CN116420045A

CN116420045A - 包括透光外壳的照明设备

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Publication number: CN116420045A
Application number: CN202180065269.6A
Authority: CN
Inventors: J·P·M·安赛姆斯; S·西尔泰因; M·C·J·M·维森贝格; O·V·弗多温; J·J·弗雷恩
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2023-07-11
Also published as: WO2022063671A1; US12013108B2; EP4217651B1; US20230324027A1; JP2023540400A; EP4217651A1; JP7486668B2

Abstract

提供了一种照明设备(1)。照明设备(1)包括透光外壳(10)和光源(30)。透光外壳(10)具有外表面(11)和与外表面(11)相反的内表面(12)。内表面(12)至少部分地形成腔(20)。透光外壳(10)具有位于横向平面(P1)中的开口(15)。光源(30)布置在横向平面(P1)上，或者布置在横向平面(P1)的与透光外壳(10)相反的一侧上，并且配置成将光发射到腔(20)中。透光外壳(10)围绕纵轴(L)布置，纵轴(L)位于垂直于横向平面(P1)的纵向平面中。透光外壳(10)具有由纵向平面(P2)彼此分开的第一部分(101)和第二部分(102)。第一部分(101)成形为具有位于横向平面(P1)上的第一焦点(13)的第一抛物线段或第一椭圆段。第二部分(102)成形为具有位于横向平面(P1)上的第二焦点(14)的第二抛物线段或第二椭圆段。光源(30)布置在第一焦点(13)和第二焦点(14)之间。

Description

包括透光外壳的照明设备

技术领域

本发明涉及一种包括透光外壳的照明设备，用于减少向上导向的光量和光污染。

背景技术

有兴趣减少来自室外照明设备和/或灯具的所谓光污染。例如，在美国，离开照明设备或灯具的光通量的不超过1％可以被允许相对于地平线以向上的角度(或者换句话说，朝向天空)离开。此外，有兴趣提供具有外壳的户外照明设备，以便保护照明设备免受天气条件(如风、雨和/或雪)的影响，或者保护照明设备中包含的易损坏的光学器件或电子器件。

因此，可能感兴趣的是提供一种包括透光外壳的照明设备，该透光外壳可以减少光污染和/或保护照明设备。

发明内容

鉴于上述讨论，本发明的一个关注是提供一种透光外壳，其可以减少照明设备的向上光污染。本发明的另外的关注是提供一种透光外壳，其可以保护照明设备和该照明设备的电子部件和/或光学部件。

为了解决这些关注和其他关注中的至少一个，提供了一种根据独立权利要求的照明设备。从属权利要求限定了优选实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种照明设备。该照明设备包括透光外壳和光源。透光外壳具有外表面和与外表面相反的内表面，内表面至少部分形成腔。透光外壳具有位于横向平面中的开口。光源布置在横向平面上，或者布置在横向平面的与透光外壳相反的一侧上，并且配置成将光发射到腔中。透光外壳围绕纵轴布置，该纵轴位于垂直于横向平面的纵向平面中。透光外壳具有由纵向平面彼此分开的第一部分和第二部分。第一部分被成形为具有第一焦点的第一抛物线段，该第一焦点位于横向平面上并且在第二部分和纵向平面之间。第二部分被成形为具有第二焦点的第二抛物线段，该第二焦点位于横向平面上并且在第一部分和纵向平面之间。光源被布置在第一焦点和第二焦点之间。

为了符合关于光污染的严格要求，优选地，离开透光外壳的大部分光具有不与横向平面相交的方向。例如，至少99％的光是平行于横向平面或从横向平面向下导向的准直光。透光外壳可以包括光透材料或透光材料。光透材料或透光材料可以例如包括塑料、玻璃、石英、碳基材料、和/或它们的组合。

透光外壳可以具有围绕纵轴旋转的抛物线段的形状。抛物线可以理解为镜像对称的平面曲线，并且可以被视为包括U形。围绕纵轴旋转的抛物线段可以理解为围绕纵轴(即对称轴)旋转180°(即π弧度)的平面曲线段的镜像对称段。此外，围绕纵轴旋转的抛物线段可以理解为围绕纵轴(即对称轴)旋转360°(即2π弧度)的平面曲线的镜像对称段。抛物线段可以例如理解为抛物线的最大值和最小值之间的任何部段。此外，抛物线的最小值可以例如理解为抛物线的底部，并且抛物线的最大值可以例如理解为抛物线的一个或多个端部。抛物线的最大值可以面向横向平面，并且抛物线的最小值可以面向透光外壳的腔。例如，抛物线段可以理解为从最小值以上的点到最大值的抛物线的部段。此外，抛物线段可以理解为更靠近或更远离纵轴移动的抛物线的部段。例如，抛物线段可以是抛物线的部段，其在抛物线上的在抛物线的最小值之上的第一点开始、并且在朝向抛物线的最大值的第二点结束。与第二点相比，第一点更靠近纵向平面或纵轴。抛物线段可以朝向纵轴移动。例如，可以移动抛物线段，使得第一点在纵向平面上，并且第二点在横向平面上。

面对横向平面的透光外壳的第一部分和第二部分可以限定开口。替代地，透光外壳的面向横向平面的第一部分和第二部分可以限定部分开口，该部分开口是照明设备开口的一部分。

光源可以是例如扩展的线性光源，诸如例如LED的线性阵列、或发光管。

光源可以基本上布置在开口处。此外，至少一个光源可以布置在距开口一定距离处，其中该距离可以例如小于一英寸。因此，光源可以布置在开口的上方或下方，其距离等于或小于所述距离。该一个光源也可以布置在焦点上方，其距离等于或小于所述距离。

透光外壳可以包括位于平行于所述横向平面的下平面中的下部开口。下部开口可被配置成用于将灯外壳附接到灯具或灯柱。

应理解，由光源发射的照射在外表面和内表面中的一个上的光导致菲涅耳反射。因此，来自腔的菲涅耳反射以及随后经由外表面透射穿过透光外壳并从透光外壳出来的菲涅耳反射可以具有不与横向平面相交的方向，使得可以实现严格的1％向上光限制。此外，由光源发射的通过外表面和内表面中的至少一个进入腔并随后经由外表面透射穿过透光外壳并从透光外壳出来的光的至少第一级(first-order)菲涅耳反射可以具有不与平面相交的方向。

纵轴可以理解为例如旋转轴和/或对称轴。纵轴或纵向平面可以位于具有第一部分和第二部分(每个部分具有抛物线段形状)的透光外壳的截面和抛物线段的焦点之间。焦点可以在沿着垂直于纵向平面的横向距离纵向平面一定距离处。焦点可以理解为沿着外壳纵轴的部分截面的焦点。此外，外壳可以包括围绕外壳纵轴的这种截面中的每一个的焦点。应理解，焦点可以具有相对于外壳纵轴的对应镜像焦点。沿着纵轴的每个截面的焦点可以理解为焦点的集合。沿着纵轴的对称透光外壳的每个截面的焦点可以理解为在围绕纵轴的横向平面上形成一圈焦点。

透光外壳的第一部分和第二部分可以围绕纵轴对称布置。因此，第二部分可以是第一部分的镜像，或者反之亦然。因此，第一焦点和第二焦点可以在离纵向平面的相等距离处。

透光外壳的第一部分和第二部分可以围绕纵轴不对称地布置。因此，第一抛物线段的形状不同于第二抛物线段。因此，第一焦点和第二焦点在离纵向平面的不同距离处。

焦点可以在横向平面上。透光外壳可以具有限定在外表面和内表面之间的虚拟表面。换句话说，虚拟表面可以在外壳内部定义。附加地，透光外壳可以具有沿着外表面和内表面之间的中间限定的虚拟内部中心表面。因此，如果外表面和内表面具有相同的抛物线段形状，则虚拟表面和虚拟内部中心表面将是相同的表面。

光源可以布置在焦点(第一焦点和第二焦点)之间。因此，光源的长度受到焦点距离的限制。来自光源的至少一个光发射器可以与焦点重合，但是光源可以被布置成使得来自光源的所有光发射器都被限制在焦点内。来自光源的至少一个光发射器可以不布置成使得至少一个光源的位置超过焦点，以符合关于光污染的严格要求。

光源可以被布置成使得它在焦点之间。光源可以布置成使得它位于围绕外壳纵轴的每个截面的每个焦点之间。光源可以布置成使得由光源发射到腔中的所有光都来自横向平面。

根据本发明的第二方面，提供了一种照明设备。该照明设备包括透光外壳和光源。透光外壳具有外表面和与外表面相反的内表面，内表面至少部分形成腔。透光外壳具有位于横向平面中的开口。光源布置在横向平面上，或者布置在横向平面的与透光外壳相反的一侧上，并且配置成将光发射到腔中。透光外壳围绕纵轴布置，该纵轴位于垂直于横向平面的纵向平面中。透光外壳具有由纵向平面彼此分开的第一部分和第二部分。第一部分和第二部分分别具有第一椭圆段和第二椭圆段形式的形状。第一椭圆段具有第一焦点和第二焦点。第一焦点位于第一椭圆段和纵向平面之间，并且第二焦点位于第二椭圆段和纵向平面之间。第二椭圆段具有第三焦点和第四焦点，第三焦点位于第二椭圆段和纵向平面之间，并且第四焦点位于第一椭圆段和纵向平面之间。第一焦点、第二焦点、第三焦点和第四焦点中的每一个都位于横向平面上和开口内。光源被布置在第一焦点和第三焦点之间。

椭圆段可以理解为平面曲线的部段，该平面曲线称为椭圆，其具有位于称为长轴的轴上的两个焦点。透光外壳可以具有围绕纵轴对称配置的椭圆段形状，并且椭圆的焦点位于透光外壳的开口内的横轴处。因此，椭圆段的长轴可以与横轴重合，并且透光外壳的第一部分和第二部分是同一椭圆的一部分。结果是，椭圆的最小值位于纵向平面上，并且两个最大值位于横向平面上。结果是，第一焦点和第四焦点可以位于基本上相同的位置中，并且对于第二焦点和第三焦点也是如此。所有焦点都可以位于由透光外壳限定的开口内。

如果透光外壳的第一部分和第二部分是两个不同椭圆段的部分，那么第一焦点和第四焦点可能不位于相同的位置，并且对于第二焦点和第三焦点也是如此。

光源的长度可以由第一焦点和第三焦点之间的距离来定义。因此，来自光源的至少一个光发射器可以与这些焦点重合，但是不可以超出这些焦点。

透光外壳的外表面和内表面中的至少一个可以被成形为抛物线段。透光外壳的外表面和内表面两者都可以被成形为抛物线段，使得抛物线段的焦点在横向平面处。

出于实用目的，透光外壳可以是薄的并且具有恒定的厚度。那么具有抛物线段形状的内表面和外表面的焦点可以彼此非常接近。在某些条件下，它们可能是无法区分的。应理解的是，为了确定光源的位置或长度，考虑了离最靠近纵向平面的焦点。

外表面和/或内表面中的至少一个可以具有椭圆段形式的形状。

透光外壳可以具有恒定的厚度。

应理解的是，透光外壳在外表面和内表面的抛物线段或椭圆段形状之间具有恒定的厚度，这不一定意味着透光外壳的厚度完全相同(但它可能是相同的)。可以允许透光外壳的厚度在抛物线段或椭圆形状之间有一些变化。因此，厚度可以基本恒定。例如，透光外壳的最厚部分和最薄部分之间的厚度差小于5％。然而，透光外壳的最厚部分和最薄部分之间的差异可以小于20％。此外，透光外壳的最厚部分和最薄部分之间的差异可以优选小于10％。沿着抛物线段或椭圆段形状具有恒定厚度的透光外壳可以理解为外表面的形状和内表面的形状相同、基本相同或相似。外壳可以具有可变的厚度。

透光外壳的第一部分和/或第二部分可以包括第一段和第二段，至少一个具有抛物线段或椭圆段形状，使得第一段和第二段的焦点在横向平面上。只要光源位于焦点之间，由光源发射到腔中的光就可以具有不与横向平面相交的方向，所述光来自横向平面，并且所述光被第一段和第二段中的至少一个的外表面和内表面中的至少一个反射并且随后经由外表面透射穿过透光外壳并从透光外壳中出来。第一段和第二段可以是整体的(monolithic)。第一段和第二段可以由相同的一种或多种材料组成。然而，第一段和第二段可以由不同的材料组成。第二段可以具有与第一段不同的焦点。第一段可以位于横向平面和第二段之间。第二段可以具有非抛物线形状，例如圆柱形状或圆形状。

透光外壳还可以包括布置在内表面上的抗反射涂层。

照明设备可以包括壳体，该壳体是光吸收性的或者光反射性的，并且位于横向平面上，或者位于横向平面的与透光外壳相反的一侧上。并且壳体被配置成覆盖开口。壳体可以具有保持光源的必要布置。

因为源自椭圆或椭圆段的一个焦点、并被椭圆或椭圆段朝向另一个焦点反射的任何光。只要焦点在开口内并且开口被光吸收性或光反射性壳体封闭，由外表面和内表面中的至少一个反射的光就将不会对来自照明设备的光输出有贡献，该光输出将最终与横向平面相交。因此，透光外壳的这种配置也可以符合关于光污染的严格要求。

透光外壳的外表面可以具有抛物线段形式的形状，并且透光外壳的内表面可以具有椭圆段形式的形状。因此，透光外壳的厚度可以在腔的方向上增加。

根据本发明的第三方面，提供了一种照明设备。该照明设备包括透光外壳和光源。透光外壳具有外表面和与外表面相反的内表面，内表面至少部分形成腔。光源布置在横向平面上，或者布置在横向平面的与透光外壳相反的一侧上，并且配置成将光发射到腔中。透光外壳围绕纵轴布置，该纵轴位于垂直于横向平面的纵向平面中。透光外壳具有由纵向平面彼此分开的第一部分和第二部分。第一部分和第二部分中的至少一个具有第一段和第二段。第一段位于横向平面和第二段之间。并且第二段在位于平行于横向平面的下平面上的点处与第一段连接。透光外壳具有位于横向平面中的第一段开口。第一段开口由第一段的第一部分和第二部分限定。第一段的第一部分和第二部分分别具有第一椭圆段和第二椭圆段形式的形状。第一椭圆段具有第一椭圆焦点和第二椭圆焦点，第一椭圆焦点位于第一椭圆段和纵向平面之间，并且第二椭圆焦点位于第二椭圆段和纵向平面之间。第二椭圆段具有第三椭圆焦点和第四椭圆焦点，第三椭圆焦点位于第二椭圆段和纵向平面之间，并且第四椭圆焦点位于第一椭圆段和纵向平面之间。第一椭圆焦点、第二椭圆焦点、第三椭圆焦点和第四椭圆焦点中的每一个都位于横向平面上和开口内。光源被布置在第一椭圆焦点和第三椭圆焦点之间。透光外壳具有位于下平面中的第二段开口，第二段开口由第二段的第一部分和第二部分限定。第二段的第一部分被成形为具有位于下平面上的第一抛物线焦点的第一抛物线段。第二段的第二部分被成形为具有位于下平面上的第二抛物线焦点的第二抛物线段，并且光源被布置在第一抛物线焦点(13’)和第二抛物线焦点之间。

根据本发明的第四方面，提供了一种照明设备。该照明设备包括透光外壳和光源。透光外壳具有外表面和与外表面相反的内表面，内表面至少部分形成腔。透光外壳具有位于横向平面中的开口。光源布置在横向平面上，或者布置在横向平面的与透光外壳相反的一侧上，并且配置成将光发射到腔中。透光外壳围绕纵轴布置，该纵轴位于垂直于横向平面的纵向平面中。透光外壳具有由纵向平面彼此分开的第一部分和第二部分。第一部分和第二部分分别具有第一抛物线段和第二椭圆段形式的形状。第一抛物线段具有位于第二椭圆段和纵向平面之间的第一焦点。第二椭圆段具有第三焦点和第四焦点，第三焦点位于第二椭圆段和纵向平面之间，并且第四焦点位于第一抛物线段和纵向平面之间。第一焦点、第三焦点和第四焦点中的每一个都位于横向平面上和开口内。光源被布置在第一焦点和第三焦点之间。

注意，本发明涉及权利要求中记载的特征的所有可能组合。本发明构思的其他目的、特征和优点将从以下详细公开内容、所附权利要求以及附图中显现出来。关于其中一个方面描述的特征也可以结合到另一个方面中，并且该特征的优点适用于结合了该特征的所有方面。

附图说明

下面将参照所附附图描述本发明的示例性实施例。

图1是照明设备的截面的示意图。

图2-图3是照明设备的示意图。

图4a-图4b是平行于透光外壳的纵轴的透光外壳的截面的示意图。

图5示出了用于实现符合用于减少光污染的严格向上光限制的照明设备的一种设计方法。

图6(a)至图6(c)示出了在抛物线极限曲线处具有透光外壳的照明设备的示意性截面视图。

图7示出了一个照明设备的示意性截面视图，该照明设备包括具有椭圆形状的透光外壳。

图8示出了另一照明设备的示意性截面视图，该照明设备包括具有椭圆形状的透光外壳。

图9示出了用于实现符合用于减少光污染的严格向上光限制的照明设备的另一种设计方法。

图10示出了用于实现符合用于减少光污染的严格向上光限制的照明设备的附加设计方法。

所有附图都是示意性的，不一定是按比例的，并且通常仅示出了为了阐明本发明的实施例所必需的部分，其中其他部分可以被省略或仅被建议。

具体实施方式

现在将参考所附附图在下文中描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于本文阐述的本发明的实施例；相反，本发明的这些实施例是以示例的方式提供的，使得本公开将向本领域技术人员传达本发明的范围。在附图中，相同的附图标记表示具有相同或相似功能的相同或相似的部件，除非另有具体说明。

图1是照明设备1的截面的示意图。在图1中，照明设备1的截面平行于照明设备1的纵轴L。图1示出了包括透光外壳10的照明设备1。透光外壳10显示为具有外表面11和与外表面11相反的内表面12。内表面12显示为至少部分形成腔20。透光外壳10具有位于横向平面P1中的开口15。所示的照明设备1还包括在横向平面P1上的光源30，并且被配置成将光发射到腔20中。光源30例如可以是扩展光源，并且可以在下文中不失一般性地被称为扩展光源。所示的透光外壳10的截面包括第一部分101和第二部分102，并且第一部分101和第二部分102中的每一个都具有抛物线段形状。对应于第一部分101的第一抛物线段具有第一焦点13，并且对应于第二部分102的第二抛物线段具有第二焦点14，它们都在横向平面P1上。由所示光源30发射到腔20中的光来自第一焦点13，并且被外表面11和内表面12中的至少一个反射，并且随后经由外表面11透射穿过外壳10并从外壳10出来，该光具有不与横向平面P1相交的方向。可以理解，平行于纵轴L的每个截面平面将包括具有抛物线段形状的透光外壳10的截面。图1示出了被布置在开口15处并且相对于纵轴L居中的扩展光源30。所示的光源30被布置成使得光源30的一端被布置在焦点13处。图1示出了由光源30从焦点13发射的光。由光源30从焦点13发射的光被外表面11和内表面12中的至少一个反射，并且随后经由外表面11透射穿过外壳10并从外壳10出来，该光具有不与横向平面P1相交的方向。此外，由光源30从焦点13发射的光被外表面11和内表面12中的至少一个反射，并且随后经由外表面11透射穿过外壳10并从外壳10出来的光是基本上准直的光。基本上准直的光可以具有基本平行于横向平面P1的方向。所示的焦点13在距位于纵向平面P2中的纵轴L的距离d1处。纵向平面P2垂直于横向平面P1。所示距离是水平距离。换句话说，抛物线段形状和纵轴与焦点13之间的距离可以相对于彼此进行调整，使得由光源30从焦点13发射的光被外表面11和内表面12中的至少一个反射，并且随后经由外表面11透射穿过外壳10并从外壳10出来的光是基本上准直的光。此外，可以理解的是，存在对应的镜像焦点，第二焦点14在纵轴L的另一侧上。光源30被布置成使得光源30的另一端被布置在镜像焦点处。因此，以类似于焦点13的定义的方式来定义镜像焦点。应理解，光源30可以从光源30面向腔20的整个表面或基本整个表面发射光。此外，光源30的长度可以小于第一焦点13和第二焦点14之间的距离。图1中所示的抛物线段形状是示例性的形状，并且应理解，本发明构思不限于图1中所示的抛物线形状。此外，图1中的弯曲形状可以理解为抛物线的部段，其中抛物线的部段的一端布置在纵轴L处，并且抛物线的镜像对应部段。应理解，图1中的截面中所示的抛物线的部段和抛物线的镜像部段可以被透光外壳10包括，其中透光外壳10具有围绕纵轴L旋转的抛物线的部段的形状。

图1中的透光外壳10呈现为薄的并且具有恒定的厚度。因此，具有抛物线段形状的内表面12和外表面11的焦点可以彼此非常接近。在某些条件下，肉眼无法分辨它们。因此，第一焦点13或第二焦点14可以看作为具有抛物线段形状的内表面和外表面的重叠焦点。如果具有抛物线段形状的内表面和外表面的焦点基本上彼此不同，则应理解，为了确定光源30的位置或长度，应该考虑最接近于纵向平面P2的焦点。

图2是根据本发明的一个或多个示例性实施例的照明设备的示意图。应当注意，图2包括如图1所示并在相关文本中描述的特征、元件和/或功能。因此，为了增加理解，还参考了该图和与之相关的描述。图1和图2中相同的附图标记表示相同或相似的部件，其具有相同或相似的功能。图2示出了照明设备1，其包括透光外壳10、光源壳体40和光源底座45。透光外壳10布置在壳体40和底座45之间。壳体40可以理解为包括布置在开口15中或开口15处(未示出；参见例如图1)的至少一个光源30(未示出；参见例如图1)。此外，光源30可以通过透光外壳10经由底座45电耦合到电源。底座45可以理解为灯柱。附加地，光源30可以电耦合到容纳在壳体40或底座45中的电源。

图2中的外壳10具有围绕纵轴旋转的抛物线段形式的形状。壳体40布置在开口15上方。此外，透光外壳10包括下部开口。下部开口布置在底座45处。壳体40、透光外壳10和底座45的布置可以是密封耦合或基本上密封耦合的，使得灰尘、蒸汽和/或流体不能够进入该布置。

图3是根据本发明的一个或多个示例性实施例的照明设备的示意图。应当注意，图3包括如图1-图2中所示以及在相关文本中描述的特征、元件和/或功能。因此，为了增加理解，还参考了那些附图和与之相关的描述。图1-图2和图3中相同的附图标记表示相同或相似的部件，其具有相同或相似的功能。图3示出了包括透光外壳10和光源30的照明设备1。光源30由多个光源组成。多个光源布置在网格中。然而，应理解的是，多个光源不限于布置在网格中。例如，光源可以布置在任何形状中，例如在圆形布置中。光源30布置在透光外壳10的开口15处。壳体40被配置成安装在灯柱上。光源30可以电耦合到壳体40。此外，光源30可以经由壳体40和壳体40所耦合的灯柱耦合到电源(例如电网)。透光外壳10的与开口15相反的端部17沿着透光外壳10的纵轴布置，该纵轴可以理解为对称轴。

图4a是透光外壳10的截面示意图。应当注意，图4a包括如图1-图3中所示以及在相关文本中描述的特征、元件和/或功能。因此，为了增加理解，还参考了那些附图和与之相关的描述。图1-图3和图4a中相同的附图标记表示相同或相似的部件，其具有相同或相似的功能。

在图4a中，透光外壳10的截面平行于透光外壳10的纵轴L。图4a中所示的透光外壳10的截面包括两个抛物线段，第一抛物线段对应于第一部分101，并且第二抛物线段102对应于第二部分102。第一部分101和第二部分102中的每一个都包括外表面11和内表面12。应理解，图4a中所示的透光外壳10包括抛物线段形状，其中沿着纵轴L的每个截面示出了对应于图4a中所示的第一部分101和第二部分102的两个抛物线段形状。换句话说，抛物线段形状围绕纵轴L旋转。因此，抛物线段形状的外表面11和内表面12分别是该形状的外表面和内表面的一部分。抛物线段形状相对于纵轴L成镜像。外壳具有位于横向平面P1中的开口15。横向平面P1垂直于纵向平面P2。每个抛物线段形状包括下端和上端。抛物线段形状的上端比下端离纵轴L的水平距离更大。下端在距纵轴L距离d2处。下端处于下平面P3中。下平面P3平行于横向平面P1。透光外壳10包括位于下平面P3中的下部开口。抛物线段形状可以理解为抛物线的部段。此外，图4a示出了从抛物线形状的下端伸出的虚线。虚线遵循抛物线形状的抛物曲线。虚线终止于纵轴L。抛物线形状和虚线一起具有与图1所示的抛物线段形状基本相同的形状。换句话说，透光外壳10可以理解为围绕纵轴L旋转的抛物线段形状，并且以纵轴L作为其对称轴，该对称轴限定在横向平面P1和下平面P2之间。此外，沿着形状的纵轴L的每个截面可以示出如图4b所示的截面。透光外壳10可以理解为整体的，其中透光外壳10由两个镜像抛物线段形状形成。

图4b是透光外壳10的截面示意图。图4a和图4b中相同的附图标记表示相同或相似的部件，其具有相同或相似的功能。如图4b所示的透光外壳10和如图4a所示的透光外壳之间的区别在于抛物线段形状已经朝着纵轴L水平移动。抛物线段形状已经朝着纵轴L移动了距离d2，使得抛物线段形状的下端在纵轴L处。图4b中所示的透光外壳10的截面包括抛物线段形状，其中沿着纵轴L的每个截面示出了属于如图4b所示的透光外壳10的第一部分101和第二部分102的两个抛物线段形状。换句话说，抛物线段形状围绕纵轴L旋转以形成外壳10。因此，抛物线形状的外表面11和内表面12分别是外壳10的外表面和内表面的一部分。

然而，应注意，这纯粹是示例性的，并且本发明构思不限于将抛物线段形状移动特定距离。例如，纵向形状可以朝向纵轴L移动小于d2的任何距离，或者基本上远离纵轴L移动任何距离。图4b中所示的抛物线段形状的下端是邻接的，使得透光外壳10不包括下部开口。

图5示出了照明设备1的示意性截面视图。利用该图，描述了用于实现透光外壳10的不同设计的灵活方法，该方法符合关于光污染的严格要求。照明设备1包括透光外壳10，其具有相对于纵轴L镜像对称的抛物线段形状。透光外壳10具有外表面11和内表面12，其具有抛物线形状。透光外壳10可以被认为是围绕纵轴L旋转对称的。透光外壳10的抛物线段形状具有位于横向平面P1中的开口15。与开口15相对，透光外壳10被在纵轴L处相交的透光外壳10的两个抛物线段形状包围。光源30相对于纵轴L对称地布置在照明设备1的开口15处，该开口15被配置成在由透光外壳10形成的腔中发射光。光源30布置在第一焦点13和第二焦点14之间。第一焦点13属于纵向平面P2左边的第一抛物线段(第一部分101)，并且第二焦点14属于纵向平面P2右边的第二抛物线段(第二部分102)。来自光源30的至少一个发射器可以在焦点13上。源自该点并照射到透光外壳10的外表面11和内表面12上的光将在平行于横向平面P1的方向上反射。这种布置也显示在图6(a)中。源自焦点13和透光外壳10的第一部分101之间的任何其他点的光将导致不与平面P1相交的反射光(如图6(b)和图6(c)所示)。光源30可以布置成使得至少一个光源30不超过焦点13，而是位于焦点13和抛物线段形状的透光外壳10之间。结果是，光可能不从照明设备1在向上的方向上透射，并且潜在地允许99％的光从透光外壳10沿不与横向平面P1相交的方向反射。

具有带焦点13的抛物线段形状的透光外壳10可以用作抛物线极限曲线，用于实现透光外壳的其他顺从形状(compliant shape)。图5和图6中所示的阴影线区域可以被认为是抛物线顺从区域10m。在抛物线顺从区域10m内，与抛物线极限曲线101(如图5和图6中所示)相比具有更高斜率的任何抛物线段可以导致户外照明设备的顺从外壳，以减少光污染。换句话说，抛物线段位于抛物线顺从区域10m内，使得对应的焦点可以位于横向平面P1上，但是不位于纵向平面P2和第一焦点13之间。事实上，在极端情况下，焦点可能超出开口，但可能保留在横向平面P1上。这种极端条件可能导致透光外壳10的第一部分或第二部分几乎平行于纵向平面P2。如图5所示，与抛物线极限曲线101相比，抛物线段10e具有更高的斜率。因此，源自光源30的任何光将被抛物线段10e在不与横向平面P1相交的方向上反射，并且最有可能实现严格的1％向上光限制。这种设计方法允许实现透光外壳10的各种形状的灵活性，这些形状符合严格的1％向上光限制。

图7示出了照明设备1的示意性截面视图，该照明设备1包括具有椭圆段形状的透光外壳10f。透光外壳10具有第一部分101和第二部分102。第一部分101和第二部分102分别具有第一椭圆段和第二椭圆段形式的形状。第一椭圆段具有第一焦点51和第二焦点52。第一焦点51位于第一椭圆段和纵向平面P2之间，并且第二焦点52位于第二椭圆段和纵向平面P2之间。第二椭圆段具有第三焦点53和第四焦点54，第三焦点53位于第二椭圆段和纵向平面P2之间，并且第四焦点54位于第一椭圆段和纵向平面P2之间。在截面视图中，第一椭圆段和第二椭圆段一起看起来是椭圆的半段。因此，第一椭圆段的第一焦点51和第二椭圆段的第四焦点54是相同的。类似地，第一椭圆段的第二焦点52和第二椭圆段的第三焦点53是相同的。椭圆的长轴与横向平面P1重合，并且椭圆的短轴与纵向平面P2重合(图中未示出)。照明设备1包括光源30，光源30布置在横向平面P1处，使得一个发光端与第一焦点51重合，并且另一个发光端与第二焦点52重合。源自第一焦点51的光将从透光外壳10f反射并会聚在第二焦点52上。只要光源30位于第一焦点51和第三焦点52内，来自透光外壳10f的反射光就被限制为朝向光源30，并且最终被限制在不与横向平面P1明显相交的方向上离开照明设备1。因此，透光外壳10f的这种形状也可以符合关于光污染的严格要求。

图8示出了另一照明设备1的示意性截面视图。在该截面视图中，透光外壳10f看起来具有两个部分，第一部分101和第二部分102。第一部分101和第二部分102具有第一椭圆段和第二椭圆段形式的形状。第一椭圆段从横向平面P1延伸到纵向平面P2，并围绕纵轴L旋转对称。因此，椭圆的长轴与开口15中的横向平面P1重合，而椭圆的短轴布置成平行于纵向平面P2(图中未示出)。具有透光外壳10f的照明设备1的截面被示出为相对于纵轴L镜像对称。光源30被布置在第一焦点51和第三焦点53之间。因此，源自第一焦点51和第三焦点53并且照射在透光外壳10f上的任何光将被朝向位于照明设备1的横向平面P1处的第二焦点52和第四焦点54反射。只要开口15被壳体40(如图2所示)覆盖(该壳体40对反射光是光吸收性的或者是光反射性的)，就几乎没有来自照明设备1的光会在与横向平面P1相交的方向上透射。因此，透光外壳10f可以被成形为椭圆段，其中椭圆的焦点位于透光外壳10f的横向平面P1上。此外，焦点必须被限制在透光外壳10的开口15内。这种方法可以导致照明设备1的设计与图7中呈现的设计相比具有更小的开口15，同时符合用于减少光污染的严格的1％向上光限制。

图9示出了用于实现照明设备1的设计方法，该照明设备1符合用于减少光污染的严格的向上光限制。被成形为椭圆段的透光外壳10f具有位于横向平面P1上的第一焦点51和第二椭圆焦点52。光源30位于横向平面P1上，并且相对于纵轴L对称布置。至少一个光源30位于第一椭圆焦点51上。因此，如图7和图8所示的透光外壳10f布置的椭圆段可以用作椭圆极限曲线，用于促进实现不同形状的顺从弯曲外壳的设计灵活性。由透光外壳或椭圆极限曲线10f、横向平面15和纵向平面P2包围的阴影线区域是椭圆顺从区域10g。在椭圆顺从区域10g内，与椭圆极限曲线10f相比具有较低斜率的椭圆段形状的透光外壳10h将阻止光在与横向平面P1相交的向上方向上透射。如图9所示，透光外壳10h相对于纵轴L镜像对称。椭圆极限曲线10f的第一焦点51和第二焦点52位于横向平面P1上，并且在透光外壳10h的开口15内。透光外壳10h可以不具有位于纵轴L上的曲率最小值。类似于图4(a)，透光外壳也可以具有与平行于横向平面P1的顺从弯曲10h邻接的平坦外壳表面。

图10示出了用于实现照明设备1的替代设计方法，该照明设备1符合用于减少光污染的严格的向上光限制。该设计方法包括定义横向平面P1、具有两段的透光外壳10的开口15、以及包括椭圆极限曲线10f的椭圆顺从区域10g，该椭圆极限曲线10f具有位于期望开口15内的第一椭圆焦点51和第二椭圆焦点52。此外，至少一个光源30位于第一椭圆焦点51和第二椭圆焦点52内，使得光源30的长度不位于第一椭圆焦点51和椭圆极限曲线10f内。光源相对于纵轴L对称。这种设计方法通过定义透光外壳10的第一部分10h来描述。透光外壳10的第二部分10h、102可以看作为相对于纵轴L对称的镜像。因此，第三椭圆焦点52和第四椭圆焦点54也位于开口15内和横向平面P1上。

抛物线极限曲线101可以被定义为其抛物线焦点13位于横向平面P1上并且在纵向平面P2和第二椭圆焦点52之间。光源30的位置不能超过抛物线焦点13，使得来自光源30的至少一个光发射器位于抛物线焦点13和第二椭圆焦点52之间。因此，本质上，光源30的长度受到属于椭圆极限曲线10h的第一椭圆焦点51和属于抛物线极限曲线101的抛物线焦点13的限制。第一椭圆焦点51位于透光外壳或椭圆极限曲线10h的第一部分和纵向平面P2之间。抛物线焦点13位于纵向平面P2和第二椭圆焦点52之间。

利用这些在适当位置的边界，设计者可以首先选择透光外壳10的第一部分10h、101作为椭圆顺从区域10g内的第一椭圆段。设计者可以选择将其延伸到点60，点60位于平行于横向平面P1的下平面P1’上。然后从点60开始，可以定义新的抛物线极限曲线10l’，其平行于最初定义的抛物线极限曲线101。从点60开始，透光外壳10的第一抛物线段10i可以被定义为与新的抛物线极限曲线10l’相比具有更高斜率的抛物线段。换句话说，选择第一抛物线段101、101，使得对应的第一抛物线焦点13’位于下平面P1’上，并且光源30仍然被配置为不超过第一抛物线焦点13’。第二抛物线段10i、102和对应的第二抛物线焦点14’也位于下平面P1’上。并且光源30位于第一抛物线焦点13’和第二抛物线焦点14’之间。

因此，透光外壳10的第一部分101包括椭圆段形状的第一段10h和抛物线段形状的第二段10i，并且点60是这两段之间的互连。透光外壳10的第二部分102可以被认为是围绕纵轴L旋转对称的。由第一段10h的第一部分101和第二部分102限定的开口15或第一段开口15比由第二段10i的第一部分101和第二部分102限定的部分开口或第二段开口15’更大。并且部分开口位于下平面P1’中。

通过组合具有不同几何形状的两个不同的段并依赖于极限曲线，人们可以在实现符合严格的1％向上光限制的透光外壳10的各种形状方面享有更多的灵活性。

虽然在所附附图和前面的描述中已经说明了本发明，但是这种说明被认为是说明性的或示例性的，并且不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims

1.一种照明设备(1)，包括透光外壳(10)和光源(30)，

其中所述透光外壳(10)具有外表面(11)和与所述外表面(11)相反的内表面(12)，所述内表面(12)至少部分地形成腔(20)，

其中所述透光外壳(10)具有位于横向平面(P1)中的开口(15)，

其中所述光源(30)布置在所述横向平面(P1)上，或者布置在所述横向平面(P1)的与所述透光外壳(10)相反的一侧上，并且配置成将光发射到所述腔(20)中，

其中所述透光外壳(10)围绕纵轴(L)布置，所述纵轴(L)位于垂直于所述横向平面(P1)的纵向平面(P2)中，

其中所述透光外壳(10)具有通过所述纵向平面(P2)彼此分开的第一部分(101)和第二部分(102)，

其中所述第一部分(101)被成形为具有第一焦点(13)的第一抛物线段，所述第一焦点位于所述横向平面(P1)上并且在所述第二部分(102)和所述纵向平面(P2)之间，

其中所述第二部分(102)被成形为具有第二焦点(14)的第二抛物线段，所述第二焦点位于所述横向平面(P1)上并且在所述第一部分(101)和所述纵向平面(P2)之间，并且

其中所述光源(30)布置在所述第一焦点(13)和所述第二焦点(14)之间。

2.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，其中所述透光外壳(10)的外表面(11)和内表面(12)中的至少一个具有抛物线段形式的形状。

3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，其中所述透光外壳(10)具有恒定的厚度。

4.一种照明设备(1)，包括透光外壳(10)和光源(30)，

其中所述透光外壳(10)具有位于横向平面(P1)中的开口(15)，

其中所述第一部分(101)和所述第二部分(102)分别具有第一椭圆段和第二椭圆段形式的形状，

其中所述第一椭圆段具有第一焦点(51)和第二焦点(52)，所述第一焦点(51)位于所述第一椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，并且所述第二焦点(52)位于所述第二椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，

其中所述第二椭圆段具有第三焦点(53)和第四焦点(54)，所述第三焦点(53)位于所述第二椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，并且所述第四焦点(54)位于所述第一椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，

其中所述第一焦点(51)、所述第二焦点(52)、所述第三焦点(53)和所述第四焦点(54)中的每一个都位于所述横向平面(P1)上并且在所述开口(15)内，并且

其中所述光源(30)布置在所述第一焦点(51)和所述第三焦点(53)之间。

5.根据权利要求4所述的照明设备(1)，其中所述透光外壳(10)的外表面(11)和内表面(12)中的至少一个具有椭圆段形式的形状。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的照明设备(1)，其中所述透光外壳(10)具有恒定的厚度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，所述照明设备(1)包括壳体(40)，所述壳体(40)是光吸收性的或光反射性的，并且位于所述横向平面(P1)上，或者位于所述横向平面(P1)的与所述透光外壳(10)相反的一侧上，并且所述壳体被配置为覆盖所述开口(15)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，所述透光外壳(10)还可以包括布置在所述内表面(12)上的抗反射涂层。

9.一种照明设备(1)，包括透光外壳(10)和光源(30)，

其中所述光源(30)布置在横向平面(P1)上，或者布置在所述横向平面(P1)的与所述透光外壳(10)相反的一侧上，并且配置成将光发射到所述腔(20)中，

其中所述第一部分(101)和所述第二部分(102)中的至少一个具有第一段(10h)和第二段(10i)，所述第一段(10h)位于所述横向平面(P1)和所述第二段(10i)之间，并且所述第二段(10i)在位于平行于所述横向平面(P1)的下平面(P1’)上的点(60)处与所述第一段(10h)连接，

其中所述透光外壳(10)具有位于横向平面(P1)中的第一段开口(15)，所述第一段开口(15)由所述第一段(10h)的第一部分(101)和第二部分(102)限定，

其中所述第一段(10h)的第一部分(101)和第二部分(102)分别具有第一椭圆段和第二椭圆段形式的形状，

其中所述第一椭圆段具有第一椭圆焦点(51)和第二椭圆焦点(52)，所述第一椭圆焦点(51)位于所述第一椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，并且所述第二椭圆焦点(52)位于所述第二椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，

其中所述第二椭圆段具有第三椭圆焦点(53)和第四椭圆焦点(54)，所述第三焦点(53)位于所述第二椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，并且所述第四椭圆焦点(54)位于所述第一椭圆段和所述纵向平面(P2)之间，

其中所述第一椭圆焦点(51)、所述第二椭圆焦点(52)、所述第三椭圆焦点(53)和所述第四椭圆焦点(54)中的每一个都位于所述横向平面(P1)上并且在所述开口(15)内，

其中所述光源(30)布置在所述第一椭圆焦点(51)和所述第三椭圆焦点(53)之间，

其中所述透光外壳(10)具有位于下平面(P1)中的第二段开口(15’)，所述第二段开口(15’)由所述第二段(10i)的第一部分(101)和第二部分(102)限定，

其中所述第二段(10i)的第一部分(101)被成形为具有位于所述下平面(P1’)上的第一抛物线焦点(13’)的第一抛物线段(101，101)，

其中所述第二段(10i)的第二部分(102)被成形为具有位于所述下平面(P1’)上的第二抛物线焦点(14’)的第二抛物线段(10i，102)，以及

其中所述光源(30)被布置在所述第一抛物线焦点(13’)和所述第二抛物线焦点(14’)之间。