CN101142437B - 高反射性照明器材的遮护板 - Google Patents

Abstract

一种目标区域的高强度照明装置、方法和系统。一方面包括从照明器材向外延伸的一延伸结构，并利用该结构上具有非常高总反射比的反射面，以高效的方式将入射光重新指向目标区域。

Description

高反射性照明器材的遮护板

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年1月18日提交的美国临时申请No.60/644636的优先权，其全部内容以引用的方式包含在此。本申请还是下列全部在2005年1月18日提交的美国临时申请的非临时申请：No.60/644639；No.60/644536；No.60/644747；No.60/644534；No.60/644720；No.60/644688；No.60/644517；No.60/644609；No.60/644516；No.60/644546；No.60/644547；No.60/644638；No.60/644537；No.60/644637；No.60/644719；No.60/644784；No.60/644687，各申请的全部内容以引用的方式包含在此。

以引用的方式包含在此

下列美国专利的全部内容以引用的方式包含在此：No.4816974；No.4974303；No.5161883；No.5600537；No.5816691；No.5856721；No.6036338。

I.背景技术

A.技术领域

本发明涉及产生用于相对较远目标的高强度受控集中光束的照明器材。特别地，本发明涉及这样的照明器材、它们的使用方法、以及它们在系统中的使用，其中多个这样的照明器材被组合使用，通常在杆上被抬高，以复合地能量节约地照明目标区域，而减少眩光和溢散光，并且具有减少资金和/或操作成本的能力。一个主要的例子是运动场照明。

B.现有技术中的问题

在多年来，运动照明器材2的这种大体结构仍旧相对不变(见图1A至F)，这是因为其是相对经济与耐用的结构。该器材在经济地控制对于远距离的目标的高亮度的光的期望与同时最小化风力载荷之间实现了合理的折衷，在器材在户外有时被抬高到超过100英尺的高度而处于空气中时，这种风力载荷是一个特别重要的问题。较大的反射器可以较好地控制光。但是，风力载荷使其行不通。运动照明系统的成本的很大部分涉及照明器材被抬高的方式。风力载荷越大，则杆就必须越坚硬并因而越昂贵。

在最近，运动照明还必须处理眩光和溢散光的问题。因此，利益与问题的抗衡为运动照明设计者提出了挑战。一些利益与问题可能会彼此冲突。举例来说，对于更经济的运动照明的需要一直都存在。另一方面，眩光和溢散光控制实际上会增加成本和/或减少可以用于照亮场地的光量。设计者不得不平衡多个因素，例如成本、耐用性、尺寸、重量、风力载荷、寿命和维修事项。改进该项技术的尝试主要集中于运动照明的个别方面。举例来说，照明系统的计算机设计容易使硬件成本和系统安装成本最小化，但却使用传统的灯和照明器材技术，这是它的弱点。另外，光通量更大的灯产生更多的光，但是要与传统的照明器材技术一起使用。因此，对运动照明技术进行改进的需要仍然存在。

目前大区域或大范围照明系统存在以下问题，例如，电能到光能转换的损失；照明器材中的能量损失；以及光发射到不期望的或无用部位的损失。本发明将解决这些问题。

II.发明内容

本发明还提供了选择不同的结构以满足针对照明应用的不同需要的能力。例如，照明系统的结构可选择成实现照明系统的较低的成本。各结构可被选择成降低操作成本。各结构可被选择成减少眩光和溢散光。各结构可被选择成增加目标空间处和其上的光的数量或质量和/或系统的性能。本发明允许关注于上述所列特征中的仅仅一个或它们的组合。

在本发明的一个方面，照明器材包括具有非常高总反射比的反射面的遮护板。

在另一方面，遮护板包括外部，并且形状适于实现改进的有效投影面积以及空气动力学。

A.本发明的目的、特征或优点

因此，本发明的主要目的、特征或优点是提供高强度照明器材、其使用方法、以及其在照明系统中的应用，这改进或解决了现有技术中的特定问题和不足。

本发明的其它目的、特征或优点包括可以实现以下一项或多项的这种器材、方法或系统：

a)减少使用能量；

b)针对固定量的能量，增加每个照明器材的可用光的量；

c)更加高效地利用针对目标区域每个照明器材所产生的光；

d)无论是在室外或室内，这种类型的高强度照明器材对于大多数运动照明或其它典型应用而言是坚固和耐用的；

e)可以减少相对于目标空间或区域的眩光和溢散光；

f)可以减少单个或成组照明器材的风阻或有效投影面积(EPA)，这可以允许较小和/或较少代价地抬高结构(例如，杆)，这反过来可从材料方面减少照明系统的成本。

B.本发明的示意性方面

在本发明的一个方面，附加的反射面从主反射面的基本旋转面向前延伸，并且是由高反射率材料制成。与主要用于阻挡光的传统遮护板相反，该发射面不仅用于阻挡可能是眩光或溢散光的光，还可以高效及高度可控的方式将否则作废的光重新指向目标区域。支承附加的反射面的框架可以整体的方式连接至用于主反射面的框架，从而最小化整个照明器材的风阻。

参考所附说明书和权利要求书，可以更好地理解本发明的这些和其它目的、特征、优势和方面。

III.附图说明

图1A至F示出了传统的运动照明系统；

图2A至E示出了可用于本发明的弧光管的一个示意性实施例的视图；

图3A和B是可用于本发明的弧光灯的视图；

图4A和B是本发明的实施例的分解视图；

图5A和B是具有根据本发明遮护板(有时称为短遮护板)的第一示意性实施例的图4的器材的不同的视图；

图6A和B是具有根据本发明遮护板(有时称为长遮护板)的第二示意性实施例的、与图5A和B类似的视图；

图7A是并排透视图，示出了图5A和6A的两个遮护板连接至可安装至反射架的透镜环，并还示出了安装在遮护板下侧上的高反射率反射条的实例；

图7B是局部透视图，示出了图7A的最左侧遮护板；

图8A是图7A的最左侧反射器的附加的透视图；

图9A和B是图7A的最右侧反射器的附加的透视图；

图10A和图11A至D是分别可安装在遮护板的内侧上的遮护板反射嵌入件上轨和下轨的视图，其中高反射比的反射嵌入件条带可连接至所述遮护板的内侧，如图7A至图9A所示；

图12A至D示出了遮护板过渡夹，其可固定至遮护板的内侧，以便不同组的反射嵌入件在不同的高度处之间的过渡；

图13是可连接至图23A的透镜框的遮护板基部的俯视图；

图14是遮护板延伸部的俯视图，其可连接至图13的遮护板基部，以形成图5A和7A的短遮护板；

图15是可选的遮护板延伸部的俯视图，其可连接至图13的遮护板基部，以形成图6A和9A的长遮护板；

图16A至B示出了较长的遮护板嵌入件的一个实例；

图17A至C是不同的视图，示出了可定位在遮护板的相反横向侧上的特定构造在端部的反射遮护板嵌入件；

图18A至B是反射遮护板嵌入件的可选实施例；

图19A至C是可与图18A的反射嵌入件一起使用的相反端部遮护板嵌入件的可选实施例；

图20A至C是用于图16A和17A的遮护板嵌入件的遮护板嵌入件支承件的视图；

图21A至C是可与图18A和19A的反射嵌入件一起使用的遮护板嵌入件支承件；

图22A至C是遮护板嵌入组件对正支架；

图23A至F示出了用于前述附图的实施例的透镜框。

IV.具体实施方式

下面将以用于运动场照明的运动照明、运动照明器材以及运动照明系统作为背景(例如，如图1A至1C所示)描述照明器材的实施例。在说明书中，运动场因而就是目标区域或空间。

A.示例性装置

1.照明器材10概述

图4以分解的形式示出了运动照明器材10的基本部件。图5A和B示出了其组合透视形式。照明器材10具有与现有技术的运动照明器材类似的基本部件，但是引入了一些不同的结构部件和内容。

反射架或基反射器30(铸铝型413)栓接至灯锥40。用于玻璃透镜32的透镜框(图23A)可拆除地锁在反射架30的前部。遮护板70可以安装到透镜框上，并且在就位时从反射架30的上前方延伸。遮护板70包括位于其内部的高反射率条72。

通过对比图5A与图6A所示，遮护板70可采取不同的形状和形式。遮护板70A的第一样式(图5A)是较短的，并且并不向前和向下延伸得与第二遮护板样式70B(图6A)一样。这两者具有相同的基部(图13)，其最初从反射架30以低会聚性角度延伸。远端延伸部连接至基部，并且朝向反射架30的中心轴线向内向后斜角。较短的遮护板70A利用比较长的遮护板70B(见图15的延伸部)更短的延伸部(图14)。例如，在照明器材10以更接近水平的角度瞄准时，遮护板70B是有用的。与遮护板70A相比，其将阻挡并重新指向更多的光，否则这些光将离开目标区域。

2.遮护板70

如图4所示，遮护板70可连接至照明器材10。高全反射率材料安装在其内侧或面向下的侧部22上。基本上，遮护板70的外侧是覆盖其所支承的高反射率材料的保护罩。图5A和6A示出了两个基本形式的遮护板70。

每种形式的遮护板70实际上尺寸大于多种现有的遮护板，并且增加了照明器材10的总尺寸。然而，遮护板的形状和结构已经被设计成是与传统的照明器材相比，将风铃载荷减小了40％的级别。遮护板70的长度、形状和边缘被构造成改进整个照明器材10的EPA。它们是节约成本的，并且具有优异的反射效率。

如图8A所示，多个并排的、高反射率或反射比的反射嵌入件(例如，图16A的反射嵌入件252)铆接或以其它方式固定至反射架30和连接反射器250的内侧。可选地，上轨254和下轨256可连接至遮护板组件30/70的内侧上的近端位置和远端位置，并且反射遮护板相应地安装到槽255和257中，并且然后铆接或栓接就位(见，轨254和256中的开口)。一个或多个径向支承支架258(见图20A)可连接回到遮护板组件250的前侧，以为上遮护板反射嵌入件轨254和下遮护板反射嵌入件轨256提供更多的刚性。在美国专利公开文献No.6036338中说明了高反射率嵌入件和材料的实例。

遮护板70的形状被构造成实现多种功能。首先，遮护板以控制眩光和溢散光的方式支承高反射性嵌入件。其次，遮护板以最小化光损失的方式支承反射性嵌入件，并且可为目标增加光。再者，遮护板的形状最小化遮护板和照明器材的投影区域，以大体产生低阻挡系数。最后，遮护板以相对低成本但高效的方式实现这些功能。

即使照明器材10的总尺寸大于一些传统类似的照明器材，但是风阻减小了40％或更多的级别。如果使用的话，利用遮护板70还由在此公开的其它结构可以控制眩光和溢散光(例如，高度控制光的方向的下侧初始输出强度、侧面换向、再反射面)。这可允许利用便宜的杆，这显著减小了照明系统的总成本。较小的风阻意味着抬高照明器材的杆的强度可较小。

如果由于照明器材的改进的EPA而眩光和溢散光并不是问题，则也可使用遮护板70，这可减少杆的成本。遮护板具有优异的效率以及相对较低的成本。这对于户外运动照明而言是特别有利的。

3.遮护板选择

可选地，棱镜材料可用于遮护板开口中，以便实现不同的照明效果。遮护板70内的斜角阶梯棱镜反射器还可被使用。黑色的漆可用在遮护板反射面的相反侧上，以便控制极端的眩光和溢散光。

遮护板，或反射架/遮护板组件可被涂漆，饰面或以其它方式被构造成具有团队或流派的颜色。因为反射架和遮护板外部是模铸的，并且不包含反射面，所以涂漆是一种更加可行的选择。

应该清楚的是，本发明可采取多种形式和实施例。本发明将包括本领域技术人员明显清楚的改型。本发明的范围仅由权利要求书限定，而并不由在此的特定实例限制。

例如，将反射条或其它高反射比的表面连接至遮护板70的下侧的方法可由于其所支持的方式不同而改变。图17A至C和19A至C示出了可安装在遮护板70的相反侧上的反射嵌入件。所述反射嵌入件具有与遮护板70的侧部匹配的形状。

嵌入件的使用允许以相对容易的方式增加精确的、高反射率的表面。嵌入件的形状改变可以改变控制光的方式，从而设计者可以根据需要或期望而选择它们。

附图示出了建立遮护板70的一种方式。基于铝片的反射器连接至透镜框(图13)。铝或金属件的框架被建立(图10A至D)。反射嵌入条和部件安装至该框架(图11A至D)。具有相连反射嵌入件的框架连接至基反射器(图12A至D)。遮护板延伸部，短铝片部件或长部件(图15)然后连接至图12A至D的子组件。

Claims (7)

1.一种在不增加能量使用量的情况下增加目标区域的可用光的高强度照明器材，包括：

a.反射架，其可安装到灯锥上且包括碗形外表面、内表面以及主开口，所述内表面包含适用于反射面的安装结构，玻璃透镜可以安装到所述主开口上；

b.遮护板，所述遮护板可安装在反射架的顶侧上并且从其向外延伸，所述遮护板具有外侧和内侧；

c.具有高总反射比的反射面，所述反射面可安装至所述遮护板的内侧，适于在所述照明器材处于相对于目标区域的操作位置时，将入射光大体向下重新指向；以及

d.所述遮护板包括最初从所述反射架以低会聚角度延伸的基部以及连接至所述基部并朝向所述反射架的中心轴线向内向后斜角的远端延伸部，并且所述遮护板还包括与所述反射架结合的外部，实现与传统的旋压铝反射照明器件相比相对改进的有效投影面积(EPA)和空气动力学特性。

2.根据权利要求1所述的照明器材，其特征在于，所述遮护板的内侧适于支承从所述反射架向外延伸的所述具有高总反射比的反射面。

3.根据权利要求1所述的照明器材，其特征在于，在所述照明器材处于操作位置时，所述具有高总反射比的反射面在灯上方从灯向外延伸。

4.根据权利要求1所述的照明器材，其特征在于，所述具有高总反射比的反射面围绕灯的纵向轴线延伸至少180°。

5.根据权利要求1所述的照明器材，其特征在于，安装至所述遮护板的所述具有高总反射比的反射面与所述反射架的所述反射面的主要部分相比具有不同的形状。

6.一种在不增加能量使用量的情况下增加目标区域的可用光的高强度照明方法，通过一个或多个根据权利要求1至6任一所述的照明器材实现所述照明，而所述照明器材从光输出侧发出光，所述方法包括以下步骤：

a.在所述照明器材的光输出侧处或其附近从所述照明器材向外延伸一延伸结构；

b.利用所述延伸结构上的具有高总反射比的反射面；

c.以使得所述具有高总反射比的反射面上的入射光可以被重新指向所述目标，以使得目标上的可用光更多；

d.所述延伸结构被构造成最小化风阻和/或具有减小的有效投影面积。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括在所述具有高总反射比的反射面的类型、尺寸以及反射特性之间进行选择。