光反射罩 【技术领域】
本发明涉及照明，特别涉及用于照明的光反射罩。
【发明背景】
众所周知，反射罩用于将从光源如灯泡产生的光进行导向、改变方向或聚光。例如，反射罩已经被广泛用于各种应用，包括室内照明、室外照明、舞台照明和公园照明。
发光二极管(LED)是众人皆知的，并有广泛的应用范围，包括计算和电子设备、装饰灯、和平面光源。LED是非常有用的，因为其非常有效，使用相对较少的电能就能够产生大量的光。
当前，LED照明的潜力是有限的，因为用来反射和导向LED输出光的已知反射器是低效和无效的。所以，需要一种能够克服已知照明设备缺点的设备。
发明概述
依照本发明的一个实施例，披露了一个光反射罩，其用来散发从光源产生的光。光反射罩包括多个板，其形成一个孔腔，孔腔有一个光接收端和一个光输出端，孔腔内壁有一个反射面，且其中孔腔有多个阶层(stepped layer)，其沿着孔腔内壁从光接收端延伸到光输出端，光接收端被设置以接收从光源产生的光，孔腔的阶层被设置以反射从光源产生的光，并以不对称分布的方式从光输出端散发反射光。
依照本发明的另一个实施例，披露了一个光反射罩，用来散发从发光二极管(LED)产生的光。光反射罩包括多个板，包括一个前板、第一侧板、第二侧板、和一个后板，后板通过第一侧板和第二侧板与前板连接，其中前板、后板、第一侧板和第二侧板形成一个孔腔，孔腔有第一开口和第二开口，每个板有一个内面和一个外面，多个板的内面形成孔腔的内面，孔腔的内面有一个反射面，沿着孔腔内面，孔腔有多个阶层，且第一开口被配置以接收LED产生的光，孔腔的阶层被配置以接收并反射LED产生的光，并以不对称分布的方式从第二开口散发LED产生的光。
依照本发明的另一个实施例，披露了一个光反射罩。反射罩包括一个四边形截锥台形状，其有一个内面和一个外面。四边形截锥台形状还有一个输入开口和一个输出开口，内面有多个相邻隆脊(ridge)，其中至少一部分内面是反射的。
从以下的详细描述，本领域技术人员将更容易理解本发明的其它实施例，其中将通过附图描述本发明的实施例。将会认识到，本发明能够适用于其它和不同的实施例，并且能够在不脱离本发明精神和范围的情况下对它的一些细节进行修改。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例的一个光反射罩的俯视图；
图2是本发明第一实施例图1所示光反射罩的底视图；
图3A是本发明第一实施例图1所示光反射罩沿着线A的截面图；
图3B是本发明第一实施例图2所示光反射罩沿着线B的截面图；
图4是本发明第一实施例图1所示光反射罩的透视底视图；
图5是本发明第一实施例图1所示光反射罩的侧视图；
图6是本发明第一实施例图1所示光反射罩的后视图；
图7是本发明第一实施例图1所示光反射罩的前视图；
图8是本发明第一实施例图1所示光反射罩的输出照度图；
图9是本发明第二实施例的一个光反射罩的俯视图；
图10是本发明第二实施例图9所示光反射罩的底视图；
图11是本发明第二实施例图9所示光反射罩的透视底视图；
图12是本发明第二实施例图9所示光反射罩的侧视图；
图13是本发明第二实施例图9所示光反射罩的后视图；
图14是本发明第二实施例图9所示光反射罩的前视图；
图15是本发明第二实施例图9所示光反射罩的输出照度图；
发明详述
在以下的描述中，参照附图并通过描述显示了本发明的特定实施例。应该理解，可以使用其它实施例，在不脱离本发明范围的情况下可以对其作出结构和其它变化。再者，各个实施例以及每个实施例的各个方面可以相互结合使用。因此，附图和详述将被看作是描述性的，而不是限制性的。在每个附图内的同一元件是由相同编号表示。
本发明涉及一个光反射罩，其用于光源产生的发射光。依照一个实施例，光反射罩是一个不规则四边形的梯形形状(trapezoidal)的腔体，一端是光接收端，另一端是光输出端。腔体内壁是反光地，有多个阶层或槽道用来将光反射从输出端出去。
现参照图1和2，图1是本发明第一实施例的一个光反射罩100的俯视图，图2是光反射罩100的底视图。光反射罩100有一个前板102、一个后板104、第一侧板106、和第二侧板108。前板102、后板104、第一侧板106和第二侧板108一起可以称为“板”。每个板从光反射罩100的顶部向其底部角度倾斜向外，在光反射罩100内部形成一个四边孔腔，孔腔从顶部到底部呈喇叭形。每个板的内面通常是反射的，从而在光反射罩内形成一个反射孔腔。依照一个实施例，每个板仅有一部分内面是反射的，或孔腔的至少一部分内面是反射的。前板102的横向对齐通常平行于后板104的横向对齐。第一侧板106和前板102形成的第一角度以及第二侧板108和前板102形成的第二角度通常是相等的。同样，第一侧板106和后板104形成的第三角度以及第二侧板108和后板104形成的第四角度通常也是相等的。所以，光反射罩有一个截顶的梯形的不规则四边形的棱锥台形状。
所述实施例的光反射罩通常是一个四边形截锥体或截顶的梯形棱锥的形状。所以，依照实施例，光反射罩的横向截面层是一个四边形或一个梯形形状。
光反射罩100的板在光反射罩100的顶部通常形成一个正方形或四边形开口109，并在光反射罩的底部形成一个更大的等腰梯形开口110(图2)。在使用时，光反射罩100的顶端被安置罩在光源上方，光从反射罩100的梯形开口发射出去或反射出去。
光反射罩的一个实施应用是LED照明，光反射罩的结构可以特别适合LED照明。但是，光反射罩不受限于LED照明应用，也可以用于其它照明类型，如白炽灯(incandescent)、荧光灯(fluorescent)、高压气体放电灯(high intensity discharge)、低压钠灯(low pressuresodium)、太阳能或任何其它照明类型。光反射罩实施例可以用于任何照明应用，如灯、街灯、公园照明、移动照明、室内照明、室外照明、建筑物照明、装饰照明、安全照明、和其它合适的应用。
参照图2，沿着板的内面，板内壁有圆周阶层112。阶层包括多个相邻隆脊(ridge)从光反射罩100的每个板的顶端延伸到底端。阶层112构成一个棱纹表面，每个阶层112在光反射罩100板的内壁周围形成一个四边环形隆脊。所以，术语“隆脊”和“阶层”可以相互替代使用。参照图3A和3B可以很容易地描述阶层112的形状。依照一个实施例，光反射罩100的内表面是糙面的亚光覆面，用以增强出光的均匀性。但是，其他效果的覆面也可以用在内表面上，如特定实施所要求。依照一个实施例，反射面包括真空沉积铝。依照另一个实施例，反射面包括真空沉积银。依照另一个实施例，反射面可以包括铝、银、或一个依照任何合适方法实施的铝银化合物。
图3A是本发明的第一实施例图1内沿着线A显示的光反射罩的截面图。在图3A内可以看到第一侧板106和第二侧板108的一个截面。在图3A所示的截面图内可以很容易看到在第一侧板106和第二侧板108上看到的每个阶层112的形状。在所述实施例里，每个阶层112有一个凸弧，远离板而弯曲。不同阶层的弯曲形状、高度和深度可能不同。光反射罩100有一个顶端114和一个底端116。
图3B是图2内沿着线B显示的光反射罩的截面图。在图3B内可以看到前板102和后板104的一个截面。在图3B所示的截面图内可以看到前板102和后板104的每个阶层的形状。
虽然每个阶层112通常有相同的高度，但是可以改变阶层高度以获得期望的光输出。另外，在不同阶层上弧半径值和弧的形状都可以不同，从大约2毫米到大约40毫米。在一个实施例里，弧半径在大约3毫米到大约12毫米的范围内。尽管提供了示例的变化范围，但是变化值可能取决于期望的输出均匀性、反射罩尺寸、和光源亮度。可以理解，弧值也可能依照使用的光反射罩的形状和具体照明应用的不同而不同。另外，虽然在附图内描述了一个特定弧半径，但可以使用其它合适的弧半径。
弧半径值的选择要考虑光损耗(optical loss)和均匀性(uniformity value)之间的权衡。半径值越小，均匀性越好，而光反射罩的光损耗则越大，因为光损耗至少部分是当光源发射的光与每个阶层相互作用时由光反射器内的光反射和衍射造成的。但是，由于反射和衍射造成的光损耗的量并不大，是可以接受的，因为输出光的均匀性的增长是相当大的。在一个实施例里，光损耗量大约是整个光功率的3％或小于3％。
依照本发明的一个实施例，弧半径在一个大约8毫米到大约15毫米的范围内。从底层到顶层弧半径都不同。阶层里也可以使用其它形状，如其它曲线形状或曲线和直线和角度的一个组合形状。
图4是本发明的第一实施例图1所示光反射罩的透视底视图。光反射器包括前板102、后板104、第一侧板106、和第二侧板108。在透视图内也可以看到内阶层112。
图5是本发明的第一实施例图1所示光反射罩的侧视图。第一侧板106的侧视图和第二侧板108的侧视图通常是相同的，所以在此仅显示一个侧视图。如在侧视图内所看到的，光反射罩100的前板102和后板104有一些弯曲，由编号118显示。另外，在光反射罩100的底端116，前板102和后板104包括一个喇叭扩口，由编号120显示。
图6是本发明的第一实施例图1所示光反射罩的后视图。后板104通常可能是一个等腰梯形形状。靠近光反射罩的顶端114可以看到第一侧板106和第二侧板108有一些弯曲。
图7是本发明的第一实施例图1所示光反射罩的前视图。前板102通常也可能是一个等腰梯形形状，梯形宽度比后板104(图6)更窄。但是，每个板的形状和相关尺寸不受限于所述实施例。可以看到第一侧板106和第二侧板108的喇叭扩口朝向光反射罩100的后板104。
图8是本发明的第一实施例图1所示光反射罩输出的照度图。照度图是计算机辅助光分析的结果，其显示在一个远离光源大约10米的距离上大约5米半径的光输出。照度图显示光反射罩产生一个不对称的输出分布。这种不对称的输出分布非常适合特定应用，包括但不限于室外照明和装修建筑照明。但是，不对称的光输出也可以适用于任何其它期望的应用。
参照图9到15，图9是本发明的第二实施例光反射罩200的俯视图，而图10是光反射罩200的底视图。除非有特别说明，有关在图1到8内描述的本发明第一实施例的以上描述同样适用于图9到15内描述的第二实施例。
光反射罩200有一个前板202、一个后板204、第一侧板206、以及第二侧板208。前板202、后板204、第一侧板206和第二侧板208一起可以被称为“板”。每个板从光反射罩200的顶部向其底部角度倾斜向外，在光反射罩200内形成一个四边孔腔。前板202的侧向对齐通常平行于后板204的侧向对齐。第一侧板206和前板202形成的第一角度以及第二侧板208和前板202形成的第二角度不是相等的。类似地，第一侧板206和后板204形成的第三角度以及第二侧板208和后板204形成的第四角度也不是相等的。这种角度不相等通常使得光反射罩200在梯形形状上有一些不规则。
光反射罩200的板，通常在光反射罩200的顶端形成一个方形或四边形开口209，在光反射罩的底端形成一个更大的梯形形状开口210(图10)。在使用时，光反射罩200的顶端被安置罩在光源如一个或多个LED的上方，光从光反射罩的梯形开口210散发出去或反射出去。
参照光反射罩的第二实施例，应该注意到，与在第一实施例内描述的等腰梯形形状开口110(图2)相比，光反射罩的底端开口210是梯形形状。具体而言，梯形形状底端开口210是一个直角梯形。但是，在第一和第二实施例内描述的底端开口的这两个形状，分别等腰梯形和直角梯形，仅仅是用于本发明实施例的合适形状的例子。底端开口的形状也可能包括其它四边形形状，包括但不限于简单四边形、凸形、凹形、正切形、环形、梯形、对折形、平行四边形、菱形、双心形、矩形、方形、或其它四边形形状。类似地，顶端开口的形状可能有任何其它合适的形状。虽然考虑和描述了四边形形状，但本发明实施例不受限于四边形形状，依照本发明实施例光反射罩可以是三边或多边形。再者，如上所述，板通常是平坦的，有一些弯曲。但是，每个嵌板的拓扑可以是任何合适的外形。
特别参照图10，沿着板内面，板内壁有多个阶梯形的周围层212。阶层212构成一个棱纹表面，每个阶层在光反射罩内壁周围形成一个四边环形隆脊。也可以在图11内看到阶层212。参照图2到4对阶层的描述同样适用于图9到15描述和显示的第二实施例的阶层。
图11是本发明第二实施例图9所示光反射罩的透视底视图。光反射罩包括前板202、后板204、第一侧板206、以及第二侧板208。也可以在透视图内观看到阶内层212。光反射罩200有一个顶端214和一个底端216。
图12是本发明第二实施例图9所示光反射罩的侧视图。第一侧板206的侧视图和第二侧板208的侧视图通常是一样的，所以在此仅显示一个侧视图。从侧视图可以看出，光反射罩100的前板202和后板204有一些弯曲，由编号218显示。另外，在光反射罩200的底端216，前板202和后板204包括一个喇叭扩口，由编号220显示。
图13是本发明第二实施例图9所示光反射罩的后视图。后板204可以是一个普通梯形形状。在靠近光反射罩200的顶端214的第一侧板206和第二侧板208上可以看到有轻微弯曲。
图14是本发明的第二实施例图9所示光反射罩的俯视图。前板202也可以是一个普通梯形形状，梯形宽度比后板204(图13)更窄。在靠近光反射罩200的顶端214的第一侧板206和第二侧板208上，也可以看到有一些弯曲。
图15是本发明的第二实施例图9显示的光反射罩输出的照度图。照度图是计算机辅助光分析的结果，其显示在一个远离光源大约10米的距离上大约一个5米半径的输出。照度图显示光反射罩有一个不对称的输出分布。
本发明实施例的光反射罩的一个优点是产生不对称的光分布。术语“不对称的光分布”被用来描述关于一个平面或一条线不是对称性的光输出。
在光反射罩的一个典型实施里，当被用于一个LED街灯时，特别是与具有一个对称性光分布的传统街灯进行比较时，在道路上的光分布有更大的均匀性。
虽然已经参照所述实施例特别显示和描述了本发明，但本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围条件下，可以在形状和细节上作出改变。例如，可以改变光反射罩的形状和尺寸以及板之间的关系。再者，也可以改变各个板显示的弯曲量。实施例的向外喇叭扩口形状也可以在不同角度上扩展。
光反射罩实施例可以由任何合适的材料制成，包括但不限于玻璃类材料、金属和金属类材料、塑料和聚合物类材料、天然材料、再造材料、和/或两个或多个不同材料的任何合适合成物。
所以，以上描述意在提供本发明的典型实施例，而本发明范围不受所提供具体实施例的限制。