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CN1576683A - 一种带有高半球形透镜的反光灯 - Google Patents

一种带有高半球形透镜的反光灯 Download PDF

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hemispherical
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J·P·布斯奇曼恩
K·R·戴维斯
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Osram Sylvania Inc
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Osram Sylvania Inc
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Abstract

一种PAR灯，带有高半球形透镜。半球形透镜可增加光线分布范围，达到与灯轴线成90°之多。这样可填补相邻灯之间的阴影间隙。半球形透镜可延伸超过凹进灯具的前边，可使光分布到相邻壁之间，不在相邻灯具之间区域留有阴影区。

Description

一种带有高半球形透镜的反光灯
相关申请
申请人要求享有2003年7月25日提交的申请号为60/490,143、名称为“带有高半球形透镜的反光灯”的临时专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及一种电灯，尤其是PAR灯。具体地，本发明涉及带有半球形透镜的PAR电灯。
背景技术
普通的泛光灯，技术上称作PAR灯，包括位于玻璃抛物线反射体中的光源。反射体密封连接平的或很浅曲率的透镜。反射体一般具有螺纹基部，可固定到带标准螺纹的灯座。反射体设计成向前投射光线到照明区域。覆盖的透镜可进一步调整光束范围，由灯反射体和透镜设定光束范围。这种灯的最大光束范围认为是大约65度。凹进的照明灯具，比如普通的顶棚灯具(圆筒状)既可能对光束范围没有影响，也可能当灯凹进过大时阻挡部分光线。因此，这种灯和灯具组合最多只有大约65度的光束范围。从而需要PAR灯具有的光线角大于现有光线角。
如果不是全部，至少大部分的PAR灯使用压制的反射体和透镜，这使得光线分布不是光学平滑的。灯丝、反射体和透镜或者互相结合部的不规则导致从所产生的光束中可看到条纹、斑点或其他发射光图象缺陷。这首先是由于光源本身因试验样品不同而变化，不是理想的点光源，还由于透镜或反射体表面上形成不规则的光学特征、边界、标记、缺陷和其他特征。已经作出了很多努力，如通过增加反射面的数量和重叠多个投射图象来使光束特征平均化，以减少这些光学“噪音”。重叠图象削弱了光线分布能力。透镜和反射体的质量提高带来制造成本的增加。因此，需要PAR灯具有高扩散角和减少光学噪音。
标准的PAR灯具有平的或稍弯曲的透镜。该透镜曲率可量化为半球形高度，或相对与固定边相交平面的半球高度H与半球的半径R之比，该半径在与固定边相交的平面上测得。标准PAR20、PAR30和PAR38透镜的轴向高度与半径之比(H/R)如下：PAR20＝0.251(7.97mm/31.75mm)；PAR30＝0.257(12.24mm/47.63mm)；PAR38＝0.203(12.45mm/61.21mm)，或在大约1/5到1/4的范围内。标准PAR20透镜的轴向高度最多等于球形半径的大约1/4。
发明内容
本发明提出一种反光灯，其包括具有基部的反射壳体，形成空腔的壁，所述空腔围绕朝照明区域延伸的轴线。反射体壁具有环绕并形成光线出口的边，光线出口从所述空腔朝向照明区域。灯丝管位于形成的空腔中，灯丝管具有通过基部延伸进行电连接的电引线。透镜密封连接到所述壳体以覆盖所述光线出口，将灯丝管封闭在空腔中。透镜具有半球形结构，其最大(外)轴向高度大于最大(外)横向半径的一半。电和机械连接件连接到所述基部，可与引线电连接和机械支撑反光灯。半球形透镜可使发射光线有更大分布(场角)。光线可分布的更均匀。
附图说明
图1是现有技术的PAR灯透镜的截面图；
图2是带有平滑磨砂透镜的半球形PAR灯的截面图；
图3显示了带有多平面透镜的半球形PAR灯的分解图；
图4显示了现有技术的PAR灯的光线分布图；
图5显示了半球形PAR灯的光线分布图；
图6显示了固定到凹进灯具的半球形PAR灯的示意图；
图7显示了带有连续透镜特征的半球形PAR灯透镜的截面图；
图8显示了带有菲涅耳光学特征的半球形PAR灯透镜的截面图；
图9显示了带有棱纹光学特征的半球形PAR灯透镜的截面图。
具体实施方式
图2显示了半球形PAR灯10的截面图。优选的半球形PAR灯10包括螺纹基部12，模制的玻璃反射体14，线环16，灯丝管18和半球形透镜20。
螺纹基部12可以是标准电灯的普通基部，可用黄铜、铝、或其他材料制成。螺纹基部12不是必要的，本发明可使用卡口，插接基部和任何其他方便的连接件来固定电灯到灯座。当从顶棚灯座向下悬垂时优选采用螺纹基部12。
优选反射体是模制的玻璃反射体14，其具有基部壁22和连接基部12的颈部区24。基部壁22可形成一个或多个通孔26，可将电接入封闭的灯丝管18。申请人在颈部24模制出凹槽(凹坑)，一部分基部12可压入或压制到其中形成牢固的连接。胶粘剂和其他方便的连接方式可用于固定基部12和反射体14。反射体14具有壁28，形成内部反射表面30。申请人优选抛物面形反射表面30，因现在已有这种反射体单元的制造方法，且都已熟知。旋转双曲线和椭圆面或其他反射表面形状也可以采用。为了实现光束混合，反射体表面30可分成许多部分，包括分部(多个小平面，方格面等)，如现有技术已知的。优选的反射面30进行铝金属化以得到高反射率，如现有技术已知的。也可以使用其他的反射表面材料，例如双色涂层。反射体14具有前边32，设计用于支撑半球形透镜20。反射体和透镜之间的各种连接方式是已知的现有技术。优选的连接方式是设置向外的突片33，其可通过胶粘剂连接到半球形透镜20面朝内的槽35。相配合的台阶、面与面连接、螺纹连接、花键连接和类似连接结构可用于连接反射体14和透镜20。反射体14和半球形透镜20还可以火焰密封，如现有技术已知的。反射体14可同样地在反射表面上设置多个小平面和其他光线散射特征，如现有技术已知的。
磨砂半球形透镜20具有优良的灯丝图象混合和光线散射效果。当采用简单的平滑旋转抛物面时，反射体14可低成本地进行加工制造。或者，可选择反射体14的反射表面30是部分旋转椭圆面。近焦点可设置在光源位置或其附近。第二焦点设置在反射体和透镜的轴线34上或其附近，位于反射体边32和透镜边沿40的连接平面上或附近。通过这种方式，光源(灯丝19)发出的光可偏离轴线34直接或通过反射碰到半球形透镜20的弯曲很大侧面再急剧地折射到侧面，从而产生大而均匀的光线分布。通过将磨砂、涂层或类似特性结合到半球形透镜内表面46，光线可分布得更宽和更均匀。在优选实施例中，半球形透镜20或半球形透镜20的主要部分延伸超过标准凹进灯具深度。半球形透镜20可从灯具凹进部分向外突出，可发射光线到灯10的侧面，对凹进于相邻灯具的灯泡之间否则会形成的黑暗区域填补。当使用非凹进型的灯具时，光束当然可类似地分布到侧面。
在优选实施例中，线环16固定到反射体14，其延伸通过基部壁22的通孔26。线环16可以是铜管，带有可压入通孔26的轧制端部。
优选的灯丝管18是带有灯丝19的钨卤素灯，设有压密封的基部和两个伸出的引线36、38。引线36，38延伸到线环16中以固定到电连接件和机械支撑件。线环16和引线36、38可通过钎焊或类似的电或机械方式连接到一起。灯丝管18可以是任何普通的光源，如白炽灯、放电灯、固态灯或任何其他的光源。灯丝管18的优选位置涉及到反射体的设计光学特性。对于优选的抛物线反射体14，优选的钨卤素灯的灯丝19沿轴向定位，灯丝19重合反射体14的优选抛物线表面的焦点。
半球形透镜20具有边沿40，沿着前边32与反射体14配合。优选的半球形透镜20基本是旋转体，在边沿40所在平面上有半径42，其轴向高度44是从边沿40的平面正交地到达半球形透镜20最高外点的距离。半球形高度44大于透镜半径42的一半，最好等于(半球形时)或大于(半卵形体时)透镜的半径42。应当知道半球形透镜20可以是细长形状，轴向高度44可大于球形半径一倍。半球形透镜20可基本为细长形，理论上对轴向高度44与半径42的比没有限制。但实际上轴向高度44与半径42的比限制在大约3.0。凸起程度可在0.50到3.0的范围内。优选的轴向高度44与半径比是1.0，形成半球形圆顶透镜。
半球形透镜内表面46和外表面48最好是平滑的。单个或两个表面可包括多个小平面、菲涅耳棱纹、微透镜、或其他折射光学特征，如可从现有技术方便地知道的。半球形透镜20的内表面46和外表面48可有不同的曲率，因此，可形成另外的透镜特征来折射光束。例如靠近边沿40的区域50可以比靠近冠部52(轴向顶部)的区域厚，造成从轴线34的折射。半球形透镜20可非必要地设置涂层54，或表面处理，如颜色过滤层，双色涂复层、磨砂、蚀刻、金属化或类似涂层，如现有技术已知的。平滑抛物线反射体14的优选半球形透镜20可结合内侧粗糙面以散射光线。
图3显示了带有透镜58的半球形PAR灯的分解图，透镜带有多个小平面。
图4显示了现有技术的PAR灯的光线分布图。该图显示了标准PAR灯在与灯轴线成不同角度上发出的光量60。标准的光线角是大约41.5度。标准的场角是大约65.6度。这些基本代表了目前的PAR型反光灯具有的性能。可看出光线分布图形有一定的不规则。图5显示了平滑磨砂半球形透镜PAR灯的类似光线分布图。该图也显示半圆形透镜反光灯在与灯轴线成不同角度上发出的光量62。光线角也是大约41.5度。而场角是90.4度，显示出半球形透镜的侧面光线分布有相当大的增加。光线图形非常平滑没有强度的扰动。
图6显示了固定到凹进灯具(顶棚)的半球形PAR灯的示意图。半球形透镜20可延伸超过标准灯具开口的平面。如图所示，半球形透镜20几乎延伸超过顶棚80和灯具82平面达半个球形。光线84可到达灯具开口所形成的死角周围。
图7显示了半球形PAR灯透镜的截面图，透镜具有连续的透镜特征。边沿86的壁比冠部的壁要厚。冠部和边沿之间连续变化，提供了平滑的光学透镜。图8显示了半球形PAR透镜的截面图，透镜带有菲涅耳光学特征90。菲涅耳件90以横向于半球形轴线的带状围绕半球形透镜延伸。图9显示了半球形PAR灯透镜的截面图，透镜带有棱纹光学特征。棱纹92以横向于半球形轴线的带状围绕半球形透镜延伸。
尽管已经详细地介绍和显示了本发明目前认为优选的实施例，所属领域的技术人员很清楚，在不脱离所附权利要求限定的发明范围情况下，可进行各种改变和改进。

Claims (11)

1.一种反光灯，其包括：
反射壳体，具有基部，形成空腔的壁，所述空腔围绕朝照明区域延伸的轴线；所述壁具有环绕和形成光线出口的边，所述光线出口从所述空腔朝向照明区域；
灯丝管，位于形成的所述空腔中，所述灯丝管设有通过所述基部延伸进行电连接的电引线；
密封连接到所述壳体的透镜，覆盖所述光线出口，封闭所述灯丝管于所述空腔中，所述透镜具有半球形结构，其最大(外)轴向高度大于最大(外)横向半径的一半；和
电和机械连接件，连接到所述基部，与所述电引线电连接和机械支撑所述反光灯。
2.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述透镜近似于半球形。
3.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述反射壳体至少部分金属化，可沿形成的出口方向反射所述灯丝管发出的光。
4.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述透镜是清澈光亮的。
5.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述透镜是半透明的。
6.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述透镜是多面体的。
7.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述透镜包括同轴的圆透镜件。
8.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述反射体有内表面，可形成部分旋转抛物面。
9.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述反射体有内表面，可形成部分椭圆旋转面。
10.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述反射体有内表面，具有可散射光的多个小平面。
11.根据权利要求1所述的反光灯，其特征在于，所述基部到所述边的轴向距离大约等于从插座到灯具开口的标准内部轴向距离，所述半球形透镜基本上延伸超过灯具开口。
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