照明器材的制作方法

本发明涉及一种照明器材，特别涉及一种使能光输出的定向控制的照明器材。

背景技术：

筒灯和聚光灯由建筑师、室内设计师以及终端用户非常广泛用于创建期望的室内风格。

筒灯通常用于一般光照目的，并且通常产生相对宽的光束，而聚光灯通常通过倾斜和旋转聚光灯瞄准某个目标。

最近，在照明技术中，特别是在发光二极管（LED）和基于LED的灯具的领域中的发展已经使能了扁平且紧凑的光输出设备，如灯具，其比起常规照明系统更容易安装和更紧凑并且不显眼。

对于筒灯，该新型扁平灯具的使用相对直接。然而，对于聚光灯，需要用于控制光输出的方向的机械装置，并且这些可能相对笨重。

图1a示意性地示出了扁平的和紧凑的筒灯1，其被安装在天花板2上以发直下的光。这样的筒灯1可以例如基于半导体光源，如LED，以及用于调理（混合和分布）由光源发射的光的光导装置。

图1b示意性地示出了传统聚光灯3，其经由普通的机械光束方向控制设备4安装在天花板2上。通过手动倾斜和旋转聚光灯3，由此发射的光束5的方向可随意控制。

如果将在图1a中的扁平且紧凑的筒灯1与图1b中的机械光束方向控制设备4直接地结合，将达成基于图1a中的扁平筒灯1和图1b的机械壳体的聚光灯。然而，图1a中的筒灯1的使其对于在各种照明方案中的部署有吸引力的许多特征随后将被丢失。

为了提供用户可控制的聚光灯，同时保持在图1a中的筒灯1的许多吸引人的特征，光束方向控制设备的各种实施例是已知的，例如如在图2中示意性地示出的，图2示出了以可控聚光灯的形式的光输出设备，该可控聚光灯包括类似于图1a中的筒灯1的扁平且紧凑的发光设备1和光束方向控制设备6，光束方向控制设备6被布置使得当聚光灯在运行时由发光设备1发射的光穿过光束方向控制设备。

WO2010/041182公开了一种如图2中示出的布置，其中光束方向控制设备6例如包括第一光学元件7和第二光学元件8，其中每一个是使用第一和第二致动器在平行于天花板2的平面中可移动的，用户通过第一和第二致动器可以彼此独立地移动第一和第二光学元件。通过致动器的操作，由聚光灯发射的光束9的方向可以被控制。

这种类型的布置能够集成到扁平灯具，但该光学元件相比于机械对准方案减小系统的光学效率。

因此，需要一种可变得紧凑且容易使用的机械光束转向方案。

技术实现要素：

本发明由权利要求限定。

根据本发明，提供了一种具有大体平面的光输出窗口的照明器材，其包括：

外壳体;

内壳体，其围绕垂直于光输出窗口的第一轴可旋转地被接纳在外壳体内，其中照明器材的输出面由内壳体的表面、外壳体的表面和光输出窗口限定;

安装到内壳体的至少一个光源载体，其中光源载体被安装用于围绕平行于光输出窗口的第二轴旋转;

由光源载体承载的光源，其用于将光输出引导到光输出窗口;和

旋转调节装置，其包括用于控制内壳体相对于外壳体的旋转的第一调节元件和用于控制光源载体相对于内壳体的旋转的第二调节元件。

该设计提供了紧凑可调的设计。通过将照明器材的输出面定义为内和外壳体，例如同心圆形/环形部分，由调节装置所占据的空间可尽可能地小。内和外壳体提供平移控制，从而照明器材的内部仅需要实施倾斜控制。

外壳体可以包括具有内齿的齿轮，其至少部分地围绕内壳体，并且第一调节元件包括与所述齿轮啮合的嵌齿轮。

这通过嵌齿轮的简单旋转提供了内壳体在外壳体中的旋转。

旋转调节装置可以在其中所述第一调节元件被啮合以及所述第二调节元件被脱开的第一位置和其中所述第一调节元件被脱开和所述第二调节元件被啮合的第二位置之间线性可移动。

该设计使单个调节装置能够用于控制绕第一轴（针对安装在天花板上的器材，这是垂直轴并且移动是平移）和第二垂直轴（针对安装在天花板上的器材，这是水平轴并且移动是倾斜）的旋转。这提供了调节照明器材的简单性，特别是使用单个控制机构。

弹簧可以设置用于将该旋转调节装置偏置到第一位置。这意味着，旋转调节装置的旋转通常导致在内和外壳体之间的旋转。对于内壳体倾斜角的控制，旋转调节装置被移动对抗弹簧偏置。这可以通过施加推力来实现。

光源载体可包括齿条，内壳体可以包括用于与齿条啮合的蜗轮，并且第二调节元件用于接着驱动该蜗轮。蜗轮优选在平行于光输出面的方向延伸。这提供了紧凑的布置，例如蜗轮在光源载体的顶上延伸。

然后，第二调节元件可包括第一斜嵌齿轮，其与在蜗轮的端部处的第二斜嵌齿轮啮合，其中第一和第二斜嵌齿轮被使得在第二位置中啮合。

限位器可以被设置用于当蜗轮到达齿条的任一端时限制光源载体的旋转。这意味着，即使旋转调节装置被向右旋转到控制范围的一端，在相反的方向的旋转可使光源载体再次旋转回来。

多个光源可以由光源载体承载，多个光源被布置在一行上。在该行上的所有光源可使它们的输出被指向平行的方向。也可以或者替代地提供多个光源载体。

例如，可以有由每个光源载体承载的多个光源，每个多个光源被布置在一行上，以限定光源的阵列。每个行可以相对于相邻一行或多行交错。这减少了光源输出之间的重叠，以提供更高效的光照。

内壳体例如可以相对于外壳体可旋转至少300度（高达近360度），并且光源载体可相对于内壳体可旋转至少40度（例如45度或者更多）。内壳体的全旋转意味着40（或45）度光源载体旋转可以覆盖大的80（或90或更多）度的调节范围。

照明器材可以具有在内壳体的下表面中的凹控制端口，用于接纳外部旋转驱动工具，以提供旋转调节装置的旋转和线性移动。这使得能够使用单个工具进行手动调节，而旋转操作和推且旋转操作用于两种不同的调节。可替代地，电动化驱动装置可用于提供旋转调节装置的控制。

优选地，内壳体的下表面和外壳体的下表面齐平。这提供了适合用作凹进式灯装配的齐平下表面。

照明器材可以包括：

用于齐平凹进式安装在天花板中的吊灯;或者

表面安装的照明单元;或者

轨道安装的照明单元。

附图说明

现在将参照附图详细地描述本发明的示例，其中：

图1示出了已知LED筒灯和可调节聚光灯;

图2示出了使用光束转向装置的已知可调LED筒灯;

图3示出了本发明的照明器材的示例，示出在使用中可看见的部分;

图4示出图3的照明器材，示出在使用中看不见的部分;

图5更清楚地示出图4的器材的内壳体;

图6更清楚地示出图4的器材的光源载体;

图7更清楚地示出图4的器材的旋转调节装置;

图8更清楚地示出了图4的器材的光源载体如何被旋转;

图9示出了限位器装置，它是图4的器材的光源载体的部分;

图10示出了图9的限位器装置如何与内壳体相互作用;

图11示出了图4的器材的蜗轮如何被保持在适当位置;

图12更清楚地示出了图4的器材的蜗轮如何实施它的调节;

图13示出具有交错的排的光源的布置;

图14是用来示出针对所有角度设置，光源应如何布置以防止它们的光输出的重叠;和

图15示出了两种另外可能的灯装配。

具体实施方式

本发明提供了具有大体平面的光输出面的照明器材，其包括外壳体和围绕第一轴（例如垂直）可旋转地接纳在外壳体内的内壳体。围绕第二轴（例如水平）可旋转的光源载体被安装到内壳体。旋转调节器具有用于控制内壳体相对于外壳体的旋转的第一元件和用于控制该光源载体相对于内壳体的旋转的第二元件。在一个设计中，调节器在两个位置之间可线性地移动以独立地啮合该元件。

图3示出了如从下方观察的照明器材的表面。器材有大体平面的输出面，其包括光输出窗口10，以使器材有齐平的外观，并可以是聚光灯泡的替代品。器材具有外壳体12和围绕垂直于光输出面的第一轴可旋转地被接纳在外壳体内的内壳体14。这提供了平移调节。内壳体的下表面和外壳体的下表面限定输出面的部分，并且它们在本示例中是齐平的以给出平滑外观。

内壳体14具有其中定义光输出窗口10的圆形输出面，并且外壳体具有围绕内壳体的环形输出面。

光输出窗口10可以是例如玻璃或塑料的平板，但其也可以替代地包括成形光学器件以定义光束成形功能。成形光学器件可给出非平坦的外表面，或否则成形光学器件可仅在内表面上，使得外表面可以是平的，但输出窗口仍然可提供光束成形功能。

在图3的例子中，凹进控制端口16被设置在内壳体14的下表面中，用接纳外部旋转驱动工具，以提供内壳体14的旋转调节。如下面所解释的，在一些示例中，相同的控制端口还使能倾斜功能被实施。

器材包括安装到内壳体的至少一个光源载体和由光源载体承载的光源。图3的示例具有光源的3×3阵列，具有在3个光源载体的每个上的3个光源。光源载体被安装成绕平行于光输出面的相应第二轴旋转，并且这提供了倾斜调节。

图4示出了从后面的照明器材。

外壳体12具有带有面向内的齿的齿轮20，其至少部分地围绕内壳体。在上面参考图3描述的控制端口16被耦合到嵌齿轮22，嵌齿轮22与齿轮20啮合并且用作第一调节元件。通过旋转嵌齿轮22，内壳体相对外壳体旋转。外壳体是固定的，例如凭借弹簧装置24或提供摩擦配合的臂被夹到在天花板中的圆形开口。

控制端口不仅旋转链接到嵌齿轮22，而且也链接到用作第二调节元件的第一斜嵌齿轮26。第一斜嵌齿轮26与在蜗轮30的端部处的第二斜嵌齿轮28啮合。

通过第一斜嵌齿轮26沿旋转轴的方向的线性移动使得第一和第二斜嵌齿轮26、28进入或脱离啮合。

蜗轮30用于倾斜多个光源载体来改变提供光源输出所处于的方向。

嵌齿轮22和第一斜嵌齿轮26一起可以被认为构成了旋转调节装置。嵌齿轮22用于控制内壳体相对于外壳体的旋转，并且斜嵌齿轮26是用于控制光源载体相对于内壳体的旋转。旋转调节装置在两个位置之间线性可移动。在第一位置（如图4所示），嵌齿轮22与齿轮20啮合并且斜嵌齿轮26、28不啮合。在第二位置，嵌齿轮22移动到脱离与齿轮20的啮合，但斜嵌齿轮26、28啮合。

因此，存在用于调节装置的两个位置。一个使得能够设置内壳体角位置。另一个使得光源的倾斜能够被控制。弹簧32将旋转调节装置偏置到其中嵌齿轮22与齿轮20啮合的第一位置。这意味着，旋转调节装置的旋转通常导致在内和外壳体之间的旋转。对于蜗轮30的控制，旋转调节装置被移动对抗弹簧偏置。这可以通过施加推力来实现。

内壳体14包括在其中设置倾斜光源载体的框架结构34。

图5示出独立的框架结构34。

图6示出了一组光源载体。在示出的例子中，有三排光源，每排共享一载体40。

这些光源载体40中的每个具有齿条42。齿条对齐，使得它们全部由单个蜗轮30同时控制。蜗轮30包括具有螺纹部分44（见图5）的轴，用于与齿条42啮合。当蜗轮30旋转时，齿条42被驱动。它们引起载体42绕平行于光输出面的轴的旋转，由此引起如箭头46所示的光源载体的倾斜。蜗轮30在平行于光输出面的方向在光源载体42的顶部上延伸。这提供了紧凑的布置。

内壳体可以能够几乎完全在外壳体内旋转，例如用于围绕垂直轴旋转约355°，以实施平移调节。光源载体的倾斜例如可以是在范围0°到45°上以实施倾斜。充分平移调节意味着倾斜角度然后可被控制在-45°与+ 45°之间。更一般地，内壳体可以例如可相对于外壳体旋转至少300度（高达近360度），并且光源载体可相对于内壳体旋转至少40度。

该设计使单个调节装置能用于控制绕第一轴（针对安装在天花板上的器材，这是垂直轴并且移动是平移）和第二垂直轴（针对安装在天花板上的器材，这是水平轴并且移动是倾斜）的旋转。这提供了调节照明器材的简单性，特别是使用单个控制机构。

图7更清楚地示出旋转调节装置22、26、32的特征。

图8示出在原位的光源载体40，但移除了框架结构34。

每个光源载体可以包括散热器部分50和反射器部分52。每个反射器52用于被安装在反射器的基部处的相关联的LED。

蜗轮30被设计成使得可以作出到调节范围的最末端的旋转调节而不损坏机构。为了这个目的，该螺纹部分44具有有限的长度。这意味着，在调节范围（在任一方向）的端部，齿条42与螺纹部分44脱离啮合，并且蜗轮可以自由地旋转，而不与齿条42啮合。

以这种方式，当光源载体是在0°和45°之间的旋转的末尾时，从蜗轮30释放齿条42。然而，为了确保使得它们能回到啮合（当在相反的意义上调节时），这些部分被保持在压力下，如参照图9和图10被解释的那样。

光源载体40具有输出轴60，如图9所示，其位于光源载体的旋转轴上。其停留在形成为内壳体14的一部分的支撑通道中。输出轴60的端部具有控制头62，其具有两个限制限位器64。

框架结构34具有叶片66（参照图10）。当光源载体是在其角移动范围的极限处时，限位器64压住叶片66，以防止光源载体的进一步移动，并确保当蜗轮以相反方向旋转时螺纹部分44可与齿条42啮合。

以这种方式，当蜗轮螺纹部分44到达齿条42的任一端部时，限位器64限制光源载体的旋转。

图11和12示出蜗轮的螺纹部分44和齿条42之间的啮合。它们还示出，蜗轮与一组由框架结构34限定的通道70卡扣配合。

LED灯泡72在图12中被示为在反射器52的基部处。

上面的例子显示3x3的LED阵列。然而，同样的结构可以在用于单个LED的限制下使用。可以相反有单个光源载体40，但具有由单个光源载体承载的多个光源，多个光源被布置在一行上。这定义光源的线性阵列，并且行上的光源优选使它们的输出指向平行的方向。

所示的例子相反具有多个光源载体，并且每个光源载体具有它们自己的相应行的光源。

当如上面的例子中示出的那样提供光源的2D阵列时，他们并不需要定义规则矩形阵列。例如光源的每个行可以相对于相邻一行或多行错开。这示于图13。这减少了光源输出之间的重叠，以提供更高效的光照。

光源载体的布置优选地避免了来自不同光源的光输出之间的该重叠。如在图14中所示，这意味着需要在光源载体之间的间隔，这样当它们被倾斜时光束仍然不重叠。此外，为使全部输出光能够被投射，需要有在光输出面10的边缘和最外侧的光源载体的边缘之间的间隔。

在上面的例子中，控制端口16是用于接纳用来控制旋转调节装置的旋转以及线性位置的外部工具（例如艾伦内六角扳手）。这使得能够使用单个工具手动调节，具有用于平移控制的旋转操作和用于倾斜控制的推且旋转操作。

可替代地，电动化驱动装置可用于提供旋转调节装置的控制。在一个实施方式中，电动化驱动可使用相同的布置，具有一个旋转驱动器和一个线性驱动器（以使线性驱动器在嵌齿轮22与蜗轮之间选择）。然而，如果使用电动化驱动，可以提供独立的旋转驱动器，一个用于蜗轮，一个用于嵌齿轮。在这种情况下，嵌齿轮22与蜗轮不需要相对于彼此是实质上固定的。例如齿轮20可接着是内壳体的一部分，具有面向外的齿，并且嵌齿轮可以相对于外壳体固定在适当的位置。

在这种情况下，斜齿轮26、28和弹簧32也不需要。可以提供机械超驰端口，或否则不需要这样的机械输入。

两个驱动器（两个旋转驱动器或否则一个线性驱动器和一个旋转驱动器）可以通过远程控制单元控制，远程控制单元可以例如通过移动电话被实施。

上面的例子是针对被安装为凹进式灯单元，例如凹进到天花板中的聚光灯。然而，相同的调节机构也可以用于其他类型的照明装置，例如如图15（a）所示的轨道安装的照明单元，或如图15（b）所示的表面安装的照明单元。

通过提供紧凑的机械调节装置，得到先前的光学解决方案的紧凑性的优点，但具有改进的光学效率，例如光输出比、光束质量以及恒定光束角，而不管倾斜或平移位置如何。

当外部工具被使用，使用沿同一轴的嵌齿轮和斜齿轮的布置使得两个旋转功能能够由相同的工具来实施。控制端口16则是内壳体的一部分，从而控制端口处于相对于光源载体的固定位置。

对于手动调节装置，也可以提供单独的调节端口。例如一个旋转输入可以驱动嵌齿轮22（再次这随后可以固定在相对于外壳体而不是内壳体的适当的位置）并且第二旋转输入可以驱动蜗轮。如上对于具有独立电机的电动化版本所讨论的，这避免了对弹簧装置和可分离斜嵌齿轮的需要，由于第二旋转输入可以永久耦接到蜗轮。

本发明对于LED照明是被感兴趣的，但调节方案可以应用于其它光源。LED照明器材可以是对聚光灯泡装置的替代品，该聚光灯泡装置被装配到相同大小的圆形开口作为常规卤素凹进聚光灯器材。

在电动化版本的情况下，照明器材可以是可编程以存储预先设置的优选的照明设置，从而可以根据所期望的照明效果来选择设置。除了定向输出，也可以控制光学属性（强度，色温）。

在上面的例子中，光源载体40的行全部被以同样的方式和用相同的角度移动，从而当光束方向被移动时光束形状基本上保持相同。然而，替代方案是针对不同的波束方向以给出不同的光束形状。例如向下指向的束可以给出窄圆形光斑，而被指向在陡峭的角度的光束可旨在用于用不同成形的光束（如椭圆形光束）光照墙壁。这可以实现所谓的洗墙器照明效果。

为了实现此，齿条42可以是不同的。例如角度的变化率可以针对不同排的光源是不同的，通过具有不同地间隔开的齿。另外，每排光源载体的角度控制的范围可以是不同的，例如一个可调节到15度，一个可调节到30度并且一个可调节到45度。齿条42或蜗轮的螺纹部分44可以被改变，以创建这些不同的效果。

窄但在位置上可控的光束可以例如用于光照挂在墙上的图片，而更宽的光束例如可以通常用来光照墙壁（洗墙器照明），或光照在墙上的较大的物体，例如大鱼缸。

电动化控制使能另外的可能性。例如，如果光源载体40的每个排具有独立的电机（而不是共享的蜗轮30），则可以提供任何这些可能的效果。光源可以被同步地驱动以移动窄斑光束，或者否则，可以故意创建较宽光束并且可以控制这样的较宽光束的方向。

电动化系统可以通过专用的遥控器，或通过集成到另一设备（诸如移动电话或电视或其他遥控器）中的遥控器来无线地控制。对于新安装的系统，当然可以有专用布线用于提供控制命令给照明系统，或者控制命令可以放置在主照明供应器上。

公开的实施例的其他变型可以由本领域的技术人员在实践所要求保护的发明中根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究而理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中这一事实并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当被解释为限制范围。