一种用于光导纤维和区域照明的照明系统和方法 本发明涉及光导纤维的光源，更确切地说是涉及外部装置的光源，以形成在美学上令人感到愉快的区域照明并向光导纤维提供高亮度的光束。
一般光导纤维被用作形成在美学上令人感到愉快的照明效果，以使得建筑物、风景、游泳池等处能够突出其环境特征和轮廓。通常这种外部照明装置需要有防水的光源，这种防水光源的位置必须靠近所要突出的环境特征或轮廓，而这些环境特征或轮廓是由光导纤维散射的光使其光彩艳丽的，故要使光源在光导纤维长度上保持高亮度的光照。一般这种类型的照明是依靠低成本、易弯曲并且对气侯情况不敏感的塑料光导纤维来实现的，但是这种纤维在其输入端要求有极好的冷却，用来避免其熔化和损坏，而熔化和损坏则可归结为由于高亮度光源的工作位置紧密地靠近纤维所致。某种已有的外部装置的光源向光导纤维提供光束是依靠一对窗口来实现的，该对窗口插置在纤维端部与光源之间，并且沿着向光导纤维的端部提供照明的方向是间隔开的，以便在隔置地窗口之间使冷却空气通过(例如参阅美国专利号4,763,984可知)。这种类型的光源的一个缺点是其组合装置不美观，并且一般必须设在离开用光导纤维所要照明的环境特征或轮廓相当长的距离上，而光导纤维是由这种光源照亮的。
按照本发明，将一个标柱式照明定位装置以大致垂直的取向设置，用于安装在通常所要照明的一个区域或场所，面该区域或场所靠近由光导纤维所要照明的环境特征或轮廓，而光导纤维则接收来自上述照明定位装置的光束。将一个高亮度光源靠近该定位装置的上端设置，以便向下引导光照朝向一个遮挡及反光装置，该遮挡及反光装置包含一个中心开口，其与多个光导纤维的端部对准。来自光源的光束的中央部分的取向是穿过中心开口达到光导纤维的端部的，而光束的另一部分则从遮挡与反光装置的上表面沿相对于照明定位装置垂直取向的侧向方向反射到所要照明的周围区域。遮挡与反光装置的下表面或表面呈锥形逐渐朝向中心开口收拢，以使照明定位装置内的向上运动的空气流集中在光导纤维端部的周围，这些光导纤维的端部是靠近遮挡与反光装置上的中心开口设置的。一个通风机设置在遮挡与反光装置的下方，以便使空气向下运动，通过照明定位装置，从一个靠近照明定位装置下端的进入口，围绕着靠近中心开口的光导纤维的端部，而且穿过中心开口而朝向光源。冷却空气在升温情况下可以从照明定位装置内靠近照明定位装置的上端通过一个防风雨罩向外通风。遮挡与反光装置可以相对于中心开口分成若干个部分，以提供方便的装配和安装结构，从而使光导纤维的端部和遮挡与反光装置的中心开口保持对准，来自光源的光束的中心部分就是从该开口穿过。
现通过具体实施例并配合有关附图详细描述本发明的其它目的、结构以及方法。其中：
图1为按照本发明照明定位装置的前视图；
图2为图1所示照明定位装置的侧视图；
图3为图1的一部分遮挡与反光装置的俯视图；和
图4为本发明照明定位装置另一实施例的图解视图，其包含一个圆形外壳和锥形遮挡板。
现在参见图1和图2所示，其分别表示一个标柱式照明定位装置9的前视图和侧视图，该装置通常是在一个壳体11内垂直取向的，壳体11从下端13延伸到上端15。一个光源17设置在靠近壳体11的上端15的位置处，以使辐射光束向下对准进入壳体11中。而光源17可以任意地包含一个常用的高亮度低电压卤素丝灯泡，或是一个高亮度气体放电灯泡。一个遮挡与反光装置19在其内具有一个中心开口21，该遮挡及反光装置设在光源17的下方，以使来自光源17的辐射光束的中央部分通过，并沿相对于壳体11的垂直取向的侧向方向。反射来自由光源17的一部分辐射光束。由遮挡与反光装置19的上表面所反射的辐射光束通过靠近壳体11上端15的光口23散射出，而且遮挡与反光装置19的上表面可以设在相对于壳体的中心垂直轴线约呈45°角的位置上，以使辐射光束通过光口23形成有效的侧向反射。当然，遮挡与反光装置19可以具有一个普通金字塔的形状，用于配置在一个大致呈方形的壳体11内，也可以具有一个普通圆锥形状，用于配置在一个呈圆柱形的壳体11内。
在遮挡与反光装置19的上端处的中心开口21大致与壳体11的一个中心轴线对齐，以使来自光源17的辐射光束的中央部分在那里通过。当然，光源17可以包含一个具有一般形状的反光罩25，以使光通过中心开口21，并聚焦到靠近开口安装的光导纤维的端部上，如下面将要详述那样。因此来自光源17的辐射光束的主要部分可以通过开口21聚焦到靠近开口21安装的光导纤维的端部上，而来自光源17的辐射光束的另一部分则可从遮挡与反光装置19的上表面通过光口23反射到附近的环境中。为此，可以将遮挡与反光装置19的上表面进行抛光，或是可以任意用光谱反射。还可以在邻近光源17的部位处支承任意选择的滤色板26。此外，可以在光源17和遮挡与反光装置19之间插置一个带有驱动电机29的色轮27，以便形成在美学上令人感到愉快的彩色光而反射到环境中并且使其聚焦到光导纤维束35的端部上。可以随意地在壳体11内适当的安装一些电气器件和设置电路，它们可包含一个变压器31(例如用于气体放电灯17的升压，或用于卤素丝灯17的降压)、热保安开关、通风机控制和电源开关34以及类似电气装置。
现在参阅图3的俯视图，该图示出了遮挡与和反光装置19的其中一个分叉出的部分，该分叉出的部分基本上是沿一个中心垂直面分割开的，而其中一个这样的分叉出的部分如图1中所示那样，其包含一些整体制成的板片33，板片33基本上位于中心垂直面内，以为光导纤维束35提供便利的安装支承，从而使其与中心开口21保持对准，以接收来自光源17的辐射光束的主要部分而这些光束的主要部分聚焦到光导纤维束35的端部上。光导纤维束35可以经由壳体11确定其路线，例如在经过通风机之后通过压力通风系统43，通风系统的位置是设在靠近壳体11的下端13的一个空气进口39的上方，在地面下方通过而到达选定的光导纤维的照明位置。壳体11的上端可以适当地用罩41来防风雨，以传统方式形成一个空气通风并防止水进入到壳体11的内部。
现参阅图4所示，其表示有本发明另一实施例的一个图解示意图，光导纤维束在此被装配在一个大致呈圆柱形的外壳体51内。当然，外壳体51也可以具有任意适合的多边形状，例如五角形、六角形、八角形等等类似形状，其目的在于使其更美观。外壳体51在其下端以适当方式固定在地面上或通过一个固定座架53固定在支承结构上，外壳体的上部支承一个风雨罩55用来防止雨水，但可从外壳体51的内部通过冷却空气。一个升压或降压的变压器56和用于灯61、通风机57和色轮电机71的相关电路均安装在外壳体51的下部。通风机57可以设置在外壳体51的下部，而外壳体51可以适当地设置间隔隔开，用以产生一个压差穿过通风机57，以促成周围空气流入到外壳体51内，并且经由遮挡及反光装置59朝向灯61流动，接着经罩55流出。一个光导纤维电缆63的路线可设置成经由外壳体51的下端直通到一个安装结构65上，该安装结构将光导纤维的端部靠近遮挡及反光装置59中的开口66支承在灯61的焦点上。这样，就促使冷却空气经通风机57流入到外壳体51内，在遮挡及反光装置59的开口66的区域内环绕在电缆63的光导纤维的端部，再围绕灯61，并且通过罩55流出到外部环境中。来自灯61的一部分光束被聚焦到电缆63的光导纤维的端部上，该端部则被支承在靠近遮挡及反光装置59的开口66的位置上，而来自灯61的另一部分光束则从遮挡及反光装置59的上部反射表面通过环形透镜67沿一个大致侧向的方向反射，以形成局部照明。一个色轮69和相关的驱动电机71可以设置在来自灯61的一部分光束范围内，以便可以任意呈周期性地改变光导纤维光照的色彩。
在本发明的每个实施例中，遮挡及反光装置19、59可以用金属薄板方便地制成，然而其下表面则形成一个向上逐渐变小的锥形或金字塔形结构，该结构对向上运动中的空气围绕光导纤维束35、63的端部进行导向，该光导纤维的端部则位于靠近中心开口21、66的位置上。这样，对易于在高温下熔化或急剧损耗面损坏的成束的塑料光导纤维35、63的端部，其损坏归因于例如对于来自光源17、61的聚焦的辐射光束，可以用流动空气来冷却，在空气通过中心开口21、66朝向光源17、61运动期间空气被集中在这些端部的周围。成束的光导纤维35、63的端部可以位于或高于或低于中心开口的边沿位置上，用以由空气通过遮挡与反光装置19、35的开口来使其有最充分的冷却。然而，在空气经罩41、55排出壳体11、51之前光源17、61也是由运动中的空气来冷却。通风机37、57是设置在壳体内的一个压力通风系统43上，以便通过进入口39吸入周围冷却空气并且产生一个压差穿过通风机37、57，而使空气通过壳体11、51以及通过遮挡及反光装置19、59的中心开口21、66向上运动。当然，通风机37、57可以设在遮挡与反光装置19、59的上方，以吸引空气通过中心开口21、66，而且本发明器件的垂直取向也是可以颠倒过来的，而形成来自光源17、61的一部分辐射光束通过位于靠近壳体下端位置的光口从侧向发出，此时光源17、61、遮挡与反光装置19、59、通风机37、57和进入口39仍保持原有相对关系，但取向是颠倒的。另一种方法，可以使光源17、61的取向朝着成束的光导纤维35、63的端部向上引导光束，其路线以适当的方式越出壳体11、51。在这样的光源17、61和光导纤维的端部的取向中，可以将遮挡与反光装置19、59颠倒过来，在反光装置表面上向上、向外逐渐变小。在遮挡与反光装置的表面上则是向下、向内朝向中心开口逐渐变小。可以使一个通风机的取向为在壳体内吸引或促使空气通过这个替换结构中的中心开口21、66。
因此，本发明的照明定位装置有效地利用来自一个光源的全部辐射光束来照明周围区域，并对一束光导纤维提供辐射光束，其方式是将气流集中到照明定位装置内，以保护光导纤维能在高温下工作。