CN101454611B - 灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明系统，特别是能够提供自动改变的照明效应的主动照明系统。该照明系统包括光源(50)、位于光源所发射的光的路径内的偏转器(10)、以及反射器(20)，其中反射器和偏转器中的至少一个相对于反射器和偏转器中的另一个可移动。

Description

灯 

技术领域

本发明涉及灯。 

背景技术

存在对为住宅提供主动照明设备的需要。主动照明设备是一种灯具，其优选地随着时间而缓慢地、优选为几乎不可察觉地改变房间的照明。这种照明设备也许能够产生特别的气氛，并且对于希望突出其住宅的现代设计的消费者是需要的。 

众所周知，灯具被连接到电动机和伺服系统以允许对灯泡所产生的光束的方向、亮度、扩散、颜色和性质进行控制。然而，这种技术几乎专门用在舞台照明和夜总会的领域中，因而在意识中的设计要求相当不同于现代住宅所有者的要求，这些现代住宅所有者希望用标新立异的照明风格来装饰其住宅。 

具有可变的束张角的手电筒也是公知的。例如，MaglitesTM通过将光源设置在抛物面反射器内而产生具有可变张角的光束。抛物面反射器的位置相对于光源沿着抛物线的轴是可移动的。除非光源位于抛物线的焦点处，从抛物线发出的最后得到的光束是环形的。因此，MaglitesTM手电筒将不产生可变尺寸的圆形光束。 

所需要的是简单和优选为自动的方法，以随着时间而周期性地改变光束的张角，产生瞬时照明效应。这优选地在没有复杂的控制机构和/或程序设计的情况下实现。 

发明内容

本发明提供了一种照明系统。该照明系统包括：光源；位于光源所发出的光束的路径内的偏转器；反射器，所述反射器相对于所述偏转器可移动；以及驱动装置，所述驱动装置用于相对于所述偏转器以周期性运动的方式移动所述反射器。 

通过相对于反射器和偏转器中的另一个移动反射器和偏转器中的至少一个，可改变束张角。优选地，可产生的束张角的范围是从8°到60°。可选地，可产生的束张角的范围优选地是从60°到150°。照明系统可设置有两个可置换的备用反射器。优选地，一个反射器能够产生范围从8°到60°的束张角，而另一个反射器能够产生范围从60°到150°的束张角。 

本发明的照明系统比现有技术系统明显更有效，因为较大比例的光以所期望的方向反射出该系统。光实质上均匀地散布在光束的区域上而不是在环形上，且从系统逸出的没有被反射器反射的光的数量被减到最少。 

反射器优选地由多个反射面的环形成，每个环都由抛物面的表面形成。优选地，每个面都由具有不同焦距的抛物面形成。因此，每个面产生具有不同束张角的光束。环的焦距优选地随着离光源的距离加大而减小，即，最接近于光源的环的焦距大于最远离光源的环的焦距。因此，束张角优选地随着离光源的距离加大而增加。所述多个环的焦距可沿着反射器的中心轴间隔开。反射器可包括任何数量的环。在优选实施例中，反射器包括10个环。 

更优选地，驱动装置包括与反射器连通的凸轮，用于当凸轮旋转时相对于偏转器以周期性运动的方式移动反射器。凸轮可包括具有圆形前端面和后端面的离心圆形凸轮。凸轮优选地由电动机驱动。 

在使用中，可将凸轮定位，使得其圆环形前端面垂直定位并平行于灯框架，所述凸轮被安装在该灯框架上。电动机的驱动轴可连接到处于离心位置的凸轮的后端面。驱动轴从电动机的电动机板垂直延伸。电动机内的松弛部分和电动机轴可使凸轮以偏离垂直方向的角运转。因此，为了确保凸轮垂直地运转，因而平行于它所连接的框架表面，可从垂直方向向后以1度的角安装电动机板。 

偏转器优选地为锥体形状，且更优选地为规则的锥体形状。偏转器锥体的顶点优选地面向光源。优选地，偏转器锥体的轴与反射器的轴重合。偏转器锥体的轴相对于反射器的轴可移动，以改变从灯发射的光束的方向和形状。偏转器锥体可被注模有多个支撑肋条或薄板，用于将偏转器安装在光源的路径中。 

照明系统可进一步设置有扩散器。优选地，扩散器包括乳浊玻璃圆盘。优选地，该玻璃具有60％的乳浊透明度。扩散器可安装在偏转器锥体上。 

任何类型的光源可用在本发明的照明系统上。适当光源的例子可包括普通白炽灯、卤素灯和发光二极管。 

由光源产生的光和热可由抛物面反射器聚焦到偏转器上。这可能在偏转器上产生可使偏转器熔化的局部热点。 

为了解决此问题，偏转器最接近于光源的表面可涂有铝。铝可具有1.2mm的厚度。在优选实施例中，偏转器包括高温聚碳酸酯(PC)偏转器锥体，其具有连接到锥体的外表面的铝罩。该罩通过对流消散来自光源的热并降低偏转器的局部温度，以确保偏转器锥体不熔化。此外，PC偏转器和铝罩可进一步涂有铝层。该铝层可具有在0.003和0.005mm之间的厚度。 

可选地，偏转器可由热稳定的塑料例如聚苯硫醚(PPS)制成。PPS偏转器可进一步涂有铝层。该铝层可在0.003和0.005mm之间的厚度。 

为了消散来自光源的热输出并防止照明系统过热，照明系统可设置有允许穿过照明系统的内部而抽出冷空气的通风路径。优选地，照明系统包括框架，系统的其它部件被连接到该框架上。通过在系统的部件中形成一个或更多通风孔可提供通风路径，以允许穿过系统而抽出空气。 

本发明的另一实施例包括照明系统，该照明系统包括：框架；安装在框架内的光源；以及至少一个遮光器，所述遮光器或每个遮光器安装在可旋转地连接到驱动机构的臂上。 

优选地，照明系统包括两个遮光器。优选地，每个遮光器安装在分开的臂上，且每个臂都可旋转地连接到框架上。 

通过旋转所述臂或每个臂，所述遮光器或每个遮光器相对于光源移动并起到阻挡从光源发射的光的作用，使得所发射的光束的张角可改变。 

驱动机构优选地包括用于驱动所述臂或至少一个臂的电动机。优选地，单个电动机驱动两个臂。优选地，电动机以循环运动的方式驱动臂，使得所述遮光器或每个遮光器在第一位置和第二位置之间以来回运动的方式移动。优选地，电动机以相反的方向同时驱动臂。 

优选地，框架包括孔径，来自光源的光可通过该孔径发射。 

优选地，所述遮光器或每个遮光器可在从光源发射的光束中越过孔径移动，使得从照明系统发射的光束的张角连续增加或减小。优选地，当遮光器在第一位置时，从照明系统发射的光束包括光的窄带。优选地，当遮光器在第二位置时，从照明系统发射的光束包括光的120度的范围。 

光源可位于反射器内，该反射器将从光源发射的光引导出照明系统的框架。 

优选地，驱动机构安装在该框架中。 

在一个实施例中，驱动机构包括一组斜齿轮。特别是，第一斜齿轮连接到双向电动机的驱动轴，而另一斜齿轮连接到所述至少一个臂的每个。优选地，照明系统包括两个臂，这两个臂可旋转地绕轴安装并位于第一斜齿轮的相对侧上，以便电动机的驱动轴的 旋转使连接到每个臂的斜齿轮以相反的方向旋转，并因此使臂以相反的方向一致地移动。 

照明系统可进一步包括用于改变电动机的方向的第一和第二开关。该开关可由所述至少一个臂启动。该开关可包括微型开关。 

在使用中，臂在第一位置开始。电动机被开启，且电动机使臂以相反的方向旋转到第二位置。当臂到达第二位置时，第一开关被启动且电动机的方向被反转。因此，臂的运动方向被反转且臂从第二位置朝着第一位置移动。当臂到达第一位置时，第二开关被启动且电动机的方向被再次反转。接着再次开始循环运动。 

此外，可在一个臂和框架之间设置弹簧。该弹簧通过使遮光器受到恒定的张力并移除齿轮箱和斜齿轮中的任何后冲来确保遮光器的平稳运动。 

在另一实施例中，驱动机构包括磁性驱动机构。特别是，铁素体板安装在每个臂的端部上，且每个臂可旋转地绕轴安装。一对磁铁被连接到单向电动机的驱动轴并相对于驱动轴的轴线彼此正好相对地定位。铁素体板被定位成接近于磁铁。 

在使用中，使电动机的驱动轴以第一方向旋转。驱动轴的旋转使磁铁绕着驱动轴的轴线旋转。铁素体板被吸引到磁铁，且磁铁的旋转使在每个臂的端部处的铁素体板远离和趋近在另一臂的端部处的铁素体板而以来回运动的方式移动。铁素体板的运动又使臂和遮光器以来回运动的方式移动，因而使从照明系统发射的光束的张角连续增加和减小。 

在驱动机构的可选实施例中，臂通过连杆机构的装置连接到电动机。特别是，圆盘连接到单向电动机的驱动轴。第一连杆的第一端连接到圆盘，而第一连杆的第二端连接到滑动枢轴。第二和第三连杆的第一端连接到滑动枢轴，而第二和第三连杆的第二端连接到第一和第二臂。臂通过静止枢轴彼此连接和连接到框架。 

在使用中，电动机的驱动轴的旋转使圆盘旋转，这又使第一连杆的第一端遵循环形路径以及滑动枢轴来回移动。滑动枢轴的移动使第二和第三连杆机构的第一端来回移动，这使臂以来回运动的方式绕着固定枢轴旋转。臂绕着固定枢轴的旋转使遮光器以来回运动的方式移动，因而使从照明系统发射的光束的张角连续增加和减小。 

在使用驱动机构的所有实施例中，可以让电动机自己运转，从而使从照明系统发射的光束连续增加或减小。可选地，电动机可在任何阶段停止，因而使从照明系统发射的光束被设定在特定的张角。 

本发明的照明系统可被合并到任何类型的照明装置中，例如桌灯、落地灯、壁灯、 吊灯或任何外部照明设备。 

附图说明

现在参考下列附图通过例子详细描述本发明的实施例，其中： 

图1示出本发明的第一实施例的透视图。 

图2示出图1的实施例的侧视图。 

图3示出图1和图2的实施例的横截面侧视图。 

图4示出图1到图3的实施例的分解图。 

图5示出本发明的可选实施例的内部构成的透视图。 

图6示出图1到图4的实施例的反射器的透视图。 

图7示出从图1到图4和图6的灯所发射的变化的光束。 

图8到图12示出光从图1到图4、图6和图7的实施例被分布的强度和张角的极曲线。 

图13示出本发明的可选实施例的透视图。 

图14示出图13的实施例的横截面侧视图。 

图15示出本发明的可选实施例的透视图。 

图16示出根据本发明的可选照明系统的透视图，该系统的一部分被显示为透明的。 

图17示出图16的照明系统的一部分在第一位置的正视图。 

图18示出图17所示的照明系统的所述部分在第二位置的正视图。 

图19示出图16的照明系统的一部分的细节的透视图。 

图20示出图16的照明系统的一部分的正视图。 

图21示出图16的照明系统的可选驱动机构在第一位置的透视图。 

图22示出图22的驱动机构在第二位置的透视图。 

图23示出图16的照明系统的另一可选驱动机构在四个可选位置的透视图。 

图24示出可选照明系统的侧视图。 

图25示出图24的照明系统的横截面正视图。 

图26示出当反射表面展开时图24和图25的照明系统的横截面正视图。 

图27示出图24到图26的照明系统的透视图。

具体实施方式

在图1到图4、图6和图7中示出根据本发明的第一实施例的灯。该灯包括安装在底座单元30内的光源50。该光源包括12V100W卤素灯。该光源被安装在抛物面反射器55中。除了光源50包括二色性卤素灯泡以及存在非抛物面反射器以外，图5所示的实施例与图1到图4、图6和图7所示的实施例相同。 

锥体形状的偏转器10位于光源50所发射的光束的路径内。偏转器10的圆锥形表面是反射性的。偏转器最接近于光源的表面可涂有铝。在优选实施例中，偏转器包括高温聚碳酸酯(PC)偏转器锥体，其具有连接到最接近于光源的锥体表面的铝罩。PC偏转器和铝罩可进一步涂有另一较薄的铝层。可选地，偏转器可由热稳定的塑料例如聚苯硫醚(PPS)制成。PPS偏转器可进一步涂有薄铝层。 

围绕锥体形状的偏转器10的是反射器20。反射器20是碗形的，且反射器20的内表面由多个环形面25形成。每个环形面25都由抛物面的表面形成。每个环形面由具有不同焦距的抛物面形成。环的焦距随着离光源的距离加大而减小。反射器20能够相对于底座单元30、光源50和偏转器锥体10垂直地移动。反射器20被定位，以便搁在离心圆形凸轮40的边缘上。离心圆形凸轮40被安装在底座单元30上。离心凸轮40可由容纳在底座单元30内的电动机60驱动。 

光源50将光束直接照射在锥体形状的偏转器10上。光束由偏转器10反射成光环，光环从偏转器10向外传播。在图1到图7所示的实施例中，顶点15和锥体的轴直接指向光源50。 

由偏转器10反射的光照在反射器20的内表面上，该内表面由多个环形反射面25形成。照在每个面25上的光被反射出反射器20的顶端。 

由偏转器10反射的光在相对于偏转器10的特定垂直水平处照在反射器20内部上的反射性环形面25上。因此，相对于偏转器10向上垂直移动反射器20导致光进一步沿着反射器20向下而被反射性环形面25反射。 

因为每个环形面的焦距不同，所以来自偏转器的光被环形面反射的角对于每个环也不同。在图1到图7所示的实施例中，焦距随着离光源的距离加大而减小。因此，从偏转器发出的照在离光源最远的面上的光比照在最接近于光源的面上的光产生更宽的束张角。在反射器20的顶部和底部之间形成环形面的抛物面的焦距从顶部到底部逐渐加大。在所示实施例中，反射器包括10个环形面。 

底座单元30包括电动机60和离心凸轮40。当离心凸轮40旋转时，反射器20由凸 轮40的边缘相对于偏转器10被向上推。当这发生时，从反射器20发射的光的束张角减小。而且，当离心凸轮40进一步旋转且反射器20相对于偏转器10向下移动时，从反射器20发射的光的束张角加大。凸轮导致循环运动，使得束张角在最大值和最小值之间循环。 

将凸轮40定位，使得其圆形前端面垂直定位并平行于底座单元30的侧面。电动机60通过电动机板61安装在底座单元30上。为了确保凸轮40垂直地运转，因而平行于它所连接的底座单元30的表面，可从垂直方向向后以1度的角安装电动机板61。 

底座单元还包括充当变光开关的电位计62、变压器和开/关开关64。因此，该照明系统可被直接插入电源，而无需变光开关、开/关开关或变压器所需的电源线或远程控制器。 

图8到图12是显示光从图1到图7所示的灯的反射器被分布的强度和张角的极曲线。如可看到的，当反射器相对于偏转器向下移动时，光束的张角从图8到图12增加。当张角增加时，相同数量的光散布在较大的张角上，并均匀地分散在光束的区域上。 

在图1到图5所示的实施例中，锥体形状的偏转器10通过线框70被安装在底座单元30上，该线框的作用是使偏转器锥体10的位置维持在光束的路径中。线框70的一部分围绕偏转器锥体10的底座，而线框70的另一部分充当使锥体10与光源间隔开的腿。线框70的两端都固定在底座单元30中。此布置的优点是从偏转器锥体10反射的光相对连续(除了两条细线，其在光被反射器20反射时变得不相关)。 

可选地，在图13、图14和图15所示的实施例中，锥体形状的偏转器10被注模有肋条或薄板75，用于将该偏转器安装在底座单元30上。肋条或薄板75的作用是使偏转器锥体10的位置维持在光束的路径中。肋条或薄板75起到使锥体10与光源间隔开的作用。同样，此布置的优点是从偏转器锥体10反射的光相对连续(除了两条细线，其在光被反射器20反射时变得不相关)。 

图13、图14和图15所示的实施例还包括由乳浊玻璃形成的扩散器圆盘80，采用乳浊玻璃以扩散从照明系统发射的光，以便减少侧面逸出并提供光的更均匀的分布。所示乳浊玻璃具有60％的乳浊透明度。 

如可在图15中看到的，为了消散来自光源的热输出并防止照明系统过热，照明系统可设置有允许穿过照明系统的内部抽出冷空气的通风路径95。通过在系统的各个部件中用机器加工或用工具加工通风孔90可提供该通风路径，以允许空气穿过系统被抽出。特别是，通风孔90在底座单元30中以及在照明系统的内部结构中(包括在灯板92和 导管94中)形成。 

在图16中示出可选的照明系统。该照明系统包括具有孔径102的框架100、安装在框架100中的反射器112内的光源110、以及一对遮光器120。每个遮光器120被安装在臂130的端部上。臂130可旋转地绕轴132安装，轴132连接到框架100。电动机140被安装在该框架内。 

如可从图19看到的，该电动机具有驱动轴142。小的斜齿轮144连接到该驱动轴，且一对较大的斜齿轮146被安装在与臂130连通的轴132上。斜齿轮144、146布置成使得小的斜齿轮144与两个较大的斜齿轮146啮合。一对微型开关150被安装在框架内。弹簧152连接到一个臂130和框架100。 

在使用中，臂130在图16和图17所示的第一位置开始。遮光器120位于框架100的孔径102内，以便光的窄带从照明系统发出(见图17)。电动机被打开，因而使斜齿轮144、146旋转以及臂130绕着轴132以相反的方向从图17所示的位置旋转到图18所示的位置。因此，遮光器远离孔径102被移到框架中，且光以宽范围从照明系统发射(见图18)。 

当臂到达第二位置时，一个臂130击中如图20所示的一个微型开关150a。第一开关150a被启动，因而使电动机140的方向反转。因此，臂的运动方向被反转，且臂从图18所示的位置返回图17所示的位置。从照明系统发生的光的束张角因而减小。当臂到达图17所示的位置时，第二开关150b被启动，且电动机140的方向再次反转。接着再次开始循环运动。弹簧152将一个臂130链接到框架100，因而保持遮光器120受到恒定的张力并确保遮光器120的平稳移动。 

因此，遮光器120在框架中越过孔径102来回移动，使得从照明系统发射的光的束张角连续增加或减小。 

在图21和图22中示出图16的照明系统的可选驱动机构。该驱动机构包括磁性驱动机构。特别是，铁素体板160被安装在每个臂130的端部上，且每个臂130通过轴承134可旋转地绕轴132安装。包括有彼此正好在轴对面的两个磁铁162的非铁素体圆盘164被连接到电动机140的驱动轴142。铁素体板160被定位，使得板160和圆盘164之间有小间隙。 

在使用中，臂130在图16和图17所示的第一位置开始。遮光器120位于框架100的孔径102内，以便光的窄带从照明系统发射(见图17)。电动机被打开，以便电动机140的驱动轴142以第一方向旋转。驱动轴142的旋转使磁铁162绕着驱动轴142旋转。 铁素体板被吸引到磁铁，因此跟随磁铁，以便磁铁162的旋转使在每个臂130的端部处的铁素体板160彼此远离和趋近而以来回运动的方式移动。铁素体板的运动又使臂和遮光器以来回运动的方式移动，因而使从照明系统发射的光束的张角连续增加和减小。 

在图23中示出用在图16的照明系统上的另一可选驱动机构。在该机构中，臂130通过连杆机构171、173、174的装置而被连接到电动机140。特别是，圆盘170连接到电动机140的驱动轴142。第一连杆171的第一端连接到圆盘170，而第一连杆171的第二端连接到滑动枢轴172。第二和第三连杆173、174的第一端也连接到滑动枢轴172，而第二和第三连杆173、174的第二端连接到第一和第二臂130。臂130通过静止枢轴132彼此连接并连接到框架。 

在使用中，电动机140的驱动轴142的旋转使圆盘170旋转，这又使第一连杆171的第一端遵循环形路径以及使滑动枢轴172来回移动。滑动枢轴172的移动使第二和第三连杆机构173、174的第一端来回移动，这使臂130以来回剪刀状运动的方式绕着固定枢轴132旋转。臂130绕着固定枢轴132的旋转使遮光器120以来回运动的方式越过框架100中的孔径102移动，因而使从照明系统发射的光束的张角连续增加和减小。 

在图24到图27中示出可选的照明系统。该照明系统包括框架210中的光源200。该光源包括240V75W二色性卤素灯。遮光器220位于光源200的任一侧，遮光器220通过臂222连接到容纳在框架210内的驱动机构。遮光器220可为反射性的。驱动机构允许遮光器220相对于框架210定位的角发生变化。该驱动机构能够随着时间而改变表面220的位置。 

驱动机构包括容纳在室232内的离心凸轮230，室232由四个表面234-237形成。表面236和237设置有与小齿轮240啮合的齿条238。小齿轮240连接到臂222并旋转地安装在框架210上。当离心凸轮旋转时，界定室232的四个表面234-237垂直地移动。齿条的垂直运动使小齿轮绕其轴旋转，因而使遮光器220相对于框架的角改变。假定照明系统安装在图中所示的方位，凸轮的运动使齿条向上和向下循环移动。因此，当凸轮旋转时，遮光器220远离和趋向垂直方向而以循环运动的方式移动。因为两个遮光器220都由同一凸轮驱动，所以两个遮光器220一起一致地移动。凸轮由电动机驱动。 

该驱动机构也可用在图16所示的照明系统中。 

在图24到图27所示的实施例中，来自光源200的光在各个方向向外发射，但被遮光器220遮挡。当遮光器和框架的中心轴之间的角增加时，所发射光束的张角增加。当遮光器和框架的中心轴之间的角减小时，所发射光束的张角减小。

当然应理解，本发明作为例子被描述，且在下列权利要求所限定的本发明的范围内可进行细节的更改。

Claims (16)

1.一种照明系统，其包括：

光源；

偏转器，其位于所述光源所发出的光束的路径内；

反射器，所述反射器相对于所述偏转器可移动；以及

驱动装置，所述驱动装置用于相对于所述偏转器以周期性运动的方式移动所述反射器。

2.如权利要求1所述的照明系统，其中所述反射器由多个反射面的环形成，其中每个环都由抛物面的表面形成。

3.如权利要求2所述的照明系统，其中所述多个环中的每个由具有不同焦距的抛物面形成。

4.如权利要求3所述的照明系统，其中所述环的焦距随着离所述光源的距离加大而减小。

5.如权利要求1所述的照明系统，其中所述驱动装置包括与所述反射器连通的凸轮，用于当所述凸轮旋转时相对于所述偏转器以周期性运动的方式移动所述反射器。

6.如权利要求5所述的照明系统，其中所述凸轮是离心圆形凸轮。

7.如权利要求5或权利要求6所述的照明系统，其中所述凸轮由电动机驱动。

8.如权利要求1所述的照明系统，其中所述偏转器为锥体形状。

9.如权利要求8所述的照明系统，其中所述锥体为规则的锥体。

10.如权利要求1所述的照明系统，其中所述偏转器的顶点面向所述光源，所述偏转器为锥体形状。

11.如权利要求1所述的照明系统，其中所述偏转器的轴与所述反射器的轴重合，所述偏转器为锥体形状。

12.如权利要求1所述的照明系统，其中所述偏转器的轴相对于所述反射器的轴可移动，所述偏转器为锥体形状。

13.如权利要求1所述的照明系统，其进一步包括扩散器。

14.如权利要求13所述的照明系统，其中所述扩散器包括乳浊玻璃圆盘。

15.如权利要求13所述的照明系统，其中所述扩散器可安装在所述偏转器上，所述偏转器为锥体形状。

16.如权利要求1所述的照明系统，其中所述偏转器被注模有多个支撑薄板，用于将所述偏转器安装在从所述光源发射的光的路径中，所述偏转器为锥体形状。

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