[发明专利]高能效高强度照明器材及用于高效实用节能高强度照明的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119，本申请要求2005年1月18日提交的美国临时申请No.60/644784的优先权，其全部内容以引用的方式结合于此。本申请还是下列全部在2005年1月18日提交的美国临时申请的非临时申请：No.60/644639；No.60/644536；No.60/644747；No.60/644534；No.60/644720；No.60/644688；No.60/644636；No.60/644517；No.60/644609；No.60/644516；No.60/644546；No.60/644547；No.60/644638；No.60/644537；No.60/644637；No.60/644719；No.60/644687，各申请的全部内容以引用的方式结合于此。

本申请还要求2004年2月24日提交的共同未决的美国申请No.10/785867的优先权。

以引用的方式结合于此

下列美国专利的全部内容以引用的方式结合于此：

4816974

4974303

5161883

5600537

5816691

5856721

6036338

同属于本申请人的共同未决美国专利No.10/785867(专利申请公开号US 2005/0184681)的全部内容以引用的方式结合于此。

I.背景技术

A.技术领域

本发明涉及产生用于相对远目标的高强度受控集中光束的照明器材。具体地说，本发明涉及这种照明器材、其使用方法及其在组合使用多个这样器材的系统中的应用，这种照明器材通常置于高杆上，以便以节能的方式组合地照亮目标区域，这种照明器材具有更少的眩光和溢散光，并且具有降低成本和/或工作费用的能力。一个主要的例子是运动场照明。

B.现有技术中的问题

运动场的照明通常被称作运动照明。图1A-1G显示了一种这样的运动照明设施。图1A中的足球场5由架设于杆6(见图1A)上的一组照明器材2的阵列1照亮。如本领域所公知，现有各种方法用于设计杆6和器材2的数量、类型和位置，以为场地提供理想或所需的光量和均匀度。通常有预先设定的光照量和均匀度规格以便遵从。

大多数传统形式的运动照明器材2是直径为若干英尺的碗形铝反射器，带有通过可调转向节4(见图1B)由横臂7悬挂的透明玻璃透镜3，横臂7固定于杆6上。每个照明器材2围绕竖直和水平轴线具有一些可调性。每个器材2因此能够通过相对于横臂7调节转向节4而唯一地瞄准目标区域或场地5。

运动照明器材2的这种普通配置在多年来保持相对恒定，这是因为其为相对经济和耐用的设计。它代表了希望经济地控制高强度光至远距离目标、同时使风负荷最小化着二者之间的合理协调；当器材在室外在一些墙壁上升高到超过100英尺空中时，风负荷特别明显。更为大型的反射器能够更好地控制灯具。然而，风负荷可能导致不实用。运动照明系统的显著一块成本涉及如何升高灯具。风负荷越大，杆必须具有更高的鲁棒性并且因此而更昂贵。此外，传统铝碗形反射器通过旋压工艺(spinning process)形成。对于不同照明用途，杆6上的不同器材2需要不同光束形状。用于产生铝碗形反射器的旋压工艺相对高效和经济，甚至可以实现各式各样的反射器形状和灯具控制效果。铝的耐蚀性非常有利，特别是对于室外照明。

经济性对于大多数运动照明而言是一项重要因素。主要运动照明消费者包括各种团体，例如学校区、市政改造部门和私人运动设团。这些团体对成本特别敏感。当然，如果将一百个照明器材架设在十个杆上的话，更容易满足场地的光量和均匀度规格。照明设计者可以确保多于所需的光量被供应至场地和场地上方空间容积。然而，但对于大多数消费者来说，成本因素将阻止这样做。由于运动照明并不总是必需的，因此可能并不被购置。

因此，针对降低运动照明系统成本付出了很多努力。一种途径是使适当照明目标场地所需的照明器材数量最小化。计算机程序为此被研制出来。编程可以实现照明最优化，这又使得杆和器材的数量最小化，以满足某一用途的照明规格。通常，所需的照明器材越少，所导致的器材成本越低，并且举高器材的杆的成本越低。