)，該光出射口通 過蓋片(40)封閉。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的燈模塊，其中蓋片(40)具有抗反射涂層。
11.根據(jù)權利要求10所述的燈模塊，其中抗反射涂層是由多個相繼施加的層構成的層組。
12.根據(jù)權利要求11所述的燈模塊，其中層由Si02、Ti02、Nb205、Ta205、MgF2和/或&02 構成。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的燈模塊，其中層厚度變化。
14.根據(jù)權利要求11、12或13所述的燈模塊，其中抗反射涂層的層厚度和層序列在 380nm到780nm的光譜范圍中進行優(yōu)化。
15.根據(jù)權利要求11至14之一所述的燈模塊，其中抗反射涂層由&02和MgF2構成的 交替的層序列構建。
16.根據(jù)權利要求9至15之一所述的燈模塊，其中反射系統(tǒng)由兩個反射器構建。
17.根據(jù)權利要求16所述的燈模塊，其中第一反射器橢圓形地構建而第二反射器球形 地構建。
18.根據(jù)權利要求9至17之一所述的燈模塊，其中至少一個反射器由金屬構成。
19.根據(jù)權利要求9至18之一所述的燈模塊，其中蓋片由玻璃陶瓷構建。
20.一種具有權利要求9至19之一所述的燈模塊的投影裝置。
21.一種用于制造燈、尤其是短弧放電燈的方法，其特征在于，燈泡(20)以抗反射涂層涂覆。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中抗反射涂層以層的方式作為層堆疊施加到燈泡 (20)上。
23.根據(jù)權利要求21或22所述的方法，其中層厚度和層序列針對在380nm到780nm的范圍中的抗反射而優(yōu)化。
24.根據(jù)權利要求21至24之一所述的方法，其中由&02構成的第一層、由MgF2構成 的第二層、由&02構成的第三層和由MgF2構成的第四層施加到燈泡(20)上。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中所施加的層組具有18.65nm、37. 23nm、142. 56nm 和99. 64nm的層厚度序列。
26.一種用于制造投影裝置的燈模塊、尤其是用于數(shù)字影院投影和視頻投影的燈模塊 的方法，該燈模塊具有帶有至少一個反射器的反射系統(tǒng)，其特征在于，使用帶有根據(jù)權利要 求21至25之一所述的方法制造的燈的燈模塊。
27.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中由反射系統(tǒng)形成的光出射口通過蓋片封閉，抗 反射涂層施加到該蓋片上。
28.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中由反射系統(tǒng)形成的光出射口通過蓋片封閉，蓋 片以抗反射涂層涂覆。
29.根據(jù)權利要求26至28之一所述的方法，其中抗反射涂層以層的方式作為層堆疊施 加到燈泡(20)上。
30.根據(jù)權利要求26至29之一所述的方法，其中層厚度和層序列針對在380nm到 780nm的范圍中的抗反射而優(yōu)化。
31.根據(jù)權利要求26至30之一所述的方法，其中由&02構成的第一層、由MgF2構成 的第二層、由&02構成的第三層和由MgF2構成的第四層施加到燈泡(20)上。
32.根據(jù)權利要求26至30之一所述的方法，其中所施加的層組具有18.65nm、 37. 23nm、142. 56nm 和 99. 64nm 的層厚度序列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燈(8)和用于投影裝置(10)的帶有這種燈的燈模塊(1)，其中燈泡(20)和/或燈模塊的蓋片(40)至少部分具有抗反射涂層。
文檔編號H01J61/35GK101990695SQ200880128507
公開日2011年3月23日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權日2008年4月2日
發(fā)明者斯文-烏韋·巴克, 格哈德·萊夫勒, 沃爾夫岡·塞茨, 迪爾克·羅森塔爾 申請人:奧斯蘭姆有限公司