投射灯具的制作方法
【专利摘要】一种投射灯具，其包括灯泡、主反射罩以及副反射罩。灯泡具有称为灯芯的发光区及包覆灯芯的灯管，灯芯于灯泡通电点亮后可发出发散光。灯泡通过灯管固定装置在主反射罩上，且主反射罩具有面向灯芯的主反射面，主反射面的功能在于将照射在主反射面上的发散光转换成投射光束。副反射罩通过熔融接合方式固定连接于灯管上，且副反射罩具有面向灯芯及主反射面的副反射面，副反射面可将无法照射到主反射面的部分发散光反射至主反射面。本发明另提出一种包括固定件的投射灯具，固定件用以将副反射罩与灯管结合固定，且固定件不具黏性。
【专利说明】投射灯具
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种投射灯具，该投射灯具特别适用于投影机用的光源，称为投影灯；以及适用于各种投射光应用的场合，例如舞台投射照明用的投射灯具。
【背景技术】
[0002]以投影机应用为例，投影机因具有将影像放大并投影至屏幕上的功能，所以成为各式商务会议、宴会及家庭剧院等场合普遍使用的影像设备。投影机的显像原理是通过显示元件将投射灯具发射的光束处理成影像光束，并通过投影镜头将影像光束投射到屏幕上，以显示影像。由此可知，投射灯具实为投影机的重要元件之一。
[0003]图1为现有投影机的投射灯具示意图。请参照图1，其中从灯芯W发射出的发散光路径A及B之间的发散光，因其能照射到主反射罩M上的主反射面M1，因此可被主反射面Ml投射而成投射光束，故为有效光；但发散光路径B及C之间的发散光无法照射到主反射罩M上的主反射面M1，因此无法被主反射面Ml投射而成投射光束，故为无效光；如何把该无效光转换为有效光，提升该投射灯具的光投射效率，是非常重要的课题。
[0004]图2为现有提闻投射灯具的光投射效率方法不意图。请参照图2,在公兀1998年3月由中国大陆复旦大学皇甫炳炎老师编印的「灯具设计」教科书中教示了一种能提高光投射效率的方法，藉此设计出高亮度光束的投射灯具100。此投射灯具100利用设在灯芯110旁侧的主反射罩120将灯芯110发出的发散光112汇聚成可供使用的光束113。此外，为提高光利用率，在灯芯110的另一侧更设置副反射罩130。副反射罩130面向主反射罩120，并将灯芯110发出的无法直接被主反射罩120反射的部分光线反射至主反射罩120，如此可增加投射灯具100的光投射效率，从而提升所投射的光束的亮度，进而能提升各种应用场合的投射亮度、例如应用在投影机或舞台投射灯等的投射亮度。
[0005]一般而言，灯芯110是被灯管所包覆，虽然在上述「灯具设计」一书中并未介绍主反射罩120与副反射罩130的固定方式，但现有投影机用的投射灯具，其灯管和反射罩都是用称为接合剂或称为胶体的黏结剂连接固定；另中华民国发明专利说明书，案号90111710电灯/反射器单元的说明书中揭露用接合剂将灯管及反射罩连接固定；另案中华民国公告第1245302号专利揭露了利用胶体来黏合主反射罩与包覆灯芯的灯管。因此，在实际应用上，所属【技术领域】人员具有通常知识者应知主反射罩和灯管之间以及副反射罩和灯管之间，都可利用黏结剂来连接固定。
[0006]然而，灯泡点亮时，灯芯会产生高温，而因副反射罩邻近灯芯的高温区，所以大量的热能会经由黏结剂传导至副反射罩。由于黏结剂的热膨胀系数和灯管、副反射罩两者的热膨胀系数差异较大，导致在点灯时的高温状态下产生相应的热应力，可能使副反射罩开裂或灯管爆裂。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提出一种投射灯具，以提升投射灯具的可靠度。[0008]本发明提出一种投射灯具，其包括灯泡、主反射罩以及副反射罩；灯泡具有一灯芯及一包覆灯芯的灯管，灯芯于灯泡点亮时发出一发散光；主反射罩连接于灯管，且具有一面向灯芯的主反射面，主反射面可将发散光转换成一光束；副反射罩熔融接合于该灯管，且具有一面向灯芯及主反射面的副反射面，副反射面于灯泡点亮时，可将灯芯发出的部分无效发散光反射至主反射面，从而提升该投射灯具的光利用效率。
[0009]在本发明一实施例中，上述的副反射罩包括基材以及反射层。基材中央部份具有一开孔，藉此套装于灯管上，然后于此开孔部位熔融接合固定于灯管上，且基材的材质包括二氧化硅。具体而言，基材的材质可为玻璃或陶瓷。反射层配置于基材的面向主反射面的表面，以形成副反射面。
[0010]在本发明一实施例中，上述的灯泡的灯管具有球状部、第一密封部以及第二密封部。第一密封部与第二密封部分别连接于球状部两侧，且灯芯位于球状部所围绕的区域中。主反射罩包括主反射部与连接于主反射部的第一筒状部，主反射部具有主反射面，而第一筒状部位于主反射面的背侧，且主反射部具有第一贯孔。第一贯孔与第一筒状部的第一内部空间相通，第一密封部经由第一贯孔伸入第一内部空间并凸出至第一筒状部外。副反射罩包括副反射部与副反射罩中央部位的开孔部，副反射部具有副反射面。副反射罩经由开孔部套装入第二密封部，且于开孔部与第二密封部熔融接合。
[0011]本发明另提出一种投射灯具，其包括灯泡、主反射罩、副反射罩以及固定件；灯泡具有一灯芯及一包覆灯芯的灯管，灯芯于灯泡点亮时发出一发散光；主反射罩连接于灯管，且具有一面向灯芯的主反射面，主反射面可将发散光转换成一光束；副反射罩连接于灯管，且具有一面向该灯芯及主反射面的副反射面，副反射面可将部分无效发散光反射至主反射面，从而提升该投射灯具的光利用效率；固定件将副反射罩与灯管结合，且该固定件不具黏性。
[0012]在本发明一实施例中，上述的副反射罩具有第二筒状部，且固定件为固定于第二密封部的环状件，而副反射罩的第二筒状部固定于固定件。
[0013]在本发明一实施例中，上述的固定件套接于第二密封部，且包括彼此相连的第一部分与第二部分，第一部分位于灯芯与第二部分之间，第二筒状部套接于第一部分的外表面。
[0014]在本发明一实施例中，上述的固定件围绕部分第二密封部，且包括彼此相连的第一部分与第二部分，第一部分位于灯芯与第二部分之间，第二筒状部套接于第一部分的内表面。
[0015]在本发明一实施例中，上述的投射灯具更包括第一黏结剂以及第二黏结剂。第一黏结剂黏接于固定件与副反射罩，第二黏结剂黏接于固定件与灯管第二密封部之间。
[0016]在本发明一实施例中，上述的固定件也可以为弹性件，卡合于副反射罩第二筒状部内表面与灯管第二密封部之间。
[0017]在本发明一实施例中，上述的弹性件包括多个金属弹片。
[0018]综上所述，本发明的一实施例的投射灯具中，副反射罩可利用熔融的方式与灯泡的灯管接合，所以不需使用黏结剂来将副反射罩固定于灯管。如此，能解决现有技术在高温状态下因粘结剂与副反射罩及灯管的膨胀系数差异过大而产生相应的热应力，从而导致副反射罩或灯管裂损的问题，进而提升本发明的投射灯具的可靠度。在本发明另一实施例中，因通过固定件将副反射罩稳定的固定于灯泡的灯管上，使副反射罩和灯管连结的连接部与灯管的高温区之间相隔较远，从而减少其相应的热应力，从而避免副反射罩及灯管因热应力而裂损，以提升本发明的投射灯具的可靠度。
[0019]为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有投影机用投射灯示意图。
[0021]图2为现有提高投射灯具的光投射效率方法示意图。
[0022]图3A为本发明一实施例的投射灯具的剖面示意图。
[0023]图3B为图3A的投射灯具的光路示意图。
[0024]图4A为本发明另一实施例的投射灯具的剖面示意图。
[0025]图4B为本发明另一实施例的投射灯具的剖面示意图。
[0026]图4C为本发明另一实施例的投射灯具的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0027]图3A为本发明一实施例的投射灯具的剖面示意图，图3B为图3A的投射灯具的光路示意图。请参照图3A及3B，投射灯具200包括灯泡210、主反射罩220以及副反射罩230。灯泡210具有灯芯211及包覆灯芯211的灯管212，灯芯211于灯泡通电点亮时可发出发散光S。主反射罩220连接于灯管212，且具有面向灯芯211的主反射面221，主反射面221可将灯芯发出的发散光转换成投射光束L。具体来说，主反射面221可为椭球面，而灯芯211配置于椭球面靠近主反射面的第一焦点上，当发散光S投射至主反射面221后，各方向的发散光S经由椭球面主反射面反射而朝向椭球面的第二焦点汇聚而形成投射光束L。在另一实施例中，主反射面221可为抛物面，而灯芯211配置于抛物面的焦点，当灯芯211发出的发散光S投射至主反射面221后，由几何原理可得知，各方向的发散光S经由抛物面主反射面反射，朝同一方向反射而转换为平行投射的光束。主反射面221的几何形状以及灯芯211相应的配置位置端看应用情况而决定，本发明并不加以限制。
[0028]副反射罩230熔融接合于灯管212，且具有面向灯芯211及主反射面221的副反射面231，副反射面231于灯泡通电点亮时，可将无法直照射到主反射面的部分无效发散光S反射至主反射面221，并经由主反射面221反射转换为投射光束L。举例来说，副反射面231可以是球面，而灯芯211配置于此球面的球心位置，当部分无法照射到主反射面221的无效发散光S投射至此球面后，这些发散光S经由原本的光路径反射至主反射面221，再经由主反射面221反射转换为投射光束L。当投射灯具200应用于投影机时，上述的投射光束L可作为投影机所需的照明光束，并由投影机的显示元件将此投射光束L转换成影像光束，接着再由投影机的投影镜头将影像光束投射至屏幕以于屏幕形成影像。
[0029]在本实施例中，副反射罩230包括基材236以及反射层237。基材236的材质例如包括二氧化硅，但不以此为限。具体而言，基材236的材质可以是玻璃、陶瓷中任何一种。反射层237可以是具冷光效应的多层介质干涉反射膜或基材本体的抛光面或其它具有高反射率的材质。基材236熔融接合于灯管212。反射层237配置于基材236的面向主反射面221的表面，以形成上述的副反射面231。在其它实施例中，副反射罩亦可为单一材料制成的单层结构，或为多层材料制成的多层结构。
[0030]此外，灯管212具有球状部213、第一密封部214以及第二密封部215。第一密封部214与第二密封部215分别连接于球状部213两侧，且灯芯211位于球状部213所围绕的区域中。主反射罩220包括主反射部222与连接于主反射部222的第一筒状部223，主反射部222具有主反射面221，而第一筒状部223位于主反射面221的背侧，且主反射部222具有第一贯孔224。第一贯孔224与第一筒状部223的第一内部空间225相通,第一密封部214经由第一贯孔224伸入第一内部空间225并凸出至第一筒状部223外。灯管212在第一密封部214通过黏结剂240而黏固于主反射罩220的第一筒状部223的内部。
[0031]另外，副反射罩230包括副反射部232与连接于副反射部232的第二筒状部233，副反射部232具有副反射面231，而第二筒状部233位于副反射面231的背侧，且副反射部232具有第二贯孔234。第二贯孔234与第二筒状部233的第二内部空间235相通，第二密封部215经由第二贯234孔伸入第二内部空间235并凸出至第二筒状部233外，且第二筒状部233与第二密封部215熔融接合。
[0032]在本实施例中，因副反射罩230与第二密封部215系利用熔融接合，使得副反射罩230能够稳定的固定于投射灯具200中。如此，能解决现有技术在高温状态下因粘结剂与副反射罩及灯管相应的热应力过大导致副反射罩或灯管裂损的问题，因此本实施例的投射灯具200具有较佳的可靠度。
[0033]图4A为本发明另一实施例的投射灯具的剖面示意图。请参照图4A，投射灯具300与上述投射灯具200相似，差别在于投射灯具的副反射罩固定于灯管的方式。本实施例的投射灯具300并非利用熔融接合的方式来将副反射罩330固定于灯管312。相较于上述投射灯具200，本实施例的投射灯具300更包括固定件340，以通过固定件340将副反射罩330与灯管312结合，且固定件340不具黏性。固定件340为固定于第二密封部315的环状件，而副反射罩330的第二筒状部333固定于固定件340，固定件340可以是陶瓷环或其它具弹性的金属材质制成的环状件。此外，固定件340套接于第二密封部315，且包括彼此相连的第一部分341与第二部分342。第一部分341位于灯芯311与第二部分342之间。副反射罩330的第二筒状部333套接于第一部分341的外表面。并且，投射灯具300更包括第一黏结剂351以及第二黏结剂352。第一黏结剂351黏接于固定件340与副反射罩330之间，第二黏结剂352黏接于固定件340与第二密封部315之间。在本实施例中，副反射罩330与第二密封部315由固定件340接合。当投射灯具300的灯泡通电点亮时产生热能，因固定件340和灯管312的连接点距离灯泡发热点灯芯311较远，从而使固定件340及黏结剂351,352的温度变化较低，使固定件340、黏结剂351、352、副反射罩330及灯管312的热形变程度相近，如此将可避免投射灯具300操作时因固定件340受高温形变程度与灯管312受高温形变程度差异过大，产生相应的热应力，从而导致副反射罩330及灯管312裂损。
[0034]上述的固定件340仅为本发明其中一种优选方式，固定件的具体构造可视情况改变其设计。举例而言，图4B为本发明另一实施例的投射灯具的剖面示意图。请参照图4B，固定件440围绕部分第二密封部415且包括彼此相连的第一部分441与第二部分442。第一部分441与第二部分442的外径例如相同，而第一部分441的内径例如大于第二部分442的内径，但不以此为限。第一部分441位于灯芯411与第二部分442之间。第二部分442例如具有连接于第一部分441的止挡面443，第二筒状部433套接于第一部分441的内表面444并例如抵靠于止挡面443，但不以此为限。相同的，投射灯具400可更包括第一黏结剂451以及第二黏结剂452。第一黏结剂451黏接于固定件440与副反射罩之间，第二黏结剂452黏接于固定件440与第二密封部415之间。
[0035]上述实施例的固定件340、440除为不具弹性的环状件以外，在其它实施例中固定件可为弹性件(如图4C所示)。弹性件540可以是包括多个金属弹片，这些金属弹片可以是不锈钢或其它金属材料，且弹性件540的材质并不限定于金属材质。弹性件540卡合于第二筒状部533与第二密封部515之间。利用弹性件540卡合的方式，可以节省投射灯具500组装的时间，并且不需额外增加黏结剂或熔融加工，可降低制造成本。并且，弹性件540的弹性变形性质可消除在点灯时，副反射罩及灯管因热膨胀产生的应力，从而避免副反射罩及灯管的损裂，其优点如与上述实施例相同，在此不再赘述。
[0036]综上所述，本发明的一实施例中，副反射罩可利用熔融的方式与灯泡的灯管接合，所以不需使用黏结剂来将副反射罩黏结固定于灯管。如此，能解决现有技术在高温状态下因黏结剂与副反射罩及灯管的膨胀系数差异过大，产生相应热应力导致副反射罩或灯管裂损的问题。在本发明另一实施例中，因通过固定件将副反射罩稳定的固定于灯泡的灯管上，使副反射罩、固定件及黏结剂与灯芯的高温区之间相隔较远，使其升温较低，热应力较低从而避免副反射罩因过度热膨胀产生的热应力而裂损。因此，本发明的投射灯具具有较佳的可靠度。
[0037]以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种投射灯具，其特征在于:包括一灯泡、一主反射罩及一副反射罩；该灯泡具有一灯芯及一包覆该灯芯的灯管，该灯芯于灯泡点亮时发出一发散光；该主反射罩连接于该灯管，且具有一面向该灯芯的主反射面，该主反射面可将该发散光转换成一光束；该副反射罩熔融接合于该灯管，且具有一面向该灯芯及该主反射面的副反射面，该副反射面于灯泡点亮时，可将灯芯发出的部分该发散光反射至该主反射面。
2.如权利要求1所述的投射灯具，其特征在于:该副反射罩包括一基材及一反射层；该基材熔融接合于该灯管，且该基材的材质为玻璃、陶瓷中任何一种；该反射层配置于该基材的一面向该主反射面的表面，以形成该副反射面。
3.如权利要求1所述的投射灯具，其特征在于:该灯管具有一球状部、一第一密封部以及一第二密封部；该第一密封部与该第二密封部分别连接于该球状部两侧，且该灯芯位于该球状部所围绕的区域中；该主反射罩包括一主反射部与一连接于该主反射部的第一筒状部，该第一筒状部具有一第一内部空间，该主反射部具有该主反射面，而该第一筒状部位于该主反射面的背侧，且该主反射部具有一第一贯孔，该第一贯孔与该第一内部空间相通，该第一密封部经由该第一贯孔伸入该第一内部空间并凸出至该第一筒状部外；该副反射罩包括一副反射部与一连接于该副反射部的第二筒状部，该第二筒状部具有一第二内部空间，该副反射部具有该副反射面，而该第二筒状部位于该副反射面的背侧，且该副反射部具有一第二贯孔，该第二贯孔与该第二内部空间相通，该第二密封部经由该第二贯孔伸入该第二内部空间并凸出至该第二筒状部外，且该第二筒状部与该第二密封部熔融接合。
4.一种投射灯具，其特征在于:包括一灯泡、一主反射罩、一副反射罩及一固定件；该灯泡具有一灯芯及一包覆该灯芯的灯管，该灯芯于灯泡点亮时发出一发散光；该主反射罩连接于该灯管，且具有一面向该灯芯的主反射面，该主反射面可将该发散光转换成一光束；该副反射罩 连接于该灯管，且具有一面向该灯芯及该主反射面的副反射面，该副反射面可将部分该发散光反射至该主反射面；该固定件将该副反射罩与该灯管结合，且该固定件不具黏性。
5.如权利要求4所述的投射灯具，其特征在于:该灯管具有一球状部、一第一密封部以及一第二密封部，该第一密封部与该第二密封部分别连接于该球状部两侧，且该灯芯位于该球状部所围绕的区域中；该主反射罩包括一主反射部与一连接于该主反射部的第一筒状部，该第一筒状部具有一第一内部空间，该主反射部具有该主反射面，而该第一筒状部位于该主反射面的背侧，且该主反射部具有一第一贯孔以与该第一内部空间相通，该第一密封部经由该第一贯孔伸入该第一内部空间并凸出至该第一筒状部外；该副反射罩包括一副反射部与一连接于该副反射部的第二筒状部，该第二筒状部具有一第二内部空间，该副反射部具有该副反射面，而该第二筒状部位于该副反射面的背侧，且该副反射部具有一第二贯孔以与该第二内部空间相通，该第二密封部经由该第二贯孔伸入该第二内部空间并凸出至该第二筒状部外。
6.如权利要求5所述的投射灯具，其特征在于:该固定件为一固定于该第二密封部的环状件，而该副反射罩的该第二筒状部固定于该固定件。
7.如权利要求6所述的投射灯具，其特征在于:该固定件套接于该第二密封部，且包括彼此相连的一第一部分与一第二部分，该第一部分位于该灯芯与该第二部分之间，该第二筒状部套接于该第一部分的一外表面。
8.如权利要求6所述的投射灯具，其特征在于:该固定件围绕部分该第二密封部，且包括彼此相连的一第一部分与一第二部分，该第一部分位于该灯芯与该第二部分之间并具有一内表面，该第二筒状部套接于该内表面。
9.如权利要求6所述的投射灯具，其特征在于:该投射灯具更包括一第一黏结剂及一第二黏结剂，该第一黏结剂黏接于该固定件与该第二筒状部之间，该第二黏结剂黏接于该固定件与该第二密封部之间。
10.如权利要求6所述的投射灯具，其特征在于:该固定件为一弹性件，卡合于该第二筒状部与该第二密封部之间。
11.如权利要求10所述的投射 灯具，其特征在于:该弹性件包括多个金属弹片。
【文档编号】F21V17/10GK103676432SQ201210379492
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月3日
【发明者】陈隆, 冯辉祥, 叶雅娟 申请人:华灯光电股份有限公司