专利名称：平行光球面反射灯具的制作方法
技术领域：
本发明属于发光器械，特别是照明灯具。
就申请人所知，一般照明灯具都是以光源直接照射目标物以实现照明的，为了将光限制在一定范围内或者加强某一方向的照明而加上灯罩、反光罩或聚光器，最典型的如探照灯，就是将光源的光变为平行光来探照目标物，现在也有将光源的光照向天花板、墙壁或者窗帘，产生特殊气氛或产生光线柔和的背境照明的。但却未见有将光源的光集中传送到目的位置，然后再由反射器反射照明的器械，因此现有技术中未见与本发明相近的技术。
本发明的目的是打破传统的灯具设计局限，提供一种先把光源的光变为平行光束，经过一定路径后再由反射器反射照明的设计方案和灯具，从而使灯具设计更加新颖多样。
本发明的目的是这样实现的灯具由一个支撑和固定灯具的灯座，光源，将光源发出的光变为平行光束的聚光器，支杆和反射器构成，聚光器被直接连接于灯座上，其连接用转轴固定，使聚光器可相对灯座转动，光源设于聚光器内，由于聚光器相对灯座可以转动，因此聚光器射出的平行光也可相对灯座转动，以实现平行光束的方向可调;支杆被固定于聚光器上，与聚光器相对稳定，而随聚光器绕聚光器与灯座连接轴转动，当然也可以绕灯座上的其他固定点转动，目的是支杆的转动随聚光器的转动;支杆支起反射器，使反射器对准聚光器射出的平行光束，以将平行光束射照明目标物，反射器与聚光器的距离一般在光束直径的6倍以上，由于聚光器和支杆相对于灯座可转动，因此反射器可被调整于照明最佳角度;反射器为球面反射器，以将平行光束反射成锥形光束以照明目标物，球面反射器与支杆的连接采用转动连接，使反射的锥形光束方向可调。
上述技术方案中，由于光线是直线传播的，如果聚光器射出的平行光束直接照向球面反射器，则光路是一直线，聚光器和球面反射器在一直线上，这种情况下支杆一般由一节支杆来实现聚光器和球面反射器在一直线上的关系，显然支杆可以是直杆，即与光线平行的直杆，也可以是非直杆，只要保证聚光器与球面反射器在一直线的关系即可。如果希望反射器相对于聚光器和灯座有更自由的调整位置，即不是在一条直线上，则支杆可由二节或二节以上构成，而且二节支杆之间以支杆连接轴(9)连接，使支杆之间可以转动，由各支杆之间的转动来任意设定反射器与聚光器和灯座相对位置，如上述，由于光的直线传播的性质，因此必须在每一处支杆转动连接处设有一折射镜，而且折射镜与支杆是连动的，折射镜与支杆的连动关系满足光的反射规律即入射角等于反射角使平行光束随支杆的转动而转动并始终对准球面反射器。同样每节支杆一般是直杆，但非直杆也可以。
本发明的上述技术方案，除了使灯具的设计突破传统的局限，使之更加新颖多样之外，还有如下优点1.照向目标的照明光束方向可灵活调整;2.照明光束比较均匀，不会由于点光源，特别是高效点光源直接射时产生耀眼的情况，本发明特别适用于高效点光源，如现代的卤素石英灯泡等;3.将光源远离于照明物，使照明物不受光源温度的影响，如照明环境有易燃物等，此外光源通常都是由电源产生，如果是危险电压源，如220V市电，则本发明还可以使照明远离危险电压源，使照明环境更加安全。
本发明的实施例和
如下图1.是本发明实施例的整体示意图;
图2.聚光器为抛物面反射镜的示意图;
图3.聚光器为半球面反射镜与凸透镜组合的示意图;
图4.反射器为凹球面镜的示意图;
图5.反射器为凸球面和凹球面镜的组合示意图;
图6.是图5中上反射镜凹球面镜的左视图;
图7.是图5中下反射镜凸球面镜的左视图;
图8.是折射镜与支杆连动的方案1的整体示意图;
图9.是图8折射镜与支杆连动方案1的局部示意图;
图10.是折射镜与支杆连动的方案2的整体示意图;
图11.图10横臂控制示意图;
图12.图10中折射镜与支杆连动示意图。
图中1.灯座2.电源线3.电源插头4.变压器5.聚光镜外壳和灯座连接轴6.聚光器外壳7.遮光套8.支杆9.支杆连接轴10.折射镜11.横臂12.横臂和球镜面连接轴13.凸球面反射镜13'.凹球面反射镜14.聚光镜射出之平行光15.折射平行光16.射向被照明物之光线17.光源18.抛物面反射镜19.球面反射镜20.凸透镜21.凸弧面反射镜21'.凹弧反射镜22.连动杆23.横连动杆24.折射镜连动杆25.连动支杆和横臂连接轴26.横连动支杆和支杆连接轴27.滑动转轴28.长连动杆29.横臂杠杆30.固定轮31.折射镜轮32.连动带本发明的实施例如图1所示，光源为电光源，因此设有电源插头3和电源线2，如果光源的使用电压与市电不同还可设有变压器4，支杆8固定于聚光器外壳6上，支杆由二节支杆组成，为方便描述其中第一节称为支杆8，第二节称为横臂11，支杆和横臂由二根平行直长杆组成，分别位于平长光束对称的二侧，分别与连接于聚光镜外壳和灯座连接轴5和支杆连接轴9的二端，显然这样的支杆和支杆的连接方法是本发明的一个实施例，支杆还可以是一条将平行光包围在内的圆筒，也可以是一条位于平行光束中心的一条小杆等，其连接方法，即上述连接轴5和连接轴9可以是平行的、垂直的和成一定的夹角等。
本发明的聚光器，作用是将点光源发出的光变为平行光束，现有的技术方案有许多，本实施仅采用最简单的二种，即如图2所示，由抛物面反射镜18构成，而光源17的发光点被设于抛物面的焦点上，这样根据抛物线的性质和光的反射规律可知，光源经过抛物面反射的光成为平行光，第二种是如图3所示，将光源17设置于半球面反射镜19的圆心上，一边为半球面反射镜19，一边为焦点与圆心重叠的凸透镜20，这样光源发出的光一半径半球面反射镜反射回圆心后和另一半一起经过凸透镜，变为平行光。
本发明的球面反射器13，作用是将平行光变为锥形光，因此本实施例的球面反射器可以采用凸球面反射镜，如图1所示;也可以采用凹球面反射镜，如图4所示，还可以采用一半为凹球面反射镜一半为凸球面反射镜如图5、6、7、所示，甚至还可以多个不同的球面镜组成，球面反射器可以是镜面，还可以是非镜面，如白色非镜面等，如果是镜面则光源被成像于镜后，如果是非镜面，则反射器相当于一个散射面或一个球面光源，则光线更加柔和。如果设平行光束的截面圆半径为r，球面反射器的球半径为R，球面反射器将平行光变为锥形张角γ，则他们之间的关系可参考如下关系式设计R＝2r/(1-Sin2α-2Sin2α)。
本实施例采用了二节支杆，即支杆8与横臂11，则如前述，于支杆横臂的连接处必须设有与支杆连动的折射镜10，折射镜与支杆的连动关系是使平行光束随支杆的转动而转动并始终对准球面反射器，现有方案可以很多，本实施例举出下列二种a.如图8、9、所示，于折射镜10法向方向上设有折射镜连动杆24，折射镜连动杆上设有长孔或槽，支杆8和横臂11距支杆连接轴9相同距离上分别由连接轴25、26连接有等长的连动杆22和横连动杆23，连动杆22与横连动杆23的另一端用滑动转轴27连接，滑动转轴27置于折射镜连动杆24的长孔或槽上滑动，则上述支杆8或横臂11的任一转动，都由连动杆23和横连动杆22互相控制并通过折射镜连动杆24使支杆8与折射镜10的夹角恒等于横臂11与折射镜10的夹角，从而满足入射角等于反射角的规律。b.如图10、11、12所示，横臂11沿通过支杆连接轴9的方向伸出一小段横臂杠杆29，横臂杠杆29另一端用转轴连接与支杆实际长度等长的长连动杆28，所谓支杆的实际长度，即支杆连接轴9到聚光器外壳和灯座连接轴的直线距离，如果支杆8直接连接于轴5上，则支杆的长度与实际长度相等，如果支杆接于聚光器上，则实际长度等于支杆的长度加上从支杆接于聚光器上至轴5的距离，长连动杆28的另一端转动连接于灯座上，从而使横臂11的方上，则横臂11将固定于水平方向上。再将折射镜10固定于可绕支杆连接轴9转动的折射镜轮31上，聚光镜外壳和灯座连接轴5处设有固定轮30，固定轮30与灯座固定不转动，折射镜轮31比固定轮30的半径大一倍，二轮之间用连动绳32连接，使支杆转动时，折射镜也跟着转动，但转动角度仅为支杆转角的一半，从而满足了上述连动关系。
此外，由于光源不可能是理想的点光源以及如采用抛物面反射镜，光源的光有一部分没有经抛物面反射，因此聚光器射出的光有可能不是绝对的平行光，为了使光线集中和不让非平行光在一出聚光器就散开，本实施例可在聚光器上套有遮光套7。如图8所示，遮光套随聚光器一起转动。
权利要求
1.一种平行光球面反射灯具，由固定和支撑灯具的灯座，发光光源，将光源发出的光变为平行光束的聚光器，支杆和反射器构成，其特征在于聚光器由转轴固定于灯座上，聚光器可相对灯座转动，使平行光相对于灯座可转动；支杆固定于聚光器上随聚光器绕聚光器与灯座连接轴转动，支杆支起反射器，使反射器对准聚光器射出的平行光来并将其反射；反射器为球面反射器，将平行光射为锥形光以照明目标物，球面反射器与支杆的连接采用转动连接，使反射光束方向可调。
2.如权利要求1的灯具，其特征在于支杆为二节以上，二节支杆之间以支杆连接轴连接，使支杆之间可以转动，支杆转动连接处设有与支杆连动的折射镜，使平行光束随支杆的转动而转动并始终对准球面反射器。
3.如权利要求1的灯具，其特征在于聚光器为光源设于其焦点上的抛物面反射镜。
4.如权利要求1的灯具，其特征在于聚光器由半球面反射镜和焦点与半球面圆心重叠的凸透镜构成，光源设于半球面圆心和凸透镜焦点上。
5.如权利要求1的灯具，其特征在于球面反射器为凸球面反射镜或凹球面反射镜。
6.如权利要求1的灯具，其特征在于球面反射器由一半凸球面和一半凹球面反射镜构成。
7.如权利要求1的灯具，其特征在于球面反射器为白色非镜面。
8.如权利要求2的灯具，其特征在于折射镜10法向方向上有折射镜连动杆24，折射镜连动杆上设有长孔或槽，支杆8和横臂11距支杆连接轴9相同距离上分别转动连接有等长的连动杆22和横连动杆23，连动杆22与横连动23的另一端用滑动转轴27连接，滑动转轴27置于折射镜连动杆24的长孔或槽上滑动。
9.如权利要求2的灯具，其特征在于横臂11通过支杆连接轴9的方向伸出一小段横臂杠杆29，横臂杠杆29末端用转轴连接与支杆实际长度等长的长连动杆28，长连动杆28的另一端转动连接于灯座上，从而使横臂11的方向保持不变;折射镜10固定于可绕支杆连接轴9转动的折射镜轮31上，聚光镜外壳和灯座连接轴5处设有固定轮30，固定轮与灯座固定不能转动，折射镜轮31比固定轮30的半径大一倍，二轮之间用连动绳32连接，使支杆8转动时，折射镜10跟着转动，但转动角度仅为支杆8转角的一半。
10.如权利要求1的灯具，其特征在于聚光器上还套有遮光套7，以避免非平行光射出。
全文摘要
本发明提供一种平行光球面反射灯具，将光源发出的光由聚光器变成平行光束。聚光器转动连接于灯座上，聚光器上固定连接有支杆，支杆可由二节以上组成，支杆之间采用转动连接，支杆连接处有折射镜，支杆支撑球面反射器，支杆和折射镜保证聚光器射出的平行光束始终对准球面反射器，球面反射器将平行光束反射为锥形光照明。本发明提供了一种构思新颖的灯具，使照明的角度灵活可调和照明与光源距离拉开的灯具。
文档编号F21V21/14GK1072763SQ91111319
公开日1993年6月2日 申请日期1991年11月30日 优先权日1991年11月30日
发明者林智文, 林智祥 申请人:林智文, 林智祥