CN107524964B - 一种用于斜拉索桥的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于斜拉索桥的照明装置，照明装置包含支架、支撑元件、角度调节机构以及灯组。支架在两端具有可配合到一起的榫卯结构，支架的外表面上均布有多个凸起槽；支撑元件安装在支架内表面上并且沿垂直于内表面的方向延伸；角度调节机构包括位于灯组两端的两个上下平行设置的调节组件，每个调节组件在其延伸方向上相对于支架移动以改变灯组与支架之间的距离，以此来实现调节灯组径向角度的目的；灯组包括灯杯以及安装在灯杯内的光源。本发明提供的照明装置有效实现了斜拉索的追光照明。用相对很小的能耗对斜拉索的较长范围内的整个圆周表面均匀照明。大幅度提高了光的利用率，极大地减小了光污染。

Description

一种用于斜拉索桥的照明装置

技术领域

本发明涉及灯组技术领域，尤其涉及一种用于照亮斜拉索桥的照明装置。

背景技术

由于斜拉索桥具有优美的外观和卓越的结构和力学性能，因此在越来越多的地区采用该结构的桥。斜拉索桥的另一重要功能是作为城市夜景的一大特色景观。

在现有技术中所采用的照明斜拉索桥的方式，大多是在每根拉索下方布置大功率的投光灯向上投照(此方式因光束与斜拉索相交而称之为截光式)。但该照明方式存在诸多弊端，由于光源位于拉索下方，因此只能照明拉索的底部；其次，该照明方式的光利用率极低，仅有非常少的部分用于照亮拉索，极大部分光散射在天空。因此不仅浪费了大量的电能，而且造成了严重的光污染。另外，也有将一套或数套大功率投光灯安装在斜拉索根部顺着斜拉索投照的案例，就其投照方式也可勉强称为追光式。但这种方式只是将普通投光灯装在拉索根部，光束只是在某一方向上靠近斜拉索，根本没有在拉索的外圆周上有效分布，所以也不可能有效地将拉索整个圆周表面照亮。另外，由于投射角度无法有效控制，投照效果也很差，往往还不如截光式。

专利文献CN202281125U中公开了一种拉索桥拉索用套管式LED灯管，该套管式LED灯管由两根长条形的灯带以及用于将灯带连接在一起的连接件组成，灯带的外弧面上设有LED灯阵列。照明灯具最基本的功能是将拟定的被照对象照亮。如果无此功能则就不能称之为照明灯具。该专利产品没有照亮拉索，而是自身做成斜拉索形状附着在斜拉索上。事实上是在斜拉索上附加形如斜拉索的灯笼。是一件自发光的装饰品。如果要称灯具，只能称之为装饰灯具。

专利文献CN101059216A中公开了一种斜拉索桥太阳能景观灯，然而该景观灯仅仅用作一种安装于拉索上的装饰灯具，该专利产品自身名称就是景观灯。景观灯，顾名思义就是自成景观的灯具。是装饰灯具的一种，而非照明灯具。从照明效果来说，不是有没有将斜拉索照亮，而是原本就没有将斜拉索作为照明对象。

因此，本领域急需一种既节约能源又可照亮拉索的整体轮廓的照明装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于斜拉索桥的照明装置。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

根据本发明的一方面，提供一种用于斜拉索桥的照明装置，照明装置包含支架、支撑元件、角度调节机构以及灯组，其中：

支架在两端具有可以配合连接到一起的榫卯结构以使支架连接在一起时形成封闭结构，支架的外表面上均布有多个用于安装灯组的凸起槽；

支撑元件安装在支架的内表面上并且沿垂直于内表面的方向延伸；

角度调节机构包括位于灯组两端的两个上下平行设置的调节组件，每个调节组件在一端固定连接到灯组，在另一端可移动地安装到凸起槽并且沿垂直于支架外表面的方向延伸，调节组件在其延伸方向上相对于支架移动以改变灯组的上端和/或下端与支架之间的距离，从而改变灯组与支架的径向夹角，改变灯组的光束与斜拉索之间的夹角；

灯组包括灯杯以及安装在灯杯内的光源。

根据本发明的一个优选实施例，支架由多个结构和形状相同的弧形件组合而成，每个弧形件的两端都具有可配合连接到一起的榫卯结构以使多个弧形件连接在一起时形成封闭结构。

根据本发明的一个优选实施例，角度调节机构的每个调节组件都由中间杆、位于中间杆两侧的两个侧杆组成，凸起槽内设有与中间杆配合的固定件，中间杆和侧杆在一端固定连接在灯组上并且其轴向垂直于支架的外表面，中间杆的长度比侧杆的长度更长，固定件固定安装在凸起槽内，中间杆的自由端与固定件可拆卸地接合。

根据本发明的一个优选实施例，中间杆是螺栓，固定件是螺母。

根据本发明的一个优选实施例，支架在对接后所形成的封闭结构为圆环。

根据本发明的一个优选实施例，照明装置还包括另一支架，另一支架与支架的结构和形状相同，但其尺寸小于支架，另一支架外表面连接到支撑元件的自由端，另一支架的内表面上安装有另外的支撑元件，另外的支撑元件在垂直于另一支架内表面的方向上延伸。

根据本发明的一个优选实施例，支撑元件的自由端连接有保护垫。

根据本发明的一个优选实施例，榫卯结构为燕尾槽以及与燕尾槽形状配合的凸块。

本发明的用于斜拉索桥的照明装置采用榫卯结构，在使用时形成封闭结构，在封闭结构周边均匀布置多个朝向拉索发射光的光源，有效实现了斜拉索的追光照明。用相对很小的能耗对斜拉索的较长范围内的整个圆周表面实现了均匀照明。大幅度提高了光的利用率，极大地减小了光污染。此外，本发明还使用了角度调节机构，利用螺纹状设置改变上下两个调节组件与支架之间的距离，进而改变光源与拉索之间的角度，这样的设置实现了更精准的调节角度的效果。此外，本发明的照明装置的每个光源可以独立地调节角度，彼此之间互不影响，更便于安装。因此，本发明的照明装置更适用于对角度调节精度要求高的应用中。

附图说明

图1是示出了单根斜拉索及底部照明装置的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的用于斜拉索桥的照明装置；

图3是图2中A部的榫卯连接结构的放大示意图；

图4A是根据本发明的一个实施例的由弧形件组成的支架的示意图；

图4B是组成图4A中的单个弧形件的示意图；

图5是根据一个实施例的灯组以及角度调节机构的示意图；

图6是根据本发明的另一实施例的用于斜拉索桥的照明装置；

图7是图6所示的照明装置的分解视图。

具体实施方式

斜拉索桥的拉索具有非常大的长度直径比，这给拉索的照明带来了非常多的困难。图1示意性地示出了照明装置与斜拉索的关系。为了更清楚地说明各个物体的相对关系，其中一些物体被省略，一些物体的比例被夸大，并且一些物体的位置关系也进行了调整。如图1所示，拉索C的两端分别跨接在桥面和垂直于桥面的承重塔T的顶端，拉索C的长度通常在50米到150米或更大的范围内变化。而拉索C的直径通常只有几十毫米到二百多毫米，其长度与截面的直径比非常大。目前照明拉索桥的方式通常是采用截光式，即在拉索的下方设置一套大功率的投光灯，向上投射，这样的照明方式仅能照明拉索的底部，无法呈现拉索的整个轮廓，并且光的利用率非常低，通常不超过5％，同时造成了严重的光污染。

为了有效提高光的利用率，并且减少光污染，可以采用另一种设置光源的方式，即将光源光束的方向设置为大体沿着拉索的延伸方向，这样，大部分光束投射到拉索上，照亮拉索。但这种设置方式也存在一些挑战，其对光源的安装位置和角度要求非常高。图1示意性地示出了两个安装位置和角度不同的光源S1和S2发射的光束B1和B2的位置关系。经计算，在拉索C的长度是130米的情况下，光源的角度每偏离1°，其光束的顶部距离L将偏离2米多。因此，要想以这种方式有效照明拉索，要求光源的散射角极小并且固定光源的装置也要有精准的角度调节功能。

参照图2，本发明提供的用于斜拉索桥的照明装置包括支架100、多个支撑元件200、角度调节机构300以及灯组400。

在图2所示的实施例中，支架100是连续的一体式结构，其一端设有端部槽110，另一端设有与该端部槽110相配合的凸块120，两者形成了榫卯结构(参照图3)，榫卯结构优选采用燕尾槽和配合的凸块。在使用时，将支架100设有凸块120的一端插入设有端部槽110的一端内形成封闭的形状，该封闭结构在图2中以圆环状示出，环状支架100具有均匀照明和均匀受力的优点，但根据需要也可以将其设置为其它形状。支架100的外表面均匀地设置有多个凸起槽，关于凸起槽的细节将参照图4A和4B进行说明。

根据本发明的另一优选实施例，如图4A所示，支架100由多个结构和形状相同的弧形件100’组成。在该图中，弧形件100’的数量是4个。其中每个弧形件100’在其两端也具有榫卯结构，例如图3中所示的槽和与槽配合的凸块。在使用时，一个弧形件100’的凸块120’与另一个弧形件100’的端部槽110’配合连接，如此重复，根据所要照亮的拉索的直径选取所需的弧形件100’的数量。这样首尾相接后，多个弧形件100’形成封闭的环状结构。弧形件100’所使用的材料可以是铝型材，通过挤压加工成型。将支架100设置成多个单独的单元提高了结构利用率，从而不需要针对不同尺寸的拉索设计专用的支架100。

如图4B所示，每个弧形件100’的外表面上还设有多个凸起槽130’，每个凸起槽130’具有中间开口区以及位于开口区两侧的突出侧壁。弧形件100’的内表面安装有支撑元件200，在该实施例中支撑元件200是支撑杆，但也可以想到其它类似的结构。在实施例中，弧形件100’侧壁上设置有通孔，利用螺钉将支撑杆200附接到弧形件100’的侧壁上。支撑杆200的延伸方向垂直于支架100的内表面。在本发明中，术语“内”指的是在照明装置环绕拉索C安装后沿拉索的径向更靠近拉索的方向，“外”指的是沿拉索的径向背离拉索的方向。

参照图1和图5，本发明的照明装置还包括多个角度调节机构300以及灯组400。每个灯组400在面对支架100的侧面的上端和下端分别设有一个角度调节组件，两个平行设置的角度调节组件构成了本发明的角度调节机构。在该实施例中，每个角度调节组件由中间杆和对称地设置在中间杆两侧的侧杆构成。在该实施例中，上端角度调节组件的中间杆是中间螺栓310，侧杆是侧螺栓320和330；下端角度调节组件的中间杆是中间螺栓310’，侧杆是侧螺栓320’和330’。中间螺栓310、310’比侧螺栓320、320’和330、330’的长度更长。如图5所示，每个角度调节组件三根螺栓310、320、330(或310’、320’、330’)在一端分别连接到灯组400。在组装后，中间螺栓310的另一端可移动地安装到凸起槽130’的开口区内，其可沿支架100的径向移动，从而调节灯组400上端与支架100的相对位置关系。下端角度调节组件以类似地方式设置，从而调节灯组400下端与支架100之间的距离。通过改变灯组400的上端和下端相对于支架100的距离来改变光源420发射的光束相对于拉索的角度。在组装后，两个侧杆320、330分别与凸起槽130’突出的侧壁相抵靠，以支撑灯组400，使其更加稳定。

在本发明的一个优选实施例中，中间螺栓310和310’与凸起槽连接的一端设有外螺纹，在凸起槽130’开口区内设有多个固定件(未示出)，固定件可以是螺母，多个螺母分别设有与螺栓310和310’配合的内螺纹。每个中间螺栓310或310’与配合的螺母连接，螺母与凸起槽130’的侧壁之间留有间隙，以便在周向上对灯组400进行角度微调。如此，当使用时，转动中间螺栓310即可改变灯组400上端与支架100的相对距离，类似地，转动中间螺栓310’即可改变灯组400下端与支架100的相对距离。根据本发明的设置，螺栓310、310’转动72°，光束相对于拉索的投射角度变化量约为0.1°，因此，这样的设置方式足够实现该照明方式对光束入射角的高精度调节。

继续参照图5，灯组400连接在角度调节机构300上。灯组400包括灯杯410以及设置在灯杯410内的多个光源420。光源420可以使用光束角在2-3°的LED光源以保证大部分的光都被用于照明拉索而并非散射至其它位置。在本发明的照明装置安装到拉索上时，多个光源420所发射的光束向支架100中心的拉索汇聚。光束的方向可以通过上述角度调节机构300来调节。例如当需要光束朝向拉索偏移时，转动上端角度调节组件的中间螺栓310，使灯组400的上端更靠近支架100，也可转动下端角度调节组件的中间螺栓310’，使灯组400的下端远离支架100，总体使灯组400朝向中心的拉索倾斜。每个灯组400的调节方式相同。如此，使拉索被照亮。可以想到的是，本发明还包括与光源配合使用的连接线路、电源及控制器等本领域已知的控制照明的部件。

在本发明的另一实施例中，如图6和7所示，本发明的照明装置还包括另一支架500(也称作内环支架)和另外的支撑元件600。另一支架500的结构与支架100(此时是外环支架)的结构相似，但尺寸比支架100的尺寸小，厚度比支架100更厚。另一支架500连接到支撑元件200的自由端，在该实施例中，支撑元件200采用螺杆，螺杆200的自由端插入另一支架500的凸起槽开口区内，在另一支架500内表面上安装有另外的支撑元件600。另外的支撑元件600与拉索接触的一端安装有保护垫700。根据拉索的长度可以改变所使用的支架的尺寸以及灯组的数量。

下面结合图1-6并参照图7详细说明本发明的照明装置的使用方式。首先以首尾相接的方式围绕拉索将内环的弧形件连接成封闭的环状，形成位于内环的另一支架500。将安装在另一支架500内侧的另外的支撑元件600撑起，使保护垫抵靠到拉索的外周上形成稳定的支撑结构。再将多个外环弧形件100’首尾相连以形成围绕内环支架500的外环支架100，将安装在外环支架100上的每个支撑螺杆200安装到内环支架500对应的凸起槽内以撑起外环支架100。再将多个灯组400安装到外环支架100的凸起槽内。在安装时，使每个角度调节机构的中间螺栓310、310’对准凸起槽130’的开口区，两侧的螺栓320、330以及320’、330’对准凸起槽的侧壁，转动中间螺栓310、310’使其连接到凸起槽上。通过配合转动中间螺栓310、310’分别改变灯组400上端和下端与拉索之间的距离，进而改变从光源发射的光束与拉索之间的角度。

本发明的组合式圆环形支架及固定方式，较为方便地实现了在建成的斜拉索根部进行环状均匀布灯。本发明的调角机构及螺纹调角方式，使得光束对斜拉索的入射角达到最佳效果。理论计算及实验结果都证明，本发明的照明装置高效地实现了对斜拉索的追光式照明。光的利用效率与当前其它照明方式相比提高了近百倍。大幅度降低了电能消耗，极大地减少了光污染，大幅度降低了运行成本。

在对本发明的具体实施例进行了详细的介绍的同时，还可以发现与本发明相关的本领域内相似的多种可替代设计和由权利要求限定的实施例。

Claims (8)

1.一种用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述照明装置包含支架、支撑元件、角度调节机构以及灯组，其中：

所述支架在两端具有可以配合连接到一起的榫卯结构以使所述支架连接在一起时形成封闭结构，所述支架的外表面上均布有多个用于安装灯组的凸起槽；

所述支撑元件安装在所述支架的内表面上并且沿垂直于所述内表面的方向延伸；

所述角度调节机构包括位于灯组两端的两个上下平行设置的调节组件，每个所述调节组件在一端固定连接到所述灯组，在另一端可移动地安装到所述凸起槽并且沿垂直于所述支架外表面的方向延伸，所述调节组件在其延伸方向上相对于所述支架移动以改变所述灯组的上端和/或下端与所述支架之间的距离，进而改变所述灯组与所述支架的径向夹角，改变灯组的光束与斜拉索之间的夹角；

所述灯组包括灯杯以及安装在灯杯内的光源。

2.根据权利要求1所述的用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述支架由多个结构和形状相同的弧形件组合而成，每个所述弧形件的两端都具有可配合连接到一起的榫卯结构以使所述多个弧形件连接在一起时形成封闭结构。

3.根据权利要求1所述的用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述角度调节机构的每个调节组件都由中间杆、位于中间杆两侧的两个侧杆组成，所述凸起槽内设有与所述中间杆配合的固定件，所述中间杆和侧杆在一端固定连接在所述灯组上并且其轴向垂直于所述支架的外表面，所述中间杆的长度比所述侧杆的长度更长，所述固定件固定安装在所述凸起槽内，所述中间杆的自由端与所述固定件可拆卸地接合。

4.根据权利要求3所述的用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述中间杆是螺栓，所述固定件是螺母。

5.根据权利要求1或2所述的用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述支架在对接后所形成的封闭结构为圆环。

6.根据权利要求1所述的用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括另一支架，所述另一支架与所述支架的结构和形状相同，但其尺寸小于所述支架，所述另一支架外表面连接到所述支撑元件的自由端，所述另一支架的内表面上安装有另外的支撑元件，所述另外的支撑元件在垂直于所述另一支架内表面的方向上延伸。

7.根据权利要求1所述的用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述支撑元件的自由端设置有保护垫。

8.根据权利要求1所述的用于斜拉索桥的照明装置，其特征在于，所述榫卯结构为燕尾槽以及与所述燕尾槽形状配合的凸块。

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