[发明专利]具有重力控制的光束的照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括用于产生光束的至少一个光源以及用于操纵光束的光学元件的照明系统，该照明系统被设置成使得光束的特性依赖于照明系统相对于重力场的取向。

背景技术

这样的照明系统例如可从美国专利US3860811中获悉，在该专利文献中公开了发射不同宽度的光束的闪光灯。闪光灯包括光源和用于折射来自光源的光的透镜。透镜室位于光源与透镜之间并且与存储室流体连通。当闪光灯处于第一取向时，透镜室填充有液体，并且来自光源的光在离开闪光灯之前经过液体和透镜。当闪光灯旋转到第二取向时，重力将液体牵引出透镜室进入光路之外的存储室。来自光源的光于是在离开闪光灯之前只需经过空的透镜室和透镜。因此，光束的宽度和强度依赖于闪光灯的取向。

US3860811的闪光灯的一个缺点是，必须制造透镜室和存储室并且向其填充液体，使得它们完全密封，以便防止液体泄漏出去。甚至小的泄漏也可能由于液体的蒸发而降低产生的光的质量。此外，透镜室表面处的污染或小的突起都可能造成在所有液体都应当进入存储室时若干液滴继续留在透镜室中，这导致对于发射的光束的不希望的干扰。

例如在编号WO03/008858A1下公布的国际专利申请中公开了另一种获得重力控制的光效的可能方式，该文献公开了这样的照明系统，该系统使用三个倾斜开关以便检测系统的取向。倾斜开关耦合到可编程逻辑电路。该可编程逻辑电路耦合到被设置用于根据检测的照明系统取向产生不同的照明效果的发光装置。

该照明系统的一个缺点是，复杂的电子器件具有发生故障的风险。此外，许多照明效果需要光学元件的移位。为了对这样的移位进行电子控制，需要附加的复杂且体积庞大的致动器部件。

发明目的

本发明的目的是提供一种没有上述问题的重力控制的照明系统。

发明内容

依照本发明的第一方面，这个目的是通过提供一种照明系统来实现的，该照明系统包括至少一个光源和至少第一光学元件。所述至少一个光源被提供用于产生光束。所述第一光学元件被提供用于改变光束的光束特性。光源和第一光学元件被设置，从而该光源和/或第一光学元件可在重力场的影响下以这样的方式运动，使得该光源和第一光学元件的相互位置依赖于照明系统相对于重力场的取向。

来自照明系统的光束的诸如颜色、宽度和发散度之类的光束特性依赖于许多因素，例如产生的光束的发散度和宽度、光学元件的折射率以及光源和光学元件的相互位置。如果照明系统相对于重力场的取向改变，那么光学元件或光源的重量将造成所述元件的移位以及光源和光学元件的相互位置的变化。结果，其中光学元件影响光束的方式改变。光束中的一些或所有光线可能沿着与之前不同的路径行进，并且可能在另一位置处或者在不同的角度下到达光学元件。如果重力改变光源和光学元件的相互位置，那么光束特性将相应地改变。影响光源与光学元件之间的距离的重力场通常是地球的重力场。

在一个优选的实施例中，照明系统进一步包括第二光学元件，并且第一和第二光学元件包含在外壳内。第二光学元件固定地附接到外壳并且第一光学元件被设置成在重力场的影响下在第一位置与第二位置之间自由地运动。

在一个取向下，自由运动的第一光学元件在固定的第二光学元件的方向上下降。在另一个取向下，自由运动的第一光学元件在远离固定的第二光学元件的方向上下降。外壳或者附接到外壳的阻挡元件的形状可以确定允许自由运动的光学元件下降多远。在所述取向之一下，自由运动的第一光学元件的降落可以结束于它降落到第二光学元件的表面上之时。

这些光学元件可以例如是正透镜、负透镜、正微透镜（lenslet）阵列或负微透镜阵列或者抛物面反射器。在一个优选的实施例中，正透镜和负透镜具有基本上相等的曲率半径并且正透镜和负透镜被设置成使得它们在距离最小时基本上配合在一起。在该最小距离下，将不存在这两个透镜的净光学效应。当使用正负微透镜阵列时，可以获得类似的效果，其中正微透镜阵列和负微透镜阵列具有基本上相等的曲率半径和基本上相等的间距，其中正微透镜阵列和负微透镜阵列被设置成使得它们在距离最小时基本上配合在一起。可替换地，光学元件是反射镜，其在一个取向下处于相对于光源光束的第一预定角位置，并且其在照明系统的另一个取向下改变为相对于光束的第二预定角位置，从而改变从照明系统发出的光束的光束方向。

可选地，第二光学元件的表面包括透明彩色子部分，并且第一和第二光学元件被设置成使得当所述距离具有预定值时，彩色子部分位于第一光学元件的焦点中。该透明彩色子部分可以包括磷光材料。