[发明专利]在不利用外部遮光罩的情况下缩小高架照明器具的有效投影区域(EPA)的设备、方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

该申请根据35U.S.C.§119要求2012年10月1日提交的美国临时申请No.61/708,298的优先权，所述美国临时申请由此整体并入作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及缩小高架物体的有效投影区域(EPA)的装置。更具体地说，本发明涉及以不限制来自照明器具的光的投射的方式缩小高架照明器具的EPA的装置。

背景技术

众所周知，高架至相当高的高度的物体经受风荷载。许多因素决定置于暴露于风的物体上的载荷；风速和可扰乱空气流动的周围物体的存在是两个这样的因素。此外，对风荷载极为重要的是物体本身的形状；物体的直接邻接空气流动路径的部分常常被称为投影区域。对于照明器具，投影区域常常随器具的瞄准角改变而改变。

投影区域与物体的拖曳系数一起能用于在特定的瞄准角对给定的风速计算物体的有效投影区域(EPA)。在照明工业-尤其地户外照明中，必须知道照明器具(以及相关的托架、横臂等)的重量和EPA，使得任何高架结构(即，杆)被设计成经得起预期的风荷载。这样的准则可由诸如美国州公路及运输协会(AASHTO)的组织支配。

因此，能看到的是，有兴趣将照明器具的重量和EPA保持得低；低的EPA导致降低的风荷载，降低的风荷载和低的重量导致轻得多的高架结构，并且轻得多的高架结构导致降低的成本。如此说来，要考虑竞争性利益。例如，当器具包括外部遮光罩或被瞄准以便向下投射光时，器具的EPA可能是最低的，但以这样的方式使器具瞄准可能不适当地限制从那里投射的光的传播。在这样的情形下，设计者可通过改变器具的瞄准角接受较高的EPA，以便投射需要的光。作为另一示例，这可增加照明器具的重量以添加外部遮光罩，但添加的重量可能是合理的，以提供明暗截止并避免眩光。当人们考虑包括诸如发光二极管(LED)的多个光源的照明器具时，选择前述竞争性因素中的一个竞争性因素而不是另一竞争性因素的后果是综合的。例如，接受器具重量的增加以包括提供明暗截止的外部遮光罩可能对诸如高功率金属卤化物灯的大的、传统光源是足够的，但如果照明器具包含多个瞄准的LED，则单一外部遮光罩可能不再提供整齐的截止，并且由于包含在其中的LED的间隔和瞄准，可能产生不均匀的照明。

本领域以如下方式受益于缩小照明器具的EPA的附加装置：(i)不明显地增加器具的重量和(ii)不会不利地影响从那里投射的光，尤其地对于包括多个光源的照明器具。

一个解决方案是省略照明器具的外部遮光罩，以便避免不良照明效果。尽管这将降低器具的重量，但这将拆除用于提供从那里投射的光的明暗截止的所有装置。此外，省略外部遮光罩实际上能增大器具的EPA。于是，人们可考虑向被包含在所述照明器具内的每个光源添加遮光罩。尽管这可解决不均匀的照明，但其不会解决EPA，并且在仍然设置用于(i)在不与其他遮光罩物理地和相对于每个源的光输出图案干涉的情况下的每个光源的瞄准和(ii)整体排热的同时，还增加如何将多个光源和多个单独的遮光罩容纳在紧凑的空间中的担心。

因此，在本领域有改进的空间。

发明内容

提供了一种照明器具的设计，利用这种设计，外部透镜向外成弓形(即，圆顶、凸形)，以便容纳多个LED模块，这些LED模块中的至少一些具有它们自己的遮光罩。如所设想地，照明器具的设计证实了相比于利用平面外玻璃的标准照明器具的缩小的EPA、以及相比于利用具有外部遮光罩的平面外玻璃的标准照明器具的可比较的EPA和重量。此外，照明器具的设想设计(i)在无传输效率的明显损失的情况下和(ii)在无本领域常见的遮蔽、不均匀的光、或其他照明缺陷的情况下具有允许包含在其中的LED模块的大范围瞄准角的附加益处。

因此，本发明的主要目的、特征、优点或方面是相对技术现状改进和/或解决本领域的难题、问题或缺陷。

根据本发明的至少一个方面的方法包括：识别照明应用；设计复合的光输出图案(还被称为复合射束图案)，以便充分地照亮照明应用的目标区域；选择光学元件并将瞄准角分配给分别具有至少一个LED的多个LED模块，以便产生复合的光输出图案；以及(i)在不显著地降低传输效率的情况下，(ii)在维持低的EPA的同时，和(iii)在不引起诸如遮蔽或不均匀的光的不利照明效果的情况下，设计并瞄准采用圆顶式透镜的照明器具壳体，以便容纳多个LED模块。