Источник света со световодом фотодатчиков
Изобретение относится к светотехнике. Источник света содержит один или несколько светоизлучающих элементов, один или несколько фотодатчиков и световод фотодатчиков, например, планарный световод. Световод фотодатчиков выполнен с возможностью захвата и направления некоторой части света, излучаемого из одного или нескольких светоизлучающих элементов, к одному или нескольким фотодатчикам, оптически связанным с ним, при этом свет, воспринимаемый ими, используется как основной параметр для управления соответствующими выходными излучениями одного или нескольких светоизлучающих элементов. Технический результат - возможность обеспечить заданный уровень цвета выходного излучения. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 13 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области освещения, в частности к источнику света со световодом фотодатчиков.
Уровень техники
Успехи в области получения и повышения светового потока светоизлучающих приборов, таких как твердотельные полупроводниковые и органические светодиоды, сделали эти приборы пригодными для использования в системах освещения общего назначения, включая архитектурное освещение, освещение зрелищных предприятий и дорожное освещение. Светодиоды все в большей степени становятся конкурентоспособными по сравнению с такими источниками света, как лампы накаливания, люминесцентные лампы и газоразрядные лампы высокой интенсивности. Кроме того, по мере расширения выбора светодиодов по длинам волн с увеличением выбора из них светильники белого света и света с изменяющимся цветом становятся все более популярными. По этой причине имеется насущная необходимость в усовершенствованном регулировании цвета света, излучаемого этими светильниками.
В общем, светильник белого света или света с изменяющимся цветом содержит различные светодиоды с одной длиной волны, такие как красный, зеленый, синий и при желании янтарный светодиоды. Цвет света, излучаемого светильником, можно изменять и/или оптимизировать, изменяя относительные интенсивности этих светодиодов.
Однако одна трудность, обычно связанная со светильниками белого света и света с изменяющимся цветом, заключается в том, что выходное излучение каждого светодиода изменяется различным образом при изменениях окружающей и/или рабочей температуры. Если отношение средних токов возбуждения светодиодов не изменять для приспособления к этой ситуации, комбинированный выходной цвет светильника может изменяться часто ощутимо и обычно в нежелательной степени. Другие факторы, которые могут влиять на выходной цвет, могут включать в себя старение светодиодов и снижение выходной интенсивности светильника.
Вследствие этого, чтобы получать стабильный выходной цвет, то есть выходной цвет, который поддерживается по существу одним и тем же, несмотря на изменения окружающей и/или приборной температуры, старение светодиодов и/или изменения полной выходной интенсивности, может быть необходимо контролировать цветность комбинированного выходного излучения светодиодов и подавать сигнал обратной связи на их контроллер, который управляет светодиодами для по существу поддержания заданного выходного цвета. Такое регулирование с обратной связью можно также применять для по существу поддержания заданной выходной яркости светильника, радиометрической мощности и тому подобного, а также поддержания и/или оптимизации качества цвета светильника и/или эффективности цветовоспроизведения.
Ниже даются некоторые примеры источников света, имеющих систему регулирования с обратной связью. Например, в патенте США № 6964500 описано жидкокристаллическое устройство отображения, имеющее красный, зеленый и синий светодиоды, ориентированные на световодную пластинку и связанные с ней для равномерного распространения и рассеяния света светодиодов по большой выходной площади поверхности пластинки с помощью рассеивающего участка, имеющего печатную структуру, состоящую из микроточек. Кроме того, для обнаружения света, выходящего из световодной пластинки через эту боковую поверхность, и регулирования яркости светодиодов на основании этого обнаруженного света, предусмотрен оптический датчик, связанный с боковой поверхностью световодной пластинки через экранирующий свет элемент.
В патенте США № 6753661 описаны устройство и способ обратной подсветки электронного дисплея с использованием светодиодов и микропроцессора для регулирования с обратной связью, предназначенного для регулирования яркости, радиометрической мощности и уровней цветов устройства, где уровень обратной подсветки белым светом поддерживается по существу постоянным. Аналогичное применение обратной подсветки также описано Philips Lumileds Lighting Company в документе под названием “LED Backlighting from Revolution to Reality”, опубликованном 7 июня 2004 г., (http://www.lumileds.com/pdfs/tp39_us_fpd_2004.pdf), тогда как в OSRAM Application Note on Light Guides, опубликованном на (http://catalog.osramos.com./media/_en/Graphics/00026784_0.pdf) 25 апреля 2002 г., предложены некоторые общие основные принципы, относящиеся к планарным световодам в случае, когда они имеют отношение к таким применениям обратной подсветки.
Кроме того, светильник, содержащий систему регулирования с обратной связью, описан в патенте США № 6741351, при этом в светодиодном светильнике с излучением белого света матрица из красных, зеленых и синих светодиодов сочетается с узлом обратной связи, выполненным с возможностью поддержания заданного цветового баланса. Узел обратной связи включает в себя фотодиоды, расположенные для улавливания света, отражаемого от частично отражающего элемента, помещенного на пути комбинированного выходного излучения матрицы светодиодов. В качестве альтернативы, для получения аналогичных результатов каждый светодиод имеет связанный с ним фотодиод, включенный в корпус светодиода или находящийся в отдельном корпусе.
В общем, описанные выше и другие такие доступные в настоящее время источники света имеют различные недостатки, а именно в части оптической связи выходного излучения светодиодов с датчиком (датчиками) системы регулирования с обратной связью. Например, нежелательный окружающий свет может падать на датчик и приводить к погрешностям сигнала обратной связи; свет, достигающий датчика (датчиков) может быть недостаточным для получения отвечающего требованиям сигнала обратной связи; соответствующие вклады светодиодов могут не быть достаточно сбалансированными и/или датчиком (датчиками) может затеняться часть выходного излучения источника света.
Вследствие этого имеется необходимость в источнике света, в котором устранены некоторые из недостатков известных источников света.
Эта информация об уровне техники предоставлена для раскрытия сведений, которые, как полагает заявитель, могут относиться к настоящему изобретению. Не обязательно предполагается, и не следует понимать, что что-либо из вышеуказанной информации составляет уровень техники по отношению настоящему изобретению.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании источника света со световодом фотодатчиков. В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложен источник света, содержащий: по существу планарный световод, содержащий один или несколько участков ввода и один или несколько участков вывода; один или несколько светоизлучающих элементов, при этом каждый элемент выполнен с возможностью излучения света вокруг соответствующей оптической оси и расположен так, что его осевая составляющая является по меньшей мере частично направленной к выходу источника света, и так, что его радиальная составляющая по меньшей мере частично вводится в упомянутый по существу планарный световод через упомянутые один или несколько участков ввода; и один или несколько фотодатчиков, оптически связанных с упомянутыми одним или несколькими участками вывода, для использования при регулировании выходного излучения каждого из упомянутых одного или нескольких светоизлучающих элементов на основании выводимого света, воспринимаемого ими.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен источник света, содержащий: один или несколько светоизлучающих элементов; по существу планарный световод, содержащий один или несколько участков ввода и один или несколько участков вывода, при этом упомянутый по существу планарный световод выполнен с возможностью захвата рассеянного света, излучаемого из упомянутого одного или нескольких светоизлучающих элементов, через упомянутые один или несколько участков ввода; и один или несколько фотодатчиков, оптически связанных с упомянутыми одним или несколькими участками вывода, для использования при регулировании выходного излучения каждого из упомянутых одного или нескольких светоизлучающих элементов на основании выводимого света, воспринимаемого ими.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
фиг. 1 - вид сверху источника света, содержащего световод фотодатчиков, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - сечение фиг. 1 по линии 2-2;
фиг. 3 - увеличенное сечение фиг. 1 по линии 3-3;
фиг. 4 - увеличенное сечение источника света, содержащего световод фотодатчиков, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 - увеличенное сечение источника света, содержащего световод фотодатчиков, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 - вид сверху источника света, содержащего световод фотодатчиков, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 7 - вид сверху источника света, содержащего световод фотодатчиков, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 - вид сверху источника света, содержащего световод фотодатчиков, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 9 - вид сверху крышки световода, предназначенной для использования совместно с источником света, содержащим световод фотодатчиков, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 10 - вид снизу крышки световода по фиг. 9;
фиг. 11 - сечение источника света, содержащего световод фотодатчиков и крышку световода по фиг. 9, при этом сечение выполнено по линии В-В;
фиг. 12 - сечение участка источника света, содержащего световод фотодатчиков и крышку световода, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 13 - сечение участка источника света, содержащего световод датчиков и многослойное покрытие крышки световода, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Определения
Термин «светоизлучающий элемент» используется для определения прибора, который испускает излучение в области или наборе областей электромагнитного спектра, например в видимой области, инфракрасной и/или ультрафиолетовой области, при возбуждении, например, путем приложения разности потенциалов к нему или пропускания тока через него. Поэтому светоизлучающий элемент может иметь монохроматическую, квазимонохроматическую, полихроматическую или широкополосную спектральную эмиссионную характеристику. Примеры светоизлучающих элементов включают в себя полупроводниковые, органические или полимер/полимерные светодиоды, покрытые люминофором светодиоды с оптической накачкой, нанокристаллические светодиоды с оптической накачкой или другие аналогичные приборы, что нетрудно понять специалисту в данной области техники. Кроме того, термин «светоизлучающий элемент» используется для определения конкретного устройства, которое испускает излучение, например кристалла светодиода, и в равной степени может использоваться для определения сочетания конкретного устройства, которое испускает излучение, с оболочкой или корпусом, внутри которого помещено конкретное устройство или устройства.
Термин «по существу планарный световод» используется для определения световода, выполненного в общем с возможностью распространения света в пределах двумерной поверхности. Например, по существу планарный световод может включать в себя пластинчатый световод или волновод, плоский световод или волновод, поверхностный световод или волновод, или другие подобные световодные или волноводные структуры, что нетрудно понять специалисту в данной области техники. Термин «по существу планарный световод» также считается включающим в себя различные двумерные световоды или волноводы разных конфигураций и форм, плоских или имеющих кривизну или округленность, не оказывающие чрезмерного влияния на характеристики распространения света или волны.
Термин «участок ввода» используется для определения участка световода фотодатчиков, через который свет может «захватываться» и/или «вводиться» с тем, чтобы он распространялся в нем. Участок ввода выполнен с возможностью позволять свету преимущественно входить в световод, однако при определенных обстоятельствах некоторая часть света может выходить из световода через участок ввода. Как нетрудно понять специалисту в данной области техники, участок ввода включает в себя «краевой участок ввода», например, наружный край световода или внутренний край, полученный, например, механической обработкой, осуществляемой для образования в световоде окон, отверстий, канавок и тому подобного, имеющих разнообразные формы. Краевой участок ввода может быть плоским, то есть по существу перпендикулярным к основной поверхности световода, криволинейным, наклонным и/или при необходимости может иметь покрытие для получения заданных характеристик ввода. Кроме того, должно быть понятно, что участок ввода может также включать в себя «поверхностный участок ввода», например поверхностный участок, модифицированный для улучшения ввода света, поступающего на этот участок световода. Например, поверхностный участок ввода может быть определен как участок световода, имеющий поверхность, которая сделана, например, шероховатой, текстурированной, подвергнута механической обработке и/или выполнена тисненой, чтобы она действовала как рассеиватель, что позволяет свету взаимодействовать с этим участком с обеспечением ввода в световод.
Термин «участок вывода» используется для определения участка световода фотодатчиков, через который свет может «отводиться» и/или «выводиться» из световода. Участок вывода выполнен с возможностью позволять свету преимущественно выходить из световода, однако при определенных обстоятельствах некоторая часть света может входить в световод через участок вывода. Как нетрудно понять специалисту в данной области техники, участок вывода включает в себя «краевой участок вывода», например наружный край световода или внутренний край, полученный, например, механической обработкой, осуществляемой для образования в световоде окон, отверстий, канавок и тому подобного, имеющих разнообразные формы. Краевой участок вывода может быть плоским, то есть по существу перпендикулярным к основной поверхности световода, криволинейным, наклонным и/или при необходимости может иметь покрытие для получения заданных характеристик вывода. Кроме того, следует понимать, что участок вывода может также включать в себя «поверхностный участок вывода», например поверхностный участок, модифицированный для улучшения вывода света, распространяющегося в световоде. Например, поверхностный участок вывода может быть определен как участок световода, имеющий поверхность, которая сделана, например, шероховатой, текстурированной, подвергнута механической обработке и/или выполнена тисненой, чтобы она действовала как рассеиватель, что позволяет свету взаимодействовать с этим участком изнутри световода с обеспечением отвода из световода. Другие такие способы вывода должны быть легко понятными специалисту в данной области техники и поэтому не считаются исключенными из настоящего определения.
Термин «рассеянный свет» используется для определения света, выходящего из данного светоизлучающего элемента, который обычно не рассматривается как принимающий участие в суммарном выходном излучении источника света, содержащего данный светоизлучающий элемент. Например, даже при том, что светоизлучающий элемент может быть выполнен с возможностью излучения света в заданном направлении, и этот свет, излучаемый в этом заданном направлении, при желании в общем можно использовать с помощью различных выходных оптических схем для получения общего выходного излучения источника света, дополнительный свет может все же излучаться по другим направлениям. Этот дополнительный свет в общем не является особенно значительным в расчете суммарного излучения источника света. Один пример рассеянного света может включать в себя свет, излучаемый с боковых поверхностей светоизлучающего элемента, который номинально является излучающим вперед (то есть свет, излучаемый из светоизлучающего элемента радиально, имеющий по существу преобладающую осевую эмиссионную составляющую). В качестве альтернативы или в сочетании с вышеуказанным, рассеянный свет может включать в себя обратно рассеянную или отраженную составляющую света, направленную по оси и/или радиально, с отклонением от преобладающего направления излучения светоизлучающего элемента (например, вследствие внутренних отражений в корпусе светоизлучающего элемента, обратного рассеяния на примесях, компонентах корпуса и/или наличия локализованных изменений показателя преломления, например, из-за пузырька/газа, захваченного в герметизирующем материале светоизлучающего элемента, дефектов в выходной линзе и так далее). Другие такие примеры должны быть совершенно очевидными для специалиста в данной области техники. В общем, термин «рассеянный свет» используется для определения составляющей света, излучаемого данным светоизлучающим элементом, которая является по большей части вторичной по отношению к преобладающей эмиссионной составляющей, то есть составляющей, преимущественно используемой для получения заданного выходного излучения источника света, содержащего данный светоизлучающий элемент.
Используемый в настоящей заявке термин «около» относится к отклонению, составляющему ±10% номинального значения. Следует понимать, что такое отклонение является всегда включенным в любое заданное значение, приведенное в настоящей заявке, независимо от того, поясняется это прямо или нет.
Если не определено иное, все технические и научные термины, используемые в настоящей заявке, имеют одно и то же значение, обычно понятное специалисту в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение.
В соответствии с настоящим изобретением предусмотрен источник света со световодом фотодатчиков. В частности, согласно настоящему изобретению предусмотрен источник света, содержащий один или несколько светоизлучающих элементов, один или несколько фотодатчиков и световод фотодатчиков, такой как, например по существу планарный световод. Световод фотодатчиков обычно выполнен с возможностью захвата и распространения некоторой части света, излучаемого одним или несколькими светоизлучающими элементами, к одному или нескольким фотодатчикам, оптически связанным с ним, при этом свет, воспринимаемый ими, может использоваться в качестве основного параметра для регулирования соответствующих выходных излучений одного или нескольких светоизлучающих элементов.
Светоизлучающие элементы в общем расположены в источнике света так, что значительная часть и/или преобладающая составляющая излучения каждого светоизлучающего элемента направляется к выходу источника света, тогда как меньшая часть и/или по большей части вторичная составляющая излучения каждого светоизлучающего элемента выводится в световод фотодатчиков, например в по существу планарный световод, через один или несколько его участков ввода. В таком случае свет, вводимый в световод фотодатчиков, может распространяться к одному или нескольким участкам вывода световода, где он может восприниматься одним или несколькими фотодатчиками, оптически связанными с ними. Воспринимаемый свет в общем может быть использован как основной параметр для регулирования выходного излучения одного или нескольких светоизлучающих элементов, например, по существу для поддержания заданного выходного излучения источника света.
При необходимости источник света может дополнительно содержать крышку световода или что-либо подобное. Эта крышка световода может быть расположена относительно световода, например, для улучшения характеристик световодного распространения световода и/или снижения проникновения паразитного света, например, окружающего и/или нежелательного рассеянного света, в световод и снижения влияния на данные измерений на одном или нескольких фотодатчиках. Примеры крышек световода, которые будут дополнительно рассмотрены ниже, могут включать в себя, не ограничиваясь, одну или несколько по существу непрозрачных структур (например, покровную пластинку или что-либо подобное, выполненную из пластика, металла и так далее) и/или однослойные или многослойные покрытия, например отражающие и/или непрозрачные оптические покрытия, окрашенные, осажденные и/или иным способом помещенные на одну или несколько поверхностей световода.
Светоизлучающий элемент (элементы)
Источник света обычно содержит один или несколько светоизлучающих элементов. Как определено выше, при желании один или несколько светоизлучающих элементов могут представлять собой сборку светоизлучающих элементов, в различных сочетаниях содержащую корпус, выходную оптику (например, линзу, такую как полусферическая линза, фильтр, покрытие и так далее), схемы возбуждения и тому подобное. В одном варианте осуществления светоизлучающий элемент установлен в источнике света на подложке, функционально связанной со схемами возбуждения, выполненными с возможностью возбуждения светоизлучающего элемента. Например, светоизлучающий элемент может быть приведен в действие с помощью печатной платы или чего-либо подобного, которая может быть выполнена конкретно с возможностью возбуждения единственного светоизлучающего элемента или выполнена с возможностью возбуждения группы или матрицы светоизлучающих элементов, соединенных в различных последовательных и/или параллельных конфигурациях.
В одном варианте осуществления каждый светоизлучающий элемент в общем выполнен с возможностью излучения света в прямом направлении, то есть по направлению вдоль оптической оси светоизлучающего элемента или сборки из них. Свет, излучаемый такими светоизлучающими элементами, обычно содержит значительную осевую составляющую и меньшую радиальную составляющую. Например, большая часть света, излучаемого этими светоизлучающими элементами, обычно концентрируется в пространственном угле вокруг оптической оси светоизлучающего элемента и/или сборки, тогда как только небольшая часть света излучается радиально или в стороны.
В одном варианте осуществления это радиальное или боковое излучение содержит рассеянное излучение, не особенно значительное по сравнению с суммарным выходным излучением светоизлучающего элемента, и в общем оно вносит ограниченный вклад в суммарное выходное излучение источника света. Однако рассеянный свет можно использовать для контроля выходного излучения одного или нескольких светоизлучающих элементов, а именно путем ввода этого рассеянного света в световод фотодатчиков. В одном варианте осуществления нежелательный и/или рассеянный свет, излучаемый радиально и/или с боковой поверхности светоизлучающего элемента, вводится в по существу планарный световод для обнаружения ниже по ходу света. Рассеянный свет, излучаемый несколькими различными светоизлучающими элементами, может быть объединен в по существу планарном световоде и направлен к единственному фотодатчику или к нескольким фотодатчикам (например, к различным фотодатчикам, выполненным с возможностью обнаружения света, имеющего различные составляющие цвета и так далее).
В другом варианте осуществления каждый из одного или нескольких светоизлучающих элементов источника света выполнен с возможностью излучения света вокруг соответствующей оптической оси и расположен так, что его осевая составляющая направлена к выходу источника света, и так, что его радиальная составляющая направлена к одному или нескольким участкам ввода световода фотодатчиков.
В еще одном варианте осуществления один или несколько светоизлучающих элементов выполнены таким образом, что рассеянный свет, излучаемый из них, направляется к одному или нескольким участкам ввода световода фотодатчиков. Как определено выше, такой рассеянный свет может включать в себя одну или несколько по большей части вторичных составляющих излучения светоизлучающих элементов, которые не являются преимущественно используемыми для выходного излучения источника света, как, например, радиальный, рассеянный обратно и/или испытавший внутреннее отражение свет, излучаемый преимущественно осевым и/или излучающим вперед светоизлучающим элементом и так далее.
В еще одном варианте осуществления один или несколько светоизлучающих элементов выполнены таким образом, что небольшая часть и/или по большей части вторичная составляющая света, излучаемого из них, направляется к одному или нескольким участкам ввода световода фотодатчиков, тогда как основная часть и/или преобладающая составляющая света, излучаемого из них, направляется к выходу источника света.
Специалисту в данной области техники нетрудно понять, что другие подобные конфигурации источников света могут считаться находящимися в рамках контекста настоящего документа. А именно различные варианты осуществления источника света, содержащего один или несколько светоизлучающих элементов, выполненных с возможностью излучения света к выходу источника света и к участку ввода световода фотодатчиков для направления его с обнаружением ниже по ходу света, могут считаться находящимися в рамках контекста настоящего документа без отступления от общего объема и сущности настоящего описания.
Кроме того, в одном варианте осуществления один или несколько светоизлучающих элементов представляют собой один или несколько отдельных светоизлучающих элементов, каждый из которых имеет соответствующий эмиссионный спектр или цвет. Они могут включать в себя светоизлучающие элементы различных типов с большой яркостью и/или высокой интенсивностью и/или светоизлучающие элементы других типов со стандартной и/или обычной интенсивностью. В одном таком варианте осуществления источник света содержит три светоизлучающих элемента, состоящих из красного светоизлучающего элемента, зеленого светоизлучающего элемента и синего светоизлучающего элемента, комбинированное выходное излучение которых является регулируемым для получения выходного излучения заданного цвета или белого света. В другом таком варианте осуществления источник тока содержит четыре светоизлучающих элемента, состоящих из красного светоизлучающего элемента, янтарного светоизлучающего элемента, зеленого светоизлучающего элемента и синего светоизлучающего элемента, комбинированное выходное излучение которых опять-таки является регулируемым для получения выходного излучения заданного цвета или белого света. Другие такие сочетания цветов должны быть очевидными для специалиста в данной области техники.
В другом варианте осуществления один или несколько светоизлучающих элементов представляют собой одну или несколько групп или матриц светоизлучающих элементов, при этом каждая группа или матрица имеет соответствующий эмиссионный спектр или цвет. Эти одна или несколько групп или матриц могут включать в себя светоизлучающие элементы различных типов с большой яркостью и/или высокой интенсивностью и/или светоизлучающие элементы других типов со стандартной и/или обычной интенсивностью. В одном таком варианте осуществления источник света содержит три группы или матрицы светоизлучающих элементов, состоящих из группы или матрицы красных светоизлучающих элементов, группы или матрицы зеленых светоизлучающих элементов и группы или матрицы синих светоизлучающих элементов, комбинированное выходное излучение которых является регулируемым для получения выходного излучения заданного цвета или белого света. В другом таком варианте осуществления источник света содержит четыре группы или матрицы светоизлучающих элементов, состоящих из группы или матрицы красных светоизлучающих элементов, группы или матрицы янтарных светоизлучающих элементов, группы или матрицы зеленых светоизлучающих элементов и группы или матрицы синих светоизлучающих элементов, комбинированное выходное излучение которых является регулируемым для получения выходного излучения заданного цвета или белого света. Другие такие сочетания цветов должны быть очевидными для специалиста в данной области техники.
Световод фотодатчиков
Источник света включает в себя световод фотодатчиков, содержащий один или несколько участков ввода для захвата части света, излучаемого одним или несколькими светоизлучающими элементами, и один или несколько участков вывода для отвода по меньшей мере некоторого количества этой части света, чтобы он воспринимался одним или несколькими фотодатчиками, оптически связанными с ними. В одном осуществлении световод фотодатчиков представляет собой по существу планарный световод.
Как определено выше, один или несколько участков ввода в различных сочетаниях могут представлять собой один или несколько краевых участков ввода и/или один или несколько поверхностных участков ввода. Точно так же один или несколько участков вывода в различных сочетаниях могут представлять собой один или несколько краевых участков вывода и/или один или несколько поверхностных участков вывода.
Световод фотодатчиков может в общем содержать единственный участок ввода, предназначенный для ввода света, излучаемого всей группой или подгруппами из одного или нескольких светоизлучающих элементов, или может содержать соответствующий участок ввода для каждого из одного или нескольких светоизлучающих элементов. Например, в одном варианте осуществления световод содержит три участка ввода, по одному для каждого из трех светоизлучающих элементов источника света (например, RGB-источника света (красного, зеленого, синего)). В другом варианте осуществления световод содержит четыре участка ввода, по одному для каждого из четырех светоизлучающих элементов (например, RAGB-источника света (красного, янтарного, зеленого, синего)).
В другом варианте осуществления конкретный участок ввода может быть выполнен с возможностью обеспечения ввода света, излучаемого двумя или большим количеством светоизлучающих элементов. Например, в одном таком варианте осуществления два или более светоизлучающих элементов могут быть расположены симметрично в пределах окна световода, при этом его край образует краевой участок ввода, через который свет от двух или более светоизлучающих элементов может быть симметрично введен в световод. Примеры таких многоэлементных конфигураций могут включать в себя два светоизлучающих элемента, симметрично расположенных в пределах овального окна, три светоизлучающих элемента, симметрично расположенных в пределах треугольного окна, четыре светоизлучающих элемента, симметрично расположенных в пределах квадратного или прямоугольного окна, и другие такие конфигурации, совершенно понятные специалисту в данной области техники.
Точно так же световод фотодатчиков может содержать единственный участок вывода для направления света на всю группу или подгруппы из одного или нескольких фотодатчиков или может содержать соответствующий участок вывода для каждого из одного или нескольких фотодатчиков. Например, в одном варианте осуществления световод содержит три участка вывода, по одному для каждого из трех фотодатчиков источника света (например, фотодатчиков, соответственно выполненных с возможностью восприятия красного, зеленого и синего света в RGB-источнике света). В другом варианте осуществления световод содержит четыре участка вывода, по одному для каждого из четырех фотодатчиков источника света (например, фотодатчиков, соответственно выполненных с возможностью восприятия красного, янтарного, зеленого и синего света в RAGB-источнике света). В качестве альтернативы, конкретный участок вывода может быть выполнен с возможностью направления света к двум или большему количеству фотодатчиков.
В еще одном варианте осуществления для восприятия света, излучаемого каждым из одного или нескольких светоизлучающих элементов источника света предусмотрен единственный фотодатчик. В этом варианте осуществления свет, вводимый от одного или нескольких светоизлучающих элементов, смешивается и направляется к единственному участку вывода, при этом фотодатчик выполнен с возможностью восприятия смешанного света, который может опять-таки содержать, например, комбинации красного, зеленого и синего света, красного, янтарного, зеленого и синего света и другие такие комбинации цвета.
Полные внутренние отражения в общем происходят внутри световода с эффективным смешиванием света, вводимого от различных светоизлучающих элементов, и распространением по меньшей мере некоторой части смешанного света к одному или нескольким фотодатчикам. В одном варианте осуществления светоизлучающие элементы и участки ввода, относящиеся к ним, по существу симметрично расположены вокруг одного или нескольких участков вывода, так что свет, распространяющийся к ним, проходит по существу одно и то же расстояние независимо от светоизлучающего элемента, из которого он был излучен. Различные круговые конфигурации, которые могут включать в себя, не ограничиваясь, два или большее количество светоизлучающих элементов, симметрично расположенных вокруг одного или нескольких центрально расположенных фотодатчиков, могут быть использованы для получения этой характеристики.
В еще одном варианте осуществления светоизлучающие элементы и участки ввода, относящиеся к ним, расположены несимметрично вокруг одного или нескольких фотодатчиков. Благодаря эффективному смешению света, излучаемого этими светоизлучающими элементами, например, путем направленного прохождения в по существу планарном световоде, может быть обеспечено отвечающее требованиям обнаружение света, в результате чего будут уменьшены пространственные ограничения, связанные с симметричными конфигурациями. Примеры таких конфигураций могут включать в себя линейную матрицу светоизлучающих элементов, расположенных на расстоянии от единственного фотодатчика, и другие такие конфигурации, совершенно очевидные для специалиста в данной области техники.
В одном варианте осуществления световод фотодатчиков представляет собой по существу планарный световод, имеющий такие определенные форму и размеры, что его периметр охватывает один или несколько светоизлучающих элементов источника света и один или несколько фотодатчиков. В световоде предусмотрены соответствующие окна, расположенные в соответствии и совмещении с местоположениями одного или нескольких светоизлучающих элементов, при этом окна являются достаточно большими для согласования с оптикой соответствующих светоизлучающих элементов. Поэтому, когда световод расположен на протяжении одного или нескольких светоизлучающих элементов, внутренние края окон вследствие этого задают соответствующие краевые участки ввода, предназначенные для ввода света, излучаемого из соответствующих светоизлучающих элементов радиально или в сторону, тогда как их излучение вперед остается по существу не загороженным световодом. Такая конфигурация может использоваться, например, для отбора в радиальном направлении или по сторонам света, излучаемого из одного или нескольких светоизлучающих элементов, который может содержать рассеянный свет или составляющую излучения одного или нескольких светоизлучающих элементов, которая не является необходимой или является нежелательной для образования желаемого выходного излучения источника света.
Световод фотодатчиков может быть изготовлен из еще одного из множества материалов, такого, чтобы материал обеспечивал заданный уровень отражения света в нем и в то время дополнительно обеспечивал заданный уровень пропускания света через него. Например, световод фотодатчиков можно изготавливать из пластика, акрила, стекла или другого материала, что нетрудно понять специалисту в данной области техники.
В одном варианте осуществления световод содержит акриловую пластинку, которая является достаточно тонкой, так что она не ослабляет свет, излучаемый вперед из одного или нескольких светоизлучающих элементов. Она расположена так, что она захватывает рассеянный, излучаемый в сторону свет, который обычно не является частью полезного выходного излучения источника света. В одном варианте осуществления акриловая пластинка имеет толщину около 0,040 дюйма (1,016 мм).
В другом варианте осуществления один или несколько краевых участков ввода ограничены в пределах наружного края по существу планарного световода. В одном варианте осуществления такой участок наружного края частично окружает или охватывает один или несколько светоизлучающих элементов.
Кроме того, в одном варианте осуществления световод в общем содержит соответствующие поверхностные участки вывода, расположенные в соответствии и совмещении с местоположениями одного или нескольких фотодатчиков. В силу этого, по меньшей мере некоторая часть света, захватываемого от одного или нескольких светоизлучающих элементов, может быть смешана и направлена световодом к одному или нескольким поверхностным участкам вывода и отведена в этом месте для восприятия соответствующим фотодатчиком.
Как определено выше, каждый из одного или нескольких поверхностных участков вывода может представлять собой, например, поверхностный участок световода, который является шероховатым, текстурированным, механически обработанным и/или тисненым для перенаправления света в световоде к одному или нескольким фотодатчикам. Такие поверхностные участки могут быть предусмотрены, например, на поверхности световода, обращенной к фотодатчику, или на его противоположной поверхности. Кроме того, один или несколько фотодатчиков могут быть расположены с обеих сторон световода. Другие такие способы и конфигурации для отвода света должны быть очевидными для специалиста в данной области техники, и поэтому не предполагаются выходящими за рамки общего объема и сущности настоящего описания.
В другом варианте осуществления один или несколько фотодатчиков могут быть связаны с краевыми участками вывода, ограниченными внутренними краевыми овальными участками световода (например, внутренним краем окна/отверстия в световоде) или его наружным краем.
К тому же специалисту в данной области техники должно быть понятно, что световод фотодатчиков можно изготовить имеющим различные конфигурации или формы, пригодные для направления света от одного или нескольких светоизлучающих элементов к одному или нескольким фотодатчикам. Например, по существу планарный световод может иметь определенные форму и размеры для согласования с конструктивными ограничениями источника света, то есть определяемые областью применения, в которой его используют, и/или для согласования с различными конфигурациями светоизлучающего элемента и фотодатчика, задуманными для получения удовлетворительных или оптимизированных результатов (см., например, фиг. 1 и с 6 по 8).
Например, в одном варианте осуществления световод фотодатчиков образован по существу планарным световодом, имеющим частично параболическую форму, так что в его точке фокусировки можно расположить один или несколько фотодатчиков, и свет, излучаемый из одного или нескольких светоизлучающих элементов, может быть отражен от краев световода к этой точке фокусировки. Другие такие фокусирующие конфигурации должны быть очевидными для специалиста в данной области техники.
В качестве альтернативы, световоду фотодатчиков может быть придана определенная форма для согласования с по существу симметричным расположением одного или нескольких светоизлучающих элементов относительно одного или нескольких фотодатчиков. Как нетрудно понять специалисту в данной области техники, могут быть предусмотрены круглые, овальные, квадратные, треугольные и другие такие формы. Неправильные формы, то есть задуманные для согласования с источниками света неправильной формы и/или не особенно симметричными конфигурациями светоизлучающего элемента и фотодатчика, также могут быть предусмотрены и не выходят за рамки общего объема и сущности настоящего описания.
Кроме того, световод фотодатчиков может иметь покрытие и/или дополнительные оптические элементы для повышения выходного излучения источника света и/или улучшения характеристик ввода, вывода и/или световодного распространения. Например, в одном варианте осуществления верхняя поверхность по существу планарного световода может быть посеребрена или покрыта каким-либо другим отражающим материалом для снижения количества окружающего света, входящего в световод, и в то же время содействия отражению света, излучаемого из одного или нескольких светоизлучающих элементов, выходящего из источника света.
К тому же верхняя поверхность по существу планарного световода, которая посеребрена или покрыта каким-либо другим отражающим материалом, в некоторых вариантах осуществления также может иметь по существу непрозрачное верхнее покрытие на протяжении отражающего слоя, см., например, фиг. 13. Верхнее покрытие в таком варианте осуществления может, например, по меньшей мере частично блокировать окружающий свет, который в противном случае может быть причиной обнаружения датчиком большего количества света, чем предполагаемое количество, обеспечиваемое вводимой составляющей от каждого из одного или нескольких светоизлучающих элементов, и/или, например, изменения цветовой температуры, и/или спектрального распределения, считываемого датчиком. Источник нежелательного окружающего света может включать в себя, например, свет, создаваемый посредством анизотропного рассеивателя в источнике света, и/или свет, входящий снаружи источника света, например дневной свет и/или свет, создаваемый соседними светильниками, или подобный.
В некоторых вариантах осуществления отражающее покрытие образовано поверх световода, и оно блокирует до около 95% окружающего света. В таких вариантах осуществления дополнительное непрозрачное покрытие может быть образовано поверх отражающего покрытия для дополнительного снижения вхождения света в световод, так что еще большему количеству окружающего света может быть блокирован вход в световод, при этом в одном варианте осуществления блокируется больше 95% окружающего света. Поэтому, как будет более подробно рассмотрено ниже, в качестве альтернативы такие сочетания из однослойных или многослойных покрытий могут создавать эффективное покрытие световода фотодатчиков.
Фотодатчик (фотодатчики)
Источник света содержит один или несколько фотодатчиков, оптически связанных с одним или несколькими участками световода фотодатчиков источника света. Один или несколько фотодатчиков обычно используются для контроля выходного излучения одного или нескольких светоизлучающих элементов источника света, при этом обнаруживаемые сигналы обычно используются как часть выходного сигнала контроллера и/или системы управления, описываемой ниже, по существу для поддержания заданного выходного излучения источника света.
В общем, можно использовать один или несколько фотодатчиков. В одном варианте осуществления выходное излучение каждого из одного или нескольких светоизлучающих элементов контролируется с помощью единственного фотодатчика. В другом варианте осуществления для светоизлучающего элемента каждого типа, например, для каждого цвета в многоцветном источнике света, используется отдельный фотодатчик.
В одном варианте осуществления один или несколько фотодатчиков оптически связаны с одним или несколькими поверхностными участками вывода световода фотодатчиков. В другом варианте осуществления один или несколько фотодатчиков оптически связаны с одним или несколькими краевыми участками вывода световода фотодатчиков.
В одном варианте осуществления один или несколько фотодатчиков установлены в источнике света на соответствующей печатной плате. В другом варианте осуществления по меньшей мере некоторые из одного или нескольких фотодатчиков установлены на той же самой печатной плате, что и один или несколько из одного или нескольких светоизлучающих элементов.
Фотодатчик может включать в себя оптические датчики различных типов, которые обеспечивают средство преобразования обнаруживаемого оптического излучения в электрический сигнал, при этом фотодатчик может быть широкополосным датчиком или узкополосным датчиком. Например, как нетрудно понять специалисту в данной области техники, фотодатчик может быть фототранзистором, фоточувствительной интегральной схемой, светодиодом, не подключенным к источнику питания, кремниевым фотодиодом или другим прибором. В одном варианте осуществления широкополосный датчик совмещен с фильтром, и тем самым может обеспечиваться узкая полоса обнаружения оптического излучения.
Управление выходным излучением
Источник света в общем содержит один или несколько светоизлучающих элементов, выходное излучение которых вносит вклад в суммарное оптическое излучение источника света. Благодаря контролю выходного излучения каждого из одного или нескольких светоизлучающих элементов может быть получено регулируемое выходное излучение источника света. Например, различные выходные параметры, которые могут приниматься во внимание при регулировании, включают в себя, не ограничиваясь, радиометрическую выходную мощность, выходную яркость и тому подобное, а также цветность, качество цвета и/или эффективность цветовоспроизведения источника света. Другие такие параметры должны быть очевидными для специалиста в данной области техники, и при этом не являются выходящими за рамки общего объема и сущности настоящего описания.
Как показано выше, источник света содержит один или несколько фотодатчиков, выполненных с возможностью контроля выходного излучения одного или нескольких светоизлучающих элементов посредством световода фотодатчиков. Один или несколько фотодатчиков в общем выполнены с возможностью формирования электрических сигналов, характеризующих соответствующее выходное излучение одного или нескольких светоизлучающих элементов, которые затем могут быть использованы в контроллере, таком как сигнальный процессор или система регулирования (например, контроллер, микроконтроллер, программное обеспечение и/или устройство и так далее), или в другом таком средстве регулирования для оценивания выходного излучения источника света и при необходимости регулировки соответствующего выходного излучения одного или нескольких светоизлучающих элементов.
В одном варианте осуществления источник света содержит два или более светоизлучающих элементов, или групп, или матриц из них, при этом каждый обычно имеет соответствующий эмиссионный спектр. Благодаря объединению выходных излучений двух или более светоизлучающих элементов получается комбинированный спектр выходного излучения или цвет источника света, при этом этот спектр выходного излучения или цвет обычно определяется относительными спектральными вкладами каждого светоизлучающего элемента. В силу этого, при регулировании соответствующих интенсивностей двух или более светоизлучающих элементов также осуществляется управление суммарным спектром выходного излучения или цветом источника света.
В другом варианте осуществления источник света содержит три или большее количество светоизлучающих элементов, или групп, или матриц из них, при этом каждый обычно имеет соответствующий эмиссионный спектр. Опять же, в результате объединения выходных излучений трех или большего количества светоизлучающих элементов получается комбинированный спектр выходного излучения или цвет, который может включать в себя белый свет. Специалисту в данной области техники нетрудно понять, что белый свет можно также образовать, используя альтернативные средства, например, используя люминофор, покрывающий светоизлучающие элементы, и тому подобное, и что такие альтернативные средства также могут быть предусмотрены в контексте настоящего документа.
В одном варианте осуществления источник света содержит красный (R), зеленый (G) и синий (B) светоизлучающие элементы в конфигурации, обеспечивающей регулируемое белое или цветное выходное излучение. В другом варианте осуществления источник света содержит красный (R), янтарный (A), зеленый (G) и голубой (B) светоизлучающие элементы в конфигурации, обеспечивающей управляемое белое или цветное выходное излучение. В качестве альтернативы, также могут быть предусмотрены другие сочетания из двух, трех, четырех или большего количества светоизлучающих элементов, или групп, или матриц из них, каждый из которых имеет соответствующий эмиссионный спектр, объединяемых для получения выбранного, изменяемого и/или оптимизированного белого или цветного выходного излучения, не выходящие за рамки общего объема и сущности настоящего описания.
Как установлено выше, цвет выходного излучения источника света можно изменять и/или оптимизировать путем изменения относительных интенсивностей светоизлучающих элементов (например, красного, зеленого и синего или красного, янтарного, зеленого и синего и так далее). Следовательно, благодаря контролю выходного излучения источника света, и/или каждого светоизлучающего элемента, или группы, или матрицы из них можно управлять выходным излучением источника света. Кроме того, поскольку выходное излучение каждого светоизлучающего элемента можно изменять различным образом в зависимости от изменений окружающей и/или рабочей температуры, или к тому же в зависимости от старения светоизлучающих элементов, или изменений интенсивности его выходного излучения (например, спектральной световой эффективности, цвета, спектральной формы и так далее), то выходное излучение источника света, и/или каждого светоизлучающего элемента, или группы, или матрицы из них можно дополнительно контролировать для обнаружения таких изменений и обеспечения отвечающей требованиям компенсации по существу для поддержания заданного выходного излучения.
Вследствие этого в одном варианте осуществления для получения по существу стабильного цвета выходного излучения, то есть цвета выходного излучения, который поддерживается по существу неизменным, несмотря на изменения окружающей и/или приборной температуры, старение светоизлучающих элементов и/или изменения суммарной интенсивности выходного излучения, цветность комбинированного выходного излучения светоизлучающих элементов контролируется через световод фотодатчиков и один или несколько фотодатчиков, связанных с ним. Сигналы, формируемые одним или несколькими фотодатчиками, могут быть использованы для подачи сигнала обратной связи к источнику света или системному контроллеру, который обычно управляет светоизлучающими элементами (например, через соответствующие возбудители и/или схемы управления) по существу для поддержания заданного цвета выходного излучения. В различных вариантах осуществления такое управление по цепи обратной связи также можно применять по существу для поддержания заданной яркости выходного излучения, радиометрической мощности, а также поддержания и/или оптимизации качества цвета и/или эффективности цветовоспроизведения источника света.
Покрытие световода фотодатчиков при необходимости
При желании источник света настоящего изобретения может содержать покрытие световода, например, для предотвращения вхождения окружающего света в световод и/или для улучшения характеристик распространения света в световоде.
В одном варианте осуществления покрытие является по существу непрозрачным и расположено для улучшения общих характеристик внутреннего отражения световода и/или исключения нежелательного отвода света из него. Например, покрытие при необходимости может быть выполнено из по существу непрозрачного материала (например, пластика, металла и так далее) или прозрачного материала, снабженного покрытием, делающим его непрозрачным или отражающим, с использованием технологий, которые должны быть очевидными для специалиста в данной области техники. В другом примере оптическое покрытие представляет собой однослойное или многослойное покрытие, расположенное непосредственно на световоде, содержащее, например, отражающее покрытие, расположенное на поверхности световода, и дополнительное по существу непрозрачное покрытие, расположенное поверх отражающего покрытия, для дополнительного уменьшения проникновения окружающего света в световод.
В одном варианте осуществления для улучшения характеристик полного внутреннего отражения покрытие расположено так, что оно не находится в непосредственном оптическом контакте с поверхностью световода. Например, покрытие световода может быть изготовлено из по существу непрозрачного материала и выполнено с возможностью закрепления внутри источника света вблизи световода, но на расстоянии от него, чтобы был исключен непосредственный контакт между ними (см., например, вариант осуществления по фиг. 11).
В другом варианте осуществления поверхность покрытия, обращенная к световоду, и/или поверхность световода, обращенная к покрытию, представляет собой отражающую поверхность. В результате покрытие может быть расположено в непосредственном оптическом контакте с поверхностью световода (то есть через отражающее покрытие) без отрицательного влияния на характеристики полного внутреннего отражения световода.
Чтобы уменьшить нежелательное блокирование света, исходящего из светоизлучающего элемента и направляемого к выходу источника света, толщина покрытия может быть снижена и, в частности, может быть дополнительно снижена в случае приближения к каждому светоизлучающему элементу (см., например, варианты осуществления по фиг. 11 и 12). Например, в одном варианте осуществления покрытие является более тонким по направлению к светоизлучающим элементам так, что его толщина уменьшается с образованием острого края вблизи светоизлучающих элементов.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления покрытие световода выполнено с возможностью использования в качестве монтажного и/или позиционирующего устройства для световода. В таких вариантах осуществления покрытие соединено со световодом и подложкой светоизлучающего элемента (см., например, вариант осуществления по фиг. 12), и/или корпусом источника света (см., например, вариант осуществления по фиг. 11). Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, эти соединения могут быть получены различными способами путем использования нажимных планок, крепежных деталей, клеев и тому подобного (см., например, варианты осуществления по фиг. с 9 по 12).
Теперь изобретение будет описано со ссылками на конкретные примеры. Должно быть понятно, что нижеследующие примеры предназначены для описания осуществлений изобретения и не призваны налагать на изобретение какие-либо ограничения.
Примеры
Пример 1:
Теперь со ссылкой на фиг. 1-3 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 100, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 100 света обычно содержит четыре расположенных в линию светоизлучающих элемента, как, например, светоизлучающий элемент 102, фотодатчик 104 и по существу планарный световод 106 для захвата, смешения и световодного распространения части света, радиально излучаемого светоизлучающими элементами 102, к фотодатчику 104. В этом примере источник 100 света в общем состоит из красного, желтого, зеленого и синего светоизлучающих элементов 102, выполненных с возможностью излучения света в соответствии с заданными выходными интенсивностями, при которых создается заданное комбинированное выходное излучение, например заданный уровень цвета выходного излучения (например, цветность, цветовая температура и так далее), заданный уровень белого света (например, наличие заданного индекса цветопередачи, качества цвета и так далее), или что-либо подобное.
В общем, каждый светоизлучающий элемент 102 установлен на подложке 108, которая сама функционально связана с печатной платой 110. Возбудители светоизлучающих элементов, как например возбудитель 112, выполнены с возможностью подачи сигналов возбуждения на печатную схемную плату 110, чтобы соответственно осуществлять возбуждение каждого из светоизлучающих элементов 102. Обычно фотодатчик 104 также установлен на печатной схемной плате 110 и выполнен с возможностью передачи контрольных сигналов на средство 114 регулирования выходного излучения, такое как сигнальный процессор системы регулирования с обратной связью или что-либо подобное (например, процессор данных, микропроцессор, программное или аппаратное устройство и так далее), который сам выполнен с возможностью управления возбудителями 112, для формирования возбуждающих сигналов, способствующих обеспечению и/или по существу поддержанию заданного выходного излучения источника света. Благодаря контролю выходных излучений светоизлучающих элементов 102 через посредство световода 106 и фотодатчика 104 соответствующие выходные излучения светоизлучающих элементов 102 при необходимости могут быть скорректированы с помощью средства 114 регулирования и возбудителей 112 для согласования с относительными изменениями соответствующих выходных излучений светоизлучающих элементов 102, обусловленных изменениями окружающей и/или рабочей температуры, старением светоизлучающих элементов 102, изменением общей выходной интенсивности и/или других таких параметров, что нетрудно понять специалисту в данной области техники.
В этом варианте осуществления по существу планарный световод 106 обычно имеет такую форму и размеры, что его периметр охватывает четыре светоизлучающих элемента 102 и фотодатчик 104. Соответствующие окна, как например круговое отверстие 116, расположенные в соответствии и находящиеся в совмещении с местоположениями четырех светоизлучающих элементов 102, предусмотрены в световоде 106, при этом окна 116 являются достаточно большими для посадки оптики соответствующих светоизлучающих элементов 102. В силу этого, когда световод расположен в пределах светоизлучающих элементов 102, внутренний край окон 116 таким образом образует соответствующие краевые участки ввода, предназначенные для ввода света, излучаемого радиально или в сторону от соответствующих светоизлучающих элементов 102, тогда как их излучение вперед остается по существу незагороженным световодом 106 (см., например, фиг. 3).
В одном варианте осуществления световод 106 содержит акриловую пластинку, которая является достаточно тонкой, так что она не ослабляет свет, излучаемый вперед светоизлучающими элементами 102. В частности, как описано выше, ее можно расположить так, чтобы она задерживала рассеянный, излучаемый в сторону свет, который обычно не является частью полезного выходного излучения источника света. В одном варианте осуществления акриловая пластинка имеет толщину около 0,040 дюйма (1,016 мм).
Кроме того, световод 106 обычно содержит поверхностный участок 118 вывода, расположенный в совмещении со входом фотодатчика 104. В силу этого, по меньшей мере некоторая часть света, улавливаемого из светоизлучающих элементов 102, может смешиваться и направляться световодом 106 к поверхностному участку 118 вывода, где она может быть извлечена и воспринята фотодатчиком 104 (см., например, фиг. 3).
Поверхностный участок 118 вывода в общем представляет собой, например, шероховатую, текстурированную, механически обработанную поверхность, выполненную с возможностью осуществления функции рассеивателя для вывода света, взаимодействующего с этой поверхностью, и направления по меньшей мере некоторой части его к фотодатчику 104. В этом варианте осуществления поверхностный участок предусмотрен для примера на поверхности световода 106, обращенной к фотодатчику и противоположной общему направлению выходного излучения источника света.
Следовательно, свет, излучаемый радиально и/или в сторону от светоизлучающих элементов 102, например рассеянный свет и/или другие составляющие света, излучаемого радиально или в сторону, могут смешиваться и направляться в световоде 106. В конечном счете часть смешанного и направленного света воспринимается фотодатчиком 104, и эта часть может использоваться средством 114 регулирования, функционально связанным с ним, для определения суммарного выходного излучения источника 100 света и в случае необходимости поддержания заданного выходного излучения, корректировки соответствующих выходных излучений светоизлучающих элементов 102.
Пример 2:
Теперь со ссылкой на фиг. 4 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 200, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 200 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3 и отличается тем, что поверхностный участок 218 вывода световода 206 расположен на его внутренней поверхности, которая приближена к фотодатчику 204, а не расположена на наружной поверхности световода 206, как в случае поверхностного участка 118 вывода в варианте осуществления по фиг. 1-3. Другие детали, показанные на фиг. 4, которые аналогичны соответствующим деталям, показанным в варианте осуществления по фиг. 1-3, для целостности обозначены соответствующими позициями.
Пример 3:
Теперь со ссылкой на фиг. 5 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 300, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 300 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3 и отличается тем, что фотодатчик 304 расположен на наружной поверхности световода 306, на той же стороне, что и поверхностный участок 318 вывода. Другие детали, показанные на фиг. 5, которые аналогичны соответствующим деталям, показанным в варианте осуществления по фиг. 1-3, для целостности обозначены соответствующими позициями.
Пример 4:
Теперь со ссылкой на фиг. 6 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 400, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 400 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3 и отличается только тем, что четыре светоизлучающих элемента 402 источника света расположены симметрично вокруг фотодатчика 404 с образованием квадратной конфигурации в пределах по существу круглого световода 406. Другие детали, показанные на фиг. 6, которые аналогичны соответствующим деталям, показанным в варианте осуществления по фиг. 1-3, для целостности обозначены соответствующими позициями.
Пример 5:
Теперь со ссылкой на фиг. 7 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 500, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 500 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3 и отличается только тем, что четыре светоизлучающих элемента 502 источника света расположены парами симметрично вокруг фотодатчика 504 с образованием по существу прямоугольной конфигурации в пределах по существу овального световода 506. Другие детали, показанные на фиг. 7, которые аналогичны соответствующим деталям, показанным в вариантах осуществления по фиг. 1-3, для целостности обозначены соответствующими позициями.
Пример 6:
Теперь со ссылкой на фиг. 8 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 600, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 600 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3 и отличается только тем, что источник 600 света содержит только три светоизлучающих элемента 602, например, представляющих собой красный, зеленый и голубой светоизлучающие элементы 602, расположенные вокруг фотодатчика 604 с образованием приблизительно треугольной конфигурации в пределах приблизительно треугольного световода 606. Другие детали, показанные на фиг. 8, которые аналогичны соответствующим деталям, показанным в варианте осуществления по фиг. 1-3, для целостности обозначены соответствующими позициями.
Пример 7:
Теперь со ссылкой на фиг. 9-11 будет описан источник 700 света (см. фиг. 11) согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий при необходимости покрытие 750 световода. Источник 700 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3, при этом он содержит ряд светоизлучающих элементов 102, функционально связанных с подложкой 710 и расположенных так, что они выступают из соответствующих отверстий 716 световода 706, каждое из которых обеспечивает участок ввода, предназначенный для приема света из светоизлучающих элементов 702 и направления его к фотодатчику (не показан).
В этом примере источник 700 света дополнительно содержит покрытие 750 световода, расположенное поверх световода 706 для уменьшения проникновения в него окружающего света и/или уменьшения нежелательного отвода из него введенного света. Покрытие 750 световода содержит ряд отверстий, таких как отверстие 754, для сквозного пропускания светоизлучающих элементов 702 и монтажные структуры 756, каждая из которых содержит крепежное отверстие 758 для прикрепления структуры к корпусу (не показан) источника света, например, с помощью соответствующей крепежной детали или чего-либо подобного, что должно быть понятно специалисту в данной области техники.
Покрытие 750 световода дополнительно содержит соединительные элементы световода, например нажимные планки 776, предусмотренные для удержания световода 706 на месте, на расстоянии относительно покрытия 750 и, следовательно, относительно корпуса источника света и светоизлучающих элементов 702. Кроме того, нажимные планки 766 и участки 762 боковых стенок выполнены с возможностью удержания на месте подложки 710 светоизлучающих элементов. Элементы для совмещения, такие как высечка 764, также могут быть предусмотрены, как показано здесь, на участке 762 боковой стенки покрытия 750 для облегчения позиционирования световода 706 относительно покрытия. В этом примере высечки 764 содержат выемки в нижней поверхности покрытия 750. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что такие элементы совмещения могут иметь различные конфигурации и формы, включая, например, высечки, которые продолжаются сквозь толщу покрытия, или же, например, выемки, выполненные с возможностью вмещения выступов, вытянутых от световода. Другие такие средства совмещения должны быть очевидными для специалиста в данной области техники, и поэтому не рассматриваются как выходящие за рамки общего объема и сущности настоящего описания.
Толщина покрытия 750 в этом примере уменьшается вблизи отверстий 754 для светоизлучающих элементов, поэтому уменьшается препятствие прохождению света, излучаемого светоизлучающими элементами 702, направляемого к выходу источника 700 света. Например, верхняя поверхность покрытия 750 содержит скошенную область 760 вблизи отверстий 754 для светоизлучающих элементов, при этом она скошена к нижней поверхности, так что по этой причине толщина покрытия 750 снижается с уменьшением препятствия прохождению излучаемого света. В одном примере скошенная поверхность этой области 760 может быть отражающей для перенаправления света, излучаемого светоизлучающими элементами 702, то есть падающего на нее.
Пример 8:
Теперь со ссылкой на фиг. 12 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 800, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 800 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3, при этом он содержит один или несколько светоизлучающих элементов 802, функционально связанных с подложкой 810 и расположенных так, что они выступают из соответствующих отверстий 816 световода 806, поверхностью каждого из которых обеспечивается участок ввода, предназначенный для приема света из соответствующего светоизлучающего элемента 802 и направления его к фотодатчику (не показан).
В этом примере источник 800 света дополнительно содержит покрытие 850 световода, которое содержит одну или несколько монтажных структур 856, имеющих соответствующие крепежные отверстия, для прикрепления ее к подложке 810, такой как печатная схемная плата или что-либо подобное, с помощью соответствующей крепежной детали 870, что должно быть очевидно для специалиста в данной области техники.
Кроме того, покрытие 850 содержит соединительные элементы световода, например нажимную планку 866 или что-либо подобное, для присоединения к световоду 806 и позиционирования его в заданной конфигурации. В этом примере поверхность покрытия 850, обращенная к световоду 806, с которым она находится в непосредственном контакте, выполнена с отражающим покрытием (не показано), вследствие чего уменьшается нежелательный отвод света из световода 806.
Толщина покрытия 850 в этом примере опять-таки уменьшается вблизи соответствующих отверстий 854 для светоизлучающих элементов, поэтому уменьшается препятствие прохождению света, излучаемого светоизлучающим элементом 802, направляемого к выходу источника 800 света. Например, верхняя поверхность покрытия 850 содержит скошенную область 860 вблизи отверстий 854 для светоизлучающих элементов, при этом она скошена к нижней поверхности, так что по этой причине толщина покрытия 850 снижается с уменьшением препятствия прохождению излучаемого света. В одном примере скошенная поверхность этой области 860 может быть отражающей для перенаправления света, излучаемого светоизлучающими элементами 802, то есть падающего на нее.
Пример 9:
Теперь со ссылкой на фиг. 13 будет описан источник света, обозначенный в целом позицией 900, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Источник 900 света аналогичен источнику 100 света по фиг. 1-3, при этом он содержит один или несколько светоизлучающих элементов 902, функционально связанных с подложкой 910 и расположенных так, что они выступают из соответствующих отверстий 916 световода 906, поверхностью каждого одного из которых обеспечивается участок ввода, предназначенный для приема света из соответствующего светоизлучающего элемента 902 и направления его к фотодатчику (не показан).
В этом примере источник 900 света дополнительно содержит покрытие 950 световода, образованное однослойным или многослойным покрытием, расположенным на световоде 906. Например, световод 906 содержит отражающее покрытие 980 и дополнительное непрозрачное покрытие 990 на нем для содействия дополнительному снижению проникновения окружающего света в световод и/или снижению отвода из него введенного света.
Очевидно, что приведенные выше осуществления изобретения являются примерами и могут быть изменены многими способами. Такие существующие или будущие варианты не должны рассматриваться как выходящие за рамки сущности и объема изобретения, и все такие модификации, как должно быть очевидно специалисту в данной области техники, предполагаются включенными в объем нижеследующей формулы изобретения.
1. Источник света, содержащий:
по существу, планарный световод, содержащий один или более участков ввода и один или более участков вывода;
один или более светоизлучающих элементов, каждый из которых выполнен с возможностью излучения света вокруг соответствующей оптической оси и расположен так, что его осевая составляющая является по меньшей мере частично направленной к выходу источника света, и так, что его радиальная составляющая по меньшей мере частично вводится в упомянутый, по существу, планарный световод через упомянутые один или более участков ввода; и
один или более фотодатчиков, оптически связанных с упомянутыми одним или более участками вывода, для использования для управления выходным излучением каждого из упомянутых одного или более светоизлучающих элементов на основании выводимого света, воспринимаемого тем самым, причем по меньшей мере один из упомянутых одного или более участков ввода содержит краевой участок ввода, причем упомянутый краевой участок ввода по меньшей мере частично ограничивает один или более из упомянутых одного или более светоизлучающих элементов.
2. Источник света по п.1, в котором упомянутый краевой участок ввода определяет окно, в котором по меньшей мере частично расположены один или более из упомянутых одного или более светоизлучающих элементов.
3. Источник света по п.1, в котором каждый из упомянутых одного или более участков ввода содержит краевой участок ввода, определяющий окно в упомянутом, по существу, планарном световоде, на протяжении которого по меньшей мере частично расположен соответствующий один из упомянутых одного или более светоизлучающих элементов.
4. Источник света по п.1, содержащий два или более светоизлучающих элемента, каждый из которых содержит соответствующий эмиссионный спектр для получения комбинированного выходного излучения источника света, причем упомянутые один или более фотодатчиков предназначены для использования для управления относительным выходным излучением упомянутых двух или более светоизлучающих элементов для, по существу, поддержания упомянутого комбинированного выходного излучения источника света.
5. Источник света по п.4, в котором упомянутое комбинированное выходное излучение источника света представляет собой, по существу, белый свет.
6. Источник света по п.4, в котором упомянутые два или более светоизлучающих элемента содержат один или более каждых из красного, зеленого, янтарного и синего светоизлучающих элементов.
7. Источник света по п.1, дополнительно содержащий выходной контроллер, соединенный при функционировании с упомянутыми одним или более фотодатчиками и выполненный с возможностью возбуждения упомянутых одного или более светоизлучающих элементов в зависимости от упомянутого выводимого света, воспринимаемого тем самым.
8. Источник света по п.1, в котором упомянутые один или более участков вывода содержат поверхностный участок вывода.
9. Источник света по п.8, в котором упомянутый поверхностный участок вывода содержит текстурированный поверхностный участок.
10. Источник света по п.1, в котором упомянутая радиальная составляющая содержит рассеянный свет.
11. Источник света по п.1, в котором упомянутая радиальная составляющая является по большей части вторичной по отношению к упомянутой осевой составляющей.
12. Источник света по п.1, в котором упомянутый световод сформирован для обеспечения, по существу, параболического края и в котором один или более из упомянутых одного или более участков вывода расположены вокруг точки фокусировки упомянутого параболического края.
13. Источник света по п.1, в котором упомянутый световод содержит два или более участков ввода, расположенных, по существу, симметрично вокруг единственного участка вывода.
14. Источник света по п.1, дополнительно содержащий крышку световода для по меньшей мере частичного блокирования проникновения окружающего света в упомянутый световод.
15. Источник света по п.14, в котором упомянутая крышка световода содержит один или более соединительных элементов световода для соединения с ней упомянутого световода и тем самым позиционирования его относительно нее.
16. Источник света по п.14, в котором упомянутая крышка световода содержит отражающее покрытие для, по существу, поддержания внутреннего отражения в упомянутом световоде.
17. Источник света по п.16, в котором упомянутое отражающее покрытие расположено на поверхности упомянутого световода.
18. Источник света по п.17, в котором упомянутая крышка световода дополнительно содержит, по существу, непрозрачное покрытие, расположенное поверх упомянутого отражающего покрытия, для дополнительного снижения проникновения окружающего света в упомянутый световод.
19. Источник света, содержащий:
один или более светоизлучающих элементов;
по существу, планарный световод, содержащий один или более участков ввода и один или более участков вывода, при этом упомянутый, по существу, планарный световод выполнен с возможностью захвата рассеянного света, излучаемого из упомянутого одного или нескольких светоизлучающих элементов, через упомянутые один или более участков ввода; и
один или более фотодатчиков, оптически связанных с упомянутыми одним или более участками вывода, для использования при регулировании выходного излучения каждого из упомянутых одного или более светоизлучающих элементов на основании выводимого света, воспринимаемого тем самым, при этом каждый из упомянутых одного или более участков ввода содержит краевой участок ввода, определяющий в упомянутом, по существу, планарном световоде окно, на протяжении которого по меньшей мере частично расположен соответствующий один из упомянутых одного или более светоизлучающих элементов.
20. Источник света по п.19, в котором упомянутый участок ввода содержит краевой участок ввода.
21. Источник света по п.19, в котором упомянутый рассеянный свет содержит радиальную составляющую света, излучаемого упомянутыми одним или более светоизлучающими элементами.
22. Источник света по п.21, в котором упомянутая радиальная составляющая является по большей части вторичной по отношению к преобладающей осевой составляющей света, излучаемого упомянутыми одним или более светоизлучающими элементами.
23. Источник света по п.19, дополнительно содержащий выходной контроллер, соединенный при функционировании с упомянутыми одним или более фотодатчиками и выполненный с возможностью возбуждения упомянутых одного или более светоизлучающих элементов в зависимости от упомянутого выводимого света, воспринимаемого тем самым.
24. Источник света по п.19, содержащий два или более светоизлучающих элементов, каждый из которых выполнен с возможностью излучения света на соответствующей длине волны для получения комбинированного выходного излучения источника света, причем упомянутый один или более фотодатчиков предназначен для использования для управления относительным выходным излучением упомянутых двух или более светоизлучающих элементов для, по существу, поддержания упомянутого комбинированного выходного излучения источника света.
