带有可旋转主体的照明单元.pdf

在带有保持架(21)和主体(22)的照明单元中，该主体(22)枢转地铰接到该保持架(21)上以绕至少一个第一旋转轴线进行旋转。该主体(22)包括用于灯(2)的支撑件(1)，该支撑件(1)枢转地铰接到该主体(22)以绕第二轴线进行旋转，其中，在该主体(22)绕该第一旋转轴线进行旋转运动时，该支撑件(1)绕该第二轴线逆向旋转，从而维持该灯(2)在环境中的限定方位。

1.  一种带有保持架和主体的照明单元，所述主体枢转地铰接到所述保持架上以绕至少一个第一轴线旋转，并且所述主体包括用于灯的支撑件，其中，
所述支撑件(1)枢转地铰接到所述主体(22)上以绕平行于所述第一轴线的第二轴线旋转，并且
所述支撑件(1)保持灯(2)，所述灯(2)至少在所述第二轴线的方向上发光。

2.  根据权利要求1所述的照明单元，其中所述支撑件(1)可通过操作以与主体(22)与保持架(21)之间的旋转位置独立地维持所述灯(2)的方位。

3.  根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中所述支撑件(1)包括灯座和/或反射器。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中所述主体(22)包括冷却装置，所述冷却装置被设计成与支撑件(1)与主体(22)之间的旋转位置独立地将冷却介质供给到所述灯(2)的限定位置。

5.  根据权利要求4所述的照明单元，其中所述冷却装置包括管道(7)，所述管道(7)被布置于所述主体(22)与所述支撑件(1)之间的所述第二轴线上，且所述管道(7)被设计成从所述主体(22)向所述支撑件(1)供给冷却介质。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中所述灯(2)是CPL灯。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中所述照明单元被设计为移动头(20)。

8.  根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中所述支撑件(1)包括不平衡的质量元件(8)。

9.  一种用于在照明单元中支撑定向的灯的方法，其中，所述照明单元包括保持架(21)和主体(22)，所述主体(22)枢转地铰接到所述保持架(21)上，所述保持架(21)具有至少一个第一旋转轴线，且所述主体(22)包括用于所述灯(2)的支撑件(1)，所述支撑件(1)枢转地铰接到所述主体(22)上，所述主体(22)具有第二旋转轴线，其中在所述主体(22)绕所述第一轴线进行旋转运动时，所述支撑件(1)绕所述第二轴线逆向旋转，从而维持所述灯(2)的限定方位。

10.  根据权利要求9所述的方法，其中所述支撑件包括质量元件(8)，在所述主体(22)绕所述第一轴线进行旋转运动时，所述质量元件(8)形成转矩，所述转矩使所述支撑件(1)绕所述第二轴线逆向旋转。

11.  一种用于接纳灯的灯座，其具有接纳部段和底座部段，所述底座部段可安装到照明单元上，其中所述接纳部段枢转地铰接到所述底座部段以绕这样的轴线旋转，所述轴线平行于所接纳的灯(2)的发光方向。

12.  根据权利要求11所述的灯座，其中所述轴线对应于所述接纳的灯(2)的发光方向。

带有可旋转主体的照明单元
技术领域
本发明涉及一种带有保持架和主体的照明单元，该主体枢转地铰接到保持架上，该保持架具有至少一个第一旋转轴线。
背景技术
目前，在专业照明应用中，例如，在剧场或广播照明中，带有可旋转主体的照明单元是常用的。这样的照明单元可绕至少一个第一旋转轴线进行旋转，以将输出光束精确地导向到所希望的部位。一种特殊类型的这样的照明单元是可自动定位的照明单元，通常被称作“移动头照明单元”或“移动头”。这些照明单元能够使用适当控制装置将光束自动地导向到所希望的位置。这样的移动头通常可绕两个垂直的轴线旋转从而能够以多自由度定位输出光束。
在不久的将来，移动头也将在应用中占有重要地位，在这些应用中，除了标准的场景照明之外，应创造出更高级的效果，例如，用于视频投影目的。适合于使用投影技术来创造这些效果类型的移动头典型地被称作“数字聚光灯”。由例如视频投影仪可知，存在适用于这些应用的各种灯类型。当使用高功率灯时，由于多种高功率灯在限定安装方位中有利地操作，会产生难以保持在移动头中的问题。由于导向的输出光束图案或由于特殊的灯冷却设计，这种限定方位可能例如是有利的。这种灯的一个实例，CPL(小功率光)灯公开于WO 02/056334中。由于限定的冷却布置，这种灯应安装于限定方位。
为解决这个问题，文献WO 2004/0859191公开了一种用于移动头中的定向灯的支撑件。如从该文献中可以了解到，该支撑件布置于移动头的不可移动的部件内。
由于这种构造可能不适于所有应用，本发明的目的在于能够以替代方式来在移动头中安装上述灯。
发明内容
根据本发明，通过根据权利要求1所述的照明单元、根据权利要求9所述的用于在照明单元中支撑定向的灯的方法以及根据权利要求11所述的灯座来实现这个目的。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
根据本发明，照明单元包括保持架和主体，该主体绕至少一个第一旋转轴线枢转地铰接到保持架。当保持架被设计成将照明单元安装到例如剧院的天花板上时，该主体包括用于灯的至少一个支撑件。用于灯的支撑件被设计成安全地保持该灯。因此，可使用任何合适类型的支撑件。视应用而定，该主体可包括照明单元的其它构件，例如，光学器件，诸如透镜、滤光器、反射镜、LCD元件或DLP元件、电源、镇流器、电子控制电路，以及(在照明单元是移动头的情况下)电子机械致动器和相应的控制电路。为了将主体枢转地铰接到保持架上，可使用适合于该应用的任何类型的轴承，例如滚珠轴承或陶瓷轴承。
根据本发明，该支撑件枢转地铰接到主体上，可绕平行于第一轴线的第二旋转轴线进行旋转。该支撑件被设计以保持灯，该灯至少在平行于第一轴线的第二轴线的方向上发光。
根据本发明，第一旋转轴线和第二旋转轴线相互平行，从而得到“费里斯转轮”型(ferris wheel)设计。当照明单元的主体绕第一旋转轴线进行旋转例如以将光束从一个位置导向到另一个位置时，可能绕第二轴线逆向旋转该支撑件从而保持灯的方位。在本发明的情形下，术语“方位”是指灯在环境中的绝对方位，其中，环境可被最广泛地定义为引力场。因此，可以在带有可旋转主体的照明装置中使用定向的灯，如与例如在移动头装置中一样。
为了使支撑件能够相对于主体旋转，轴承可优选地设于主体与支撑件之间，在这里，可使用任何类型的合适轴承。举例而言，可使用滚珠轴承或陶瓷轴承。轴承应最优选地能够使支撑件顺利地进行旋转运动。
在本发明的优选实施例中，支撑件可通过操作用于独立于主体与保持架之间的旋转位置来维持灯的方位。优选地，该支撑件可通过操作来使用(例如由具有附连到支撑件上与第二旋转轴线间隔开的不平衡的(unbalanced)质量元件所产生的)重力确定主体的旋转运动。在主体绕第一轴线进行旋转运动时，质量元件形成转矩，其自动地将该支撑件绕第二轴线逆向旋转。作为另一实例，支撑件可形成有陀螺状设计。
可替代地，支撑件或主体可包括下面的装置，其被设计以确定主体绕第一旋转轴线进行的旋转运动且当检测到主体的旋转运动时使支撑件绕第二轴线进行逆向旋转。
可使用具有合适的控制电路和传感器的示范性电致动器来检测主体的旋转运动并使支撑件逆向旋转。作为另一实例，可以将支撑件安装到照明单元的不可移动部件(例如，保持架)上，从而使得主体绕第一轴线的旋转运动不影响支撑件的旋转位置并且因此不影响灯的方位。
优选地，支撑件还可具有其它元件，例如，电连接或温度传感器。最优选地，该支撑件包括灯座和/或反射器。提供灯座以支撑灯并且在布置于照明单元主体内的灯与电源之间建立电连接。因而灯座应适于在照明单元中使用的特定类型的灯。取决于灯的类型，可优选地使用反射器来形成导向的光束。
几种高功率灯(例如，CPL(compact power light，紧凑型功率灯)需要在灯的限定位置处进行冷却。CPL灯基于超高压气体放电灯技术。为了获得非常高的发光效能，在CPL灯中的气体压力必须保持成尽可能地高。因而灯在高温下工作。然而，这可能会导致寿命问题，因为整体的高温可能会造成灯泡失去透明性(devitrification)，由于在放电空间内部的对流，尤其会造成在发光弧状物上方的区域的失去透明性的问题。为了解决这个问题，CPL灯在其上侧在发光弧状物上方被冷却。
在优选实施例中，主体因而包括冷却装置，其被设计成：与支撑件与主体之间的旋转位置独立地将冷却介质供给到灯的限定位置。示范性冷却装置可包括被设计成向灯供给冷却介质的电泵。合适的冷却介质包括冷却流体和冷却气体，例如空气。
为了将冷却介质供给到灯，只要基本上不阻碍支撑件的旋转运动，可使用任何类型的馈线。可使用适当长度的示范性软管来将冷却介质供给到灯。根据优选实施例，冷却装置包括管道，其被布置于主体与支撑件之间的第二轴线上且被设计成从主体向支撑件从而向灯供给冷却介质。在本实施例中，由于管道布置于第二轴线上所以该管道并不阻碍支撑件的自由旋转，这是有利的。
优选地，管道应在主体与支撑件之间的旋转接头处具有径向密封从而能够安全地传输冷却介质。在最有利的实施例中，管道也可用于承载灯的电连接。可替代地，可使用滑动接触来形成主体与支撑件之间的电连接。
虽然参考照明单元阐述了本发明并说明了本发明的优点，其中主体枢转地铰接到保持架上，但是当本发明分别用于前述移动头和数字聚光灯内时，本发明是特别有利的。
附图说明
在下文中参照附图详细地描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的支撑件的实施例的示意性侧视图，
图2示出在图1中所示实施例的三维视图；以及
图3a和图3b示出照明单元的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明在照明单元中使用的支撑件1的实施例的示意性侧视图。支撑件1被设计成：保持在照明单元主体中使用的CPL灯2。CPL灯2固定于前板3与底板4a之间的支撑件1上。前板3使用螺钉10附连到支撑件1上，如从图2中可以看出。底板4a还包括连接到CPL灯2的电连接(未示出)。
底板4a使用螺钉9连接到环形构件4b。环形构件4b使用滚珠轴承6枢转地连接到安装部段5，从而使得支撑件1可绕轴线A，A′旋转。安装部段5刚性地连接到照明单元的主体。
在轴承6的区域且沿着旋转轴线A、A’布置冷却管道7，冷却管道7被设计成从主体内合适的冷却泵向CPL灯2上的限定位置供给冷却介质。冷却管道7形成为软管，从而不阻碍轴承6的自由旋转。
冷却管道7可将冷却介质传输到CPL灯2上的限定位置，即，在发光弧状物11区域的正上方。使用CPL灯，必需对灯泡上侧进行冷却以防止灯泡失去透明性。由于灯泡内部的对流，当灯工作时因为最高温度存在于灯泡顶侧(发光弧状物11上方)，因此，在灯泡上侧可能会发生失去透明性。因此，必须保证维持灯2在环境中的绝对方位(absoluteorientation)。在这里，术语“顶侧”是指灯2在环境中的绝对位置。
为了保证冷却管道7总是冷却CPL灯2的灯泡顶侧，质量元件8被布置于支撑件1的底板4a上。质量元件8被布置于与CPL灯2顶侧相对的底侧上。
在照明单元的主体绕平行于轴线A，A′的轴线进行旋转时，由于重力的原因质量元件8将形成转矩且将相对于主体使支撑件1逆向旋转从而维持CPL灯2在环境中的限定位置。
参照图3a和图3b来详细地解释上述旋转运动。所述附图示出了移动头照明单元20。移动头20包括保持架21，保持架21被设计成将移动头20例如安装到剧院的天花板上。为了实现较高的灵活性，保持架21可安装成可绕轴线C，C’旋转。
移动头20的主体22可旋转地连接到保持架21上，从而使得主体22可绕轴线B，B′旋转，如在图3b中所描绘的那样。主体22是数控的，并且由电机和适当控制系统引起旋转运动。主体22还包括移动头20的光电器件，诸如CPL灯2。使用反射镜24将CPL灯2的光导向至照明单元20的前透镜23。CPL灯2使用灯支撑件1可旋转地安装到主体22上轴线A，A′上，如由虚线所描绘和上文所解释的那样。
当移动头20的主体22绕轴线B，B′旋转时，支撑件1绕轴线A，A′逆向旋转，从而与主体22与保持架21之间的旋转位置独立地维持CPL灯2的方位。使用这种设计，可确保使用冷却管道7合适地冷却CPL灯2。
虽然在附图中和上文的描述中详细说明和描述了本发明，但这些说明和描述被认为是说明性的或示范性的而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。举例而言，支撑件可适于特定类型的灯或者可包括其它元件来维持灯的位置。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践这里所要求的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，文字“包括”并不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”并不排除为多个。