CN111810874B

CN111810874B - 一种户外投射灯

Info

Publication number: CN111810874B
Application number: CN202010763240.2A
Authority: CN
Inventors: 林琼榕; 陈海强
Original assignee: Teneng Heat Exchange Technology Zhongshan Co ltd
Current assignee: Teneng Heat Exchange Technology Zhongshan Co ltd
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: CN111810874A

Abstract

本申请公开了一种户外投射灯，包括：灯源组件，所述灯源组件包括灯壳、安装在灯壳内的反射器、设置在反射器上的灯源、罩设在灯源上的透镜，所述透镜设置在反射器内；所述透镜的内表面由代表透镜底部的直线段、顶部劣弧段、左侧抛物线段和右侧抛物线段合围而成的内表面轮廓线以透镜对称轴为中心旋转扫描而成，所述透镜的外表面由一段外表面抛物线以透镜对称轴为中心旋转扫描而成；所述内表面轮廓线的顶点、所述外表面抛物线的顶点均位于透镜对称轴上。本发明灯具照射范围内的光通量占比大，副光斑小，降低照射范围外的光污染和眩光，由于光通量占比大和降低光污染的特点，使得灯光的使用效率高。

Description

一种户外投射灯

技术领域

本发明涉及LED灯具方面的技术领域，尤其涉及一种户外投射灯。

背景技术

以LED为光源的灯饰产品广泛在诸多生产领域上，专业LED体育比赛专用灯具采用专业的配光系统，逐点配光系统，节能效果更突出，但是现有的普通LED灯光效果不是具有上射光、就是存在明显暗区，光照不均匀，无法保持球场水平面照度。上射光(ULOR)是指在照明中，朝向水平面以上照射的那部分光。在体育照明中的上射光会造成能源浪费，同时会产生光污染。因此，上射光是产生环境光污染的主要源头。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种户外投射灯，灯具照射范围内的光通量占比大，副光斑小，降低照射范围外的光污染和眩光，由于光通量占比大和降低光污染的特点，使得灯光的使用效率高；抑制环境光污染与眩光、光通量占比大，极大地减少了溢出到居民区的光通量。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案以提供一种户外投射灯，包括:

灯源组件，所述灯源组件包括灯壳、安装在灯壳内的反射器、设置在反射器上的灯源、罩设在灯源上的透镜，所述透镜设置在反射器内；所述透镜的内表面由代表透镜底部的直线段、顶部劣弧段、左侧抛物线段和右侧抛物线段合围而成的内表面轮廓线以透镜对称轴为中心旋转扫描而成，所述透镜的外表面由一段外表面抛物线以透镜对称轴为中心旋转扫描而成；所述内表面轮廓线的顶点、所述外表面抛物线的顶点均位于透镜对称轴上。

本灯具主要通过上述特殊的透镜结构设计实现：灯具照射范围内的光通量占比大，副光斑小，降低照射范围外的光污染和眩光，由于光通量占比大和降低光污染的特点，使得灯光的使用效率高；抑制环境光污染与眩光、光通量占比大，极大地减少了溢出到居民区的光通量。

在一些实施例中，所述劣弧段由半径r＝33mm，弦长L2＝16mm构成的一段劣弧，该劣弧的顶点与所述内表面轮廓线的顶点重合；所述左侧抛物线段和所述右侧抛物线段均由离心率e＝1，焦准距p＝4.5mm构成的一段抛物线，该左侧抛物线段的顶点为其起点且与所述劣弧的起点重合，所述右侧抛物线的顶点为起点且与劣弧的终点重合，所述左侧抛物线段和所述右侧抛物线两者的对称轴均与所述劣弧的弦重合，所述左侧抛物线段和所述右侧抛物线两者的终点均与所述代表透镜底部的直线段相交。

在一些实施例中，所述外表面抛物线的离心率e＝1，焦准距p＝26mm，所述外表面抛物线的起点为其顶点，所述外表面抛物线的终点到透镜对称轴的距离L3＝27mm，该外表面抛物线的起点与终点的连线的延长线L4与代表透镜底部的直线段相交。

在一些实施例中，所述反射器由反射器底面和连接在反射器底面四周的第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面合围构成，第一曲面与第二曲面相对设置在反射器的两侧，第三曲面与第四相对设置在反射器的另外两侧。

本灯具主要通过上述特殊的反光杯结构设计实现：1、灯具照射范围内的光通量占比大，副光斑小；2、降低照射范围外的光污染和眩光；3、由于光通量占比大和降低光污染的特点，使得灯光的使用效率高；4、灯具通过反射器斜抛物面的光照角度设计以能够形成斜下照的光照，使得灯具的安装调节角度小，安装方便。由此，通过反射器的曲面设计，再配合透镜与灯具的安装角度，能够通过截止的光路分布与较小的安装仰角，可以有效抑制上射光(ULR)的形成，抑制环境光污染与眩光、光通量占比大，极大地减少了溢出到居民区的光通量。

在一些实施例中，所述第一曲面的轮廓线由离心率e＝1，焦准距p＝15mm构成的一段抛物线，该第一曲面轮廓线的对称轴与所述透镜对称轴相交并形成A＝30度的夹角，该第一曲面轮廓线的焦点位于光源发光面上，该焦点到光源出光方向上的对称轴的距离L5＝12.9mm，该第一曲面轮廓线的起点与所述反射器底面相交，该第一曲面轮廓线的终点距离光源发光面l＝73.4mm；所述第一曲面轮廓线沿垂直所述透镜对称轴的方向拉伸形成所述第一曲面。

在一些实施例中，所述第二曲面的轮廓线由离心率e＝1，焦准距p＝15mm构成的一段抛物线，该第二曲面轮廓线的对称轴、焦点均与所述第一曲面轮廓线的对称轴、焦点重合，该第二曲面轮廓线的起点与所述反射器底面相交，其交点与第一曲面轮廓线与反射器底面的交点距离l＝59.6mm，该第二曲面轮廓线的终点距离光源发光面L6＝73.4mm，该终点与第一曲面的轮廓线的终点距离L7＝123.2mm；所述第二曲面轮廓线沿垂直所述透镜对称轴的方向拉伸形成所述第二曲面。

在一些实施例中，所述第三曲面的轮廓线、所述第四曲面的轮廓线均由焦距l＝166mm，长轴l＝274mm构成的一段椭圆曲线；所述第三曲面轮廓线的对称轴和第四曲面轮廓线的对称轴均与第一曲面轮廓线的对称轴重合，该第三曲面轮廓线的第一焦点、第四曲面轮廓线的第二焦点均与第一曲面轮廓线的焦点重合，所述第三曲面轮廓线的第二焦点和第一焦点的连线与所述反射器出光面相交，所述第三曲面轮廓线的起点和第四曲面轮廓线的起点均与所述反射器底面相交，该第三曲面轮廓线的终点和第四曲面轮廓线的终点均距离光源发光面l＝73.4mm；所述第三曲面轮廓线与所述第四曲面轮廓线，通过与第一曲面轮廓线的拉伸方向垂直的拉伸方向拉伸分别形成第三曲面与第四曲面。

在一些实施例中，还包括：散热器，所述散热器包括底板、设置在底板一侧且耦接灯壳的至少一组热管组件、垂直设置在底板另一侧且耦接热管组件的至少一组散热组件；每组热管组件至少包括嵌设在底板上的两第一热管和抵接在底板表面上与第一热管交错接触的两第二热管，同组的两第一热管轴对称设置，同组的两第二热管中心对称设置；

在一些实施例中，每组散热组件包括阵列抵接在底板上的多个散热片，多个散热片之间等距间隔且平行设置，每一散热片呈曲形设置，相邻的两散热片之间平行设置且两散热片上相反的曲形面相对设置。

附图说明

图1是本发明一实施例的户外投射灯的结构示意图；

图2是本发明一实施例的户外投射灯的分解结构示意图；

图3是本发明一实施例的灯源组件的分解结构示意图；

图4是本发明一实施例的透镜的结构示意图；

图5是本发明一实施例的灯源与透镜的安装剖视图；

图5A是本发明一实施例的透镜的剖视图；

图6是本发明一实施例的反射器的立体结构示意图；

图7是图6反射器的正面视图；

图8是图6反射器的背面视图；

图9是图6反射器的俯视图；

图10是图6反射器的仰视图；

图11是图6反射器的侧视图；

图12是本发明一实施例的散热器的结构示意图；

图13是本发明一实施例的散热组件的结构示意图；

图14是本发明一实施例的户外投射灯截止的光路分布图；

图15是本发明一实施例的户外投射灯另一截止的光路分布图；

图16是本发明一实施例的透镜截止的光路分布图；

图17是本发明一实施例的户外投射灯的光强分布图；

图18是本发明一实施例的户外投射灯的配光曲线分布图；

图19是本发明一实施例的户外投射灯的峰值光强的指向图；

图20是本发明一实施例的户外投射灯的另一峰值光强的指向图；

图21是本发明一实施例的户外投射灯的左右安装偏转角的示意图；

图22是本发明一实施例的户外投射灯的光通量示意图；

图23是本发明一实施例的户外投射灯的另一光通量示意图；

图24是本发明一实施例的反射器的反射面的计算数据图。

附图标记：

户外投射灯A、灯源组件1、灯壳10、灯盖101、反射器11、安装孔110、第一曲面111、第二曲面112、第三曲面113、第四曲面114、反射器底面115、灯源12、透镜13、直线段131、劣弧段132、左侧抛物线段133、右侧抛物线段134、正向抛物面135、灯板14、密封圈15、安装环16、散热器2、底板21、热管组件22、第一热管221、第二热管222、散热组件23、散热片231、灯架3、支撑座31、旋转支架32、电源组件4。

具体实施方式

下面结合说明书的附图、通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述、使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。

请参阅图1-23所示的本实施例一的一种户外投射灯、该户外投射灯A包括：至少一个灯源组件1，灯源组件包括灯壳10、安装在灯壳内的反射器11、设置在反射器上的灯源12、罩设在灯源上的透镜13，透镜设置在反射器内；透镜的内表面由代表透镜底部的直线段131、顶部劣弧段132、左侧抛物线段133和右侧抛物线段134合围而成的内表面轮廓线以透镜对称轴130为中心旋转扫描而成，透镜的外表面由一段外表面抛物线135以透镜对称轴130为中心旋转扫描而成；内表面轮廓线的顶点1320位于透镜对称轴130上，且内表面轮廓线的顶点与代表透镜底部直线段之间的距离L1＝13.3mm；外表面抛物线的顶点1350位于透镜对称轴130上，且外表面抛物线的顶点1350与代表透镜底部的直线段131之间的距离L2＝18mm。

其中，如图1-13所示，多个灯源组件1、多个散热器2和灯架3，多个灯源组件1之间等距间隔且平行设置、每一灯源组件1的背面均设有一散热器2、散热器2用于传递灯源组件1发出的热量并将热量消散至灯具的外部。其中、每一灯源组件1均包括：灯壳10、灯盖101、反射器11、灯源12、透镜13。灯源12为LED灯源、反射器11安装在灯壳10内、灯源12设置在反射器11上、透镜13罩设在灯源12上、灯盖101安装在灯壳10的正面以盖合在反射器11的出光面；反射器11由一个底面115和四个曲面合围而成，且反射器11成扩口状，即反射器11的截面积沿光路方向逐渐增大。

具体的：本实施例中、灯源组件1还包括：灯板14、密封圈15、安装环16。其中、灯源12安装在灯板14上且灯板14抵接在透镜13背面、透镜13正面套接密封圈15后抵接在安装环16上且穿过安装环16、通过灯板13与安装环16的连接以将灯源12和透镜13进行相对固定；反射器11的背面上开设有用于匹配透镜13的安装孔110、安装环16抵接在反射器11的背面外侧以使透镜13的正面通过该安装孔110设置在反射器11内、由此、实现灯源12、透镜13与反射器11三者之间的安装结构、使灯源12的出光源能够通过透镜13达到反射器11、实现有效的光投射。

在本实施例中，劣弧段由半径r＝33mm，弦长L＝16mm构成的一段劣弧，该劣弧的顶点与内表面轮廓线的顶点重合；左侧抛物线段和右侧抛物线段均由离心率e＝1，焦准距p＝4.5mm构成的一段抛物线，左侧抛物线段和右侧抛物线两者的对称轴均与劣弧的弦重合。外表面抛物线的离心率e＝1，焦准距p＝26mm，外表面抛物线的起点为其顶点，外表面抛物线的终点1351到透镜对称轴130的距离L3设置在15mm-45mm之间，该外表面抛物线的起点与终点的连线的延长线L4与代表透镜底部的直线段相交。

即，如图4-5所示，在本实施例中，透镜13的内镜面设有用于将灯源的中心光强部分投射至目标区域的劣弧段132和用于汇聚灯源余光部分的左侧抛物线段133、透镜13的外镜面设置为用于重新分配灯源出光光线并将灯源余光部分射向至反射器11上的正向抛物面135。具体的、在本实施例中、劣弧段132的计算公式设置为x²+y²＝r²、其中r＝33；左侧抛物线段133的计算公式设置为x²＝2py,其中p＝4.5；正向抛物面135的计算公式设置为y²＝2px、其中p＝26。

在本实施例中，反射器由反射器底面和连接在反射器底面四周的第一曲面111、第二曲面112、第三曲面113、第四曲面114合围构成，第一曲面111与第二曲面112相对设置在反射器的两侧，第三曲面113与第四相对设置在反射器的另外两侧。

其中，第一曲面111的轮廓线由离心率e＝1，焦准距p＝15mm构成的一段抛物线，该第一曲面111轮廓线的对称轴与透镜对称轴相交并形成A＝30度的夹角，第一曲面111轮廓线沿垂直透镜对称轴的方向拉伸形成第一曲面111。第二曲面112的轮廓线由离心率e＝1，焦准距p＝15mm构成的一段抛物线，该第二曲面112轮廓线的对称轴、焦点均分别与第一曲面111轮廓线的对称轴、焦点重合，该第二曲面112轮廓线的起点与反射器底面相交；第二曲面112轮廓线沿垂直透镜对称轴的方向拉伸形成第二曲面112。

第三曲面113的轮廓线、第四曲面114的轮廓线均由焦距l＝166mm，长轴l＝274mm构成的一段椭圆曲线；第三曲面113轮廓线的对称轴和第四曲面114轮廓线的对称轴均与第一曲面111轮廓线的对称轴重合，该第三曲面113轮廓线的第一焦点、第四曲面114轮廓线的第二焦点均与第一曲面111轮廓线的焦点重合，第三曲面113轮廓线的第二焦点和第一焦点的连线与反射器出光面相交，第三曲面113轮廓线的起点和第四曲面114轮廓线的起点均与反射器底面相交；第三曲面113轮廓线与第四曲面114轮廓线，通过与第一曲面111轮廓线的拉伸方向垂直的拉伸方向拉伸分别形成第三曲面113与第四曲面114。

设置在反射器内下方的第二曲面112和设置在反射器内上方的第一曲面111、两椭球面113、114分别设置反射器两内侧且位于第二曲面112和第一曲面111之间；第二曲面112和第一曲面111之间均沿偏光方向倾斜30度、用于汇聚外镜面下射光线并将下射光线形成指向目标区域光强；两椭球面分别连接在第二曲面112和第一曲面111之间的两侧且垂直在偏光方向上、用于发散外镜面上射光线并引导上射光线在峰值平面形成具有大光束角的峰值光强。

如图6-11本实施例中、第一曲面111倾斜设置在反射器11的内下方且沿偏光方向倾斜30度、用于汇聚外镜面下射光线并将下射光线形成指向目标区域光强；第三曲面113连接在第一曲面111的两侧且垂直在偏光方向上、用于发散外镜面上射光线并引导上射光线在峰值平面形成具有大光束角的峰值光强。具体的、在本实施例中、第一曲面111的计算公式设置为y²＝2px、其中p＝15；第三曲面113的计算公式设置为x²/a²+y²/b²＝1、其中a²-c²＝b²、a＝137,c＝166。

以下为各计算公式的代入数据：

如图14-16所示、在本实施例中、灯源12的发射光沿透镜13的外表面形成倾斜向下的出射光、该出射光沿反射器11的内面形成向目标区域投射的投射光；如图17、18所示、投射光的配光曲线在C0°-180°平面和峰值光强所在平面上分别有115度和95度的光束角、峰值光强所在平面垂直于C90°-270°平面并与C0°-180°平面成40度的夹角。由此、使灯具安装在灯杆上30度安装仰角以下时、在灯杆杆高的3.5倍安装间隔和灯杆杆高的3倍投射距离、从而目标区域获得不低于0.5的照度均匀度。

如图14-18所示、为本实施例的户外投射灯A截止的光路分布、有效抑制灯具的上射光(ULR、％)的形成、以消除上射光是产生环境光污染的主要源头。

如图19、20所示、户外投射灯A的投射光型是一款非对称分布的光型、光强分布指向被照场地、峰值光强的指向(又叫偏光方向)与灯下垂线的夹角θ2为40度、因为峰值光强的指向与灯下垂线的夹角θ2为40度、当灯具安装仰角θ3为30度时、峰值光强的指向即可达到对旋转对称型配光设置70度仰角θ4时的效果。

因此、截止的光路分布与较小的安装仰角、可以有效抑制上射光(ULR)的形成、从而减少环境的光污染。通过户外投射灯A较小的安装仰角、可以更好地控制场地眩光。因为在限定的仰角下、灯具有足够的安装间隔和投射距离、灯具无需像传统灯那样通过调整左右方向的安装偏转角来达到场地均匀照明的目的、更具安装方便的特点。显然、调整左右偏转角会增加现场安装与调试的难度。

如图21所示、为灯具左右方向的安装偏转角示意图、灯具的光通量占比大。如图22、23所示、以足球场的应用为例、灯具安装高度12米、两灯间隔40米、灯具发出的光通量、被约束于主赛区(PA)的光通量为71％、被约束于总赛区(TA)的光通量为85％。而场地边线外20米的范围内、约束了全部光通量的92％、这极大地减少了溢出到居民区的光通量。

如图2、12、13所示、在本实施例中、散热器2包括底板21、设置在底板21一侧且耦接灯壳10用于传导灯源热量的热管组件22、以及设置在底板21另一侧且耦接热管组件22用于接收热管组件传递热量的散热组件23。具体的：如图2、12所示、热管组件22包括：第一热管221、第二热管222、其中、第一热管221内嵌设在底板21的上表面、第二热管222抵接在底板21的上表面并与第一热管221交错抵接；如图13所示、散热组件23包括多个散热片231、其中、多个散热片231之间相互平行且等距间隔设置、每一散热片231垂直设置在底板21上、每一散热片231呈曲形设置。在本实施例中、每组热管组件22至少包括两个第一热管221和两个第二热管222、同组的两第一热管221左右镜像对称设置、同组的两第二热管222上下反向对称设置、第一热管221和第二热管222均呈U形设置。

如图1、2所示、在本实施例的户外投射灯的灯架3旋转设置在灯源组件1的两侧、其中、灯架3的两端铰接在灯壳10的两侧、能够带动灯源组件1进行旋转以调节灯源组件1的光投射角度。具体的、灯架3包括支撑座31和旋转支架32、支撑座31的两端固接或铰接在灯壳10的两侧、旋转支架32铰接在支撑座31的两端进行可旋转设置、以使旋转支架32与灯壳10进行转动连接、从而方便调节灯源组件1的光投射角度。

如图1、2所示、在本实施例的户外投射灯还包括：电源组件4、电源组件4连接在灯架3的背面。

可以理解的、灯架3可以旋转设置在灯源组件1的两侧、也可以旋转设置在散热组件2的两侧。具体的、灯架3旋转设置在散热组件2的两侧可以与通过连接件与底板21铰接实现旋转、也可以直接与底板21进行铰接实现旋转功能。

应当理解的是、本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理、而不构成对本发明的限制。因此、在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等、均应包含在本发明的保护范围之内。此外、本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种户外投射灯，其特征在于，包括：

灯源组件，所述灯源组件包括灯壳、安装在灯壳内的反射器、设置在反射器上的灯源、罩设在灯源上的透镜，所述透镜设置在反射器内；

反射器由反射器底面和连接在反射器底面四周的第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面合围构成，第一曲面与第二曲面相对设置，第三曲面与第四相对设置，且反射器成扩口状，即反射器的截面积沿光路方向逐渐增大；

所述第一曲面的轮廓线、第二曲面的轮廓线均由离心率e＝1，焦准距p＝15mm构成的一段抛物线，该第一曲面轮廓线的对称轴与所述透镜对称轴相交并形成A＝30度的夹角；

所述第二曲面轮廓线的对称轴、焦点均分别与所述第一曲面轮廓线的对称轴、焦点重合，该第二曲面轮廓线的起点与所述反射器底面相交；

所述第一曲面轮廓线、第二曲面轮廓线分别沿垂直所述透镜对称轴的方向拉伸形成所述第一曲面、第二曲面；

所述第三曲面的轮廓线、第四曲面的轮廓线均由焦距l＝166mm，长轴l＝274mm构成的一段椭圆曲线；

所述第三曲面的轮廓线对称轴和第四曲面的轮廓线对称轴均与第一曲面轮廓线的对称轴重合，该第三曲面轮廓线的第一焦点、第四曲面轮廓线的第二焦点均与第一曲面轮廓线的焦点重合，该第三曲面轮廓线的第二焦点和第一焦点的连线与所述反射器出光面相交，第三曲面轮廓线的起点和第四曲面轮廓线的起点均与所述反射器底面相交；

所述第三曲面的轮廓线与所述第四曲面的轮廓线通过与第一曲面轮廓线的拉伸方向垂直的方向拉伸分别形成第三曲面与第四曲面；

所述透镜的内表面由代表透镜底部的直线段、顶部劣弧段、左侧抛物线段和右侧抛物线段合围而成的内表面轮廓线以透镜对称轴为中心旋转扫描而成，所述透镜的外表面由一段外表面抛物线以透镜对称轴为中心旋转扫描而成；所述内表面轮廓线的顶点、所述外表面抛物线的顶点均位于透镜对称轴上；

所述左侧抛物线段、所述右侧抛物线段均由离心率e＝1，焦准距p＝4.5mm构成的一段抛物线，所述左侧抛物线段和所述右侧抛物线两者的对称轴均与所述劣弧的弦重合；

所述透镜的内镜面设有用于将灯源的中心光强部分投射至目标区域的劣弧段和用于汇聚灯源余光部分的左侧抛物线段、所述透镜的外镜面设置为用于重新分配灯源出光光线并将灯源余光部分射向至所述反射器上的正向抛物面，所述劣弧段的计算公式设置为x2+y2＝r2、其中r＝33；所述左侧抛物线段的计算公式设置为x2＝2py,其中p＝4.5；所述正向抛物面的计算公式设置为y2＝2px、其中p＝26。

2.根据权利要求1所述的户外投射灯，其特征在于：

所述劣弧段由半径r＝33mm，弦长L＝16mm构成的一段劣弧，该劣弧的顶点与所述内表面轮廓线的顶点重合。

3.根据权利要求1所述的户外投射灯，其特征在于：

所述外表面抛物线的离心率e＝1，焦准距p＝26mm，所述外表面抛物线的起点为其顶点，所述外表面抛物线的终点到透镜对称轴的距离L3设置在15mm-45mm之间，该外表面抛物线的起点与终点的连线的延长线L4与代表透镜底部的直线段相交。

4.根据权利要求1所述的户外投射灯，其特征在于，还包括：

散热器，所述散热器包括底板、设置在底板一侧且耦接灯壳的至少一组热管组件、垂直设置在底板另一侧且耦接热管组件的至少一组散热组件；

每组热管组件至少包括嵌设在底板上的两第一热管和抵接在底板表面上与第一热管交错接触的两第二热管，同组的两第一热管轴对称设置，同组的两第二热管中心对称设置。

5.根据权利要求4所述的户外投射灯，其特征在于：

每组所述散热组件包括阵列抵接在底板上的多个散热片，多个散热片之间等距间隔且平行设置，每一散热片呈曲形设置，相邻的两散热片之间平行设置且两散热片上相反的曲形面相对设置。