Модуль системы освещения свободной формы



Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы
Модуль системы освещения свободной формы

 


Владельцы патента RU 2544391:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему волновод. Устройство содержит волноводный элемент с первой и второй наружной поверхностями и границей волновода. Источник излучения на светодиодах с опциональным коллимационным оптическим элементом предназначен для ввода излучения в волноводный элемент через границу волновода. Первая наружная поверхность содержит структуры для вывода излучения из волноводного элемента через вторую наружную поверхность. Устройство содержит полость с отражателем для отражения излучения в полости в направлении в сторону от второй наружной поверхности. Технический результат - обеспечение компактного и тонкого осветительного устройства, которое можно подвесить к потолку, и обеспечение освещения с потолка, с помощью излучения света вверх, и освещение конкретной области с помощью излучения света вниз. 14 з.п. ф-лы, 27 ил.

 

Область изобретения

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему волновод.

Предпосылки создания изобретения

Волноводные системы в системах освещения, в частности при подсветке жидкокристаллических дисплеев, известны в технике.

Например, патент Великобритании 2430071 имеет своей целью предложить блок подсветки, имеющий хорошее качество отображения, и устройство жидкокристаллического дисплея с таким блоком. Для этого устанавливается источник света, отражающая пленка, световодная пластина, объем с газом и рассеивающая пластина. Отражающая пленка, световодная пластина, объем с газом и рассеивающая пластина накладываются друг на друга в упомянутом порядке. Источник света используется в форме отдельных источников излучения, имеющих различные спектры или различные величины люминесценции и расположенных вблизи поверхности световодной пластины, на которую падает свет. Поверхность световодной пластины, противоположная отражающей пленке, снабжается светорассеивающим слоем, выполненным с помощью точечной печати, посредством чего свет, передаваемый через световодную пластину, выводится на сторону отражающей пластины.

Патент США 2004183962 описывает модуль подсветки для получения более однородного распределения излучения и большей яркости. Модуль подсветки включает, по меньшей мере, источник света для получения излучения, набор световодов, расположенных поблизости от источника света для направления первой части излучения, полупрозрачную мембрану, имеющую множество отверстий, и отражатель, расположенный ниже набора световодов. Вторая часть излучения проходит вверх наружу через отверстия, а третья часть излучения направляется вверх наружу с помощью набора световодов после отражения полупрозрачной мембраной и отражателем. Набор световодов включает множество световодных пластин, где дно, по меньшей мере, одной световодной пластины, может быть изогнуто в виде треугольника или арки, и световодные пластины могут содержать некоторое количество легирующих частиц.

Кроме того, патент США 2006055843 описывает устройство подсветки жидкокристаллического дисплея, которое включает световодную пластину, расположенную под жидкокристаллической панелью жидкокристаллического дисплея для направления света к жидкокристаллической панели. Световодная пластина имеет ровную верхнюю поверхность и рассеивающую структуру, сформированную на нижней поверхности. Множество монохроматических источников излучения располагается на одной линии на стороне световодной пластины для излучения света вдоль направления плоскости световодной пластины, между верхней и нижней поверхностями световодной пластины. Источники излучения настраиваются таким образом, чтобы излучать световые пучки под заданным углом, так, что световые пучки достигают рассеивающей структуры только после прохождения заданного опорного расстояния, необходимого для формирования белого света при смешивании друг с другом. Устройство подсветки жидкокристаллического дисплея может уменьшать ширину рамки без увеличения толщины жидкокристаллического дисплея.

Сущность изобретения

Системы предшествующего уровня техники были не способны обеспечивать излучение на обеих сторонах плоского волновода. Однако существует необходимость создания осветительного устройства, которое способно обеспечивать излучение в двух направлениях: например, излучение света вверх, по направлению к потолку, для создания непрямого освещения, которое может использоваться как освещение для создания атмосферы/настроения, и излучение света вниз для целевого (заданного) освещения. Излучение света вверх может вносить вклад в более удобное освещение такого пространства, как комната или офис, а также может вносить вклад в выполнение UGR-нормы (единой номинальной характеристики яркости) для офисов. Такое устройство может использоваться в домах, офисах, общественных местах и т.д. Кроме того, требуется создать такое устройство, в котором относительное количество излучения света, направляемого вверх и вниз, легко регулируется.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание альтернативного осветительного устройства, которое, кроме того, по меньшей мере, частично устраняет один или более из упомянутых выше недостатков и которое, помимо этого, может предпочтительно удовлетворить одному или более из упомянутых выше требований.

Для достижения этого в изобретении создается, в первом аспекте, осветительное устройство, содержащее:

a. волноводный элемент, содержащий первую наружную поверхность (здесь далее также обозначаемую как «верхняя наружная поверхность», для улучшения понимания), вторую наружную поверхность (здесь далее также обозначаемую как «нижняя наружная поверхность», для улучшения понимания) и границу (край) волновода;

b. источник излучения на светодиодах, предназначенный для формирования излучения от источника излучения с опциональным коллимационным оптическим элементом (коллиматором), где источник излучения на светодиодах с опциональным коллиматором предназначен для ввода, по меньшей мере, части излучения от источника излучения в волноводный элемент через волноводную границу волноводного элемента; и

в котором первая наружная поверхность содержит структуры, предназначенные для вывода, по меньшей мере, части излучения из волноводного элемента через вторую наружную поверхность для обеспечения излучения со второй наружной поверхности (здесь далее часто также обозначаемого как «излучение света вниз», для улучшения понимания), где осветительное устройство, помимо этого, содержит полость, предназначенную для того, чтобы давать возможность излучению выходить из волноводного элемента в полость, и полость содержит отражатель в качестве стенки полости, предназначенный для отражения, по меньшей мере, части излучения в полость, в направлении в сторону от второй наружной поверхности для обеспечения излучения с первой наружной поверхности (здесь далее также обозначаемого как «излучение света вверх», для улучшения понимания).

Такое осветительное устройство может использоваться для освещения комнаты, например, с потолка, с помощью излучения света вверх, и освещения определенной области в комнате с помощью излучения света вниз. Как расположение, так и вид структур, так же, как и необязательное наличие отражателя на первой наружной поверхности, позволяет настраивать соотношение излучение света вниз и вверх (например, у производителя). Кроме того, может быть создано относительно тонкое осветительное устройство, которое, например, может свешиваться с потолка. Соотношение излучения света вниз и вверх может, например, находиться в диапазоне 0,01-100, таком как 1-10, также 2-5. Обычное соотношение излучения света вверх и вниз может находиться в диапазоне от 0,2 до 0,8.

В общем, волноводный элемент будет иметь форму пластины, в частности, тонкой пластины, имеющей, например, толщину в диапазоне приблизительно 0,1-20 мм, такую как 1-10 мм. Волноводный элемент может быть плоским или искривленным; волноводный элемент также может иметь форму волны. Предпочтительно, первая и вторая наружные поверхности располагаются по существу параллельно (что включает также параллельные искривленные наружные поверхности). Помимо этого, волноводный элемент может иметь любую форму, такую, как выбираемая из группы, содержащей квадрат, прямоугольник, круг, овал, треугольник, пятиугольник, шестиугольник и т.п. Следовательно, в изобретении создается осветительное устройство, имеющее «свободную» форму. Здесь волноводный элемент может также обозначаться как «волновод» или «световод». Общая толщина осветительного устройства может лежать в диапазоне приблизительно 1-50 мм, таком, как 5-15 мм.

Волноводный элемент может содержать один или более материалов, выбираемых из группы, состоящей из подложки, выполненной из проницаемого органического материала, такого как, например, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена (РЕ), полипропилена (РР), полиэтиленнафталата (PEN), поликарбоната (РС), полиметакрилата (РМА), полиметилметакрилата (РММА) (плексиглас или Perspex), бутирата ацетат-целлюлозы (САВ), поликарбоната, поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (PET), модифицированного гликолем полиэтилентерефталата (PETG), полидиметилсилоксана (PDMS)и циклоолефинового полимера (COC). Однако в другом варианте реализации волноводный элемент может содержать неорганический материал. Предпочтительные неорганические материалы выбирают из группы, включающей стекла, (плавленый) кварц, проницаемые керамические материалы и силиконы. Особенно предпочтительными в качестве материала для волноводного элемента являются PMMA, PC, прозрачный PVC или стекло.

В конкретном варианте реализации световой пучок от источника излучения на светодиодах коллимируется перед попаданием на границу волноводного элемента. Световой пучок, попавший в волновод, здесь также обозначается как «волноводный световой пучок». Осветительное устройство также может содержать множество источников излучения на светодиодах с необязательными коллиматорами. Множество источников излучения на светодиодах может содержать два или более типов источников на светодиодах, предназначенных для получения излучения различных длин волн соответственно. Например, могут присутствовать синие светодиоды и желтые светодиоды, или синие светодиоды, и зеленые светодиоды, и красные светодиоды. Такие комбинации могут быть предназначены для создания белого света. Необязательно, один или более из множества светодиодов, или один или более наборов из множества светодиодов могут независимо управляться другими светодиодами или набором (наборами) светодиодов соответственно. Множество источников излучения на светодиодах может быть распределено равномерно или неравномерно по границе волновода. Это также дает вклад в свободную форму осветительного устройства.

Фраза «в направлении от первой наружной поверхности» обозначает, что излучение проходит в направлении, которое соответствует продолжению направления распространения из внутренней части волновода к первой наружной поверхности. Также, фраза «в направлении в сторону от второй наружной поверхности» обозначает, что излучение проходит в направлении, которое соответствует продолжению направления распространения из внутренней части волновода ко второй наружной поверхности. Излучение, исходящее с первой и второй наружных поверхностей, может иметь распределение интенсивности (такое, как по закону Ламберта, (I=I(0)*cos(α)), но все направления в рамках таких распределений находятся в стороне от первой и второй наружных поверхностей соответственно.

Фраза «структуры, предназначенные для вывода, по меньшей мере, части излучения из волноводного элемента через вторую наружную поверхность для обеспечения излучения со второй наружной поверхности» обозначает, что первая наружная поверхность содержит такие структуры, как точки, или полосы, или бороздки и т.п., которые предназначены для содействия выводу волноводного светового пучка в направлении от первой наружной поверхности, и излучения, исходящего из волновода, как излучения со второй наружной поверхности, для обеспечения излучения света вниз. Такие структуры, особенно окрашенные точки или полосы, таким образом, могут иметь функцию «мини-излучателей света вниз». Они могут приводить к отражению излучения, попадающего в волновод, в направлении в сторону от первой наружной поверхности, где отраженное излучение затем может выходить из волновода через вторую наружную поверхность как излучение света вниз. Такие структуры могут располагаться или содержаться на первой наружной поверхности. В конкретном варианте реализации первая наружная поверхность содержит в качестве структур рельеф из (белых, рассеивающих) отражающих точек или полос. Такой рельеф может быть напечатан на первой наружной поверхности, например, с помощью трафаретной печати или краскоструйной печати. Типичными материалами могут быть белые пигменты, такие, как TiO2, и/или пигменты, содержащие Al2O3. Такие пигменты, кроме того, могут включать связующее вещество. Локальная плотность выводящих структур может быть оптимизирована для обеспечения однородного вывода излучения по всей площади (второй наружной поверхности) волноводного элемента. В другом варианте реализации структуры содержат трехмерные возмущения второй поверхности. Пример формирования рельефа для вывода излучения в требуемом направлении описан T.L.R. Davenport и др. в «Optimizing density patterns to achieve desired light extraction for displays», Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, ISSN 0277-786X CODEN PSISDG.

Введенное в волновод излучение, т.е. световой пучок внутри волновода, попадающий на первую наружную поверхность, может выходить из волновода в зависимости от структур. Для того, чтобы минимизировать потери излучения, выходящего из частей волновода, отличных от полости и второй наружной поверхности, ниже первой поверхности, содержащей структуры, может быть расположен отражатель. Следовательно, в конкретном варианте реализации, осветительное устройство, помимо этого, содержит отражатель, предназначенный для отражения света, выходящего с первой наружной поверхности, обратно в волновод. Кроме того, такой отражатель также может использоваться в качестве теплоотвода или находиться в контакте с теплоотводом, предназначенным для облегчения отвода тепла от волновода. В конкретном варианте реализации первая поверхность находится в контакте с теплоотводом, т.е., по меньшей мере, часть, предпочтительно, существенная часть первой наружной поверхности, содержащей структуры, находится в контакте с теплоотводом.

Кроме того, осветительное устройство содержит полость. Такая полость представляет собой, главным образом, полый элемент в волноводном элементе или полый элемент, по меньшей мере, границы волноводного элемента. В обоих случаях часть волноводного светового пучка может выходить из волноводного элемента в полость. В конкретном варианте реализации полость представляет собой углубление в первой наружной поверхности. В еще одном варианте реализации полость представляет собой полость, проходящую от первой наружной поверхности ко второй наружной поверхности (т.е. отверстие). В конкретном варианте реализации осветительное устройство содержит множество полостей. Таким образом свет может выходить из множества мест. Это позволяет получить более однородное распределение излучения света вверх.

Часть излучения, выходящего из волновода, может покидать полость как излучение, направленное вверх. Для того, чтобы упростить выход излучения из полости в направлении от второй наружной поверхности, полость, кроме того, может содержать отражатель, предназначенный для отражения, по меньшей мере, части излучения в полости в направлении от второй наружной поверхности, чтобы таким образом создавать излучение света вверх.

Полость может иметь любую форму, такую, как кубическая, призматическая, цилиндрическая или эллиптический цилиндр, треугольная призма, пятиугольная призма, шестиугольная призма и т.п., но стенка полости в варианте реализации также может быть, по меньшей мере, частично конической, особенно, в направлении от первой ко второй наружной поверхности.

В конкретном варианте реализации осветительное устройство содержит множество волноводов.

Каждый волновод может содержать одну или более своих «собственных» полостей. Как упоминалось выше, такая полость представляет собой, главным образом, полый элемент в волноводном элементе или полый элемент, по меньшей мере, границы волноводного элемента. Однако в вариантах реализации, где осветительное устройство содержит множество волноводов, и где осветительное устройство содержит одну или более полостей, одна или более полостей могут быть также полостями между соседними волноводами соответственно.

В конкретном варианте реализации осветительное устройство, кроме того, содержит рассеиватель, расположенный ниже второй наружной поверхности. Такой рассеиватель может облегчать смешивание различных световых лучей, выходящих со второй наружной поверхности. В особенности, когда используется множество различных цветов излучения, такой рассеиватель может быть полезным. Стандартные рассеиватели представляют собой, например, подсвечиваемые снизу материалы. Рассеиватель может, например, быть голографическим рассеивателем. Также могут использоваться различные типы рассеивающей фольги, такие, как светоформирующие рассеиватели Luminit («голографические рассеиватели»), рассеиватели Fusion Optix или Bright View Technologies).

Рассеиватель главным образом предназначен для рассеивания по существу всего света, выходящего со второй наружной поверхности. Рассеиватель также может быть предназначен для повторного использования света (см. также ниже).

Термин «рассеиватель» также может относиться ко множеству рассеивателей. Рассеиватель также может, например, быть пластиной (или множеством пластин), имеющих по существу такую же форму и площадь поверхности, как вторая наружная поверхность. В варианте реализации рассеиватель находится в контакте со второй наружной поверхностью по существу на всей поверхности целиком. Следовательно, в варианте реализации осветительное устройство содержит набор из волноводного элемента и рассеивателя. Как будет упомянуто ниже, термин «набор» может включать варианты реализации, в которых нет контакта между оптическими элементами набора, например, благодаря расстоянию, по меньшей мере, 5 мкм.

Термины «выше» и «ниже» относятся к расположению предметов или элементов, относящихся к распространению света от устройств, генерирующих излучение (здесь - источника излучения, такого, как светодиод), где по отношению к первому местоположению внутри светового пучка, исходящего от устройства, формирующего излучение, второе местоположение внутри светового пучка, более близкое к устройству, формирующему излучение, обозначается «выше», и третье положение внутри светового пучка, более дальнее от устройства, формирующего излучение, обозначается «ниже».

В еще одном варианте реализации осветительное устройство может также содержать антибликовое оптическое средство, расположенное ниже второй наружной поверхности, и, если оно присутствует, ниже необязательного (опционального) оптического рассеивателя (см. выше). Антибликовое оптическое средство предпочтительно является относительно тонким, что дает возможность создавать тонкое осветительное устройство. Пример предпочтительного антибликового оптического средства описывается в публикации международной заявки WO2006097859 (подсвечиваемая снизу панель освещения), которая упомянута здесь в качестве ссылки.

Антибликовое оптическое средство в частности предназначается для пропускания по существу всего света, выходящего со второй наружной поверхности и необязательного рассеивателя таким образом, что блики могут уменьшаться.

Термин «антибликовое оптическое средство» также может относиться к множеству антибликовых оптических средств. Антибликовое оптическое средство может также, например, быть пластиной (или множеством пластин), имеющей по существу такую же форму и площадь поверхности, как вторая наружная поверхность. В варианте реализации изобретения антибликовое оптическое средство находится в контакте со второй наружной поверхностью по существу на протяжении всей поверхности. В еще одном варианте реализации, где имеется рассеиватель, антибликовое оптическое средство находится в контакте с рассеивателем по существу на протяжении всей его поверхности. Следовательно, в варианте реализации осветительное устройство содержит набор из волноводного элемента и антибликового оптического средства, или набор из волноводного элемента, рассеивателя и антибликового оптического средства.

Например, антибликовое оптическое средство, такое, как подсвечиваемая снизу панель освещения, может иметь на внешней стороне профилированную поверхность для того, чтобы направлять излучаемый свет в основном в заданную область, причем световое излучение проходит под относительно малыми углами по отношению к направлению, перпендикулярному плоскости панели освещения, и где световое излучение под малыми углами к плоскости панели освещения ослабляется, особенно когда осветительное устройство должно иметь относительно высокую интенсивность. Для достижения этого материал панели освещения может содержать светопоглощающее вещество в таком количестве, что интенсивность светового пучка, проходящего через панель освещения по существу перпендикулярно плоскости панели освещения, уменьшается на величину от 1% до 20% благодаря присутствию светопоглощающего вещества. Такое светопоглощающее и нерассеивающее вещество, например, пигмент или краситель, хорошо известно в уровне техники. Было обнаружено, что световое излучение, выходящее с профилированной поверхности панели освещения на ее передней стороне под относительно малым углом к плоскости панели освещения, проходило длинными путями через материал панели освещения, эти пути являются непропорционально длинными по сравнению с длиной путей светового излучения, выходящего с панели освещения в направлении внутри заданной области. Следовательно, относительно малое количество светопоглощающего вещества является эффективным для поглощения светового излучения, которое будет выходить с панели освещения под малым углом к плоскости панели освещения, в то время как это относительно малое количество светопоглощающего вещества имеет очень ограниченное влияние на световое излучение, которое выходит с панели освещения под относительно малым углом по отношению к направлению, перпендикулярному плоскости панели освещения. В предпочтительном варианте реализации материал панели освещения содержит светопоглощающее вещество в таком количестве, что интенсивность светового пучка, проходящего через панель освещения по существу перпендикулярно плоскости панели освещения, уменьшается на величину от 2% до 15%, предпочтительно от 5% до 10%, из-за присутствия светопоглощающего вещества.

В другом предпочтительном варианте реализации внешняя сторона панели освещения имеет профилированную поверхность, по меньшей мере, половина которой, предпочтительно более 75%, более предпочтительно более 95%, располагается под углом из диапазона между 30° и 45°, предпочтительно между 35° и 38° по отношению к плоскости панели освещения. Оптимальные результаты получаются с панелью освещения, выполненной из акриловой смолы или поликарбоната, где поверхность внешней стороны создается с помощью выступов, поэтому все части поверхности внешней стороны располагаются под углом 36° к плоскости панели освещения.

В еще одном предпочтительном варианте реализации светопоглощающее вещество является спектрально нейтральным, т.е. все длины волн видимого диапазона поглощаются по существу в одинаковой степени, поэтому оставшееся световое излучение имеет по существу тот же цвет, что и излучение источника излучения в осветительном устройстве. Для определенных применений будет требоваться, чтобы осветительное устройство излучало свет любого цвета, отличного от цвета света от источника излучения.

В еще одном предпочтительном варианте реализации светопоглощающее вещество поглощает определенные длины волн видимого диапазона в большей степени, чем другие длины волн видимого диапазона. Такое вещество, имеющее определенное спектральное поглощение, будет усиливать соответствующий цвет в световом излучении при малых углах к плоскости панели освещения в большей степени, чем в указанной заданной области перед осветительным устройством. В указанной заданной области будет не более, чем небольшая окраска, если она вообще будет, в световом излучении, в то время как световое излучение в других направлениях будет действительно окрашено.

В предпочтительном варианте реализации указанная внешняя сторона панели освещения снабжается выступами, имеющими по существу коническую поверхность, которая сходит на конус от базовой части выступов, которая проходит в направлении в сторону от панели освещения. В другом предпочтительном варианте реализации указанная внешняя сторона панели освещения снабжается выступами, имеющими по существу пирамидальную поверхность, которая сужается от базовой части выступов, которая проходит в направлении в сторону от панели освещения. При наблюдении выступов сверху по существу все окружные поверхности базовых частей выступов предпочтительно упираются в аналогичные окружающие выступы. Оптимальные результаты получаются при использовании панели освещения, в которой все части поверхности внешней стороны панели освещения располагаются под углом приблизительно 35°.

В варианте реализации внешняя сторона панели освещения имеет профилированную поверхность, по меньшей мере, половина которой располагается под углом из диапазона от 20° до 50° к плоскости панели освещения, причем материал панели освещения содержит светопоглощающее вещество в таком количестве, что интенсивность светового пучка, проходящего через панель освещения, по существу перпендикулярно плоскости панели освещения, уменьшается на величину от 1% до 20% из-за наличия светопоглощающего вещества.

В другом варианте реализации осветительное устройство, помимо этого, может содержать промежуток ниже второй наружной поверхности и выше одного или более из элементов: рассеивателей и антибликовых оптических средств. Опциональный рассеиватель и опциональное антибликовое оптическое средство или другое выходное окно могут располагаться на расстоянии от второй наружной поверхности. Предпочтительно присутствует один или более из рассеивателей и антибликовых оптических средств, и один или более из них располагаются на ненулевом расстоянии от второй наружной поверхности, соответственно. Таким образом создается вид промежутка. Особенно когда используется множество различных цветов излучения, такой промежуток может быть полезным. Промежуток может содержать вакуум или газ, такой, как воздух. В особенности, оптические средства ниже наружной поверхности(тей) волновода не находятся в оптическом контакте с наружной поверхностью(тями) волновода или друг с другом. Неоптический контакт может быть получен за счет расположения оптических средств на таких расстояниях, как, по меньшей мере, приблизительно 5 мкм, аналогично, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм, таких, как расстояния из диапазона от 5 до 500 мкм, аналогично 10-250 мкм.

При необходимости, промежуток между волноводом и первым оптическим элементом, расположенным ниже, может быть больше, таким, как промежуток из диапазона 5-50 мм, также 10-25 мм, аналогично 10-15 мм.

В конкретном варианте реализации соотношение излучения света вверх и излучения света вниз регулируется. Это может быть, среди других вариантов, достигнуто за счет управления количеством света, выходящего из волновода в полость и/или управления количеством света, выходящим из полости. В варианте реализации соотношение регулируется в одном или более из упомянутых выше отношений.

В варианте реализации осветительное устройство, кроме того, содержит регулируемое отверстие полости, которое предназначено для регулировки количества излучения с первой наружной поверхности, выходящего из полости. В конкретном варианте реализации полость содержит диафрагму, имеющую регулируемое отверстие в качестве регулируемого отверстия полости. В еще одном варианте реализации полость содержит регулируемый отражатель, и регулируемый отражатель предназначен для регулировки отражения на регулируемом отражателе обратно в волноводный элемент. В другом варианте реализации структуры упруго деформируемы, и осветительное устройство, помимо этого, содержит привод, предназначенный для пластической деформации структур.

Следовательно, осветительное устройство, кроме того, может содержать контроллер, который может быть дистанционным контроллером, предназначенным для управления соотношением излучения света вверх и вниз. С другой стороны или дополнительно контроллер также может быть предназначен для управления одним, или, если возможно, и более, чем одним из следующих параметров: цвет, цветовая температура и интенсивность излучения света вверх и вниз.

Это изобретение описывает способ выведения света из световода, который может быть использован для излучения света как вверх, так и вниз. Это также позволяет использовать тонкий теплоотвод большой площади, так как часть излучения света вверх может требовать только малой части площади осветительного устройства.

Краткое описание фигур чертежей

Варианты реализации изобретения теперь будут описаны только с помощью примеров, со ссылкой на сопровождающие схематические чертежи, на которых соответствующие ссылки обозначают соответствующие части, и где:

фигуры 1а-1b схематично изображают некоторые варианты реализации осветительного устройства;

фигуры 2а-2d схематично изображают некоторые формы волновода и компоновки источников излучения на светодиодах;

фигуры 3а-3с схематично изображают некоторые конкретные варианты реализации осветительного устройства;

фигуры 4а-4b схематично изображают некоторые принципы полости;

фигура 5 схематично показывает пример осветительного устройства;

фигуры 6а-6к схематично изображают некоторые конфигурации волноводов и расположение полостей источников излучения на светодиодах;

фигуры 7а-7d схематично изображают некоторые варианты реализации, в которых соотношение излучения света вверх и излучения света вниз можно изменять.

Чертежи нет необходимости масштабировать. На чертежах менее существенные элементы, такие как электрические кабели или соединения, балласт и т.п. не изображены для большей ясности.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Фигура 1а схематически изображает осветительное устройство 1 в соответствии с вариантом реализации изобретения. Осветительное устройство 1 содержит волноводный элемент 20. Этот волноводный элемент 20 содержит первую наружную поверхность 21, которая также обозначена как верхняя наружная поверхность, и вторую наружную поверхность, обозначенную ссылкой 22, которая также обозначена как нижняя наружная поверхность. Граница обозначена ссылкой 23. Волновод 20 может быть изготовлен из любого материала, известного в уровне техники, такого как пластики, стекло и т.д. На границе волновода располагается источник 10 излучения, главным образом светодиод, который предназначен для обеспечения излучения 17, также обозначаемого как излучение 17 от светодиода, для введения в волновод 20 через границу 23. При необходимости (опционально) может присутствовать коллимационный оптический элемент (коллиматор) 11, предназначенный для создания коллимированного пучка, по меньшей мере, из части излучения 17 от светодиода, на границе 23 волновода 20. Излучение, которое попадает в волновод 20 через границу 23, будет проходить через волновод 20 и может достигать верхней наружной поверхности 21.

Верхняя наружная поверхность 21 содержит структуры 51, которые предназначены для вывода, по меньшей мере, части излучения внутри волновода, из волноводного элемента 20 через вторую наружную поверхность 22. Таким образом обеспечивается излучение 37 со второй наружной поверхности (см. ниже), которое также обозначается как излучение света вниз. Следовательно, структуры 51 предназначены для вывода излучения из волновода 20 в направлении от первой наружной поверхности 21. Структуры 51 могут формировать рельеф, который обозначается ссылкой 50.

Кроме того, осветительное устройство 1 может содержать отражатель 70, который предназначен для содействия тому, чтобы излучение, выходящее через первую наружную поверхность 21, отражалось обратно в волновод 20. Это излучение может снова выводиться в других местах волновода 20. По существу волновод 20 имеет два участка, откуда может выходить излучение. Один участок представляет собой вторую наружную поверхность, или нижнюю наружную поверхность 22, и другой участок представляет собой полость 80. Таким образом, осветительное устройство 1, кроме того, содержит полость 80, которая предназначена для того, чтобы дать возможность выводить излучение из волноводного элемента 20 в полость 80. Эта полость 80 имеет отверстие 82 (отверстие полости), через которое излучение может выходить из полости в направлении от второй наружной поверхности 22. Таким образом осветительное устройство 1 способно создавать излучение, по меньшей мере, в двух направлениях. Одно направление - это направление вверх, т.е. излучение, выходящее из волновода через полость 80 в направлении от второй наружной поверхности 22. И в другом направлении излучение проходит от первой наружной поверхности 21 через вторую наружную поверхность 22. Полость может также содержать отражатель 81, который предназначен для отражения, по меньшей мере, части излучения в полости 80 в направлении от второй наружной поверхности 22. Таким образом может быть создано излучение 47 с первой наружной поверхности (см. ниже), также обозначаемое здесь как излучение света вверх. Осветительное устройство 1 может, помимо этого, также содержать опционально рассеиватель 40, который предназначен для стимулирования смешивания света, выведенного со второй наружной поверхности 22.

Кроме того, осветительное устройство 1 может содержать антибликовое оптическое средство 30, которое предназначено для фокусировки света, выходящего со второй наружной поверхности 22 в заданных направлениях, так что блики могут быть минимизированы. Оптический рассеиватель 40 может быть расположен на расстоянии d1 от второй наружной поверхности 22, которое может быть нулевым или больше нуля (см. также ниже). Также антибликовое оптическое средство 30 может быть расположено на расстоянии d5 от второй наружной поверхности 22. Полная толщина осветительного устройства 1, включающего опциональный рассеиватель 40 и опциональное антибликовое оптическое средство 30, показана с помощью обозначения d4. Толщина волновода 20 показана с помощью обозначения d3. Фигура 1а схематически изображает вариант реализации, когда полость 80 представляет собой полость внутри волновода 20. Эта полость 80 представляет собой полость, проходящую от первой наружной поверхности 21 в часть волновода 20. В этом варианте реализации полость 80 не является прорезью в волноводе 20.

Предпочтительно, между оптическими элементами не существует оптического контакта. Следовательно, если это применимо, расстояние между наружными и необязательными оптическими элементами (средствами), расположенными внизу, так же, как и между дополнительными оптическими средствами, расположенными внизу, соответственно, предпочтительно составляет, по меньшей мере, приблизительно 5 мкм, аналогично, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм, также в диапазоне от 5 до 500 мкм, аналогично в диапазоне от 10 до 250 мкм. Следовательно, в варианте реализации, схематически изображенном, например, на фигуре 1а и других фигурах, величины расстояний d1 и d6 могут лежать в диапазоне от 5 до 500 мкм.

Фигура 1b схематически изображает вариант реализации, в котором полость 80 может быть прорезью в волноводе 20. Или, с другой стороны, могут быть созданы два волновода 20, так что полость 80 находится между ними. В этом варианте реализации в качестве примера изображено только антибликовое оптическое средство 30, а рассеиватель 40 не присутствует.

Обе фигуры, 1а и 1b, можно рассматривать как вид сбоку вариантов реализации осветительного устройства 1 в соответствии с изобретением.

Следовательно, в варианте реализации, схематически изображенном, например, на фигуре 1b, величина расстояния d5 может лежать в диапазоне от 5 до 500 мкм.

Фигура 2а схематически изображает вариант реализации осветительного устройства 1, при виде сверху. В качестве примера изображены только несколько источников 10 излучения. На одной части границы 23 изображены два светодиода 10 в одном коллиматоре 11, и на другой части границы 23 изображен один светодиод 10 в одном коллиматоре 11. В зависимости от способа реализации структур 51, (не показаны на этой фигуре) источники 10 излучения на светодиодах могут размещаться на любом требуемом участке. Может не быть необходимости размещать источники 10 излучения на светодиодах равномерно или симметрично.

Фигуры 2b, 2c и 2d схематически изображают ряд возможных вариантов реализации. На фигуре 2b круговой волновод 20 изображается как множество источников 10 излучения на светодиодах, расположенных вокруг границы 23. На фигуре 2с схематически изображен вариант реализации осветительного устройства 1, в котором волновод 20 также является круглым, но источники 10 излучения на светодиодах располагаются в центральной полости. Фигура 24 схематически изображает свободу формы, которую может иметь осветительное устройство 1.

Фигуры 3а, 3b и 3с схематически изображают дополнительные варианты реализации осветительного устройства 1 в соответствии с изобретением. Фигура 3а схематически изображает вариант реализации осветительного устройства 1, дополнительно содержащего теплоотвод 55. Этот теплоотвод может находиться в физическом контакте с источником 10 излучения на светодиодах и/или при необходимости коллиматором 11. Кроме того, отражатель 70 может использоваться как теплоотвод 55, таким путем тепло, генерированное внутри волновода 20, также может выходить через теплоотвод 55, который, таким образом, может находиться в физическом контакте, по меньшей мере, с частью первой наружной поверхности 21 (содержащей структуры 51).

Фигура 3b схематически изображает тот же самый вариант реализации, что и фигура 3а, за исключением того, что здесь присутствуют также опциональный рассеиватель 40 и опциональное антибликовое оптическое средство 30. Теплоотвод 55 также может находиться в физическом контакте с опциональным рассеивателем 40 и/или антибликовым оптическим средством 30. Следовательно, тепло, генерированное в рассеивателе 40 и/или антибликовом оптическом средстве 30, может также рассеиваться через теплоотвод 55.

Фигура 3с схематически изображает вариант реализации, в котором присутствует промежуток 61. Такой промежуток 61 может создаваться за счет расположения рассеивателя 40 и антибликового оптического средства 30 на расстоянии от второй наружной поверхности 22. Как упомянуто выше, расстояние между второй наружной поверхностью 22 и рассеивателем 40 обозначается как d1. Могут быть созданы дополнительные отражатели 60 для обеспечения закрытого промежутка 61. Таким образом, промежуток 61 может быть отгороженным с помощью второй наружной поверхности 22, отражателей 60 и одного или более из элементов: рассеивателей 40 и антибликовых оптических средств 30. Даже когда используется такой промежуток 61, толщина осветительного устройства 1 может быть малой. Например, толщина d4 может лежать в диапазоне от 5 до 50 мкм.

Фигуры 4а и 4b схематически изображают, как может функционировать осветительное устройство 1. Источник 10 излучения на светодиодах создает излучение 70, которое подается в волновод 20 через границу 23. Излучение в волноводе 20 обозначается с помощью ссылки 27. Это излучение может отражаться на границах и наружных поверхностях волновода 20. На некотором участке излучение 27 может отражаться на структуре 51 в направлении от первой наружной поверхности 21 ко второй наружной поверхности 22. Это излучение может выходить из волновода. Излучение, выходящее из волновода 20 через вторую наружную поверхность 22, обозначается с помощью ссылки 37, оно также называется излучением со второй наружной поверхности или излучением света вниз 37. Часть излучения 27 внутри волновода может также выходить через другую границу, обозначенную ссылкой 223, которая представляет собой границу полости 80, содержащейся в осветительном устройстве 1. Это излучение может отражаться отражателем 81, содержащемся в полости 80, и таким образом может выходить из осветительного устройства 1 в направлении от второй наружной поверхности 22. Это излучение обозначено с помощью ссылки 47 и обозначается здесь также как излучение с первой наружной поверхности или излучение света вверх 47. Это излучение выходит из полости через отверстие 82.

Фигура 4b схематично изображает вариант реализации, в котором полость 80 может быть на границе волновода 20. Снова излучение 27 внутри волновода может выходить из волновода 20 через границу 223 в полость 80. Это излучение, вышедшее из волновода 20, может отражаться внутри полости 80 отражателем 81 в направлении от второй наружной поверхности 22 и покидать осветительное устройство в качестве излучения света вверх 47 (через отверстие полости 82).

Фигура 5 схематически изображает, как может функционировать осветительное устройство 1. Она показывает оптический отсек 91, в котором может функционировать источник 10 излучения на светодиодах, может содержаться при необходимости оптический коллимационный элемент 11 и теплоотвод 55, и эта фигура показывает, как излучение может выходить из осветительного устройства 1. Излучение может выходить со второй наружной поверхности 22 как излучение света вниз 37, и излучение может выходить с первой наружной поверхности 21, фактически из отверстия полости 82, как излучение света вверх 47.

Фигуры 6а-6k схематически изображают множество возможных вариантов реализации осветительного устройства 1 в соответствии с изобретением.

Фигура 6а схематически показывает вариант реализации, в котором два волновода 20 создаются таким образом, что между волноводами 20 существует полость 80. Эта полость может использоваться для вывода излучения из осветительного устройства 1. Кроме того, этот вариант реализации схематически показывает, что используется множество источников 10 излучения на светодиодах. Например, планки, обозначенные ссылкой 15, которые содержат множество источников 10 излучения на светодиодах, могут располагаться на границах волновода 20 соответственно. Фигура 6а показывает вид сверху.

Фигура 6b представляет собой вид сбоку того же самого варианта реализации, который изображен на фигуре 6а.

Фигура 6с схематически изображает вариант реализации, схематически показанный на фигурах 6а и 6b. Фигура 6с представляет собой вид сверху этого варианта реализации. Этот вариант реализации содержит множество (здесь три) волноводов 20, где между волноводами 20 находятся полости 80. Снова используется множество источников 10 излучения на светодиодах для введения излучения от этих источников излучения на светодиодах в волноводы 20 через границы 223 этих волноводов.

Фигура 6d схематически изображает вариант реализации, в котором волновод 20 является круглым, и источники 10 излучения на светодиодах располагаются на внешней границе кругового волновода 20. Волновод, кроме того, содержит центральную полость 80, из которой может выходить, по меньшей мере, часть введенного излучения.

Фигуры 6е, 6f и 6g схематически изображают формы волновода 20, который может быть использован в вариантах реализации осветительного устройства 1 в соответствии с изобретением. Фигура 6e схематически изображает треугольный волновод с круглой полостью 80; фигура 6f схематически изображает треугольный волновод 20 с треугольной полостью 80; и фигура 6g схематически изображает треугольный волновод 20 с многоканальной полостью 80.

Фигура 6h схематически изображает осветительное устройство 20 свободной формы, содержащее полости 80, распределенные по волноводу 20.

Фигуры 6i и 6j снова показывают некоторые формы волновода 20, которые могут использоваться в осветительном устройстве 1 в соответствии с изобретением. Фигура 6i схематически изображает шестиугольный волновод 20 с шестиугольной полостью 80; и фигура 6j схематически изображает круглый волновод 20 с многоканальной полостью 80.

Фигура 6k схематически изображает вариант реализации, в котором волновод 20 содержит множество полостей 80, где, в качестве примера, полости 80 изображаются как круглые прорези. Например, эти полости 80 могут быть частичными полостями или могут проходить от первой наружной поверхности 21 до второй наружной поверхности 22. Волновод 20 освещается множеством источников 10 излучения на светодиодах, расположенных на светодиодных планках 15, которые освещают границы 23 волновода 20.

Фигуры 7a-7d схематически изображают варианты реализации, в которых соотношение излучения света вверх 47 и излучения света вниз 37 можно изменять.

Фигура 7а схематически изображает вариант реализации, в котором отверстие 82 полости можно изменять. При наличии изменяемого отверстия 82 полости, т.е. когда ширину отверстия можно изменять, возможно регулировать количество излучения 47, выходящего из осветительного устройства. На фигуре 7а в качестве примера изображается диафрагма 90 с регулируемым отверстием диафрагмы 92. Предпочтительно, часть диафрагмы 90, направленная к полости, является отражающей. Путем открытия или закрытия отверстия диафрагмы 92 количество выходящего излучения 47 можно регулировать. Когда отверстие 82 (92) меньше, излучение будет отражаться обратно в полость и может частично снова попадать в волновод 20. Когда отверстие 82 (92) больше, по существу излучение не может отражаться на диафрагме 90, и, таким образом, излучение 47 может беспрепятственно выходить из полости 82.

Фигуры 7b и 7c схематически изображают вариант реализации, в котором полость 80 содержит регулируемый отражатель 181. Этот регулируемый отражатель 181 может регулироваться, например, по высоте. Фигура 7b схематически изображает регулируемый отражатель 181 в первом положении, когда излучение, выходящее с границы 223, по существу не отражается обратно в волновод 20 с помощью отражателя 181. Фигура 7с схематически изображает состояние, когда регулируемый отражатель 181 располагается так, чтобы отражать, по меньшей мере, часть излучения, выходящего из волновода 20 на границе 223, обратно в волновод 20. В первом состоянии, как показано на фигуре 7b, регулируемый отражатель может быть вида полости с отражателем, который может быть составлен из отражателя 181 и отражателей 281.

Фигура 7d схематически изображает вариант реализации, в котором структуры 51 упруго деформируемы. Когда на структуры 51 оказывается давление, это может влиять на количество излучения, выходящего через вторую наружную поверхность 22. Следовательно, в этом варианте реализации осветительное устройство 1, кроме того, содержит привод 75, который может быть предназначен для прикладывания давления, по меньшей мере, к части из общего числа структур 51. В качестве примера фигура 7d показывает вариант реализации привода 75, содержащего приспособление для создания давления 76, которое, например, может быть отражателем 70. Кроме того, привод 75 может содержать мотор или другое устройство, обозначенное с помощью ссылки 77, предназначенное для приложения силы к приспособлению для оказания давления 76, так что структуры 51 оказываются под давлением. Таким образом количество излучения, выходящего через вторую наружную поверхность 22, и соотношение количества излучения света вверх 47 и излучения света вниз 37 может регулироваться.

Дополнительные конкретные варианты реализации

Основной вариант реализации может состоять из прямоугольной световодной пластины из прозрачного полимера (например, PMMA), снабженной рельефом из точек вывода или полос («белила») на верхней стороне, нанесенным с помощью трафаретной печати (или краскоструйной печати). Излучение от набора светодиодов (предпочтительно) коллимируется и вводится в световод. Плотность точечного рельефа оптимизируется таким образом, что излучение выводится однородно по всей площади волновода. Излучаемый световой пучок может коллимироваться с помощью призматической пластины или фольги (такой, как MLO (оптическая/призматическая пластина микроосвещения (публикация международной заявки WO2006097859)). Эта пластина обеспечивает эффективное управление бликами. Точечные рельефы могут быть оптимизированы с использованием оптимизатора рельефа подсветки (BPO) в LightTools 6.1 (поставщик: Optical Research Associates).

Матрица светодиодов в варианте реализации может состоять как из «холодного белого», так и «теплого белого» светодиодов. Два типа светодиодов располагаются в альтернативной последовательности CW (холодный белый)-WW (теплый белый)-CW-WW-CW- и т.д. Однородный цвет излучения на выходе определяется шагом (р) светодиодов одного типа и расстоянием между излучающей поверхностью светодиодов и входом световода (L). Хорошая однородность достигается, когда р/L>1. Светодиоды могут быть размещены на обеих (длинных) границах световода (из-за тепловых причин), хотя многие другие конфигурации также возможны. Другие комбинации светодиодов также возможны (R-G-B, R-G-B-A, CW-A, …) (A - янтарный). С другой стороны, применима комбинация CW-WW-красный. Характеристические числовые соотношения светодиодов CW:WW могут находиться в диапазоне 0,5<CW/WW<2, так что CW:WW=1:1 (т.е. светодиоды nCW: светодиоды nWW).

Способ, с помощью которого световой пучок вводится в световод, определяется (частью) полной оптической эффективностью системы. В общем, коллимированный пучок от светодиода, введенный в световод, улучшает оптическую эффективность по сравнению со светодиодами Ламберта, расположенными близко к световоду (без какого-либо коллимирования пучка). С другой стороны, когда пучок сформирован сильно коллимированным, эффективность может снова снизится. В стандартном примере, пучки от набора светодиодов Ребеля коллимируются за счет размещения светодиодов в составном параболическом концентраторе (CPC) линейного отражателя. Составной параболический концентратор удлинен с помощью прямой части для удовлетворения требованиям однородного вывода (см. отношение p/L выше). Стандартный угол выхода составляет 37° в воздухе и дает оптимальную полную оптическую эффективность. Другие конфигурации и другие способы коллимирования являются возможными, в зависимости от механических ограничений или эстетических требований.

Существенным моментом изобретения является то, что четко определенная часть светового потока направляется в направлении вниз (например, 80%), а оставшаяся направляется вверх (к потолку) (например, 20%). Нет необходимости коллимировать световой пучок в направлении вверх, по существу он может иметь характер Ламберта. С другой стороны, также может обеспечиваться распределение интенсивности в виде крыла летучей мыши. Ниже первой наружной поверхности, содержащей структуры, и особенно ниже полости, может быть размещено оптическое приспособление для регулировки формы светового пучка, направляемого вверх. Отношение вверх/вниз может быть определено среди других за счет отражательной способности пластины коллиматора (и необязательной фольги) и плотности точек вывода и полос на световодной пластине.

Форма модулей не ограничивается просто квадратными модулями. В принципе все произвольные (двумерные) формы являются возможными. Полная свобода (трехмерная) может быть достигнута, когда световоды являются достаточно тонкими для изгиба (например, <2 мм).

В другом варианте реализации значительный воздушный промежуток вводится между световодом и MLO пластиной (фиг.3с). Это позволяет сконструировать осветительные устройства без границы или рамки. Часть средства коллиматора световых пучков от светодиодов теперь скрыта в полости между световодом и коллиматором. Ширина рамки определяется степенью коллимирования и требуемой длиной при смешивании пучков. Оптическое структурирование входа световода способствует дополнительному уменьшению смешанной длины и созданию более эстетичного осветительного устройства. Толщина осветительного устройства может, например, лежать в диапазоне от 15 до 25 мм. Эта структура также намного более толерантна для изменений цвета, близких к сторонам вывода.

При наблюдении внутри осветительного устройства можно увидеть совмещенное действие структуры MLO и рельефа, напечатанного на световоде. Эффекты могут быть изысканными и высоко декоративными, но нежелательные эффекты Муара также могут иметь место, которые часто считаются нежелательными. Для устранения этих эффектов полностью между световодом и коллиматором может быть размещен голографический рассеиватель. Таким способом может быть создана очень гладкая яркая поверхность. Например, когда используется эллиптический рассеиватель, излучение рассеивается предпочтительно в направлении набора светодиодов. Эта стратегия также помогает сглаживать изменения цвета.

Использование голографической фольги также помогает, когда требуется низкая плотность светодиодов. В этом случае могут требоваться большие выходные точечные градиенты, которые могут быть «сделаны невидимыми» за счет использования подходящего голографического рассеивателя.

Расчеты показывают, что существует попеременное использование соотношения потока вверх/вниз и оптической эффективности в осветительном устройстве. Эти стратегии являются полезными, когда конструируется осветительное устройство, закрепляемое на стене, когда требуется коллимированный пучок в обоих направлениях: вверх и вниз.

Структура не ограничивается одиночным световодом. При использовании двух световодов становится возможным изготовить систему, имеющую динамическое соотношение излучения вверх/вниз. Также цвет пучка, направляемого вверх и вниз, может быть различным. Различные другие комбинации являются возможными. Например, используется вариант реализации набора волноводов, где набор предпочтительно создается одним или более сопутствующими световыми источниками на светодиодах, и где набор предпочтительно содержит первую и вторую наружную поверхность.

Выше описывается визуальное впечатление от осветительного устройства. Вплоть до настоящего времени выходная поверхность с постоянной яркостью конструировалась за счет создания четко определяемого рельефа вывода излучения. Дополнительной особенностью, которая может быть добавлена, является включение более сложных рельефов яркости. Яркость выходной поверхности может изменяться периодически или произвольным образом. Можно создать все виды геометрических рельефов или создать уникальный рельеф, относящийся к предпочтению заказчика. Также в структуру могут быть включены оптические иллюзии (глубина, движение).

Возможно регулировать соотношение вверх/вниз за счет регулировки ширины полости или канала между двумя световодами. Канал в основном закрыт на одной стороне с помощью отражателя (рассеивающего/отражающего). Плотность выходных структур может быть оптимизирована для обеспечения однородного вывода излучения на всей площади световода. Баланс между потоком вверх и вниз также может быть подобран, например, за счет максимальной плотности выходных структур и толщины световода.

Осветительное устройство, например, может состоять из двух дискретных излучающих свет областей. Когда допускается некоторый промежуток между световодами и наружными оптическими устройствами, может быть сконструирован модуль с непрерывной наружной (MLO) поверхностью. Наличие отражателя между обоими световодами может быть полностью замаскировано с помощью голографического рассеивателя. Отражатель между двумя световодными частями может быть сделан частично пропускающим для уменьшения полной толщины осветительного устройства.

Излучение, проходящее в направлении вверх, может иметь грубое распределение интенсивности Ламберта, но при этом быть коллимированным или иметь определенную форму, если необходимо. Во всех примерах структуры для излучения света вверх являются просто каналами или отверстиями, закрытыми отражателем. Другие структуры также могут рассматриваться (например, когда глубина канала составляет только часть полной толщины световода). Функция излучения света вверх может быть реализована разными способами.

В варианте реализации отверстие полости на верхней стороне может изменяться путем открывания или закрывания диафрагмы отражателя, такого, как отражающая фольга, на нижней стороне. Световое излучение, которое отражается этой диафрагмой, может быть частично выведено назад в световод и, таким образом, снова отправлено вниз, что изменяет соотношение вверх: вниз динамически.

За счет выведения большей части излучения обратно в световод выход света в направлении вниз может становиться пространственно неоднородным. Таким образом, когда апертура закрыта полностью, больше излучения отражается обратно из центра, что приводит к увеличению количества излучения, выводимого в направлении вниз в центре осветительного устройства. Этот эффект может быть уменьшен путем создания структуры вывода таким образом, что для большей части излучения требуется распространение назад и вперед через световод несколько раз перед его выводом. Однако это может приводить к снижению общей эффективности осветительного устройства.

Изменением этого варианта реализации стала бы система, в которой пользователь может чередовать различные отражающие пластины с отверстиями различных размеров, для изменения соотношения прерывистым образом.

В варианте реализации для регулировки соотношения излучения вверх-вниз отражатель между светодиодами можно перемещать вверх и вниз для изменения количества излучения, выводимого на поверхности полости и, таким образом, количества излучения, выводимого для реализации функции излучения света вверх. Этот вариант реализации наиболее вероятно имеет большую эффективность, т.к. большее количество излучения непосредственно отражается обратно в световод, когда расположение отражателя соответствует направлению вверх.

В таком варианте реализации, когда эффективность структуры вывода может изменяться, структура вывода изготавливается из гибкого эластомерного материала, предпочтительно белого цвета. Выходная эффективность будет зависеть от того, какая часть структуры находится в контакте со световодом. При увеличении давления и, таким образом, более сильном продвижении эластомера к световоду, область контакта со световодом и, соответственно, вклад в выходное излучение, может увеличиваться. В результате большая часть излучения будет выходить с передней поверхности световода и, таким образом, направляться вниз вместо того, чтобы направляться вверх. Преимущество этого варианта реализации состоит в том, что (почти) все излучение может быть направлено вверх, и ничего не направляется вниз. Этот вариант реализации требует гибкого материала, который может быть приведен в оптический контакт четко регулируемым и повторяемым способом для обеспечения оптимального действия осветительного устройства.

Изобретение может хорошо подходить для офисного освещения, хотя другие области применения также могут быть предусмотрены: осветительные модули для применения в розницу, осветительные системы для потребителя.

Термины «надлежащий» и «соответствующий» используются для обозначения преимущественно отношения одного к другому между первым предметом и вторым предметом. Например, фразу «каждая формирующая изображение линза из множества формирующих изображение линз располагается так, чтобы формировать изображение соответствующего сегмента из множества сегментов в соответствующем проецируемом изображении множества проецируемых изображений» нужно понимать в том смысле, что одна из формирующих изображение линз предназначена для создания изображения преимущественно одного конкретного сегмента в одном конкретном проецируемом изображении, в то время, как другая линза из набора линз предназначена для создания изображения преимущественно другого конкретного сегмента в другом конкретном проецируемом изображении.

В данном документе термины «синий свет» и «излучение синего цвета», главным образом, относятся к излучению, имеющему длину волны в диапазоне приблизительно 410-490 нм. Термин «зеленый свет», главным образом, относится к излучению, имеющему длину волны в диапазоне приблизительно 500-570 нм. Термин «красный свет», главным образом, относится к излучению, имеющему длину волны в диапазоне приблизительно 590-680 нм. Термин «желтый свет», главным образом, относится к излучению, имеющему длину волны в диапазоне приблизительно 560-590 нм. Термин «свет» здесь, главным образом, относится к видимому излучению, т.е. излучению, имеющему длину волны в диапазоне приблизительно 380-780 нм.

Термин «белый свет», как он используется здесь, известен квалифицированному специалисту в области техники. Он, главным образом, относится к излучению, имеющему соотнесенную цветовую температуру между приблизительно 2000 K и 20000 K, главным образом, 2700-20000 K, и для общего освещения, главным образом, в диапазоне приблизительно 2700 K и 6500 K, и для целей подсветки, главным образом, в диапазоне приблизительно 7000 K и 20000 K, и, главным образом, в диапазоне приблизительно 15 SDCM (стандартное отклонение цветового согласования) от BBL (абсолютно черное тело), главным образом, в диапазоне приблизительно 10 SDCM от BBL, даже более вероятно в диапазоне приблизительно 5 SDCM от BBL. Термин «заданный цвет» может относиться к любому цвету внутри цветового треугольника, но, главным образом, относится к белому свету.

До тех пор, пока не обозначено иначе, и когда это реально применимо и осуществимо, фраза «выбираемый из группы, состоящей из ряда элементов» может также относиться к комбинации двух или более пронумерованных элементов.

Термины, аналогичные терминам «ниже», «выше», «верх» и «низ», соответствуют положениям или расположениям предметов, которые получались бы, если бы осветительная система со многими пучками располагалась по существу плоско в существенной степени на горизонтальной поверхности, с нижней наружной стороной системы освещения в существенной степени параллельной по существу горизонтальной поверхности и обращенной в сторону от потолка комнаты. Однако это не исключает использование осветительной системы со многими пучками в других вариантах расположения, таких как на стене, или в других расположениях, например, в вертикальных расположениях.

Здесь термин «по существу», такой, как «по существу плоский» или «по существу состоит» и т.п. будет понятен квалифицированному специалисту. В вариантах реализации имя прилагательное по существу может быть удалено. Если это применимо, термин «по существу» может также включать варианты реализации с «целиком», «полностью», «все» и т.п. Если это применимо, термин «по существу» может также относиться к 90% или более, подобно тому, к 95% или выше, особенно к 99% или выше, включая 100%. Термин «содержит» включает также варианты реализации, где термин «содержит» означает «состоит из».

Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т.п. в описании и в формуле изобретения используются для того, чтобы различать аналогичные элементы, и нет необходимости описания последовательного или хронологического порядка. Понятно, что так используемые термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих условиях, и что варианты реализации изобретения, описанные здесь, способны функционировать в иных последовательностях по сравнению с теми, которые описаны и проиллюстрированы здесь.

Устройства, на которые здесь дается ссылка, описываются, среди других, в процессе работы. Как будет ясно квалифицированному специалисту, изобретение не ограничивается способами работы или устройствами в процессе работы.

Нужно отметить, что упомянутые выше варианты реализации являются иллюстративными, а не ограничивают изобретение, и что квалифицированный специалист будет способен сконструировать много альтернативных вариантов реализации без отклонения от сути прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любая ссылка, расположенная в скобках, не будет рассматриваться как ограничение формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает присутствия элементов или шагов, отличных от тех, которые присутствуют в формуле изобретения. Термин «и/или» включает любую и все комбинации одного или более связанных перечисленных предметов. Единственное число элемента не исключает присутствия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано с помощью аппаратных средств, содержащих несколько различных элементов, и с помощью подходящего программируемого компьютера. В формуле изобретения устройства пронумеровано несколько приспособлений, некоторые из приспособлений могут быть реализованы с помощью одного и того же предмета из аппаратных средств. Простой факт, что определенные средства перечисляются во взаимно зависимых различных пунктах формулы изобретения, не означает, что для получения преимущества не может быть использована комбинация этих средств.

1. Осветительное устройство (1), содержащее:
а. волноводный элемент (20), содержащий первую наружную поверхность (21), вторую наружную поверхность (22) и границу (23) волновода;
b. источник (10) излучения на светодиодах, предназначенный для формирования излучения (17) от источника излучения с опциональным коллимационным оптическим элементом (11), где источник (10) излучения на светодиодах с опциональным коллимационным оптическим элементом (11) предназначен для ввода, по меньшей мере, части излучения (17) от источника излучения в волноводный элемент (20) через границу волновода (23) волноводного элемента (20); и
где первая наружная поверхность (21) содержит структуры (51), предназначенные для вывода, по меньшей мере, части излучения из волноводного элемента (20) через вторую наружную поверхность (22) для обеспечения излучения (37) со второй наружной поверхности; при этом осветительное устройство (1), кроме того, содержит полость (80), предназначенную для того, чтобы давать возможность излучению выходить из волноводного элемента (20) в полость (80), и полость содержит отражатель (81), предназначенный для отражения, по меньшей мере, части излучения в полости (80) в направлении от второй наружной поверхности (22) для обеспечения излучения с первой наружной поверхности (47).

2. Осветительное устройство (1) по п.1, кроме того, содержащее регулируемое отверстие (82) полости, где регулируемое отверстие (82) полости предназначено для управления количеством излучения (47) с первой наружной поверхности, выходящего из полости (80).

3. Осветительное устройство (1) по п.2, в котором полость (80) содержит диафрагму (90), имеющую регулируемое отверстие (92) диафрагмы в качестве регулируемого отверстия (82) полости.

4. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, в котором полость (80) содержит регулируемый отражатель (181), где регулируемый отражатель (181) предназначен для управления отражением на регулируемом отражателе (181) обратно в волноводный элемент (20).

5. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, в котором структуры (51) упруго деформируемы и в котором осветительное устройство (1), кроме того, содержит привод (75), предназначенный для пластической деформации структур (51).

6. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, в котором полость (80) представляет собой углубление в первой наружной поверхности (21).

7. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, в котором полость (80) представляет собой полость, проходящую от первой наружной поверхности (21) ко второй наружной поверхности (22).

8. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, содержащее множество полостей (80).

9. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, содержащее множество волноводов (20) и содержащее одну или более полостей (80), в котором одна или более полостей (80) являются полостями между соседними волноводами (20) соответственно.

10. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, в котором первая наружная поверхность (21) содержит рельеф (50) из отражающих точек или полос в качестве структур (51).

11. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, кроме того, содержащее рассеиватель (40), расположенный ниже второй наружной поверхности (22).

12. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, кроме того, содержащее антибликовое оптическое средство (30), расположенное ниже второй наружной поверхности (22) и, если устройство снабжено рассеивателем, расположенным ниже опционального рассеивателя (40) по п.11.

13. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, кроме того, содержащее промежуток (61) ниже второй наружной поверхности (22) и выше одного или более из элементов: рассеивателя (40) и антибликового оптического средства (30) по любому из пп.11 и 12.

14. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, кроме того, содержащее отражатель, предназначенный для отражения излучения, выходящего с первой наружной поверхности (21) обратно в волновод (20).

15. Осветительное устройство (1) по любому из пп.1, 2 или 3, в котором первая наружная поверхность (21) находится в контакте с теплоотводом (55).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству удаления оболочки оптического волокна. В устройстве (11) удаления оболочки оптического волокна для вытягивания стеклянного волокна (1а) из покрытия (1b) путем разрезания покрытия (1b) в части (31) для удаления оболочки и перемещения части (13) для удержания оптического волокна в сторону от основного блока (12) устройства удаления оболочки в нагретом состоянии часть (31) для удаления оболочки выполнена с опорным элементом (43) нагревателя, на котором установлен нагреватель (42), опорный элемент (43) нагревателя размещен в углубленной приемной части, образованной в корпусе (12а), теплоизолирующий промежуток (55) образован между углубленной приемной частью (51) и опорным элементом (43) нагревателя, боковая поверхность опорного элемента (43) нагревателя и внутренняя поверхность боковой стенки (51b) углубленной приемной части (51) входят в контакт друг с другом посредством бокового ребра (61), выполненного на опорном элементе (43) нагревателя, Технический результат - обеспечение возможности удаления покрытия без проникновения воды и с меньшим тяговым усилием, которое требуется для удаления покрытия.

Изобретение относится к области сварки оптических волокон. Картридж для устройства сварки оптических волокон содержит основание в виде позиционируемой на рабочей поверхности пластины прямоугольной формы в плане, на лицевой поверхности которой по краям одних противоположно лежащих сторон расположены выступающие вверх призматической формы блоки с гнездами для закрепления стержневых электродов, выставленных соосно заостренными концами навстречу друг другу над центральной частью пластины между блоками.

Группа изобретений относится к области волоконных световодов, стойких к воздействию ядерного и/или ионизирующего излучения. Волоконный световод получают методом химического осаждения кварцевого стекла из смеси исходных газообразных реагентов.

Изобретение относится к одномодовым оптическим волокнам с низкими изгибными потерями. Оптическое волокно включает в себя центральную область стеклянной сердцевины, имеющую максимальное приращение Δ1макс показателя преломления в процентах.

Изобретение относится к коллиматорам, которые могут быть использованы для освещения жидкокристаллических экранов. Коллиматор выполнен в виде клиновидного оптического волновода, который имеет первый конец, второй конец, противолежащий первому концу.

Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к устройствам для передачи лазерного излучения. Устройство содержит полый наносветовод, сердцевина которого заполнена водой или водным раствором с показателем преломления, большим показателя преломления оболочки.

Изобретение относится к области защищенных документов, таких как банкноты, паспорта и кредитные карты. Защищенный документ содержит непрозрачную подложку, оптический волновод, расположенный на подложке и/или в ней и по меньшей мере один ответвитель для введения света в волновод или выведения света из волновода.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконных линиях связи, а также при создании датчиков физических величин. Устройство содержит световедущую жилу из кварца или из кварца, легированного азотом, отражающую оболочку из кварца, легированного фтором, круглые нагружающие стержни из кварца, легированного бором, в оболочке из чистого кварца или из кварца, легированного фтором, и защитно-упрочняющее полимерное покрытие.

Изобретение относится к устройствам задней подсветки жидкокристаллических дисплеев. Согласно первому варианту устройства узел задней подсветки включает в себя волновод с множеством светодиодов, расположенных в полостях в задней поверхности в центральной области волновода.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является улучшение эффективности освещения портативных осветительных устройств.

Изобретение относится к осветительным устройствам. В светоизлучающем устройстве источник света имеет узкое или ограниченное распределение интенсивности света. Устройство скомпоновано так, что свет от источника выводится с более широким пространственным распределением интенсивности света через периферийную поверхность на участке вывода света в виде воронки. Светоизлучающее устройство дополнительно содержит участок смешивания света, излучаемого из источника. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к одномодовым оптическим волокнам, имеющим низкий коэффициент затухания. Оптическое волноводное волокно включает сердцевину и оболочку. Сердцевина включает в себя альфа-профиль, где альфа (α) больше 2,5 и меньше 3,0. Сердцевина и оболочка обеспечивают волокно с коэффициентом затухания менее 0,331 дБ/км на длине волны 1310 нм, коэффициентом затухания менее 0,328 дБ/км на длине волны 1383 нм, коэффициентом затухания менее 0,270 дБ/км на длине волны 1410 нм и коэффициентом затухания менее 0,190 дБ/км на длине волны 1550 нм. Также обеспечен способ изготовления оптического волокна. Технический результат - снижение коэффициента затухания и потерь на изгибе. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил., 5 табл.

Изобретение относится к методам химического парофазного осаждения для изготовления кварцевых световодов с малыми оптическими потерями. Согласно способу внутрь трубки заготовки волоконного световода вводят сухие, содержащие дейтерий газы, например пары диметилсульфоксида Д6. Легирование осаждаемых слоев стекла сердцевины и оболочки малыми добавками дейтерия производят как в процессе осаждения слоев, так и при высокотемпературном сжатии трубки. Технический результат - снижение оптических потерь световода и массоуноса заготовок, сокращение длительности процесса их изготовления. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение касается идентификации оптических волокон. Сущность заявленного решения заключается в том, что в каждое волокно оптической линии вводят оптический зондирующий сигнал. Последовательно считывают каждый указанный сигнал, прошедший через соответствующее волокно линии, и идентифицируют оптическое волокно в линии на основании полученного сигнала. При этом зондирующий сигнал для каждого волокна линии имеет неповторяющуюся последовательность оптических импульсов, которая характеризует номер оптического волокна в линии. Технический результат - автоматизация процесса идентификации оптических волокон, повышение достоверности идентификации концов оптических волокон независимо от их числа, расположения и цветовой маркировки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к волоконной оптике. Фотонно-кристаллическое халькогенидное волокно состоит из центрального волноведущего стержня из халькогенидного стекла, микроструктурной волноведущей оболочки из чередующихся слоев халькогенидного стекла и воздушных зазоров и второй защитной микроструктурной оболочки из многокомпонентного стекла. Способ его изготовления включает предварительную вытяжку стержней. Далее формируют халькогенидную вставку путем укладки стержней из халькогенидного стекла с соответствующими воздушными зазорами, а затем укладывают внешние поддерживающие тонкостенные капилляры из многокомпонентного стекла в толстостенную трубку из многокомпонентного стекла. Технический результат - обеспечение высокой нелинейности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к осветительному устройству. Устройство содержит источник света и линзу, размещенную перед источником света. Линза снабжена поверхностью входа света на стороне, обращенной к источнику света, и поверхностью выхода света на стороне, удаленной от источника света. Линза включает в себя некоторое количество полосковых взаимно соединенных вблизи вторых концов удлиненных световодных элементов, которые содержат поверхность входа света и поверхность выхода света. Световые лучи, излучаемые источником света, передаются в удлиненных световодных элементах за счет полного внутреннего отражения. Технический результат - уменьшение воспринимаемой яркости за счет увеличения поверхности выхода света относительно поверхности излучения света. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к оптическим волокнам с малыми изгибными потерями. Волокно содержит легированную диоксидом германия центральную область сердцевины, имеющую внешний радиус r1 и Δ1 показателя преломления. Первая область внутренней оболочки имеет внешний радиус r2 больше 8 мкм и Δ2 показателя преломления. Вторая область внешней оболочки окружает область внутренней оболочки, имеющую Δ3 показателя преломления, где Δ1>Δ3>Δ2. Разность между Δ3 и Δ2 больше чем 0,01. Волокно имеет отсечку 22-метрового кабеля меньше чем или равную 1260 нм, а r1/r2 больше или равно 0,25. 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к способам образования канала передачи оптического сигнала. Из материала, который выбирают исходя из длины волны используемого оптического излучения, изготавливают оптическую деталь, которая представляет собой волновод оптического излучения, выполненный в виде двух зеркально-симметричных дифракционных решеток и прямолинейного участка между ними. Берут кристалл, являющийся источником излучения VCSEL, и кристалл, являющийся приемником излучения PD, и приклеивают их на подложку. Наносят изолирующий слой или изолирующие слои до верхней плоскости кристаллов, известным способом формируют токопроводящие межсоединения от контактных площадок кристаллов, вскрывают изолирующие слои над излучающей и принимающей площадками соответствующих кристаллов и устанавливают оптическую деталь с рассчитанной точностью на соответствующее место. Деталь фиксируют полимерным слоем по периметру или тонким слоем фоторезиста, который наносят на контактируемые поверхности перед установкой оптической детали, и наносят изолирующие слои. Технический результат - упрощение в образовании канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля, улучшение эксплуатационных характеристик этого канала. 5 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение равномерности освещения. Оптический элемент включает в себя световод, в который подается свет от одного или более светодиодов в световой головке, расположенной на одном конце световода, и отражатель, расположенный на другом конце световода, способный к отражению света, падающего на отражатель. Световод дополнительно включает в себя призматическую поверхность, содержащую множество призм, причем каждая из призм расположена под углом к осевому направлению световода для направления света, излученного от световой головки, по направлению к выходному концу световода. Источник света включает в себя оптический элемент по любому из пп.1-12, и выполнен с возможностью переоснащения светильника, использующего источник света с нитью накаливания. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Волновод // 2572900
Изобретение относится к волноводу, который может быть деформирован в требуемую форму и зафиксирован в этой форме за счет полимеризации материала. Деформируемый волновод содержит гибкую подложку волновода и полимеризуемую часть, при этом полимеризуемая часть встроена в гибкую подложку волновода и полимеризуемая часть содержит мономер, который позволяет полимеризуемой части образовать жесткое ребро через деформируемый волновод после полимеризации, причем жесткое ребро предназначено для поддержки оставшейся части деформируемого волновода. Источники света, такие как светодиоды и/или фотогальванические элементы, могут быть встроены в подложку волновода, чтобы волновод являлся осветительным устройством или концентратором солнечной энергии соответственно. Технический результат - создание волновода, которому можно с большей легкостью придать требуемую форму. 5 з.п. ф-лы, 19 ил.
Наверх