CN203656811U

CN203656811U - Led照明装置用紧凑同心阵列反光镜

Info

Publication number: CN203656811U
Application number: CN201320073154.4U
Authority: CN
Inventors: 文森佐·古尔茨奥; 胡江; 王丹
Original assignee: RAB Lighting Inc
Current assignee: RAB Lighting Inc
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: US8858036B2; US20130194808A1

Abstract

在给定距离处提供所需的聚光灯模式直径的一种示例性LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，包括提供光源并构成第一平面的平面型光发射体以及同心布置的锥台形反光镜，第一个反光镜具有与第一平面共面的近端，第二反光镜具有位于第一平面远侧的近端。

Description

LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜

与相关申请相互参照

本专利申请要求于2012年1月31日提交的名称为“LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜”的第60/593,300号美国专利申请的权益，其内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及照明装置的布光功能，具体而言，本发明提供一种用于LED和LD等小面积光源的带有紧凑的点光源反射镜系统的照明装置。

背景技术

用于户外、工业、办公或家庭照明的传统光源包括白炽灯、荧光灯和高强度放电(HID)灯。其中某些传统光源提供点照明或线照明元件；但是，元件周围的玻璃罩要求反光镜与元件分开布置。因此，采用传统光源时，反光镜常常需要在光源周围的全部三个轴线方向延伸。

采用较新的高效照明技术，例如LED或激光二极管(LD)等二极管光源，这些光源通常按小面积平面阵列等方式排列，称为光发射体或光发射体包。这种光发射体可包括由一个或多个二极管光源构成的单个基片，或包括多个基片。

二极管型光发射体具有的一个附加优点是，所有光都从平面阵列朝外发射，因此在阵列后不需要反光镜。若光发射体包包含布置在单个基片上的一个或多个二极管，则光源会非常非常小，因此常常可以使用全内反射镜(TIR镜)。TIR镜在镜片的入口面(二极管/基片侧)上有多个小平面，小平面的布置位置和角度能够把从入口面入射的所有光重定向至出口面；但是，为多基片光发射体设计的TIR镜有一些缺点；因此，虽然这种光源比传统照明光源更接近于点光源，但在采用多基片的光发射体中，还是常常使用传统的反光镜来根据需要对光束进行重定向。

重定向传统照明光源或光发射体发出的光束的一个共同要求是提供一种点状布光模式。现有技术中用于限制传统照明的光分布的一种方案是曲面锥台形反光镜，例如，该反光镜可具有抛物线形剖面，用于实现光束的重定向；但是，在距照明装置的一定范围所需的光点越小，反光镜从光源伸出的长度就必须越长，以获得所需的光束分布并最大限度的减少溢散光。现有技术中用于传统照明的另一种反光镜系统提供一对具有圆筒形剖面的同心反光镜，每个反光镜具有不同的直径。这种反光镜系统确实能使光束聚焦为光点；但是，若使用较便宜的反光镜，这种系统可能效率不高，因为光线在脱离反光镜的远端之前会被反射多次。

现有技术中用于传统照明的另一种反光镜系统提供嵌套的同心反光镜；但是，这种反光镜系统不是为现代二极管型光发射体所形成的点光源或近似点光源设计的，而是为线光源或面光源设计的。这种为面光源设计的反光镜系统在与二极管型光发射体结合使用时，不能高效或有效地把光重定向为所需的点状，因此需要光发射体的光输出量高于优选值才能为所需的点状布光模式提供所需的光通量，因而会损害二极管型光发射体的能效。

因此，需要提供一种照明装置反光镜系统，该反光镜系统构造为能够为很小的点光源或近似点光源提供必要的光束重定向功能，并保持二极管型光发射体包的效率优点，同时还能提供所需的点状布光模式并最大限度地减少溢散光。

发明内容

重定向传统照明光源或光发射体发出的光束的一个共同要求是提供一种点状布光模式。现有技术中用于传统照明的一种反光镜系统提供嵌套的同心反光镜；但是，这种反光镜系统不是为现代二极管型光发射体所形成的点光源或近似点光源设计的，而是为线光源或面光源设计的。因此，需要提供一种照明装置反光镜系统，该反光镜系统构造为能够为很小的点光源或近似点光源提供必要的光束重定向功能，并保持二极管型光发射体包的效率优点，同时还能提供所需的点状布光模式并最大限度地减少溢散光。

在距光源给定距离的远端提供所需的聚光灯模式直径的照明装置的一个示例性实施例包括：提供光源、构成第一平面、并限定光源的形心的平面型光发射体；第一锥台形反光镜，具有与第一平面共面的近端和一个远端；和第二锥台形反光镜，以同心方式布置在第一锥台形反光镜中并具有近端和远端，近端位于第一平面的远侧，并且近端直径小于远端的直径。

在一个实施例中，第二抛物面锥台的近端可位于与光源的形心相交的第一假想圆锥体和第一抛物面锥台形反光镜的远端的相交处，第二抛物面锥台的远端可位于与光源的形心相交的第二假想圆锥体和给定距离处的所需聚光灯模式直径的相交处。

第一和第二抛物面锥台的远端可以共面。平面型光发射体可限定出一个阵列，该阵列的直径小于第二抛物面锥台的远端的直径。第一和第二抛物面锥台可构造为仅向平面型光发射体的远侧方向反射光线。照明灯具的另一个实施例可包括位于第二抛物面锥台形反光镜内的第三抛物面锥台形反光镜。

照明装置的一个实施例还可包括：镜片，该镜片跨越第一和第二抛物面锥台，并布置在第一抛物面锥台的远端；和，灯罩，该灯罩具有同轴布置在第一抛物面锥台周围的第一圆筒。该灯罩可进一步包括同轴布置在第一圆筒周围并限定出其间的开敞式环形通道的第二圆筒。

通过下文中对示范性实施例的详细说明，本发明所揭示的反光镜的其它特性对于所属领域的技术人员将变得更加明显易懂。

附图说明

本文中的详细说明是参照附图提供的，其中：

图1是根据本发明实现的照明装置的第一个实施例的截面侧视图；

图2是现有技术中照明装置的示意性截面侧视图；

图3是根据本发明实现的照明装置的第二个实施例的截面侧视图；

图4是根据本发明实现的照明装置的第三个实施例的截面侧视图；和

图5是根据本发明实现的照明装置的第四个实施例的截面透视图。

具体实施方式

为了有助于更好地理解本发明的原理，下面将参照附图中所示的一种或多种实施方式并使用特定语言来说明本发明。

参照图1，其中示出了根据本发明实现的照明装置20的第一个示范性实施例。照明装置20构造为可在给定的距离提供所需的聚光灯模式直径，并包括由平面型光发射体22构成并形成第一平面24的光源。此截面侧视图是沿位于照明装置20和光发射体22的中心并垂直于第一平面24的切割平面取得的，例如，如图5中的截面透视图中的第四个实施例所示。照明装置20还包括限定第一抛物面锥台的第一反光镜26以及在第一反光镜内同心布置并限定第二抛物面锥台的第二反光镜28。第二反光镜28可通过支架32支撑在第一反光镜26上，例如，该支架可以是竖直布置(垂直于第一平面24)的扁平金属带，以最大限度的减少对光的遮挡，该支架还在竖直限定于反光镜26和28内的槽缝34和36处分别与反光镜26和28结合。

第一反光镜26的近端40与第一平面24共面或基本上共面。在此实施例中，第二反光镜28的近端44位于第一平面24的远侧，第一和第二反光镜26和28的远端42和46彼此共面。

为了理解上述和下述实施例的优点，可以对比一下图2的截面侧视图所示的现有技术照明装置设计120。现有技术设计120包括平面型光发射体122和以所需角度从光发射体122导引光线的一个抛物面形反射镜126。例如，反光镜126在平面124和假想圆锥体152之间限定的射束角范围β内反射并重定向由光发射体122发出的所有光线。假想圆锥体152的顶点与光发射体122发出的光束的形心150重合，假想圆锥体152的表面与反光镜126的远端142相交。光发射体122发出的落入假想圆锥体152(在角α的范围之内)的光束沿远端方向从平面124向外投射，不在反光镜126上反射，沿圆锥体152和平面124之间的远侧方向从光发射体122发出的光线(在角β范围之内)被反光镜126反射，从而改变方向，如图2的光束123所示。

因此，现有技术设计120的光线总输出由两部分构成，由反光镜126反射为大约0度的光线(线125，垂直于平面124)，以及由光发射体122直接发射的、在射束角范围α之内的光线(在假想圆锥体152之内)。为了获得聚光灯型系统所需的紧密光分布(例如全国电气制造商协会(NEMA)所定义的1H1V标准)，角α应为20左右或更小。为了通过减少现有技术设计120的溢散光来提高聚光灯的视觉效果，角α优选为10度左右或更小。为了获得这种所需的灯光效果，反光镜126的在末端的延伸长度127常常必须超过在美学、某些装置中的配合以及经济效益等方面要求的长度。

参照图3，其中示出了根据本发明实现的照明装置220的第二个实施例。图3的截面侧视图是沿位于照明装置220和光发射体222的中心并垂直于第一平面224的切割平面获取的，例如，图5的截面透视图中的第四个实施例的切割平面。图3包含现有技术设计120的反光镜126的叠加图，以表明照明装置220能够像照明装置120一样在距平面224的一定距离127处提供相同的光照模式直径154，但是照明装置220的第一反光镜226的长度227不到长度127的一半。在照明装置220中，两个同心抛物面锥台形反光镜226和228提供一个嵌套的同心反光镜阵列，该反光镜阵列能够根据需要对光线重定向，并且反光镜的总长较小。

更具体地说，第二反光镜228具有远端246，远端246的布置位置和直径260不会阻挡从光发射体222直射发出的在第一假想圆锥体252和光束范围α之内的光束，该光束在距发光体222的距离127处提供所需的光照模式直径154，与照明装置120的反光镜126所提供的光照模式直径相同。第一假想圆锥体252具有一个与光发射体222的形心250重合的顶点和与第二反光镜228的远端246以及远侧距离127处的直径154相交的表面。第二反光镜228的内表面229在近端244和远端246之间延伸，并把从光发射体22发出的在射束角范围β’之内的光线反射到远端的所需点，该射束角范围β’是第一假想圆锥体252和第二假想圆锥体262之间的区域。

第二假想圆锥体262具有与形心250重合的顶点以及与第二反光镜228的近端244和第一反光镜226的远端242相交的表面。因此，第一反光镜226对光线223的反射要求第二反光镜228的近端244位于第一平面224的远侧。第一反光镜226的内表面225反射由光发射体222发射的位于第二假想圆锥体之外的光线，该光线在射束角范围β之内，射束角范围β在β’和平面224之间延伸。另外，由反光镜226和228的远端242和246限定的直径分别大于相应近端240和244的直径。如图3所示，第一锥台形反光镜226的远端242位于第二锥台形反光镜228的远端246的远侧

参照图4，其中示出了根据本发明实现的照明装置320的第三个实施例。图4的截面侧视图是沿位于照明装置320和光发射体322的中心并垂直于第一平面324的切割平面获取的，例如，图5的截面透视图中的第四实施例的切割平面。图3包含现有技术设计120的反光镜126的叠加图，以表明照明灯具320能够像现有技术照明灯具120一样在距平面324的一定距离127处提供相同的光斑直径154，但是照明灯具320的第一反光镜326(最长的反光镜)的长度327不到反光镜126的长度127的四分之一。在照明灯具220中，与现有技术相比，三个同心抛物面锥台形反光镜326、328和330提供的反射面能够减小在末端距离127处提供相同光照模式直径154所需的反光镜长度。

更具体地说，第三反光镜300具有远端366，远端366的布置位置和直径360不会阻挡从光发射体322发出的在第三假想圆锥体352和射束角范围α之内的光束，该光束在距发光体322的距离127处提供所需的光照模式直径154。第三假想圆锥体352具有一个与光发射体322的形心350重合的顶点和与第三反光镜330的远端366以及远侧距离127处的直径154相交的表面。第三反光镜330的内表面331在近端364和远端366之间延伸，并反射处于射束角范围β”内的光线，该射束角范围β”位于第三假想圆锥体352和第二假想圆锥体362之间。第二假想圆锥体362具有与形心350重合的顶点以及与第三反光镜330的近端364和第二反光镜328的远端346相交的表面。

第二反光镜328的内表面329反射从光发射体122发射的处于射束角范围β’内的光线，该射束角范围β’位于第一假想圆锥体372和第二假想圆锥体262之间。第一假想圆锥体372具有与形心350重合的顶点以及与第二反光镜328的近端344和第一反光镜326的远端342相交的表面。为了反射由位于假想圆锥体372和平面324之间的发射体发射的光线，第二反光镜328的近端344必须布置在第一平面324的远侧。第一反光镜326的内表面325提供在射束角范围(β-β’-β”)内的反射光线，该射束角范围在平面324和第一假想圆锥体372之间。

在照明装置320的第三个实施例中，各个反光镜326、328和330的远端342、346和366彼此共面。另外，反射体328和330的近端344和364彼此共面，并且位于第一平面324的远端。而且，由各个反射体326、328和330的共面远端342、346和366限定的直径大于相应的近端340、344和364的直径。反射体328和330的近端344和364彼此共面，并位于第一反射体326的近端的远侧，第一反射体326的近端与第一平面324共面。

参照图5，其中示出了根据本发明实现的照明装置420的第四个示范性实施例。照明装置420构造为在给定距离提供所需的光照模式直径，并包括由平面型光发射体422构成并形成第一平面424的光源。照明装置420还包括灯罩421、限定第一抛物面锥台的第一反光镜426以及在第一反光镜内以同心方式布置并限定第二抛物面锥台的第二反光镜428。第二反光镜428可通过支架432支撑在第一反光镜426上，例如，该支架可以是竖直布置(垂直于第一平面24)的扁平金属带，以最大限度的减少对光的遮挡，该支架还在竖直限定于反光镜426和428内的槽缝434和436处分别与反光镜426和428结合。

第一反光镜426的近端440与第一平面424共面、大致共面或基本共面。在此实施例中，第二反光镜428的近端444位于第一平面424的远侧，第一和第二反光镜426和428的远端442和446彼此共面。

照明装置420还包括一个镜片470，该镜片跨越第一和第二反光镜426和428，并布置在第一反光镜426的远端442。照明装置420包括以同轴方式布置在第一反光镜426周围的第一圆筒474，灯罩421包括以同轴方式布置在第一圆筒474周围的第二圆筒476，在两个圆筒之间限定出一个开敞式环形通道478。

虽然本发明在上文中是通过示意性实施例并参照附图来示例和说明的，但这些内容仅是示意性的，而非限制性的。应理解的是，在本文中仅示出和说明了一些示范性实施例，在不脱离本发明的精神和范围的前提下做出的所有等效变化和修改都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种在给定距离处提供所需的聚光灯模式直径的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，包括：

提供光源、构成第一平面、并限定光源的形心的平面型光发射体；

第一锥台形反光镜，具有与第一平面共面的近端和一个远端；和

第二锥台形反光镜，以同心方式布置在第一锥台形反光镜中并具有近端和远端，近端位于第一平面的远侧，并且近端直径小于远端的直径。

2.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中：

第二锥台形反光镜的近端位于与具有处于光源形心的顶点的第一假想圆锥体的表面相交的位置，该表面还与第一锥台形反光镜的远端相交；和，

第二锥台形反光镜的远端位于与具有处于光源形心的顶点的第二假想圆锥体的表面相交的位置，该表面还与位于给定距离处的所述所需聚光灯模式直径相交。

3.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其进一步包括一个镜片，该镜片跨越第一和第二锥台形反光镜，并布置在第一锥台形反光镜的远端。

4.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中第一和第二锥台形反光镜的远端彼此共面。

5.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中第一锥台形反光镜的远端位于第二锥台形反光镜的远端的远侧。

6.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中平面型光发射体限定出一个阵列，该阵列的直径小于第二锥台形反光镜的远端的直径。

7.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中第一和第二锥台形反光镜仅向平面型光发射体的远侧靠近给定距离处的方向反射光线。

8.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其进一步包括一个灯罩，该灯罩具有同轴布置在第一锥台形反光镜周围的第一圆筒。

9.如权利要求8所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中所述灯罩还包括同轴布置在第一圆筒周围并限定出其间的开敞式环形通道的第二圆筒。

10.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中所述第一和第二锥台形反光镜中至少一个为抛物线形。

11.如权利要求1所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其进一步包括同心布置在第二锥台形反光镜内的第三锥台形反光镜。

12.如权利要求11所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中：

第二锥台形反光镜的近端位于与具有处于光源形心的顶点的第一假想圆锥体的表面相交的位置，该表面还与第一锥台形反光镜的远端相交；

第二锥台形反光镜的近端位于与具有处于光源形心的顶点的第二假想圆锥体的表面相交的位置，该表面还与第三锥台形反光镜的近端相交；和，

第三锥台形反光镜的远端位于与具有处于光源形心的顶点的第三假想圆锥体的表面相交的位置，该表面还与位于给定距离处的所需聚光灯模式直径相交。

13.如权利要求12所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中第二和第三锥台形反光镜的近端彼此共面，并位于第一平面的远侧。

14.如权利要求12所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中第一、第二和第三锥台形反光镜的远端彼此共面。

15.一种在给定距离处提供所需的聚光灯模式直径的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，包括：

第二锥台形反光镜，以同心方式布置在第一锥台形反光镜中并具有近端和远端，近端位于第一平面的远侧；并且

其中第二锥台形反光镜的远端位于与具有处于光源形心的顶点的第二假想圆锥体的表面相交的位置，该表面还与位于给定距离处的所述所需聚光灯模式直径相交。

16.如权利要求15所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中第一和第二锥台形反光镜的远端彼此共面。

17.如权利要求15所述的LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜，其中所述第一和第二锥台形反光镜中至少一个为抛物线形。