專利名稱：照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明燈，尤其涉及一種擴(kuò)散來自諸如大功率燈的光源光的照明燈。
大建筑物如大倉庫、工廠或展覽大廳的內(nèi)部照明的問題之一是，要確保光源的光充分平均地分布在需要照明的地面區(qū)域。此外，確保來自光裝置的眩目光最小也是重要的。對(duì)裝置的眩目光的一般的要求是，以低于50°的仰角看，眩目光應(yīng)低于10，000cd／m2。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種分散光源輸出光的照明燈，該照明燈包括(a)一用于所述光源的安裝機(jī)構(gòu)，(b)一中心反射器，定位成可反射光源的輸出光，該反射器以凸面面向光源，以及(c)一在中心反射器周圍的光傳播和擴(kuò)散裝置，定位成可接收由中心反射器反射的光，其中光傳播和擴(kuò)散裝置包括一具有結(jié)構(gòu)表面的光學(xué)片材，用以偏移和擴(kuò)散片材傳播的光。
在此所用的術(shù)語“光”，指電磁光譜的紫外線、可見光或紅外線范圍中的電磁輻射。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，中心反射器被一個(gè)或多個(gè)另外的反射器所包圍，反射器的最外面的一個(gè)朝向光源的是它的凹面。這種結(jié)構(gòu)安排的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過提供兩個(gè)或多個(gè)彼此成角度的反射器，就可以提供一將光擴(kuò)散到自己下面、還可擴(kuò)散到自己側(cè)面的照明燈。最好是，中心反射器有一與另外的反射器的中心軸線一致的中心軸線。在一結(jié)構(gòu)安排中，中心反射器具有一朝光源漸小的圓錐形，包圍中心反射器的第二反射器具有一離開光源漸小的空心的截頭圓錐形。
在本發(fā)明的另一例子中，中心反射器包括多個(gè)三角形平面反射表面，以構(gòu)成一尖端朝向光源的錐形。一般而言，由中心反射器表面構(gòu)成的錐體可以是八邊的。一包圍中心反射器的第二反射器可以是邊數(shù)與中心反射器相同的空心截頭錐體，但離開光源漸小。這樣一種反射器包括若干呈四邊形的表面，每一表面有一對(duì)平行的相對(duì)側(cè)邊和一對(duì)收斂的相對(duì)側(cè)邊，四邊形通過它們的收斂側(cè)邊而相互連接起來。最好是，第二反射器安裝在靠近中心反射器的遠(yuǎn)離光源的周邊。
反射器可由任何合適的反射材料制成，最好是一種諸如金屬、用金屬處理過的玻璃或用金屬處理過的塑料膜或美國專利5，882，774和WO97／01774中描述的鏡膜的鏡面反射材料。
定位一擴(kuò)散裝置，用以收集和擴(kuò)散由反射器反射的光。最好是，擴(kuò)散裝置包括至少一由光學(xué)片材形成的第一擴(kuò)展器，其形狀是空心的截頭圓錐形或錐體，它的中心軸線與中心反射器的中心軸線相一致，它對(duì)著反射器的是一個(gè)凹面。當(dāng)有兩個(gè)反射器時(shí)，擴(kuò)散裝置最好另外包括一第二擴(kuò)展器，它也由一光學(xué)片材所形成，第一和第二擴(kuò)展器定位成第一擴(kuò)展器收集和擴(kuò)散由中心反射器反射的光，第二擴(kuò)展器收集和擴(kuò)散由第二反射器反射的光。
第二擴(kuò)展器最好靠近第一擴(kuò)展器的遠(yuǎn)離反射器的周邊安裝。
第二擴(kuò)展器的形狀一般是(但并不限于)環(huán)形的或環(huán)形多邊形。
一般來講，第二擴(kuò)展器包括多個(gè)四邊形擴(kuò)展器表面，這些表面有一對(duì)平行的相對(duì)側(cè)邊，這些四邊形在不平行的側(cè)邊彼此相連，形成一環(huán)形多邊形。第一擴(kuò)展器一般還包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的四邊形分段，它們在不平行的側(cè)邊彼此相連，并形成一圍繞第二擴(kuò)展器外周的環(huán)形多邊形。
照明燈還包括一燈的安裝機(jī)構(gòu)，以將光源安裝在照明燈中。最好是，光源通過一在擴(kuò)散裝置中的中心孔安裝在照明燈中?？椎闹行妮S線一般基本上與中心反射器的中心軸線相一致。在光源以圓錐形發(fā)射光的情況下，光源安裝成圓錐形的軸線與中心反射器的中心同軸線。
在一般情況下，發(fā)射圓錐形的軸線是垂直的，光朝上朝中心反射器發(fā)射，這樣通過擴(kuò)散裝置將光朝側(cè)旁和下面轉(zhuǎn)移，以照亮較大的地面區(qū)域。盡管使用單個(gè)反射器和單個(gè)擴(kuò)展器也能獲得可接受的效果，但這種結(jié)構(gòu)安排有可能讓直接在光源下面的一小部分區(qū)域照明不足。使用一如上所述與中心反射器相交成一角度的一第二反射器可確保光的一部分基本上垂直地被朝下反射，使得它被一第二擴(kuò)展器所收集，并分布在直接在燈下面的區(qū)域中。
擴(kuò)散裝置可以是一擴(kuò)散入射光的傳播裝置?？刹捎冒胪该鞑ＡЩ蛩芰蠑U(kuò)散體，但最好是，擴(kuò)展器包括一具有結(jié)構(gòu)表面以偏移光的光學(xué)片材(例如薄膜)。這種光學(xué)片材是已知的并公開在例如美國專利4，657，355；5，551，042和W091／18304中。合適的光學(xué)片材具有一結(jié)構(gòu)表面，該表面包括一陣列Fresnel透鏡，最好是一陣列負(fù)的Fresnel透鏡，或兩交叉的圓筒形Fresnel透鏡。其它合適的光學(xué)片材描述在我們共同提出而未授權(quán)的、申請(qǐng)日與本申請(qǐng)相同的PCT專利申請(qǐng)____(代理人案卷號(hào)為54854PCT9A)。
作為另一種選擇，可使用具有線性結(jié)構(gòu)表面的兩個(gè)透明片材，片材彼此搭接，線性結(jié)構(gòu)的方向彼此基本上呈直角。
在本發(fā)明的一個(gè)例子中，照明燈可包括一第三反射器，它將光輻射從中心反射器反射到擴(kuò)散裝置。
在照明燈中采用基本為圓錐形的反射器，而光源在照明燈中垂直發(fā)射光是眾所周知的，這可從US-A-5184550，5105347及4536828中了解到。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的照明燈的一個(gè)例子，附圖中

圖1是一照明燈的剖面示意圖；以及圖2是沿圖1的線A-A截取的視圖。
圖1是一照明燈(1)的剖面示意圖，該照明燈包括一被一第二(外)反射器(3)所包圍的中心反射器(2)。一第一擴(kuò)展器(4)(此后稱為側(cè)擴(kuò)展器)和一第二擴(kuò)展器(5)(此后稱為底部擴(kuò)展器)基本上分別與中心反射器和外反射器(2、3)相對(duì)。底部擴(kuò)展器(5)是環(huán)形的，中心孔(6)可插入一燈(7)，使燈通過孔(6)安裝在照明燈(1)內(nèi)。
中心反射器(2)包括八個(gè)相等的平面三角形鏡面，形成一尖端朝向燈(7)的八邊棱錐，因此朝燈凸出，而三角形的底部形成一遠(yuǎn)離燈的周邊。外反射器(3)包括安裝在中心反射器周邊周圍的八個(gè)相等的平面四邊形鏡面。每一四邊形有一對(duì)平行的相對(duì)側(cè)邊和一對(duì)收斂的相對(duì)側(cè)邊。平行對(duì)側(cè)邊中的較短側(cè)邊，其長度等于形成中心反射器的三角形底邊的長度，其位置定位得與三角形底邊接觸，這些四邊形通過收斂側(cè)邊而相互連接。因此，外反射器的形狀是離開燈漸小的空心截頭棱錐。底部擴(kuò)展器(5)和側(cè)擴(kuò)展器的結(jié)構(gòu)詳細(xì)情況如圖2所示，從圖中可知，底部擴(kuò)展器(5)包括八個(gè)相等的平面四邊形擴(kuò)展器面板(8)。每一個(gè)四邊形有一對(duì)平行的相對(duì)側(cè)邊和一對(duì)收斂的相對(duì)側(cè)邊，四邊形通過收斂側(cè)邊相互連接成一平的環(huán)狀八邊形。類似地，側(cè)擴(kuò)展器(4)包括八個(gè)具有成對(duì)的平行側(cè)邊和收斂側(cè)邊的四邊形側(cè)擴(kuò)展器面板(9)，但在這種情況下，四邊形通過它們的收斂側(cè)邊連接起來，而形成一沿中心反射器同一方向漸小的八邊棱錐的部分。
要知道的是，反射器和擴(kuò)展器可有多種不同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)所需的光學(xué)效果。例如，可采用不同形狀的平面段，或使用連續(xù)曲面的反射器和／或擴(kuò)展器。中心反射器(2)可以是圓錐形的，外反射器(3)和側(cè)擴(kuò)展器(4)可以是截頭圓錐形，底部擴(kuò)展器(5)可以是環(huán)形盤。也可以將分段的和連續(xù)的擴(kuò)展器和／或反射器組合起來使用。
燈(7)可以是任何合適的電源，需要對(duì)來自燈(7)的光進(jìn)行擴(kuò)散。但是，當(dāng)燈(7)是一諸如HID燈，或特別是一例如可從美國馬里蘭州的FusionLighting有限公司購得的商標(biāo)為Solar100的琉離子燈時(shí)，照明燈(1)就特別有用。
光以一窄圓錐體從燈發(fā)射，圖1用射線(10，11)示意性地示出了這種光。從燈(7)發(fā)射的光線(10)入射在中心反射器(2)上，由此反射而入射在側(cè)擴(kuò)展器(4)上。側(cè)擴(kuò)展器(4)將光線(10)擴(kuò)散到箭頭(12)表示的多個(gè)方向。因此，從燈(7)發(fā)射的和從中心反射器(2)反射的光(10)被側(cè)擴(kuò)展器(4)擴(kuò)散到照明燈(1)的側(cè)旁。
類似地，入射在外反射器(3)的燈(7)的光(11)由此反射到底部擴(kuò)展器(5)。入射在底部擴(kuò)展器(5)的光(11)以箭頭(13)所指示的許多不同的方向擴(kuò)散，并照亮燈(7)的直接下面的區(qū)域。
在照明燈(1)的另一結(jié)構(gòu)中，假如側(cè)擴(kuò)展器(4)有足夠的擴(kuò)散角度將光(12)擴(kuò)散到在燈(7)的直接下面的區(qū)域，就可以不要使用底擴(kuò)展器(5)和相應(yīng)的外反射器(3)。
在本發(fā)明的又一個(gè)例子中，尤其是如果僅需照明照明燈(1)的下面，可以用另一鏡面將中心反射器的光反射到底部擴(kuò)展器(5)，由此可省去側(cè)擴(kuò)展器(4)。
采用上述的照明燈(1)，燈的被轉(zhuǎn)移到底部擴(kuò)展器(5)的那部分亮度由中心反射器(2)的直徑和燈(7)至中心反射器(2)的距離控制。在照明燈中對(duì)燈(7)的安裝可垂直調(diào)整，使照明燈(1)的使用者或安裝者在照明燈(1)安裝好之后能調(diào)整照明燈(1)下面的照明程度。
底部擴(kuò)展器(5)和側(cè)擴(kuò)展器(4)可以是任何傳播裝置，該裝置擴(kuò)散入射在其上的光。例如，擴(kuò)展器(4，5)可以是半透明的塑料擴(kuò)散體。但最好是，擴(kuò)展器包括一具有結(jié)構(gòu)表面的光學(xué)片。
在本發(fā)明的一例子中，具有結(jié)構(gòu)表面的片材可依照美國專利5，551，042中描述的結(jié)構(gòu)形式，即結(jié)構(gòu)表面可形成多個(gè)負(fù)的Fresnel透鏡，它們可以是徑向的，或是線性的?；蛘咭部墒褂闷浣Y(jié)構(gòu)表面由多個(gè)正Fresnel透鏡形成的光學(xué)片材，或者使用在我們共同提出而未授權(quán)的申請(qǐng)日與本申請(qǐng)相同的PCT專利申請(qǐng)____(代理人案卷號(hào)為54854PCT9A)中所描述的光學(xué)片材。
最好是，側(cè)擴(kuò)展器將光擴(kuò)散到一半角為20°至60°的立體角，一般而言，底部擴(kuò)展器(5)可將光擴(kuò)散到一半角為90°的立體角。
此外，一個(gè)或兩個(gè)擴(kuò)展器(4，5)可不對(duì)稱地?cái)U(kuò)散光。
作為進(jìn)一步的改變，可將自然光經(jīng)過外反射器(3)的外邊緣與側(cè)擴(kuò)展器(4)的上邊緣之間的空隙從上面引導(dǎo)到照明燈。
權(quán)利要求
1．一種擴(kuò)散光源輸出光的照明燈，該照明燈包括(a)一安裝所述光源的安裝機(jī)構(gòu)，(b)一中心反射器，定位成可反射光源的輸出光，該反射器以凸面朝向光源，以及(c)一在中心反射器周圍的光傳播和擴(kuò)散裝置，定位成可接收由中心反射器反射的光，其中光傳播和擴(kuò)散裝置包括一具有結(jié)構(gòu)表面的光學(xué)片材，用以偏移和擴(kuò)散片材傳播的光。
2．如權(quán)利要求1所述的照明燈，其特征在于，中心反射器被一個(gè)或多個(gè)另外的反射表面所包圍，反射器的最外面的一個(gè)朝光源的是凹進(jìn)的面。
3．如權(quán)利要求2所述的照明燈，其特征在于，中心反射器有一與第二反射器的中心軸線一致的中心軸線。
4．如權(quán)利要求2或3所述的照明燈，其特征在于，中心反射器包括一朝光源漸小的圓錐形，第二反射器包括一離開光源漸小的空心截頭圓錐形。
5．如權(quán)利要求2或3所述的照明燈，其特征在于，中心反射器包括多個(gè)三角形平面反射表面，以構(gòu)成一尖端朝向光源的錐形，第二反射器可以是邊數(shù)與中心反射器相同的空心截頭錐體，但離開光源漸小，這種反射器由若干平面反射表面所形成，每一平面反射表面呈四邊形，每一四邊形有一對(duì)平行的相對(duì)側(cè)邊和一對(duì)收斂的相對(duì)側(cè)邊，相鄰的四邊形通過它們的收斂側(cè)邊而相互連接起來。
6．如權(quán)利要求2至5的任何一項(xiàng)所述的照明燈，其特征在于，第二反射器靠近中心反射器的周邊安裝。
7．如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的照明燈，其特征在于，擴(kuò)散裝置包括一由光學(xué)片材形成的第一擴(kuò)展器，其形狀是空心的截頭圓錐形或錐體，它的中心軸線與中心反射器的中心軸線相一致，它對(duì)著中心反射器面是凹面。
8．如權(quán)利要求7所述的照明燈，其特征在于，還包括一由光學(xué)片材所形成的第二擴(kuò)展器，擴(kuò)展器定位成第一擴(kuò)展器收集和擴(kuò)散由中心反射器反射的光，第二擴(kuò)展器收集和擴(kuò)散由第二反射器反射的光。
9．如權(quán)利要求8所述的照明燈，其特征在于，第二擴(kuò)展器的形狀為環(huán)形或環(huán)形多邊形，它靠近第一擴(kuò)展器的遠(yuǎn)離反射器的周邊安裝。
10．如權(quán)利要求8或9所述的照明燈，其特征在于，第一和第二擴(kuò)展器是截頭錐形的。
11．如權(quán)利要求8或9所述的照明燈，其特征在于，第二擴(kuò)展器包括多個(gè)四邊形擴(kuò)展器表面，這些表面有一對(duì)平行的相對(duì)側(cè)邊，這些四邊形在不平行的側(cè)邊彼此相連，形成一環(huán)形多邊形，第一擴(kuò)展器包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的四邊形，它們在不平行的側(cè)邊彼此相連，以形成一圍繞第二擴(kuò)展器外周的環(huán)形多邊形。
12．如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的照明燈，其特征在于，擴(kuò)散裝置有一中心孔，一燈可通過該中心孔安裝在燈的安裝機(jī)構(gòu)中。
13．如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的照明燈，其特征在于，燈安裝機(jī)構(gòu)距離第一反射器的距離是可調(diào)的。
14．如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的照明燈，其特征在于，照明燈還包括一以圓錐形發(fā)射光的大功率燈，反射器位于中心，與燈圓錐形發(fā)射光的軸線對(duì)稱。
全文摘要
提供了一種擴(kuò)散光源(7)的光的照明燈。該照明燈包括一個(gè)或多個(gè)反射器(2,3),在燈(7)周圍對(duì)稱設(shè)置,以反射燈(7)的輸出光。在反射器(2,3)的周圍設(shè)置一個(gè)或多個(gè)光擴(kuò)散裝置(4,5),以接收反射器(2,3)反射的光。這樣一種照明燈能均勻分布光,同時(shí)使來自光裝置的眩目光降到最小。
文檔編號(hào)F21V13/00GK1293743SQ00800035
公開日2001年5月2日 申請(qǐng)日期2000年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月14日
發(fā)明者M·C·利 申請(qǐng)人:美國3M公司