CN105351811B - 一种紧凑型多层反射式照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学照明领域，公开了一种紧凑型多层反射式照明系统，包括光源、第1层反射器、中间层反射器、顶层反射器；第1层反射器、中间层反射器均为中空的环形结构，顶层反射器为圆形结构；相邻2层反射器的位置关系满足：α下≤β上；α下为下层反射器圆环内边缘透射光线与竖直方向的夹角，β上为上层反射器外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角；光线经上层反射器反射后，反射光线落在下层反射器之外；本发明利用多层结构反射器以最大角度收集光能量透射到目标区域，同时保证反射器径向尺寸小型化，便于集成到灯杆和壁灯之中；每层反射器分别对应不同出射角的光线，每层反射器均可进行独立的光学设计，在相应区域实现不同的光斑效果。

Description

一种紧凑型多层反射式照明系统
技术领域
本发明涉及光学照明领域，特别涉及一种紧凑型多层反射式照明系统。
背景技术
传统的反射式照明系统采用一个反射器，为了收集尽量多的光能量，其反射器的尺寸应当尽量大，同时也增加了制造成本，其未被反射的光线会射向天空，造成光污染，特别是对附近的居民公寓造成光入侵，大大影响了人居安全的健康环境。也有多层的反射式系统，虽然能收集更大角度的光线，但是多层反射器是相同尺寸结构的环形反射器，这种结构并没有将光线合理地导向地面不同区域，当然，它们也产生不了特殊的光斑效果。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种紧凑型多层反射式照明系统，更大角度收集光线，通过每层的反射设计，有效地将光线导向照明区域，同时还可以照射出具有光影艺术效果的光斑，可应用于许多照明场合。
本发明一种紧凑型多层反射式照明系统，自下而上依次包括光源、第1层反射器、中间层反射器、顶层反射器；所述中间层反射器为1个或多个，所述第1层反射器、中间层反射器均为中空的环形结构， 所述顶层反射器为圆形结构；
相邻2层反射器的位置关系满足：α下≤β上 ；其中α下为下层反射器圆环内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角，β上为上层反射器外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角；所述光源发射的光线经上层反射器反射后，反射光线落在下层反射器之外；
所述光源发出的光线，其最外围的光线经第1层反射器反射后，投射到离光源最近的区域；中心的光线经顶层反射器反射后，投射到离光源最远的区域；中间的光线经中间层反射器反射后，投射到中间的区域。
进一步的，所述第1层反射器、中间层反射器、顶层反射器的下表面为球面或自由曲面的镜面反射面。
进一步的，所述中间层反射器为1个，所述第1层反射器、中间层反射器的下表面均为圆对称的环形曲面镜面反射面，所述顶层反射器的下表面为扇形结构的圆形阵列分布的曲面镜面反射面。
进一步的，所述扇形结构的圆形阵列分布的曲面，由多片扇形的自由曲面组成。
进一步的，所述多片扇形的自由曲面的数目为3-100片。
本发明的有益效果为：利用多层结构反射器以最大角度收集光能量透射到目标区域，同时保证反射器径向尺寸小型化，便于集成到灯杆和壁灯之中；每层反射器分别对应于不同出射角的光线，每层的反射器均可以进行独立的光学设计，从而在相应区域实现不同的光斑效果。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种紧凑型多层反射式照明系统及光路原理图。
图2所示为中间层反射器内、外边缘透射光线与竖直方向夹角示意图。
图3所示为本发明实施例各层反射器示意图。
图4所示为本发明实施例各层反射器光斑及综合光斑示意图。
图中：1-第1层反射器、2-中间层反射器、3-顶层反射器、4-第i层反射器圆环内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角αi、5-第i层反射器外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角βi、6-第1层反射器投射光斑、7-中间层反射器投射光斑、8-顶层反射器投射光斑、9-整体投射光斑。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
如图1所示，一种紧凑型多层反射式照明系统，自下而上依次包括光源、第1层反射器1、中间层反射器2、顶层反射器3；所述中间层反射器2为1个或多个，所述第1层反射器1、中间层反射器2均为中空的环形结构， 所述顶层反射器3为圆形结构；
如图2所示，相邻2层反射器的位置关系满足：α下≤β上 ；其中α下为下层反射器圆环内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角，β上为上层反射器外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角；所述光源发射的光线经上层反射器反射后，反射光线落在下层反射器之外；
所述光源发出的光线，其最外围的光线经第1层反射器1反射后，投射到离光源最近的区域；中心的光线经顶层反射器3反射后，投射到离光源最远的区域；中间的光线经中间层反射器2反射后，投射到中间的区域；各层反射器反射光路如图1所示。
所述第1层反射器1、中间层反射器2、顶层反射器3的下表面可以采用球面或自由曲面的镜面反射面。
如图3所示，在本实施例中，中间层反射器2的数量为1个，第1层反射器1、中间层反射器2的下表面均为圆对称的环形曲面镜面反射面，顶层反射器的下表面为扇形结构的圆形阵列分布的曲面镜面反射面，由多片扇形的自由曲面组成，所述多片扇形的自由曲面的数目可以为3-100片，在本实施例中选为8片。
本实施例三层反射器的中心透光部分的内径可以各不相同，其关系为：第1层反射器1内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角α1应小于或等于中间层反射器2外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角β2 ，中间层反射器2内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角α2应小于或等于顶层反射器3外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角β3 ，从而保证光源发出的中心区光线都能经过相应的反射器投射到相应区域；各反射器的中心透光部分的外径，除上述要求外，还需要满足：第1层反射器1的外边缘不能够遮挡中间层反射器2反射的最内侧光线，中间层反射器2的外径边缘不能遮挡顶层反射器3反射的最内侧光线，该要求可通过设计反射面的反射角度和/或调节第1层反射器1、中间层反射器2、顶层反射器3之间的垂直距离实现。
本实施例中第1层反射器1、中间层反射器2、顶层反射器3投射的光斑效果及综合投射的光斑效果如图4所示（图中黑色部分为光斑投射区域）；如果需要改变光斑的形状以达到不同的艺术效果，可以对相应反射器的反射面型进行相应设计。
本实施例可以扩展成多层紧凑型反射器照明系统，而不仅仅为3层，可用于垂直的灯杆上，实现地面光影效果的艺术表达；也可以用于壁灯上，达到独特的视觉效果。
本发明的有益效果为：利用多层结构反射器以最大角度收集光能量透射到目标区域，同时保证反射器径向尺寸小型化，便于集成到灯杆和壁灯之中；每层反射器分别对应于不同出射角的光线，每层的反射器均可以进行独立的光学设计，从而在相应区域实现不同的光斑效果。
本文虽然已经给出了本发明的一个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (5)

1.一种紧凑型多层反射式照明系统，其特征在于，自下而上依次包括光源、第1层反射器、中间层反射器、顶层反射器；所述中间层反射器为1个或多个，所述第1层反射器、中间层反射器均为中空的环形结构，所述顶层反射器为圆形结构；
相邻2层反射器的位置关系满足：α下≤β上；其中α下为下层反射器圆环内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角，β上为上层反射器外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角；所述光源发射的光线经上层反射器反射后，反射光线落在下层反射器之外；
所述光源发出的光线，其最外围的光线经第1层反射器反射后，投射到离光源最近的区域；中心的光线经顶层反射器反射后，投射到离光源最远的区域；中间的光线经中间层反射器反射后，投射到中间的区域；
三层反射器的中心透光部分的内径可以各不相同，其关系为：第1层反射器内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角α1应小于或等于中间层反射器外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角β2，中间层反射器内边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角α2应小于或等于顶层反射器外边缘和光源连线的方向与竖直方向的夹角β3，从而保证光源发出的中心区光线都能经过相应的反射器投射到相应区域；各反射器的中心透光部分的外径，除上述要求外，还需要满足：第1层反射器的外边缘不能够遮挡中间层反射器反射的最内侧光线，中间层反射器的外径边缘不能遮挡顶层反射器反射的最内侧光线，该要求可通过设计反射面的反射角度和/或调节第1层反射器、中间层反射器、顶层反射器之间的垂直距离实现。
2.如权利要求1所述的紧凑型多层反射式照明系统，其特征在于，所述第1层反射器、中间层反射器、顶层反射器的下表面为球面或自由曲面的镜面反射面。
3.如权利要求1所述的紧凑型多层反射式照明系统，其特征在于，所述中间层反射器为1个，所述第1层反射器、中间层反射器的下表面均为圆对称的环形曲面镜面反射面，所述顶层反射器的下表面为扇形结构的圆形阵列分布的曲面镜面反射面。
4.如权利要求3所述的紧凑型多层反射式照明系统，其特征在于，所述扇形结构的圆形阵列分布的曲面，由多片扇形的自由曲面组成。
5.如权利要求4所述的紧凑型多层反射式照明系统，其特征在于，所述多片扇形的自由曲面的数目为3-100片。
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