一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡的制作方法

文档序号:2852810阅读:203来源:国知局
一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡的制作方法
【专利摘要】一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,所述其方法指采用双端高光效HID灯作照明光源,采用高硼硅玻璃材质三向椭圆曲面反射镜进行配光设计,HID灯管安装于反射镜三向椭圆曲面的焦点轴上,反射镜和透镜采用封闭式结构设计制成本发明灯泡的方法。所述其灯泡由HID灯管1,三向椭圆曲面反射镜2和透镜3组成,反射镜2采用三向椭圆曲面配光设计,具有一条焦点轴F3F4,和一个最大反射角〆,反射面用真空镀膜处理;HID灯管1通过金属支架安装在反射镜2的焦点轴F3F4上,透镜3也采用高硼硅玻璃材质,外缘与反射镜采用真空技术封接或胶接技术粘接,制成本发明封闭式配光照明灯泡。
【专利说明】—种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,属于电器照明领域内的一种新的配光照明,采用高光效HID作光源,特种高硼硅玻璃三向椭圆曲面反射镜配光,封闭式结构设计进行照明,用于实现一定范围和照度要求的城市路灯照明以及广场、体育场、机场、码头等场所照明,以及现代农业大棚种植补光照明。
【背景技术】
[0002]我国城市路灯照明、广场照明等场所照明,要求每盏灯达到一定照度,照射一定范围,因此须在光源选择的基础上进行配光设计,目前基本上采用HID照明,其技术方案一般是采用单端HID,用金属反射镜反光,配以电感式镇流器实施照明,也有极少量配以电子镇流器实施照明,其特点是反射率低,配光性能差,从而造成能源浪费。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于提供一种以高光效HID(高压气体放电灯)作照明光源,采用高硼硅玻璃三向椭圆曲面反射镜配光设计,实现反射率高,配光性能好的配光照明方法及其照明灯泡,并配以数字式可调光HID电子镇流器实施照明,以取代目前配光照明中反射率低,配光性能欠佳,能源浪费的照明方法及灯泡。
[0004]为实现上述目的,本发明提供一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,其特征是:
所述其照明方法,系指采用双端高光效HID作照明光源,采用高硼硅玻璃材质的三向椭圆曲面反射镜配光设计,HID灯管安装于反射镜三向椭圆曲面的焦点轴上,反射镜与透镜采用封闭式结构设计,用真空技术或胶接技术制成本发明配光照明灯泡。
[0005]所述其配光照明灯泡,是实施本发明所述配光照明方法所设计制成的灯泡,由双端高光效HID灯管I,三向椭圆曲面反射镜2,透镜3组成,三向椭圆曲面反射镜2采用三向椭圆曲面配光设计,具有一个配光用的三向椭圆曲面,有一条安装HID灯管的焦点轴F3F4,还有一个按照照明需求设计的最大反射角^,反射镜2采用高硼硅玻璃材质制成,反射面为真空镀膜结构,表面达镜面标准,HID灯管I采用双端真空封闭型高光效灯管,灯管功率为 75W、或 100W、或 150W、或 400W、或 600W、或 750W、或 1000W、或 1250W、或 1500W、或 2000W,两端通过金属支架安装并固定在反射镜2的焦点轴F3F4上,并使灯管I轴线与反射镜2的焦点轴F3F4重合,透镜3也采用高硼硅玻璃材质,其透光率大于85%,外缘与反射镜2 —样设计为椭圆形,在与反射镜2扣合后用真空技术或胶接技术制成本发明封闭式高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明灯泡。
[0006]本发明所述封闭式配光照明灯泡,指反射镜2与透镜3或采用火封结构设计,在高温半熔溶状态下封接为一个整体,并用真空技术制成封闭式双真空型结构灯泡;或是反射镜2与透镜3采用胶接结构设计,在胶粘固化后制成封闭式单真空型结构灯泡。
[0007]所述采用的照明光源HID灯管1,包含高压钠灯、陶瓷金卤灯、金属卤化物灯以及氣气灯光源。
[0008]所述三向椭圆曲面反射镜2,其反射面由三向椭圆曲面组成。所述三向椭圆曲面是指反射镜反射曲面在Xoy、Xoz, Yoz三坐标面上的投影皆为椭圆,而且是最大的椭圆;在平行于三坐标面的任一截面图形也皆为椭圆,并符合椭圆标准方程x2/a2+y2/b2=l,且焦点c尺寸符合a2_b2=c2的数学关系。三向椭圆曲面既不是椭球面也不是单向或两向椭圆面,而是以空间三个标准椭圆方程作为初始方程同时有规律变换而形成的曲面,同时三向椭圆曲面有一条由无限个截面椭圆焦点焦距为C3所形成的焦点轴F3F4,用以安装HID灯管,使HID灯管轴线与其焦点轴重合,从而获得光反射的良好效果。
[0009]三向椭圆曲面反射镜曲面与第二焦点间形成最大反射角 >,反射光通过第二焦点反射出去,实现一定照度要求的定范围照明。
[0010]本发明的有益效果是:采用三向椭圆曲面反射镜配光设计,并进行真空镀膜处理,配光科学合理,反射率比市场上灯具高20~30%,可进行定范围照明,充分利用光能,节约能源;灯泡采用封闭式结构,防尘、防潮、提高反射镜寿命。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1是本发明配光照明灯结构图
图2是本发明三向椭圆曲面反射镜俯视图 图3是本发明三向椭圆曲面反射镜主视图 图4是本发明三向椭圆曲面反射镜侧视图
【具体实施方式】
[0012]如图1所示,本发明高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,由双端高光效HID灯管1,三向椭圆曲面反射镜2,透镜3组成。三向椭圆曲面反射镜2采用三向椭圆曲面配光设计,具有一条安装HID灯管的焦点轴F3F4,其长度为Lmm,其曲面最大反射角为 >,采用高硼硅玻璃材质制成,反射面经真空镀膜处理达镜面标准,HID灯管I采用双端高光效真空封闭型灯管,长度为1_,小于焦点轴长度1^!1111,两端通过金属支架安装在反射镜2的焦点轴上,灯管轴线与焦点轴重合,透镜3也采用高硼硅玻璃材质制造,透光率大于85%,外缘与反射镜2扣合后用真空技术或胶接技术制成本发明封闭式配光照明灯泡。
[0013]本发明反射镜2的三向椭圆曲面具有三个初始椭圆方程和一个焦点轴长度为Lmm的限定椭圆方程形成,其三个初始椭圆方程为。
[0014](I)反射镜2 口部最大尺寸在Xoy平面上投影,也就是水平投影方程,即图2的椭圆方程:χ2/ν+//ν=ι (方程I)。
[0015](2)反射镜2在Xoz面上的正投影剖视图,即图3所示的正投影椭圆的最大极限椭圆方程:x2/a22+z2/b22=l (方程 2)。
[0016](3)反射镜2在yoz面上的侧投影剖视图,即图4所示的侧投影椭圆的最大极限椭圆方程:y2/b32+ z2/a32=l (方程 3)。
[0017]其一个焦点轴长度的限定椭圆方程为:y2/b42+ z2/a42=l (方程4)。
[0018]反射镜2三向椭圆曲面及焦点轴F3F4 =L的形成遵循下述规律。
[0019](I)在三坐标面上的三个椭圆方程:χ2/ν+//ν=1、x2/a22+z2/b22=U y2/b32+ z2/a32=l是椭圆长轴、短轴皆最大的形成三向椭圆曲面的初始方程。
[0020](2 )在计算机三维制图中,在坐标面上的初始椭圆方程XVa1WyVb12=1、和x2/七^作/^的椭圆’分别自坐标面开始’沿平行于坐标面方向平移’其~氺士七依次逐渐减小,Cl、C2也顺次递减,直至为O ;初始方程y2/b32+ z2/a32=l的椭圆也沿平行于坐标面的方向平移,其长轴a3、短轴b3也自坐标面始,与a1、bp a2、b2 一样,顺次逐渐减小,直移动到F3或F4的限定椭圆方程的长半轴a4、短半轴b4为止,a3减小到a4,b3减小到b4,但焦距始终不变,直至C4,形成所有焦距皆为C=C3=C4的焦点轴F3F4=L ;限定方程为焦点轴L_长处两端对称于yoz坐标面的两个截面椭圆方程,即方程3椭圆焦点C=C3始终保持不变,长轴和短轴尺寸依次递减,到焦点轴F3F4=Lmm长度两端的限定方程,其长半轴为a=a4mm,短半轴b=b4mm,焦点焦距=C3=C4。
[0021]图2是反射镜2的俯视角,也是反射镜水平投影面上椭圆的最大尺寸图。椭圆方程为:χ2/ν+Y2/ν=1,椭圆长半轴尺寸B=B1IIim,短半轴尺寸bAmm,焦点尺寸C=C1Iim^在主视图3上自下而上用水平横切面对反射镜曲面进行剖切,截面皆为椭圆,而且长轴尺寸和短轴尺寸依次减小,直到切到椭圆短轴顶点为止。
[0022]图3是反射镜2的主视图,也是反射镜的正投影剖视图,在尺寸为Lmm范围内,反射面椭圆曲面在XOZ平面内的方程为x2/a22+z2/b22=l ,椭圆长半轴尺寸为a2mm,短半轴尺寸未b2mm,焦点尺寸为C=C2,是反射镜曲面在主视图上投影的最大尺寸。在俯视图2上用通过椭圆长轴的纵向剖面,自长轴开始在短轴方向上依次对反射镜面进行剖切,截面也皆为椭圆,而且长轴、短轴尺寸顺次减少,直到椭圆短轴顶点为止。
[0023]图4是反射镜2的侧视剖面图,也是椭圆曲面侧视投影的最大尺寸图。椭圆方程 y2/b32+ z2/a32=l,椭圆长半轴尺寸a=a3mm,短半轴尺寸b=b3mm,焦点尺寸C=C3mm。在侧
视图4上自椭圆长轴开始,用平行于yoz的平面自椭圆长轴开始,顺次在短半轴方向上进行剖切,其截面也皆为椭圆,且长轴和短轴尺寸依次逐步减少,直到剖切到尺寸F3F4 =Lmm处的两端限定椭圆方程y2/b42+ z2/a42=l为止,所有截面方程长轴和短轴尺寸依次减小,但是,焦点尺寸C=C3=C4始终保持不变,也就是说,在焦点轴长度为Lmm范围内,反射镜面的所有椭圆截面的焦点都为C3或C4,并在图3的反射镜主视图内形成了一条Lmm长的焦点轴F3F4, HID灯管长度t mm,小于焦点轴长度L,并安装于焦点轴F3F4上;反射镜曲面有一个最大反射角7,装在反射镜2焦点轴F3F4上的HID灯管I发出的光经反射镜反射后,再通过另一焦点按最大反射角 > 反射出去。如果灯具安装高度为hm,最大反射角为 >,则反射灯光覆盖范围为2htg ^ /2。比如:灯具安装高度为8m,要求照射覆盖范围为50m,M tg ^ /2=50/2X8=3.125, ^ / 2=72。15' , ^ =144° 30',即最大反射角设计不小于144。30'。
【权利要求】
1.一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,其特征在于:所述其配光照明方法,指采用双端高光效HID灯管作照明光源,采用高硼硅玻璃材质的三向椭圆曲面反射镜进行配光设计,HID灯管安装并固定于反射镜的三向椭圆曲面的焦点轴上,反射镜与透镜采用封闭式结构设计,制成本发明灯泡的方法;所述其配光照明灯泡,指按本发明方法设计制成的灯泡,由双端高光效HID灯管(I ),三向椭圆曲面反射镜(2 ),透镜(3 )组成,三向椭圆曲面反射镜(2)采用三向椭圆曲面配光设计,具有一个配光的三向椭圆曲面,一条安装HID灯管的焦点轴F3F4,还有一个按照照明要求设计的最大反射角^,反射镜(2)采用高硼硅玻璃材质制成,反射面为真空镀膜结构,表面达镜面标准,HID灯管(I)采用双端真空封闭型高光效灯管,灯管功率为75W、或100W、或150W、或400W、或600W、或750W、或1000W、或1250W、或1500W、或2000W,灯管两端通过金属支架安装固定在反射镜(2)的焦点轴F3F4上,并使灯管(I)轴线与焦点轴F3F4重合,透镜(3)也采用高硼硅玻璃材质,透光率大于85%,外缘与反射镜(2)—样设计为椭圆形,与反射镜(2)采用封闭式结构设计,制成本发明封闭式配光照明灯泡。
2.根据权利要求1所述的一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,其特征在于:所述反射镜(2)与透镜(3)采用封闭式结构设计,指反射镜(2)与透镜(3)采用真空结构,边缘扣合处采用火封,即在高温半熔溶状态下封接为一个整体,并用真空技术制成封闭式双真空结构型灯泡;或是反射镜(2)与透镜(3)扣合处采用胶粘结构设计,在胶粘固化后制成封闭式单真空结构型灯泡。
3.根据权利要求1所述的一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,其特征在于:所述照明光源HID灯管(1),包含高压钠灯、陶瓷金卤灯、金属卤化物灯和氙气灯光源。
4.根据权利要求 1所述的一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,其特征在于:所述三向椭圆曲面反射镜(2),其反射面主要由三向椭圆曲面组成,三向椭圆曲面在直角坐标系中,在xoy、xoz、yoz三坐标面上的投影皆为椭圆,而且是最大的椭圆;三向椭圆曲面在直角坐标系中,在平行于xoy、xoz> yoz坐标面的任一截面图形也皆为椭圆;同时三向椭圆曲面有一条图4投影所示的由无限个截面椭圆焦点为F3或F4,焦距C=C3=C4在图形所形成的焦点轴F3F4,以及有一个反射曲面通过椭圆第二焦点光反射形成的最大反射角>。
5.根据权利要求1所述的一种高反射率三向椭圆曲面反射镜配光照明方法及灯泡,其特征在于:所述三向椭圆曲面反射镜(2)的三向椭圆曲面及焦点轴的形成遵循下述规律: (1)在三坐标面上的三个椭圆方程:χ2/ν+//ν=ι、χ2/ν+ζ2/ν=ι、//ν+z2/a32=i是椭圆长轴、短轴皆最大的形成三向椭圆曲面的初始方程; (2)在计算机三维制图中,在坐标面上的初始椭圆方程XVa1Wy2ZV=IdPx2/a22+z2/b22=l的椭圆,分别自坐标面开始,沿平行于坐标面方向平移,其Bpbpa2A2依次逐渐减小,Cl、C2也顺次递减,直至为O ;初始方程y2/b32+ z2/a32=l的椭圆也沿平行于坐标面的方向平移,其长轴a3、短轴b3也自坐标面始,与Bpbpa2A2 —样,顺次逐渐减小,直移动到F3或匕的限定椭圆方程的长半轴a4、短半轴b4为止,a3减小到a4,b3减小到b4,但焦距始终不变,直至C4,形成所有焦距皆为C=C3=C4的焦点轴F3F4=L ; (3)方程y2/b42+z2/a42=l是焦点轴长度F3F4=L的限定椭圆方程,从y2/b32+ z2/a32=l的椭圆平移到y2/b42+ z2/a42=l椭圆,焦点及焦距C3不变,直到C4形成的焦点轴F3F4=L为三向椭圆曲面焦点 轴。
【文档编号】F21V31/00GK103994341SQ201310052052
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年2月18日 优先权日:2013年2月18日
【发明者】李能, 艾道全, 刘松岳 申请人:孝感市捷能特种光源照明器具有限公司
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