封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡的制作方法
【專利摘要】一種封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，所述其方法指采用雙端高光效HID燈管作照明光源，采用高硼硅玻璃材質三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光設計，HID燈管安裝于反射鏡三向橢圓曲面的兩焦點軸上，反射鏡和透鏡采用封閉式結構設計制成本發明燈泡的方法。所述其燈泡由兩支HID燈管1，三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡2和透鏡3組成，反射鏡2采用三向橢圓曲面雙焦軸配光設計，具有兩條F3F4=L的焦點軸和一個最大反射角〆，反射面用真空鍍膜處理；兩支HID燈管1通過金屬支架安裝在反射鏡2的焦點軸F3F4上，透鏡3外緣與反射鏡采用真空技術封接或膠接技術粘接，制成本發明燈泡。
【專利說明】封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高反射率封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，屬于電器照明領域內的一種新的配光照明，即采用高光效HID燈管作光源，特種高硼硅玻璃三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光，封閉式結構設計，用于實現一定范圍和照度要求的城市路燈照明和廣場、體育場、機場、碼頭等場所照明，以及現代農業大棚種植補光照明。
【背景技術】
[0002]我國城市路燈照明、廣場照明等場所照明，要求每盞燈照射一定范圍，并達到一定照度，因此須在光源選擇的基礎上進行配光設計，目前基本上采用HID (高壓氣體放電燈)照明，其技術方案一般是采用單端HID燈管，用金屬反射鏡反光，配以電感式鎮流器實施照明，也有極少量配以電子鎮流器實施照明，其特點是反射率低，配光性能差，從而造成能源 浪費。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種以高光效HID作照明光源，采用高硼硅玻璃三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光設計，實現反射率高，配光性能好的配光照明方法及其照明燈泡，并配以數字式可調光HID電子鎮流器實施照明，以取代目前配光照明中反射率低，配光性能欠佳，能源浪費的照明方法及燈泡。
[0004]為實現上述目的，本發明提供一種高反射率封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡的技術方案是:
所述其照明方法指采用兩支雙端高光效HID作照明光源，采用高硼硅玻璃材質的三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光設計，HID燈管安裝并固定于三向橢圓曲面反射鏡的兩條焦點軸上，反射鏡與透鏡采用封閉式結構設計，用真空技術或膠接技術制成本發明所述配光照明燈泡。
[0005]所述其配光照明燈泡，是實施本發明所述配光照明方法所設計制成的照明燈泡，由兩支雙端高光效HID燈管I，三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡2，透鏡3組成，三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡2采用三向橢圓曲面雙焦軸配光設計，具有一個配光用的三向橢圓曲面和兩條安裝兩只高壓鈉燈燈管I的焦點軸F3F4，三向橢圓曲面反射鏡有一個按照照明需求設計的最大反射角^，反射鏡2采用高硼硅玻璃材質制成，反射面為真空鍍膜結構，表面達鏡面標準，HID燈管I采用雙端真空封閉型高光效燈管，燈管功率為75W、或100W、或150W、或250W、或400W、或600W，兩端通過金屬支架安裝在反射鏡2的兩條焦點軸F3F4上，并使燈管I軸線與反射鏡2的焦點軸F3F4重合，透鏡3也采用高硼硅玻璃材質，其透光率大于85%，外緣與反射鏡2 —樣設計為橢圓形，與反射鏡2采用封閉式結構設計，扣合后用真空技術或膠接技術制成本發明高反射率封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明燈泡。
[0006]本發明所述封閉式燈泡，指反射鏡2與透鏡3采用封閉式結構設計，或是反射鏡2與透鏡3采用真空結構，邊緣扣合處采用火封結構設，在高溫半熔溶狀態下封接為一個整體，并用真空技術制成封閉式雙真空結構型燈泡；或是反射鏡2與透鏡3采用膠接結構設計，在膠粘固化后制成封閉式單真空結構型燈泡。
[0007]本發明所述采用的照明光源HID燈管1，涵蓋高壓鈉燈、陶瓷金鹵燈、金屬鹵化物燈以及氙氣燈光源。
[0008]本發明所述三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡2，其反射面主要由雙焦軸三向橢圓曲面組成，具有兩條焦點軸和一個三向橢圓曲面。所述三向橢圓曲面系指反射鏡反射曲面在直角坐標系中在Xoy、Xoz、Yoz三坐標面上的投影皆為橢圓，在平行于三坐標面的任一截面圖形也皆為橢圓，并符合橢圓標準方程x2/a2+y2/b2=l，且焦點尺寸C符合a2_b2=c2的數學關系。三向橢圓曲面既不是橢球面也不是單向或二向橢圓面，而是以空間Xoy、Xoz、Yoz三個坐標面上最大的橢圓，按其標準橢圓方程作為初始方程同時有規律變換而形成的曲面；所述其雙焦軸，系指三向橢圓曲面在Yoy坐標面上，焦距為C的橢圓的兩個焦點F1和F2，在圖4上的X軸向平行運動，形成的橢圓曲面長度為F3F4=L的兩條安裝燈管的軸線，兩軸線間距為F1F2 =2C3,安裝兩支高壓鈉燈燈管1，使高壓鈉燈燈管I軸線與其焦點軸F3F4重合，從而獲得光反射的良好效果。
[0009]光源發出的光經三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡有規律反射，并在曲面口部通過曲面幾何中心上的一點形成最大反射角^，燈泡按安裝高度和最大反射角^，實現一定照度要求的定范圍照明。
[0010]本發明設計的三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法，也同樣適用于采用單支HID燈管作照明光源，其燈管須安裝于平行于兩焦點軸的曲面幾何中心軸線上，制成燈泡也可取得良好配光效果。 [0011]本發明的有益效果是:采用封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光設計，并采用真空鍍膜結構，配光科學合理，反射率高，可進行定范圍照明，充分利用光能，節約能源；并具有防塵、防潮、提聞反射鏡壽命的優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明配光照明燈泡結構圖 圖2是本發明配光照明燈泡的側視圖
圖3是本發明三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡俯視圖 圖4是本發明三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡主視圖 圖5是本發明三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡側視圖
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發明封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，由兩只雙端高光效HID燈管1，三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡2，透鏡3組成。三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡2采用三向橢圓曲面雙焦軸配光設計，具有兩條安裝高壓鈉燈燈管I的焦點軸F3F4,其長度為Lmm，其曲面反射鏡具有最大反射角^，采用高硼硅玻璃材質制成，反射面經真空鍍膜處理達鏡面標準，HID燈管I采用雙端高光效真空封閉型燈管，長度為I mm，小于焦點軸長度Lmm，兩端通過金屬支架安裝并固定在反射鏡2的兩條焦點軸上，燈管軸線與焦點軸F3F4重合，透鏡3也采用高硼硅玻璃材質制造，透光率大于85%，外緣與反射鏡一樣設計為橢圓形，在與反射鏡2扣合后用真空技術或膠接技術制成本發明封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明燈泡。
[0014]圖2所示本發明燈泡的側投影關系，重點表示兩只HID燈管I安裝的結構和位置。
[0015]本發明的三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡2具有三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡形成的三個初始橢圓方程，即最大橢圓方程，并分別位于xoy、xoz和yoz坐標面上，以及一個雙焦軸長度為F3F4 =Lmm的限定橢圓方程，其三個初始橢圓方程為:
(1)反射鏡2口部最大尺寸在Xoy面上投影，也就是水平投影方程，即圖3的橢圓方程:xVa^+yVb^l (方程 I)
(2)反射鏡2在Xoz面上的正投影剖視圖，即圖4所示的橢圓方程:x2/a22+z2/b22=l(方程2)
(3)反射鏡2在yoz面上的側投影剖視圖，即圖5所示的橢圓方程:y2/a32+z2/b32=l(方程3)
其焦點軸長度為F3F4 =L的限定橢圓方程為:y2/a42+ z2/b42=l (方程4)
三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡(2)的曲面和雙焦軸形成遵循下述規律:
(1)在三坐標面上的三 個方程χ2/ν+//ν=1、x2/a22+z2/b22=l , y2/a32+ z2/b32=l 是橢圓長軸、短軸皆最大的形成三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡的初始方程；
(2)在計算機三維制圖中，初始方程XVa1Wy2ZV=I和x2/a22+z2/b22=l的兩個橢圓分別沿平行坐標面的方向平移，其長半軸％、短半軸Id1，長半軸a2、短半軸b2從最大逐漸減小，直到為零，其焦距也隨之變小；初始方程y2/a32+ z2/b32=l的橢圓也沿平行于坐標面方向平移，其長半軸a3、短半軸b3自坐標面始,也同時與a” b1； a2、b2 一樣從最大順次減小,直移動到F3或F4的限定方程，其長半軸減小為a4，短半軸減少為b4為止，但焦點F1和F2始終不變，焦距C=C3=C4不變；
(3)方程y2/a42+z2/b42=l是焦點軸長度F3F4=L的限定橢圓方程，從y2/a32+ z2/b32=l的橢圓平移變化到y2/a42+ z2/b42=l橢圓，之間形成兩條F3F4=L的焦點軸，即三向橢圓曲面雙焦軸。
[0016]限定方程y2/a42+ z2/b42=l為焦點軸F3F4 =Lmm長處兩端對稱于yoz坐標面的兩個截面橢圓方程，即方程3 Y2Za32+ z2/b32=l的橢圓焦點F1和F2在圖5中位置始終保持不變，即焦距始終為常數C3，長軸和短軸尺寸依次遞減，到焦點軸F3F4=Lmm長度兩端的限定方程，即長半軸為a=a4mm,短半軸b=b4mm,焦距C=C3=C4。
[0017]圖3是本發明反射鏡2的俯視角，也是反射鏡水平投影面上橢圓的最大尺寸圖。在xoy面內橢圓方程為uVaAyVbPl,橢圓長半軸尺寸B=B1Iiim,短半軸尺寸bAmm,焦點尺寸C=Clmm。在主視圖4上自下而上用水平橫切面對反射鏡曲面進行剖切，截面皆為橢圓，而且長軸尺寸和短軸尺寸依次減小，直到切到橢圓短軸頂點為止。
[0018]圖4是本發明反射鏡2的主視圖，也是反射鏡的正投影剖視圖，在尺寸為F3F4丄mm范圍內，反射面橢圓曲面在xoz面內的方程為x2/a22+z2/b22=l,橢圓長半軸尺寸為a2mm,短半軸尺寸為b2mm,焦點尺寸為C=c2mm,是反射鏡曲面在主視圖上投影的最大尺寸。在俯視圖3上用通過橢圓長軸的縱向剖面，自長軸開始在短軸方向上依次對反射鏡面進行剖切，截面也皆為橢圓，而且長軸、短軸尺寸也順次減小，直到橢圓短軸頂點為止。
[0019]圖5是本發明反射鏡2的側視剖面圖，也是橢圓曲面側視投影的最大尺寸圖。在yoz面內橢圓方程為y2/a32+ z2/b32=l,橢圓長半軸尺寸a=a3mm,短半軸尺寸b=b3mm,焦點尺寸C=C3mm。在側視圖5上用平行于yoz的平面自橢圓短軸開始，順次在長半軸方向上進行剖切，其截面也皆為橢圓，直到剖切到尺寸F3F4 =Lmm處的兩端限定橢圓方程y2/a42+ z2/b42=l為止，所有截面橢圓方程長軸和短軸尺寸依次減小，但是，焦點尺寸C=C3=C4始終保持不變，也就是說，在雙焦軸長度為F3F4=Lmm范圍內，反射鏡面的所有橢圓截面的焦點尺寸都為C3或C4,并在圖4的反射鏡主視圖內形成了兩條L_長的焦點軸F3F4，兩只HID燈管I安裝于焦點軸F3F4上；反射鏡有一個最大反射角7，安裝在反射鏡2兩焦點軸F3F4上的兩只HID燈管I發出的光經三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡反射后，從反射鏡口按^角度傳播出去，實現定范圍照明。如果燈具安裝高度為h，最大反射角為 >，則反射燈光覆蓋范圍為2htg > /2。比如:燈具安裝高度h為8m，要求照射覆蓋范圍為50m，則tg ^ /2=50/2h, ^ / 2=72° 15，即>=144° 30,，即最大反 射角設計不小于144° 30,。
【權利要求】
1.一種封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，其特征在于:所述其配光照明方法，是指采用雙端高光效HID燈管作照明光源，采用高硼硅玻璃材質的三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡進行配光設計，HID燈管安裝并固定于反射鏡的兩條焦點軸上，反射鏡與透鏡采用封閉式結構設計；用真空技術或膠接技術制成本發明所述配光照明燈泡；所述其配光照明燈泡，是實施本發明所述配光照明方法設計制成的照明燈泡，由兩支雙端高光效HID燈管(I )，三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡(2 )，透鏡(3 )組成，三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡(2)采用三向橢圓曲面雙焦軸配光設計，具有一個配光用的三向橢圓曲面和兩條安裝兩支HID燈管(I)的焦點軸F3F4，有一個按照照明需求設計的最大反射角7，采用高硼硅玻璃材質制成，反射面為真空鍍膜結構，表面達鏡面標準，HID燈管(I)采用雙端真空封閉型高光效燈管，其功率為75W，或100W，或150W，或250W、或400W，或600W，燈管兩端通過金屬支架安裝在反射鏡(2)的兩條焦點軸F3F4上，并使燈管(I)軸線與焦點軸F3F4重合，透鏡(3)也采用高硼硅玻璃材質，外緣與反射鏡(2)—樣設計為橢圓形，與反射鏡(2)采用封閉式結構設計，扣合后用真空技術或膠接技術，制成本發明封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明燈泡。
2.據權利要求1所述的封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，其特征在于:所述采用照明光源雙端真空封閉型高光效HID燈管(1)，涵蓋高壓鈉燈、陶瓷金鹵燈、金屬鹵化物燈以及氙氣燈光源。
3.根據權利要求1所述的封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，其特征在于:反射鏡(2)與透鏡(3)采用封閉式結構設計，或是反射鏡(2)與透鏡(3)采用真空結構，邊緣扣合處采用火封，即在高溫半熔溶狀態下封接為一個整體，并用真空技術制成封閉式雙真空結構型燈泡；或是反射鏡(2)與透鏡(3)扣合處采用膠接結構設計，在膠粘固化后制成封閉式單真空結構型燈泡。
4.根據權利要求1所述的封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，其特征在于:所述三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡(2 )，其反射面主要由雙焦軸三向橢圓曲面組成，具有兩條焦點軸和一個三向橢圓曲面，所述三向橢圓曲面系指反射鏡反射曲面在三直角坐標系中，在xoy、xoz、yoz三坐標面上的投影皆為橢圓，而且是最大的橢圓，在平行于xoy、xoz、yoz坐標面的任一截面圖形也皆為橢圓；同時三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡有橢圓焦點為F1和F2，焦距為C3=C4，在圖4中形成的兩條F3F4=L_的焦點軸，還有一個配光用的反射鏡曲面口部兩側通過曲面幾何中心的最大反射角>。
5.根據權利要求1所述的封閉式三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡配光照明方法及燈泡，其特征在于:所述三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡(2)的曲面和雙焦軸形成遵循下述規律: (1)在三坐標面上的三個方程:χ2/ν+//ν=ι、χ2/ν+ζ2/ν=ι、//ν+z2/b32=i是橢圓長軸、短軸最大的形成三向橢圓曲面雙焦軸反射鏡的初始方程； (2)在計算機三維制圖中，初始方程χ2/ν+//ν=ι、χ2/ν+ζ2/ν=ι的兩個橢圓分別沿平行于坐標面的方向平移，其長半軸B1、短半軸b1、長半軸a2、短半軸b2從最大逐漸減小，直到為零，其焦距也隨之變小，初始方程y2/a32+ z2/b32=l的橢圓也沿平行于坐標面方向平移，其長半軸a3、短半軸b3自坐標面始,也同時與a” bi , a2、b2—樣從最大順次減小,直移動到F3或F4的限定橢圓方程的長半軸a4、短半軸b4為止,長半軸從a3減小為a4,短半軸從b3減少為b4，但焦點Fp F2的焦距C=C3始終不變，直到C4為止，C4=C3, (3)方程y2/a42+ z2/b42=l是焦點軸長度F3F4=L的限定橢圓方程，從y2/a32+ z2/b32 =1的橢圓平移變化到y2/a42+z2/b42=l的橢圓之間形成的兩條焦點軸F3F4 =L,即三向橢圓曲面雙焦軸。
6.根據權利要求1所述的封閉式三向橢圓曲面反射鏡配光照明方法及燈泡，其特征在于:所述配光照明方法，同樣適用于安裝單支HID燈管作照明光源，將燈管安裝于F1F2的中心，即三向橢圓曲面 的幾何中心，燈管軸線平行于雙焦軸F3F4，也可取得良好的配光效果。
【文檔編號】F21V31/00GK103994340SQ201310051832
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年2月18日 優先權日:2013年2月18日
【發明者】李能, 艾道全, 劉松岳 申請人:孝感市捷能特種光源照明器具有限公司