CN104344355A - 具有变焦功能的发光装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种具有变焦功能的发光装置，其包括：反射器，其沿发光装置的中心轴线具有截头圆锥体的形状；底座，其与反射器的窄端面耦接，并且能够沿发光装置的中心轴线朝向反射器的宽端面移动；以及光源，其安装在底座的端面中心处。该发光装置具有效率高、发热低等优点。

Description

具有变焦功能的发光装置

技术领域

本公开涉及总体上涉及照明的技术领域，具体地，涉及一种具有变焦功能的发光装置，尤其涉及一种能够提高发光效率的具有变焦功能的发光装置。

背景技术

具有变焦功能的发光装置已被广泛地用于舞台照明或摄影棚照明，诸如所谓的“辣椒灯”。变焦功能指的是能够调节光束角度并且因此能够调节照明区域的功能。已知存在若干不同的解决方案来实现带变焦功能的发光装置。然而，这些解决方案普遍具有效率低、发热高、变焦不够均匀的缺点。

发明内容

在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于上述现有技术的缺陷，本公开的目的在于提供一种能够消除上述缺陷至少之一的具有变焦功能的发光装置。

根据本公开，提供了一种具有变焦功能的发光装置，其包括：反射器，其沿发光装置的中心轴线具有截头圆锥体的形状；底座，其与反射器的窄端面耦接，并且能够沿发光装置的中心轴线朝向反射器的宽端面移动；以及光源，其安装在底座的端面中心处。

根据本公开的发光装置具有均匀的变焦功能，并且至少具有发光效率高、发热低的优点。

附图说明

本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本公开的优选实施例和解释本公开的原理和优点。在附图中：

图1a是图示现有技术的带变焦功能的发光装置以大光束角度发光的示意图；

图1b是图示现有技术的带变焦功能的发光装置以小光束角度发光的示意图；

图2a是图示根据本公开的第一实施例的发光装置以大光束角度发光的示意图；

图2b是图示根据本公开的第一实施例的发光装置以小光束角度发光的示意图；

图3是图示根据本公开的第二实施例的发光装置以小光束角度发光的示意图；

图4a和4b分别是图示根据本公开的第一实施例的发光装置的反射器的透视图和沿发光装置的中心轴线的剖面图；

图5a和5b分别是图示根据本公开的第二实施例的发光装置的反射器的透视图和沿发光装置的中心轴线的剖面图；以及

图6a和6b分别是图示根据本公开的第一实施例的发光装置的光源与反射器的相对位置的示意图以及所获得的照明区域的示意图；

图7a和7b分别是图示根据本公开的第一实施例的发光装置的光源与反射器的相对位置的示意图以及所获得的照明区域的示意图；

图8a和8b分别是图示根据本公开的第一实施例的发光装置的光源与反射器的相对位置的示意图以及所获得的照明区域的示意图；以及

图9a和9b分别是图示根据本公开的第一实施例的发光装置的光源与反射器的相对位置的示意图以及所获得的照明区域的示意图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施方式的过程中可以做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的装置结构，而省略了与本公开关系不大的其他细节。

以下借助附图更为详细地阐述根据本公开的具有变焦功能的发光装置。应理解的是，本公开并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。

图1a和1b分别是图示现有技术的带变焦功能的发光装置10以大光束角度和小光束角度发光时的示意图。

图1a和1b中所示的带变焦功能的发光装置10是目前广泛应用于舞台照明和摄影棚照明的常被称为“辣椒灯”的发光装置。典型地，发光装置10包括光源11、前透镜12、反射器13以及壳体14。

如图1a和1b中所示，发光装置10的壳体14具有圆筒的形状。光源11和反射器13容纳在壳体14中并且沿壳体14的中心轴线A1排列，并且光源11和反射器13可以在壳体14中沿壳体14的中心轴线A1移动。前透镜12安装在壳体14的末端。

光源11典型地是卤素灯泡。前透镜12可以根据实际需要是平透镜或凸透镜。在图1a和1b中前透镜12是凸透镜。反射器13用于将光源11发射的光朝向前透镜12反射。

这里，发光装置10的变焦功能是通过改变光源11和前透镜12之间的距离来实现的。

如图1a中所示，当光源11接近前透镜12时，发光装置10发射的光的光束角度可达+/-40度。这里使用的术语“光束角度”指的是在沿发光装置发射的光束中心轴线的截面中，光强度等于50%的最大光强度的两个方向之间所成的角度。一般地，沿光束中心轴线的光强度最大，并且光束角度可以是具有50%的最大光强度的光强度的光构成的光锥的外缘相对于光束中心轴线所成的角度。光源11发射的大部分光可以通过前透镜12发射到外部。如1a中所示，通过前透镜12的光由两部分组成，一部分光是光源11直接发射的光，另一部分光是光源11发射的经反射器13反射的光。如图1a中的由附图标记“S1”指示的区域所示，光源11的一小部分光被直接发射到壳体14上并且被壳体14吸收，从而不能通过前透镜12发射到外部。此时，光源11发射的小部分光被壳体14所吸收，并且发光装置10具有约80%的发光效率。

如图1b中所示，当光源11移动远离前透镜12时，发光装置10发射的光的光束角度逐渐减小，从而实现变焦功能。当光源11和前透镜12之间的距离达到设计允许的最大距离时，发光装置10发射的光的光束角度可达+/-20度。然而，如图1b中的由附图标记“S2”指示的区域所示，光源11的一大部分光被直接发射到壳体14上并且被壳体14吸收，从而不能通过前透镜12发射到外部。此时，发光装置10的发光效率仅为约50%。此外，由于光源11发射的一大部分光被壳体14吸收，导致壳体14的温度升高，从而可能对发光装置10的安全使用造成危害。

本公开提出了一种新型的带变焦功能的发光装置，其能够克服现有技术中的发光效率低、发热高等缺点。

图2a和2b分别图示了根据本公开的第一实施例的发光装置20以大光束角度和小光束角度发光时的示意图。

如图2a和2b中所示，根据本公开的第一实施例的发光装置20包括光源21、前透镜22、反射器23和底座24。

光源21是发光二极管阵列，其安装在在如下文所述的底座24的端面中心上。本领域技术人员应认识到，根据具体应用和设计要求，光源21也可以是发光二极管点光源，或者可以采用任何其他发光元件。

前透镜22安装在如下文所述的反射器23的宽端面处，并且前透镜22可以根据实际需要是凸透镜或平透镜。在本实施例中，前透镜22是由蒙砂玻璃制成的平透镜。

在本实施例中，反射器23沿发光装置20的中心轴线A2具有截头圆锥体的形状。优选地，反射器23沿所述发光装置20的中心轴线A2具有多面截头圆锥体的形状。也就是说，反射器23在垂直于发光装置20的中心轴线A2的平面上的投影具有接近圆形的正多边形的形状。在反射器23具有平滑截头圆锥体的情况下，发光装置20的照明区域会有一定程度的成像效应，就是说，照明区域中可能出现光源21的轮廓或亮点。在反射器23具有多面截头圆锥体的情况下，这种成像效应大大减弱，从而照明区域更加均匀。理论上，构成多面截头圆锥体的外周面的面的数目越多，每个面的面积就越小，发光装置20的照明区域就越均匀。然而，面的数目取决于实际应用和加工精度。此外，如上所述，反射器23在垂直于发光装置20的中心轴线A2的平面上的投影具有正多边形的形状。优选地，正多边形不具有圆周对称的结构，即正多边形的边的数目不是2或3的倍数。这样可以避免经反射的光在某些方向上被加强，从而使光分布更加均匀。

此外，如图2a和2b中所示，反射器23可以沿发光装置20的中心轴线A2具有喇叭状多面截头圆锥体的形状。也就是说，反射器23在沿光装置20的中心轴线A2的平面上的投影具有接近梯形的形状，其中梯形的两个斜边向内凸起。图4a和4b分别图示了根据本公开的第一实施例的发光装置20的反射器23的透视图和沿发光装置20的中心轴线A2的剖面图。

根据本公开的实施例的反射器23的功能包括了如图1a和1b中所示的反射器13和壳体14的功能，其不仅能够反射光源21发射的光，而且还起到壳体的容纳和保护作用。

底座24沿发光装置20的中心轴线A2设置，并且底座24与反射器23的窄端面耦接，并且能够沿发光装置20的中心轴线A2朝向反射器23的宽端面移动。

在本实施例中，底座24具有沿发光装置20的中心轴线A2的圆柱体的形状。然而，本领域技术人员应认识到，根据具体应用和设计要求，底座24也可以具有任何其他形状，只要其能够沿发光装置20的中心轴线A2移动即可。

如2a中所示，当光源21移动接近前透镜22时，发光装置20发射的光的光束角度可达+/-60度。光源21发射的大部分光可以通过前透镜22发射到外部。如图2a中的附图标记“S3”指示的区域所示，光源21的极小部分光被反射器23吸收，从而不能通过前透镜22发射到外部。因此，此时发光装置20的发光效率高达90%。

如图2b中所示，当光源21移动远离前透镜22时，发光装置20发射的光的光束角度逐渐减小，从而实现变焦功能。当光源21和前透镜22之间的距离达到设计允许的最大距离时，发光装置20发射的光的光束角度可达+/-20度。此时，如图2b中的由附图标记“S4”指示的区域所示，光源21的小部分光被反射器23吸收，从而不能通过前透镜22发射到外部。此时，得益于反射器23的新型的外形，发光装置20的发光效率仍能够达到80%，远高于现有技术的50%。此外，由于光源21发射的小部分光被反射器23吸收，不会导致反射器23温度过高，从而增强了发光装置20的安全性。

在某些情况下，需要进一步减小发光装置的光束角度。此时，可以对反射器的外形进行修改以实现该目的。图3是图示根据本公开的第二实施例的发光装置30以小光束角度发光时的示意图。

根据本公开的第二实施例的发光装置30的构造与根据本公开的第一实施例的发光装置20的构造基本相同，不同之处仅在于发光装置30的反射器33的形状不同于发光装置20中的反射器23。因此，这里将不再重复关于发光装置30的其他部件的详细描述。

如图3中所示，反射器33可以沿发光装置30的中心轴线A3具有碗状多面截头圆锥体的形状。也就是说，反射器33在沿发光装置30的中心轴线A3的平面上的投影具有接近梯形的形状，其中梯形的两个斜边向外凸起。图5a和5b分别图示了根据本公开的第二实施例的发光装置30的反射器33的透视图和沿发光装置30的中心轴线A3的剖面图。

当光源31移动接近前透镜32时，发光装置30的发光情况与上文参考图2a描述的发光装置20的发光情况相类似，因此这里省略了关于其的详细描述。

如图3中所示，当光源31移动远离前透镜32时，发光装置30发射的光的光束角度逐渐减小，从而实现变焦功能。当光源31和前透镜32之间的距离达到设计允许的最大距离时，发光装置30发射的光的光束角度可达+/-15度。此时，如图3中的由附图标记“S5”指示的区域所示，光源31的小部分光被反射器33吸收，从而不能通过前透镜32发射到外部。此时，得益于反射器33的新型的外形，发光装置30的发光效率仍能够达到80%。

对比现有技术的发光装置，根据本公开的实施例的发光装置具有如下优点至少之一：

●得益于用作发光装置壳体的反射器的外形设计，光源发射的光极少被吸收，因此根据本公开的发光装置的发光效率高于现有技术的发光装置，并且根据本公开的发光装置的发热小。

●通过调整反射器的外形，例如改变向内或向外凸起的程度，可以使发光装置的变焦更为均匀。

●通过结合使用具有多面截头圆锥体形状的反射器以及作为前透镜的由蒙砂玻璃制成的平透镜，可以在所有变焦位置上实现照明区域中的均匀的光分布。

作为示例，图6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b分别图示了根据本公开的第一实施例的发光装置的光源位于相对于反射器的不同位置，以及发光装置的照明区域。图6b、7b、8b、9b中所示的坐标系用于表示发光装置的照明区域的位置坐标。如图6a中所示，当光源接近反射器的宽端面时，如图6b中所示，发光装置的照明区域较大，并且因此实现了泛光照明。如图7a中所示，当光源位于反射器中间偏向反射器的宽端面的位置时，如图7b中所示，发光装置的照明区域平缓缩小。如图8a中所示，当光源位于反射器中间偏向反射器的窄端面的位置时，如图8b中所示，发光装置的照明区域继续缩小，光束更加集中。如图9a中所示，当光源接近反射器的窄端面时，如图9b中所示，发光装置发射的光被调焦到照明区域最小。可见，根据本公开的第一实施例的发光装置具有均匀的变焦和光分布。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

此外，如本文中使用的术语“耦接”或“连接”旨在分别包括直接“耦接”或直接“连接”以及间接“耦接”或间接“连接”。

以上虽然结合附图详细描述了本公开的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本公开，而并不构成对本公开的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施例作出各种修改和变更而没有背离本公开的实质和范围。因此，本公开的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (9)

1.一种具有变焦功能的发光装置，包括：

反射器，其沿所述发光装置的中心轴线具有截头圆锥体的形状；

底座，其与所述反射器的窄端面耦接，并且能够沿所述发光装置的中心轴线朝向所述反射器的宽端面移动；以及

光源，其安装在所述底座的端面中心处。

2.根据权利要求1所述的具有变焦功能的发光装置，

其中，所述反射器沿所述发光装置的中心轴线具有多面截头圆锥体的形状。

3.根据权利要求2所述的具有变焦功能的发光装置，

所述反射器在垂直于所述发光装置的中心轴线的平面上的投影具有正多边形的形状，并且所述正多边形的边的数目不是2或3的倍数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有变焦功能的发光装置，

其中，所述底座沿所述发光装置的中心轴线具有圆柱体的形式。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的具有变焦功能的发光装置，进一步包括：

平透镜，其由蒙砂玻璃制成，并且安装在所述反射器的宽端面处。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的具有变焦功能的发光装置，

其中，所述反射器沿所述发光装置的中心轴线具有喇叭状多面截头圆锥体的形状，使得当所述底座移动接近所述反射器的宽端面时，能够实现最大+/-60°的光束角度。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的具有变焦功能的发光装置，

其中，所述反射器沿所述发光装置的中心轴线具有碗状多面截头圆锥体的形状，使得使得当所述底座移动接近所述反射器的窄端面时，能够实现最小+/-15°的光束角度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的具有变焦功能的发光装置，

其中，所述光源是发光二极管。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的具有变焦功能的发光装置，

其中，所述光源是发光二极管阵列。