CN101668986B - 灯具和反射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反射器(1)，其包括椭圆体光反射壁(21)以及位于光输出平面(32)中的光输出(3)。该光反射壁被限定为椭圆体的内表面的一部分。椭圆体的焦轴(25)相对于垂直于光输出平面(32)的轴(V)具有确定的角CC。光反射壁(21)是在该椭圆体的距光输出平面的最远点(24)与光输出平面(32)之间截取的椭圆体部分。本发明还涉及包括这样的反射器和光源的灯具。

Description

灯具和反射器

技术领域

本发明涉及一种灯具，更具体地涉及一种洗顶灯(ceiling washer)，其包括光源和复杂形状的反射器。本发明还涉及所述反射器本身。

背景技术

现有技术中已知某些天花板灯具。例如，根据Philips的商品名Adante已知的非对称灯具包括反射器和光源。该反射器是部分地由椭圆形弧形成的圆柱体。该反射器朝向天花板。当从上方观察时，光输出表面是正方形。可调整的光闸去除安装壁上不想要的光。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种灯具，其具有明显圆的光束。

本发明实施例的另一个目的是提供一种灯具，其是薄的并且不会给予(impart)光分布。

本发明实施例的又一个目的是提供一种灯具，其发热减少。

本发明实施例的另一个目的是提供一种灯具，其中改善了光源的使用寿命。

本发明实施例的又一个目的是提供一种非对称洗顶灯具，其将朝墙壁传播的光线的方向从墙壁改变为朝向天花板，以便提高效率。

为此，本发明的实施例提出了一种反射器，其包括光反射壁和位于光输出平面中的光输出(light output)，该光反射壁被限定为至少一个椭圆体的内表面的一部分，该椭圆体的焦轴相对于垂直于光输出平面的轴具有非零角α。

本发明的另一个实施例提出了一种灯具，更具体的是一种非对称洗顶灯具，其包括光源和如上所述的反射器。

在阅读了本文中结合附图提供的公开之后，本领域技术人员将清楚本发明的这些及其他方面、特征和优点。尽管具体的说明书表示了本发明的优选实施例，但其仅是以说明的方式给出的。

附图说明

现在，将参照附图通过举例的方式更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出椭圆体反射器的第一实施例的透视图。

图2A和2B分别示出图1的椭圆体反射器的直横截面图以及从上方观察到的平面视图。

图3示出椭圆体反射器的第二实施例的透视图。

图4A、4B和4C分别示出图3的椭圆体反射器的直横截面图、从上方观察到的平面视图以及从前方观察到的平面视图。

图5示出椭圆体反射器的第三实施例的透视图。

图6示出包括椭圆体反射器的灯具的实施例的透视图。

具体实施方式

必须注意，本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括多个所指对象，除非文章中进行了另外的明确指示。除非另外地限定，本文中的全部科技术语均具有与本发明所述领域的普通技术人员所共同理解的含义相同的含义。

因为本发明利用了椭圆体反射器，所以以下给出椭圆和椭圆体几何形状的基本概念作为提示。

椭圆是平面上点的轨迹，其中该曲线上任意点到两个固定点的距离之和恒定。两个固定点称作焦点，通常表示为F₁和F₂。穿过这两个焦点F₁、F₂的线称作焦轴。由该焦轴产生并且终止在椭圆上的线段称作长轴。由该长轴的垂直平分线产生并且终止在椭圆上的线段称作短轴。长轴与短轴的交点称作椭圆的中心。半长轴a是长轴的一半：从中心穿过焦点到达椭圆边缘的线段。同样，半短轴b是短轴的一半。中心在标准直角坐标系(direct orthonormal base)的原点的椭圆的方程是：

$\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1$ (公式1)

椭圆的形状能够由称作椭圆离心率的数表示，通常表示为ε。离心率是小于1并且大于或等于0的正数。离心率为0意味着两个焦点占据了相同的点，且该椭圆为圆形。对于具有半长轴a和半短轴b的椭圆而言，由以下公式给出离心率：

$\mathrm{\ϵ}=\sqrt{1-\frac{b^2}{a^2}}$ (公式2)

离心率越大，a与b的比值越大，并且因此该椭圆越细长。从椭圆中心到任一焦点的距离表示为d。该距离d也称作椭圆的偏心率；其由以下公式给出：

d＝ε·a        (公式3)

因此，焦点之间的距离(表示为f)由以下公式给出：

f＝2·d＝2·ε·a        (公式4)

椭圆体是椭圆的三维等价物。中心在标准直角坐标系原点的椭圆体的方程是：

$\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}+\frac{z^2}{c^2}=1$ (公式5)

特殊种类的椭圆体是不规则椭圆体，其中每个半径与其他两个半径不同。例如a＞b＞c。

当涉及到例如椭圆体的焦点的点或者例如椭圆体的极轴的轴时，动词“合并”及其派生词以及词语“公共”应表示该点或者该轴是相同的或者相比于椭圆体的特征长度它们非常接近。

在本发明的实施例中，灯具包括复杂形状的反射器和光源。通常将在洗顶灯具情况下描述本发明的实施例。然而，通过适当转动(rotation)所述实施例，这些实施例可以适于其他清洗式灯具，例如洗墙灯具。

首先，将描述反射器。

在图1和2上描绘的第一实施例中，反射器1包括壁2和光输出3。该光输出3是反射器1上部的开口31，光线穿过该开口离去以照亮天花板。该光输出位于光输出平面32中。光线或者遵循从置于反射器1的内部的光源穿过光输出3的直接路径，或者遵循包括朝向光输出3的反射器1上的一次或多次反射的路径。反射器1的壁2包括内表面21和外表面22。内表面具有确定的形状，并且其是光反射的。壁2的内表面21将被称作光反射壁。反射器1的外表面22可以具有任意形状，例如类似于光反射壁形状的形状，并且其可用于美学目的(着色、表面面貌(surface aspect)等)。

将光反射壁限定为椭圆体表面的部分23，所述部分是在该椭圆体距光输出平面32的最远点24与光输出平面32之间截取的。换句话说，光输出平面32下面的椭圆体盖23是光反射壁2。根据灯具相对于希望照明的天花板的位置，该椭圆体的焦轴25相对于垂直于光输出平面32的轴V具有确定的角α。

如果该光输出平面是水平的，则所述轴V是垂直轴。

光输出3具有与椭圆体与光输出平面32之间的相交线相同的形状。一般而言，该相交线限定了椭圆。

在另一个实施例中，所述椭圆体是不规则椭圆体。

在本发明的实施例中，该椭圆形光输出3具有低于0.45的离心率ε_output。考虑公式2，这意味着光输出椭圆的b与a之比高于0.9。换句话说，该光输出的形状接近于圆形。在本发明的实施例中，椭圆形光输出的b与a之比高于0.95或者甚至高于0.99，这分别对应于低于大约0.3或者0.15的离心率。光输出3的形状部分决定了光束的形状。圆形光输出使得获得圆形光束更容易。

反射器还包括灯孔41。在一个实施例中，该灯孔41位于反射器1中，使得光束的轴42与椭圆体反射器1的焦轴25合并。在另一个实施例中，光源壳体41位于反射器1中，使得光源4的中心位于椭圆体反射器1的第一焦点26处。在这种情况下，光源4发出的全部光线将或者直接穿过光输出3，或者在反射器1上反射并且朝椭圆体反射器的第二焦点27行进，或者接近所述第二焦点。

在本发明的优选实施例中，光输出平面32在该椭圆体的第一焦点26与第二焦点27之间切割该椭圆体。第一焦点26位于反射器1内部，而第二焦点27位于反射器1外部。因此，在包含焦轴的垂直平面中来自第一焦点并且与反射器1的反射表面21相交的任意光线将朝向第二焦点27附近而被反射到反射器1之外。

在本发明的第二和第三实施例中，如图3到5所示，反射器101、201的光反射壁121、221包括多个椭圆体部分123、123’、223、223’。图3和4的实施例与图5的实施例之间的差别是光输出103、203的尺寸和反射器相对于垂直于光输出平面的轴的倾角α。

为了更好地理解，图3到5中特征的附图标记类似于图1和2中使用的附图标记。附图标记的第一个数字1或2分别涉及图3和4的实施例以及图5的实施例。

更具体的是，将光反射壁121、221被限定为与上部椭圆体S的内表面的部分123、223构成整体的下部椭圆体S’的内表面的部分123’、223’。所述上部和下部椭圆体S、S’的焦轴125、225在所述椭圆体之间是公共的，第一焦点126、226也是公共的。下部椭圆体S’的第二焦点127’相对于公共第一焦点126、226位于上部椭圆体S的第二焦点127上方的公共焦轴125、225上。焦平面P可以被定义如下：它是相对于垂直于光输出平面132、232的轴V具有相同角α并且包含公共焦轴125、225的平面。在图4A上，平面P被看作一条线。下部椭圆体S’的表面部分123’、223’是在(i)下部椭圆体S’距光输出平面132、232的最远点124’、224’，(ii)焦平面P以及(iii)光输出平面132、232之间截取的。上部椭圆体S的表面部分123、223是在所述焦平面P和光输出平面132、232之间截取的。

本发明的这样的实施例的优点是反射器的整体高度h小于具有相同光输出尺寸和相同倾角但是由如第一实施例中的单个椭圆体部分组成的反射器。换句话说，当光输出尺寸和倾角固定时，第二和第三实施例提供了比第一实施例更薄的反射器。

在本发明的优选实施例中，光输出平面132、232在下部椭圆体S’的焦点126、127’；226之间通过。第一焦点126、226位于反射器101、201内部，而第二焦点127’位于反射器101、201外部。

如图3-5所示，上部椭圆体S和下部椭圆体S’可以相交。在这种情况下，优选的是光输出平面123、232经过上部椭圆体S和下部椭圆体S’的相交线或者在其附近经过。这种设置在足够的输出表面、反射器高度以及包括壁方向上的截止(cut-off)的光束控制之间提供了良好的折衷。当上部椭圆体S与下部椭圆体S’之间存在不止一条相交线时，可以选择光输出平面132、232，使得反射器101、201的高度h最小。

在本发明的一个实施例中，上部椭圆体S的焦距f与下部椭圆体S’的焦距f’之比在0.70到0.90范围内，更优选的是接近0.85。这是在椭圆体反射器的高度和输出表面之间的折衷的另一个方面。

在本发明的另一个实施例中，下部椭圆体S’的表面部分123’、223’与上部椭圆体S的表面部分123、223之间的连接表面128、228为焦平面P的表面部分。

如第一实施例中那样，反射器的第二和第三实施例也包括光源壳体41。以上已经给出了更多的细节。

在大多数实施例中，椭圆体的倾角α(即焦轴相对于垂直于光输出平面的轴的角)在30°-75°范围内。

可以利用各种热阻材料制造该反射器。当反射器在因灯具操作而生的热应力下没有放松(loose)其反射率及其形状时，耐热性将被视为足够的。优选的材料包括金属、金属合金、热塑性塑料或者热固性塑料。优选的是，通过模制或者冲压来制造该反射器。模制技术是本领域普通技术人员公知的，例如注模或者热成型。冲压技术也是本领域普通技术人员公知的，例如压纹、金属成形或者深冲。

还可以通过将两个半反射器(即完整反射器的两个一半)密封或者焊接在一起来制造反射器。这种方法有几个优点。首先，用于制造半反射器的模具或者印模比较容易设计，其次半反射器比完整的反射器更容易储存。

或者通过适当选择制造反射器的材料，或者通过对反射器的内表面进行表面处理，或者通过这两种方式来获得反射器内表面的光反射性。表面处理可以是机械处理，或者化学处理、涂覆、喷溅或者其他已知的技术。当将这些化学表面处理应用到半反射器而不是完整的反射器上时，可以改进这些化学表面处理的结果。

如图6所示，本发明的另一个实施例涉及灯具5，特别是洗顶灯具，其包括如前述说明书中具体描述的反射器1以及光源4。在优选实施例中，光源4基本上位于反射器1的第一焦点26处。该反射器1可以由外壳51保护。

该反射器可以垂直于壁6放置，以便照亮位于其上的天花板。当然，灯具还将包括常见的安装和操作装置，例如固定装置或者电源装置。

前面对于本发明优选实施例的描述无意穷举或者将本发明限制为所公开的实施例。对于本领域技术人员来讲，本发明范围内的各种变化将变得清楚并且可以通过本发明的实践来获得。

Claims (7)

1.一种反射器(1；101；201)，包括光反射壁(21；121；221)和位于光输出平面(32；132；232)中的光输出(3；103；203)，该光反射壁被限定至少一个椭圆体(S；S、S’)的内表面的部分(23；123、123’；223、223’)，该椭圆体的焦轴(25；125；225)相对于垂直于所述光输出平面的轴(V)具有非零角α，其中所述光反射壁被限定为与上部椭圆体(S)的内表面的一部分构成整体的下部椭圆体(S’)的内表面的一部分，所述上部和下部椭圆体具有公共的焦轴(125；225)以及公共的第一焦点(126；226)，所述下部椭圆体(S’)的第二焦点(127’)相对于所述公共第一焦点(126；226)位于所述上部椭圆体(S)的第二焦点(127)上方的所述公共焦轴(125；225)上，

所述下部椭圆体(S’)的表面部分(123’；223’)是在(i)所述下部椭圆体距所述光输出平面(132；232)的最远点(124’；224’)，(ii)具有与所述公共焦轴(125；225)相同的相对于垂直于所述光输出平面(132；232)的轴(V)的角α并且包含所述公共焦轴的焦平面(P)以及(iii)所述光输出平面(132；232)之间截取的，

所述上部椭圆体(S)的表面部分(123；223)是在所述焦平面(P)与所述光输出平面(132；232)之间截取的。

2.根据权利要求1所述的反射器，其中所述非零角α的范围为从30°到75°。

3.根据权利要求1所述的反射器，其中所述椭圆体与所述输出平面之间的相交线限定了具有小于0.45的离心率ε_output的椭圆。

4.根据权利要求1所述的反射器，其中所述光输出平面在下部椭圆体(S’)的焦点(126、127’)之间经过。

5.根据权利要求1所述的反射器，其中所述光输出平面经过所述上部与下部椭圆体(S、S’)之间的相交线，使得所述反射器的高度(h)最小。

6.根据权利要求1所述的反射器，其中所述下部椭圆体(S’)的表面部分(123’；223’)与所述上部椭圆体(S)的表面部分(123；223)之间的连接表面(128；228)为所述焦平面(P)的表面部分。

7.一种灯具(5)，包括根据前面任一项权利要求所述的反射器(1)以及基本上位于所述反射器的第一焦点(26)处的光源(4)。

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