Устройство, способ и система для независимого нацеливания и этапы отсечки в освещении целевой области
Изобретение, в целом, относится к устройству, системам и способам, посредством которых целевая область должным образом освещается посредством одного или более осветительных приборов, каждый из которых применяет множество нацеливаемых источников света. Представлена конструкция модульного СИД-осветительного прибора, посредством которой этапы направления света и перенаправления света являются независимыми, но взаимодействующими так, чтобы способствовать компактной конструкции прибора с низкой эффективной площадью проекции (EPA), хорошими тепловыми свойствами и выбираемой степенью контроля ослепления. Система освещения, применяющая множество упомянутых приборов, является очень приспосабливаемой, кроме того, имеет возможность быть предварительно нацеленной и предварительно собранной перед отгрузкой, что уменьшает возможность ошибки установки, в то же время сохраняя настраиваемую сущность приборов. Способ освещения целевой области согласно форме составного луча, содержащий этапы, на которых: идентифицируют один или более факторов, относящихся к целевой области; развертывают множество отдельных форм лучей, которые, когда собираются, приблизительно соответствуют форме составного луча; развертывают систему освещения, содержащую множество осветительных приборов, каждый из которых создает выход, который составляет часть, по меньшей мере, одной отдельной формы луча и содержит: один или более источников света, поворачиваемых вокруг, по меньшей мере, одной оси; одно или более средств направления света, поворачиваемых вокруг, по меньшей мере, одной оси; одно или более средств перенаправления света, поворачиваемых, по меньшей мере, вокруг одной оси и независимо поворачиваемых от упомянутого средства направления света; и устанавливают систему освещения в целевой области таким образом, чтобы формировать форму составного луча. 3 н. и 39 з.п. ф-лы, 4 табл., 26 ил.
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Эта заявка заявляет приоритетное преимущество по заявке США порядковый номер 13/897,979, зарегистрированной 20 мая 2013 г., по которой 29 июля 2014 был выдан патент США № 8,789,967, и которая является частичным продолжением заявки США порядковый номер 13/471,804, зарегистрированной 15 мая 2012 г., которая заявляет преимущество предварительно заявки США порядковый номер 61/492,426, зарегистрированной 2 июня 2011 года, которые обе при этом содержатся по ссылке в своей полноте.
I. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение, в целом, относится к устройству, системам и способам, посредством которых целевая область должным образом освещается посредством одного или более осветительных приборов, каждый из которых применяет множество нацеливаемых источников света. Более конкретно, настоящее изобретение относится к улучшениям в конструкции и использовании модульных светодиодных (СИД) осветительных приборов, так что компактная сущность прибора не нарушается, в то время как гибкость в адресации потребностей освещения конкретной области применения (например, спортивное освещение) увеличивается.
Хорошо известно, что для того, чтобы надлежащим образом освещать целевую область, конкретно, целевую область сложной формы, требуется комбинация светонаправляющих (например, наводящих, коллимирующих) и светоперенаправляющих (например, блокирующих, отражающих) усилий; см., например, патент США № 7,458,700, включенный в данный документ по ссылке. Эта концепция, в целом, иллюстрируется на фиг. 1A-C для примера спортивного поля, освещаемого посредством множества приподнятых приборов прожекторного типа. Как может быть видно из фиг. 1A, в ненацеленном состоянии прибор 4 освещает некоторый фрагмент целевой области 5 (который типично содержит не только горизонтальную плоскость, содержащую спортивное поле, но также конечное пространство над и вокруг упомянутого поля); это освещение схематично иллюстрируется посредством составного проецируемого луча 7 (т.е. совокупности отдельных выходных лучей от множества приборов 4), при этом заштрихованный фрагмент луча 7 считается желательным. Регулировка приборов 4 относительно мачты 6 (т.е. направление света) нацеливает составной луч 7 на самый левый фрагмент целевой области 5, как желательно (см. фиг. 1B), но также приводит в результате к освещению нежелательных областей, таких как трибуны 515. Это освещение, обычно называемое рассеянным освещением, является нерациональным и потенциально досаждающим (например, зрителям на трибунах 515) или вредным (например, для водителей на дороге рядом с целевой областью 5). Чтобы надлежащим образом устранять рассеянное освещение, козырек или аналогичное устройство может быть добавлено к приборам 4 (см. фиг. 1C), чтобы обеспечивать желаемую отсечку, т.е. перенаправление света. Некоторые козырьки, такие как раскрытые в патенте США № 7,789,540, включенном по ссылке в данный документ, оборудованы внутренними отражающими поверхностями с тем, чтобы как отсекать свет, так и перенаправлять упомянутый свет назад на целевую область 5, таким образом, он не поглощается или иначе не тратится впустую.
Этот общий подход к освещению целевой области работал хорошо для традиционных систем освещения, применяющих единственный козырек для единственного, большого источника света с высоким, всенаправленным световым выходом (например, лампы с разрядом высокой интенсивности (HID) 1000 ватт). Позднее, этот подход был применен к множеству небольших источников света с низким, направленным световым выводом (например, множеству 1-10-ваттных СИД), и достиг успеха, но только для некоторых областей применения освещения.
Существует тенденция в уровне техники перехода к СИД-освещению во всем: от общей задачи освещения к более требовательным областям применения, таким как освещение обширной области. По сравнению с традиционными источниками света, такими как вышеупомянутый, СИД имеют более высокую эффективность (люмен/ватт), более длительный срок эксплуатации, лучше соответствуют экологическому законодательству и имеют больше вариантов для выбора цвета, если перечислять несколько преимуществ. Дополнительно, замена единственного традиционного источника света множеством компактных и нацеливаемых источников света обеспечивает потенциал для того, чтобы создавать сложные формы лучей от ограниченного количества приборов, поскольку световой выход из каждого СИД может быть точно и независимо направлен и перенаправлен; если, конечно, этот потенциал может быть логически и экономически реализован.
В то время как множество СИД-осветительных приборов были спроектированы для применений освещения сверху вниз (т.е. осветительные приборы, которые направляют свет, как правило, вниз по направлению к основанию мачты, к которой множество СИД прикрепляются), см., например, патенты США №№ 7,771,087 и 8,342,709, повернем эти приборы вокруг их точки соединения с мачтой таким образом, чтобы проецировать свет наружу и от мачты (т.е., устройство прожекторного освещения, такое как иллюстрированное на фиг. 1A-C), и проблема становится очевидной, а именно ослепление. Поскольку не существует внешнего козырька на СИД-приборах, таких как вышеупомянутые, СИД непосредственно видимы и вызывают ослепление. Можно добавить внешний козырек, такой как на фиг. 1C, с тем, чтобы уменьшать ослепление, но тогда возникает проблема нежелательных эффектов освещения, таких как затенение и неравномерное освещение, поскольку СИД, содержащиеся в нем, каждый нацеливается и спаривается с оптикой так, чтобы создавать фиксированный угол нацеливания и форму луча, и они не предназначены для совместной работы с единственным внешним козырьком.
Дополнительно, при добавлении внешнего козырька, чтобы обеспечивать управление ослепляющим светом для наружного осветительного устройства, такого как устройство, иллюстрированное на фиг. 1A-C, необходимо учитывать, как козырек влияет на эффективную область проекции (EPA) прибора. Увеличенная EPA может требовать наличия более прочной мачты или более надежного средства крепления прибора к мачте с тем, чтобы удовлетворять повышенной ветровой нагрузке, что может добавлять стоимость. При условии, что типичное устройство освещения широкой области или спортивного поля использует множество мачт с множеством приборов на мачте - см., например, вышеупомянутый патент США № 7,458,700 - добавленная стоимость от даже небольшого изменения в EPA может быть существенной. Таким образом, попытка модифицировать существующий прибор локального СИД-светильника, чтобы создавать прибор СИД-прожектора, который подходит для области применения спортивного освещения, может быть экономически невыполнима.
Соответственно, существует необходимость в области техники в конструкции осветительного прибора, который может реализовывать преимущества множества небольших источников света, таких как СИД (например, длительный срок эксплуатации, высокую эффективность, способность нацеливаться на множество точек, более высокую гибкость в создании однородности освещения и т.д.), в то же время сохраняя желательные признаки осветительного прибора (например, низкую EPA, высокий коэффициент использования, устойчивость для наружного использования и т.д.) способом, который урегулирует потребности освещения для применения с высокими требованиями (например, обширная область, спортивное освещение и т.д.), в то же время избегая нежелательных эффектов освещения (например, неравномерного освещения, эффектов затенения, ослепления и т.д.), очевидных при простой модификации существующих осветительных СИД-приборов.
II. Сущность изобретения
Предлагается компактный осветительный прибор, спроектированный, чтобы вмещать в себя множество регулируемых источников света, и устройство, системы и способы для независимого, но совместного направления света и перенаправления его света так, что сложная целевая область может быть надлежащим образом освещена с повышенным контролем ослепления, уменьшенной EPA и повышенной однородностью освещения по сравнению, по меньшей мере, с большинством традиционных приборов прожекторного типа для областей применения спортивного освещения.
Поэтому принципиальной целью, признаком, преимуществом или аспектом настоящего изобретения является улучшение состояния уровня техники и/или устранение проблем, вопросов или недостатков в области техники.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения множество источников света, каждый с ассоциированными оптическими элементами, являются поворачиваемыми вокруг первой оси таким образом, чтобы предоставлять средство направления света. Один или более козырьков (каждый из которых ассоциируется с одним или более источниками света) являются поворачиваемыми вокруг той же оси, что и источники света, но независимо поворачиваемыми так, чтобы обеспечивать независимое, но совместно работающее средство перенаправления света.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения вспомогательный козырек, внешний по отношению к корпусу, содержащему один или более источников света, является поворачиваемым вокруг оси так, что ось помещается между одним или более внутренними козырьками и внешним козырьком, с тем, чтобы обеспечивать дополнительное независимое, но совместно работающее средство перенаправления света без негативного влияния на размер или EPA прибора. Если желательно, один или более внутренних козырьков и один или более источников света могут быть установлены под фиксированными углами или являются поворачиваемыми вокруг упомянутой оси или другой оси.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения одна или более дополнительных осей поворота доступны через структуру прибора, ассоциированную арматуру, оптические элементы или поддерживающую структуру с тем, чтобы оптимизировать средство направления света.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения каждый из вышеупомянутых источников света содержит множество СИД, так что множество СИД совместно используют единственный оптический элемент с тем, чтобы максимизировать световой выход без увеличения расходов на дополнительные оптические элементы, недостатков нежелательных световых эффектов от направления/перенаправления света от множества СИД, нацеленных во множестве направлений, или нанесения ущерба работе одного СИД при более высоком токе (приводящем в результате к хорошо известному уменьшению срока эксплуатации, эффективности, а иногда воспринимаемого цвета).
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляются методики, посредством которых вышеупомянутое средство направления и перенаправления света может быть определено для устройства освещения перед установкой осветительных приборов на месте, так что, для любого данного прибора, желаемый угол нацеливания множества СИД, число СИД, тип оптического элемента, число СИД, совместно использующих оптический элемент, угол нацеливания вспомогательного козырька и т.д. могут быть представлены производителем с тем, чтобы предоставлять более надежный продукт на месте, который не требует дополнительной модификации, чтобы создавать, например, желаемую форму составного луча или степень контроля ослепления.
Эти и другие цели, признаки, преимущества или аспекты настоящего изобретения станут более понятны со ссылкой на сопровождающую спецификацию и формулу изобретения.
III. Краткое описание чертежей
Время от времени в этом описании ссылка будет выполняться на чертежи, которые идентифицируются по номеру чертежа и резюмированы ниже.
Фиг. 1A-C схематично иллюстрируют общий процесс, посредством которого целевая область освещается посредством осветительного прибора. Фиг. 1A иллюстрирует ненацеленный осветительный прибор, фиг. 1B иллюстрирует прибор из фиг. 1A нацеленным, а фиг. 1C иллюстрирует прибор из фиг. 1A нацеленным и с отсечением.
Фиг. 2A-H иллюстрируют множество видов осветительного прибора согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2A и B иллюстрируют перспективные виды, фиг. 2C иллюстрирует вид сзади, фиг. 2D иллюстрирует вид спереди, фиг. 2E иллюстрирует вид снизу, фиг. 2F иллюстрирует вид сверху, а фиг. 2G и H иллюстрируют виды с противоположных боков.
Фиг. 3A и B иллюстрируют частично покомпонентные перспективные виды осветительного прибора на фиг. 2A-H. Фиг. 3A иллюстрирует прибор только с шарниром 200 и внешним поворотным козырьком 300, показанными покомпонентно, а фиг. 3B иллюстрирует прибор с шарниром 200 и внешним поворотным козырьком 300, исключенным (для ясности), и остальными компонентами прибора, показанными покомпонентно; отметим, что фиг. 3B также опускает несколько крепежных устройств (для ясности).
Фиг. 4A-E иллюстрируют вид в разрезе прибора на фиг. 2A-H по линии A-A на фиг. 2C. Фиг. 4A иллюстрирует основной вид в разрезе; отметим, что необязательная вставка 508 была исключена. Фиг. 4B иллюстрирует вид в разрезе на фиг. 4A, показывающий различные позиции поворота козырька 300 (см. 300A и 300B). Фиг. 4C иллюстрирует вид в разрезе на фиг. 4A, показывающий различные установочные поверхности 102a и 102b. Фиг. 4D иллюстрирует вид в разрезе на фиг. 4A, показывающий различные углы нацеливания внутреннего козырька 503 (см. 503A-C). Фиг. 4E иллюстрирует вид в разрезе на фиг. 4A с добавлением необязательного отражающего компонента 305.
Фиг. 5A и B иллюстрируют одну возможную мачту и комбинацию массива осветительных приборов согласно аспектам настоящего изобретения; фиг. 5B является укрупненным видом верхнего фрагмента перспективного вида на фиг. 5A.
Фиг. 6 схематично иллюстрирует направление ветра в соответствии с тестированием ветровой нагрузки прибора согласно второму варианту осуществления (слева) и первому варианту осуществления (справа) настоящего изобретения.
Фиг. 7 иллюстрирует различные углы нацеливания в соответствии с тестированием ветровой нагрузки массива приборов согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8A-C иллюстрируют два возможных варианта подсветки с помощью прибора на фиг. 2A-H. Фиг. 8A иллюстрирует прибор, установленный низко на мачте и в перевернутом положении. Фиг. 8B и C иллюстрируют прибор, установленный высоко на мачте в массиве и с дополнительным внешним поворотным козырьком 300 (см. 300A и 300B). Фиг. 8C является укрупненным видом детали A на фиг. 8B.
Фиг. 9 иллюстрирует в форме блок-схемы последовательности операций один возможный способ урегулирования потребностей освещения конкретного осветительного устройства согласно аспектам настоящего изобретения.
IV. Подробное описание примерных вариантов осуществления
A. Обзор
Чтобы дополнительно понимать настоящее изобретение, конкретные примерные варианты осуществления согласно настоящему изобретению будут описаны подробно. Частая ссылка будет выполняться в этом описании на чертежи. Ссылочные номера будут использоваться, чтобы указывать определенные части на чертежах. Одинаковые ссылочные номера будут использоваться, чтобы указывать одинаковые части на всех чертежах.
Конкретные примерные варианты осуществления делают ссылку на приборы прожекторного типа для областей применения спортивного освещения; это делается в качестве примера, а не в качестве ограничения. Например, другие области применения освещения обширной области, которые, по сравнению с областями применения спортивного освещения, типично требуют более низкого суммарного уровня освещенности (например, 3 горизонтальных фут-канделы (фк) по сравнению с 50 горизонтальными фк), более низкой равномерности освещения (например, 10:1 макс./мин. по сравнению с 2:1 макс./мин.) и уменьшенный спад (например, несколько футов по сравнению с десятками футов), могут все еще использовать преимущества, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению. В качестве другого примера, приборы типа локального светильника могут все еще использовать преимущества, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению. В качестве еще одного примера, приборы прожекторного типа, которые не поднимаются и используются для спортивного освещения (например, установленные на земле приборы прожекторного типа, используемые для освещения фасада), могут все еще использовать преимущества, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению.
Что касается терминологии, следует понимать, что термин "направление света" предназначается, чтобы ссылаться на системы, устройство, способы, средство и методики, посредством которых свет передается вдоль определенного направления. Это может быть выполнено множеством способов, включающих в себя, но не только, через линзы, фильтры, поворот одного или более компонентов прибора или других структурных элементов системы освещения и т.д. Аналогично, термин "перенаправление света" предназначается, чтобы ссылаться на системы, устройство, способы, средство и методики, посредством которых определенное направление света так или иначе модифицируется. Это может быть выполнено множеством способов, включающих в себя, но не только, через отражатели, козырьки, светопоглощающие элементы, рассеиватели и т.д. Различные оптические элементы и другие компоненты, описанные в данном документе, являются лишь примерами средства направления света и перенаправления света; другие возможны и представляются себе и включают в себя элементы или компоненты, которые предоставляют как средство направления света, так и средство перенаправления света.
B. Примерный способ и вариант осуществления 1 устройства
Более конкретный примерный вариант осуществления, использующий аспекты обобщенного примера, описанного выше, сейчас будет описан. Фиг. 2A-H иллюстрируют различные виды первого воображаемого осветительного прибора 10, в целом, содержащего клинообразный корпус 100, чтобы помогать в создании низкой EPA с множеством выставленных ребер 101, чтобы помогать в охлаждении прибора, регулируемую арматуру 200 (также называемую шарниром), поворачиваемую вокруг, по меньшей мере, одной оси, чтобы помогать в направлении света, внешнюю козырьковую систему 300, поворачиваемую на дальнем конце корпуса 100 близко к внешней линзе 400, чтобы помогать в перенаправлении света, и множество нацеливаемых СИД-модулей 500 (см. также фиг. 3B), герметически изолированных линзой 400 в корпусе 100, чтобы помогать в максимизации светового выхода и гибкости в конструкции освещения. Настоящий вариант осуществления хорошо подходит для ситуаций, когда предварительно нацеленные или иначе предварительно настроенные приборы желательны для прикладной задачи освещения (например, с тем, чтобы минимизировать ошибку установки на месте или увеличивать скорость установки), и более конкретно характеризуется согласно следующему.
1. Охлаждение прибора
Как представляется, корпус 100 проектируется так, чтобы направлять воздух поверх, через, вверх и от прибора 10; что иногда называется эффектом тяги. Это достигается не только посредством клиновидной формы корпуса 100, но также посредством множества вертикально идущих ребер 101 теплоотвода. Такие попытки необходимы, поскольку, как хорошо известно в области техники, на эффективность, цветопередачу и срок эксплуатации СИД сильно влияет температура. Температура СИД (например, температура перехода) колеблется в соответствии с окружающими температурами, эффективностью ассоциированного теплопоглощающего устройства, числом и близостью к другим СИД, входной мощностью, если перечислять несколько факторов, хорошо известных на уровне техники. Минимизация роста температуры особенно важна в настоящем изобретении, поскольку прибор 10, как представляется, подходит для использования в устройствах спортивного освещения, которые исторически используют традиционные высокомощные источники света (например, HID-лампы 1000 ватт), каждый из которых производит значительную величину светового выхода (люмен). Как может быть оценено, чтобы почти соответствовать световому выходу одного традиционного источника света, такого как вышеупомянутый источник, необходимо большое число СИД, и это создает огромное или, по меньшей мере, существенное количество тепла, которое должно быть эффективно отведено от прибора; если это не так, преимущества использования множества СИД могут не быть реализованы. В альтернативе, однако, методики охлаждения или устранения тепла не должны сильно влиять на вес прибора, стоимость или EPA, или преимущества использования СИД могут не перевешивать увеличившуюся сложность и стоимость системы освещения.
Соответственно, разрабатывается множество методик охлаждения или отведения тепла; они существуют в качестве примера, а не в качестве ограничения. Во-первых, активное охлаждение может быть разрешено с помощью любого числа предварительно существующих трубопроводов; для примера спортивного освещения (см. фиг. 5A) типично существует внутренняя камера в мачте 1002, которая идет по длине мачты вплоть до массива приборов 1000 (например, чтобы экранировать проводку из оболочки 1001 от окружающих условий). Дополнительно внутренние камеры могут существовать в шарнире 200 (см. фиг. 2A) и фрагментах 1011 и 1012 приспособления 1010 для подгонки (см. фиг. 5B), тем самым устанавливая постоянный путь воздушного потока от земли до верха массива; см., например, заявку США порядковый номер 13/471,804 (теперь патент США № 8,789,967) и заявку США порядковый номер 13/791,941 (теперь патент США № 9,028,115), обе из которых содержатся по ссылке в своей полноте. Конечно, это не исключает заранее создание трубопроводов для использования в качестве пути воздушного потока вместо того, чтобы полагаться на предварительно существующие трубопроводы или полагаться на пассивное охлаждение в противоположность принудительному потоку воздуха или другим методикам активного охлаждения.
Во-вторых, постоянный путь рассеивания тепла существует между СИД-модулями 500 и внешней стороной прибора 10. Как может быть видно из фиг. 3B, один или более СИД 501 позиционируются в держателе 505, который непосредственно прикрепляется к внутренней поверхности 102 корпуса 10 через крепежные устройства 506 или аналогичные компоненты; отметим, что ради краткости только четыре устройства 506 и сопряженные отверстия в поверхности 102 иллюстрируются на фиг. 3B. Тепло переносится от множества СИД 501 на поверхность 102, на основную часть корпуса 100, на ребра 101 и, наконец, от прибора 10.
Наконец, как представляется, некоторое число СИД 501 совместно используют один оптический элемент (например, линзу 502); это может находиться в соответствии с заявкой США порядковый номер 13/623,153 (теперь патент США № 8,866,406), включенной по ссылке в данный документ, или иначе. Как может быть видно из фиг. 3B, линза 502 усаживается в держатель 505 и позиционно закрепляется через пластину 507, так что она инкапсулирует восемь СИД 501. Таким образом, для этого примера всего двенадцать линз 502 (т.е., девяносто шесть СИД) существуют в каждом приборе 10. Это увеличивает общий потенциальный световой выход, в то же время уменьшая потребности в электрическом токе для любого одного СИД 501, чтобы производить упомянутый выход, и, таким образом, это сохраняет компактную сущность прибора и уменьшает стоимость (за счет исключения дополнительных частей 502, 505 и 507).
На практике, прибор, такой как прибор, иллюстрированный на фиг. 2A-H, применяющий двенадцать СИД-модулей, каждый содержит четыре XM-L СИД (доступных от компании Cree, Inc., Дюрам, Северная Каролина, США), всего сорок восемь СИД, показывает значительное уменьшение в температуре перехода, когда присутствует активное охлаждение; выборка данных показана в Таблице 1. Отметим, что температура перехода была вычислена с помощью комбинации данных производителя, термического моделирования и способов, описанных в вышеупомянутой заявке США порядковый номер 13/623,153 (теперь патент США № 8,866,406), хотя существуют множество способов, которые могут быть использованы и предоставляют полезное сравнение между использованием активного охлаждения и неиспользованием (независимо от точности вычисления абсолютных значений).
| Таблица 1 | ||||||||
| Вариант осуществления 1 - без активного охлаждения | Вариант осуществления 1 - с активным охлаждением | |||||||
| Мощность прибора (Вт) | 45,9 | 109,5 | 184,1 | 245,0 | 46,2 | 110,7 | 186,7 | 249,1 |
| Температура перехода (C°) | 36,9 | 52,8 | 70,8 | 85,4 | 29,4 | 42,3 | 57,0 | 68,9 |
| Эффективность (лм/Вт) | 147,1 | 130,4 | 114,5 | 103,6 | 148,3 | 132,1 | 116,7 | 106,2 |
| Выход прибора (лм) | 6745 | 14279 | 21072 | 25384 | 6859 | 14629 | 21783 | 26445 |
Как может быть видно из Таблицы 1, когда мощность прибора увеличивается, эффективность СИД уменьшается; это истинно для обоих случаев, но менее выражено для прибора 10, когда активное охлаждение присутствует. Таким образом, при проектировании системы освещения, использующей приборы 10, можно балансировать эффективность, долговечность и итоговый световой выход в зависимости от стоимости различных методик охлаждения, описанных в данном документе, чтобы определять приемлемый баланс для осветительного устройства. Это может быть выполнено в соответствии с заявкой США порядковый номер 13/399,291 (теперь публикация США № 2012/0217897), включенной по ссылке в данный документ, или иначе.
Аналогичное снижение в уменьшающейся эффективности может быть видно при переходе от горизонтальных ребер теплоотвода к вертикальным ребрам теплоотвода, иллюстрированным на фиг. 2A-H; выборка данных показана в Таблице 2 для аналогичной конфигурации прибора, что и в Таблице 1 (сорок восемь Cree XM-L2 СИД были использованы). Опять, когда мощность увеличивается, общий световой выход увеличивается, а эффективность уменьшается, но световой выход увеличивается более выраженным образом, а уменьшение эффективности спадает при выборе более подходящей конструкции прибора (т.е. вертикальных ребер теплоотвода). Это приписывается более низкой температуре перехода, которая является результатом того, что вертикальные ребра являются более эффективным теплопоглотителем, чем горизонтальные ребра.
| Таблица 2 | ||||||||
| Вариант осуществления 1 - горизонтальные ребра | Вариант осуществления 1 - вертикальные ребра | |||||||
| Мощность прибора (Вт) | 47,5 | 112,7 | 188,6 | 250,9 | 47,6 | 113,2 | 190,0 | 253,5 |
| Температура перехода (C°) | 35,0 | 51,4 | 71,1 | 88,2 | 31,9 | 43,0 | 56,6 | 68,5 |
| Эффективность (лм/Вт) | 188,6 | 165,7 | 144,3 | 129,8 | 189,5 | 168,0 | 147,9 | 134,4 |
| Выход прибора (лм) | 8967 | 18672 | 27220 | 32575 | 9024 | 19007 | 28108 | 34074 |
2. Эффективная площадь проекции
В дополнение к проектированию для термического управления корпус 100 проектируется так, чтобы демонстрировать небольшое сопротивление воздушному потоку, т.е. чтобы иметь низкую эффективную площадь проекции (EPA). Как ранее сформулировано, низкая EPA является критичной для областей применения наружного освещения, а особенно областей применения спортивного освещения, где множество приборов подняты над целевой областью и подвергаются суровой ветровой нагрузке. Дополнительные детали, относящиеся к тому, как проектировать низкую EPA в спортивных или других приборах освещения обширной области, могут быть найдены в предварительной заявке США порядковый номер 61/708, 298, включенной по ссылке в данный документ. Таблица 3 иллюстрирует различные показатели, относящиеся к ветровой нагрузке для предыдущей конструкции корпуса прибора (см., вариант осуществления 2 и вышеупомянутую заявку США порядковый номер 13/471,804 (теперь патент США № 8,789,967)), и корпуса 100 прибора настоящего варианта осуществления. Фиг. 6 иллюстрирует направление ветра и соответствующие углы нацеливания, относящиеся к таблице 3.
| Таблица 3 | ||||||
| Вариант осуществления 2 (на фиг. 6 - слева) | Вариант осуществления 1 (на фиг. 6 - справа) | |||||
| Направление ветра | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| Скорость ветра (миль/ч) | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Площадь проекции (дюйм2) | 46,9 | 54,7 | 46,9 | 76,9 | 29,0 | 76,9 |
| Коэффициент лобового сопротивления | 0,93 | 0,68 | 0,89 | 0,55 | 1,06 | 1,09 |
| EPA (фут2) | 0,30 | 0,26 | 0,29 | 0,29 | 0,21 | 0,58 |
Из таблицы 3 может быть видно, что EPA является сравнимой между предыдущей конструкцией корпуса (вариант осуществления 2) и корпусом 100 настоящего варианта осуществления; отметим, что Таблица 3 предоставляет показатели EPA для корпуса 100 без козырька 300 (см. фиг. 6). Преимуществом является то, что корпус 100 имеет большее внутреннее пространство и может вмещать больше линз; например корпус 100 может вмещать двенадцать линз 502, предназначенных, чтобы инкапсулировать четыре XM-L СИД, каждая, тогда как корпус предыдущей конструкции был ограничен девятью линзами одинаковой конструкции. Конечно, вариант осуществления не ограничивается какой-либо конкретной шириной прибора. Приборы из вариантов осуществления 1 и 2, описанных в данном документе, могут быть короче или длиннее вдоль оси 3000 (см. фиг. 2D), так, чтобы вмещать любое число СИД (или других источников света), и не отступают, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению.
Множество факторов влияют на EPA осветительного прибора или массива осветительных приборов. Например, поворот вспомогательного козырька 300 (см. фиг. 4B) может неблагоприятно влиять на EPA прибора 10, если вспомогательный козырек 300 протягивается ниже плоскости герметизирующей линзы 400; это также истинно для необязательного козырька/блокирующего свет элемента 305 (см. фиг. 4E), который предотвращает проецирование света позади мачты (например, как может быть необходимо предотвращать достижение светом местоположений за пределами поля). С учетом вышесказанного, боковые стенки 304 (см. фиг. 2G и 2H) вспомогательного козырька 300 следуют конструкции корпуса 100 с тем, чтобы минимизировать этот эффект. Дополнительно, маскирование (см. фиг. 4A) было разделено между внутренним козырьком(ами) 503 и внутренней поверхностью 303 вспомогательного козырька 300, каждый из которых может быть независимо поворачиваемым. Это не только помогает в попытках перенаправления света, но разрешает проектировщику сохранять систему маскирования компактной, уменьшая EPA по сравнению с традиционными приборами спортивного освещения с длинными внешними козырьками.
Другие варианты выбора конструкции или необязательные признаки могут также влиять на EPA прибора 10. Например, местоположение шарнира 200 на приборе 10 (см. фиг. 2A) будет вероятно влиять на EPA. Число приборов в массиве и степень, до которой каждый может быть повернут вокруг одной или более осей, вероятно будут влиять на EPA. Предположим, например, что фрагменты 1012 приспособления 1010 для подгонки (см. фиг. 5B) являются поворачиваемыми (например, через дополнительные шарниры 200 или иначе); результирующий массив (см. фиг. 7) вероятно будет иметь EPA, отличную от EPA массива 1000 (см. фиг. 5A и B). Таблица 4 иллюстрирует различные показатели, относящиеся к ветровой нагрузке для единственного корпуса 100 прибора и массива из трех корпусов 100 приборов, соразмерных с фиг. 7; опять, козырек 300 был исключен.
| Таблица 4 | ||||||
| Единственный корпус 100 прибора | Три корпуса 100 приборов | |||||
| Направление ветра | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| Скорость ветра (миль/ч) | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Площадь проекции (дюйм2) | 76,9 | 29,0 | 76,9 | 181,0 | 87,1 | 181,0 |
| Коэффициент лобового сопротивления | 0,55 | 1,06 | 1,09 | 0,48 | 1,15 | 0,74 |
| EPA (фут2) | 0,29 | 0,21 | 0,58 | 0,60 | 0,69 | 0,93 |
3. Средство направления света
Как было сформулировано, средство направления света может быть осуществлено посредством линз, фильтров, поворота одного или более компонентов прибора или других структурных элементов системы освещения, и т.д. Более конкретно, прибор 10 может быть повернут вокруг первой оси 2000 поворота (см. фиг. 2C) и второй оси 3000 поворота (см. фиг. 2D) относительно приспособления 1010 для подгонки или другого структурного элемента посредством шарнира 200; как представляется, шарнир 200 имеет структуру, раскрытую в заявке США порядковый номер 12/910,443 (теперь публикации США № 2011/0149582), включенной по ссылке в данный документ, хотя она представлена в качестве примера, а не в качестве ограничения. Действительно, если поперечина 1012 (см. фиг. 5B) также соединяется с приспособлением для подгонки, мачтой или иначе через шарнир 200 или аналогичное устройство, существует большой диапазон углов нацеливания для любого данного прибора 10 относительно целевой области. В качестве дополнительного преимущества, конструкция массива 1000 и шарнира 200 такова, что внутренние трубопроводы сохраняются, несмотря на углы нацеливания, что (i) гарантирует путь для активного охлаждения и (ii) гарантирует, что проводка будет защищена от влаги или других неблагоприятных погодных условий (обозначая пригодность для наружного использования).
Дополнительное средство направления света предусматривается в СИД-модуле 500. Угол нацеливания любого СИД или группировка множества СИД 501 может быть осуществлена посредством изменения угла поверхности 102 внутри корпуса 100. Сравним, например, модули 500A и 500B на фиг. 4C: постоянный путь отвода тепла сохраняется посредством непосредственной установки упомянутых модулей на поверхности 102A и 102B соответственно, но различный угол нацеливания выполняется для каждого. Если изменения в угле нацеливания модуля необходимы после производства, клинообразная вставка (см., например, фиг. 9 вышеупомянутой предварительной заявки США порядковый номер 61/708,298), предпочтительно сформированная из такого же теплопроводного материала (например, алюминия) в качестве корпуса 100, может быть использована и все еще сохраняет целостность теплопоглощающего устройства.
Дополнительное средство направления света может быть предоставлено посредством конструкции линзы 502 (см. фиг. 3B). Например, линза 502, инкапсулирующая первое подмножество СИД, может создавать эллиптический луч, вытянутый в первой плоскости (например, вдоль оси 3000, фиг. 2D), а вторая линза 502 той же конструкции, инкапсулирующая второе подмножество СИД, может быть повернута 90° так, чтобы создавать эллиптический луч, вытянутый во второй плоскости (например, вдоль оси 2000, фиг. 2C). Линза 502 может включать в себя покрытие или фильтрующий компонент с тем, чтобы выборочно передавать конкретный фрагмент света, излучаемого от СИД, или иначе выполнять изменение цвета; см., например, предварительную заявку США порядковый номер 61/804, 311, включенную по ссылке в данный документ. Конечно, фильтрующий элемент может быть дискретным устройством в или располагаться рядом с модулем 500.
Наконец, как представляется, СИД-модули 500 устанавливаются в корпусе 100 в один ряд (независимо от компоновки множества СИД 501 в модуле 500); это является тонкостью в конструкции прибора и, возможно, не очень интуитивно понятно, поскольку кто-то будет пытаться укладывать модули как обычно друг на друга с тем, чтобы максимизировать число источников света в данном приборе. Однако было обнаружено, что укладывание модулей друг на друга таким образом не подходит для области применения освещения прожекторного типа или других областей применения освещения, которые требуют высокой равномерности освещения, т.е. не обычные области применения освещения, в которых СИД широко использовались, поскольку оптические устройства в каждом ряду модулей взаимодействуют с рядом, уложенным выше и ниже так, что создает нежелательные эффекты освещения, такие как затенение и неравномерное освещение, когда прибор поворачивается.
4. Средство перенаправления света
Как было сформулировано, средство перенаправления света может быть осуществлено посредством отражателей, козырьков, светопоглощающих элементов, рассеивателей и т.д. Более конкретно, в настоящем варианте осуществления средство перенаправления света делится на две ступени: находящееся в корпусе 100 и внешнее по отношению к корпусу 100. Как было сформулировано, посредством разделения попыток перенаправления света приобретается дополнительная гибкость в удовлетворении потребностей освещения устройства и устраняются очень длинные внешние козырьки, которые обеспечивают контроль ослепления, но сильно увеличивают EPA.
Первая ступень средства перенаправления света содержит один или более отражающих или блокирующих свет элементов в корпусе 100 прибора. Фиг. 3B иллюстрирует отражающую полосу 503, которая позиционно прикрепляется под желаемым углом относительно множества СИД 501 посредством кронштейна 504 (см. также фиг. 4D); отметим, что ради краткости множество крепежных устройств было исключено на фиг. 3B. Отражающая полоса 503 может быть индивидуальной или множественной (например, с тем, чтобы задавать различные световые эффекты для различных СИД-модулей 500), может быть обработана (например, отрихтована) или иначе сформирована так, чтобы создавать особую финишную обработку материала или световой эффект (например, рассеянное отражение), и, если желательно, может быть поворачиваемой вокруг той же оси, что и средство перенаправления света, внешнее по отношению к корпусу 100 прибора. Дополнительно, одна или более аналогичных отражающих полос 508 могут быть вставлены между одним или более модулями так, чтобы предотвращать горизонтальное рассеивание (т.е. вдоль оси 3000) или иначе смешивать свет, производимый от каждого модуля, так, чтобы создавать желаемый комбинированный выход от каждого прибора 10. Конечно, отражающий материал, вставленный между одним или более модулями, не должен быть в форме полосы; фиг. 9 вышеупомянутой заявки США порядковый номер 13/471,804 (теперь патент США № 8,789,967) иллюстрирует отдельный отражатель, который может быть расположен в держателе 505 около линзы 502 с тем, чтобы перенаправлять свет только что описанным способом. И, конечно, оптические элементы, отличные от отражающей полосы, могут добиваться аналогичных действий перенаправления света. Например, рассеиватель (например, как обсуждается в заявке США порядковый номер 12/604,572 (теперь патент США № 8,734,163), включенной по ссылке в данный документ) рядом с СИД-модулем 500 или линзой 400 может добиваться аналогичного эффекта рассеяния луча, что и отражающая полоса 503; любой из двух, или оба, могут быть использованы в зависимости от желаемой эффективности передачи, размера воспринимаемого источника и формы луча, например.
Вторая ступень средства перенаправления света содержит один или более отражающих или блокирующих свет элементов, внешних по отношению к корпусу 100. В настоящем варианте осуществления вспомогательный козырек 300 (см. фиг. 2A-F и 4A-E) включает в себя внутреннюю поверхность 303, которая может быть отражающей (аналогично полосе 503) или светопоглощающей; если первое, тогда при повороте козырька 300 свет отражается назад на целевую область, но центральная/максимальная интенсивность луча может сдвигаться, а если второе, форма/размер/интенсивность луча не будут изменяться при повороте козырька 300, но свет поглощается и, следовательно, тратится впустую. Наличие как отражающих, так и неотражающих вариантов для поверхности 303 является полезным, поскольку существуют возможности проектирования для обоих вариантов. Действительно, широкий диапазон световых эффектов может быть достигнут посредством модифицирования вариантов, таких как выбор материала, обработка материала, степень, до которой поверхности 303 и 503 могут быть повернуты (например, так, чтобы обеспечивать экстремальное управление ослеплением), и включения дополнительных элементов, которые перенаправляют свет (см., ссылку номер 305, фиг. 4E). Некоторые из возможных световых эффектов обсуждаются в настоящий момент.
a) Контроль ослепления
Как представляется, контроль ослепления делится на две стадии: на месте (т.е. в целевой области) и вне площадки (например, на уровне окна дома, соседнего со спортивным полем). Контроль ослепления вне площадки, прежде всего, осуществляется посредством поворота внешнего козырька 300 относительно корпуса 100 через систему 307 кронштейнов и ассоциированные крепежные устройства 306 (см. фиг. 3A). Поскольку козырек 300 поворачивается на дальнем конце корпуса 100 прибора (см., самое верхнее крепежное устройство 306 на фиг. 3A), и поскольку отражающая полоса 503 протягивается от модуля 500 к дальнему концу корпуса 100 (см. фиг. 4A), существует относительно непрерывная отражающая поверхность для перенаправления света независимо от поворота козырька 300 (см. фиг. 4B). Эта деталь конструкции обеспечивает больший диапазон углов отсечки без неблагоприятного влияния на EPA (например, как будет в случае, если прибор 10 содержит длинный, статичный внешний козырек). На практике, козырек 300 может быть повернут на желаемую величину с тем, чтобы обеспечивать отдельную отсечку, которая предохраняет людей вне площадки от непосредственного наблюдения источников света (т.е. СИД 501). Степень, до которой козырек 300 может быть повернут, зависит от размера и позиции аркообразных щелей в боковых стенках 304 (см. фиг. 3A); в этом примере угол A (см. фиг. 4B) приблизительно равен 26°, хотя возможны другие углы.
На месте фактически невозможно полностью устранять ослепление, поскольку почти непременно существуют люди, находящиеся под прибором, поскольку игроки на поле 5 находятся в области применения спортивного освещения (фиг. 1A-C). Поэтому, простое обеспечение отсечки посредством козырька 300 является неэффективным, поскольку люди в целевой области все еще будут иметь возможность непосредственно наблюдать источник света, даже если люди вне площадки не могут этого делать. Как хорошо известно в области техники, непосредственное наблюдение источника ослепительного света может вызывать дискомфорт или раздражение у человека или делать человека неспособным выполнять задачу - что известно как дискомфорт или ослепление до ограничения дееспособности соответственно. Тяжесть ослепления зависит от контраста между источником света и фоном, размера источника ослепления и адаптируемости человеческого глаза, например, заявка США порядковый номер 12/887,595 (теперь патент США № 8,517,566), включенная по ссылке в данный документ, обсуждает ослепление, его воздействие на людей и то, как это соотносится с ограничениями мест освещения; см. также "Effect of different coloured luminous surrounds on LED discomfort glare perception" Хикокс К. и др., опубликованное в "Lighting Reserach and technology" 20 февраля 2013 г. Поскольку адаптируемость и контрастность фона являются относительно фиксированными для большинства областей применения освещения, один аспект настоящего варианта осуществления полагается на увеличение размера источника, чтобы минимизировать ослепление на месте. Для этого, включение отражающей полосы 503 в корпус 100 не только помогает в попытках перенаправления света, но также служит для увеличения размера воспринимаемого источника и, следовательно, уменьшения ослепления. Люди в или близко к целевой области, непосредственно наблюдающие прибор 10, не будут воспринимать двенадцать небольших источников ослепительного света (т.е. двенадцать модулей 500), а скорее будут воспринимать полосу света, протягивающуюся по длине прибора и ширине отражающей полосы 503. Эта полоса света потенциально больше по размеру, если включены дополнительные отражающие перенаправляющие элементы, такие как задний компонент 305 (см. фиг. 4E), который препятствует проецированию света позади прибора 10, или дополнительный поворотный козырек 300B (см. фиг. 8C), который предоставляет возможность конструктору создавать как верхнее, так и нижнее отсечение (например, для освещения гоночной трассы или нацеленной подсветки). Конечно, могут все еще быть области большей интенсивности рядом с линзами 502 модулей 500, таким образом, компонент фильтрации или рассеивания света может быть помещен на или рядом с линзами 502, чтобы помогать в дополнительном распространении света; в сущности, как увеличивая размер источника, так и уменьшая контраст. Также в соответствии с вышеупомянутой статьей в "Lighting Research and Technology", некоторое подмножество СИД в модуле или некоторое подмножество модулей в приборе могут проецировать свет другого воспринимаемого цвета (например, цветовой температуры, спектрального распределения), чтобы помогать в попытках контроля ослепления на месте.
Вышеупомянутые методики контроля ослепления не только уменьшают ослепление (как на месте, так и вне площадки) и не только делают это способом, который сохраняет низкую EPA прибора, но при использовании отражающих материалов в противоположность светопоглощающим материалам также перенаправляет свет, который в ином случае будет потерян и потрачен впустую, назад в целевую область. На практике, для данного целевого уровня освещения, проектировщик освещения может потенциально уменьшать входную мощность для множества СИД 501 и все еще добиваться целевого уровня освещения, если используются вышеупомянутые методики управления ослепляющим светом, поскольку, в конечном счете, больше света, испускаемого от прибора 10, используется и перенаправляется. Упомянутые методики контроля ослепления и ассоциированное устройство может потенциально быть применено к существующим приборам других конструкций, чтобы обеспечивать усовершенствованное решение для уменьшения EPA, улучшения контроля ослепления и уменьшения входной мощности.
b) Подсветка
Как представляется, подсветка может быть осуществлена из одного или более приборов 1/10, сконструированных, чтобы обеспечивать исключительно подсветку, или из одного или более приборов 1/10, которые также способствуют освещению целевой области. Согласно первому, прибор 10 может быть установлен на мачте 1002 (см. фиг. 8A) низко и в перевернутом положении по сравнению с другими приборами в массиве 1000. Посредством поворота шарнира 200 поворот козырька 300 (сравним 300B с 300A на фиг. 4B), изменение наклона поверхности 102 так, чтобы выполнять другой угол нацеливания СИД (сравним 102A с 102B на фиг. 4C), изменение угла отражающей полосы 503 относительно СИД-модулей 500 посредством поворота или придания формы кронштейна 504 (сравним 503A-C на фиг. 4D) или посредством дополнительного средства перенаправления света (например, ссылка номер 305, фиг. 4E), почти любое желаемое распространение света может быть достигнуто; см., угол A, фиг. 8A.
Иногда, тем не менее, вследствие потенциальных проблем воровства или безопасности, может быть нежелательным устанавливать приборы в зоне досягаемости человека. Зачастую также нежелательно устанавливать прибор на полпути или на некоторой другой промежуточной высоте вдоль мачты, поскольку это наносит ущерб общему эстетическому виду осветительной установки. Поэтому желательно также обеспечивать подсветку из прибора, установленного в массиве 1000. Взглянем теперь на фиг. 8B и 8C, одним решением является установка прибора 1 в соответствии с другими приборами в массиве 1000, нацеливание упомянутого прибора вверх (например, посредством шарнира 200), поворот первого внешнего поворотного козырька 300A вниз, чтобы обеспечивать верхнюю отсечку 1003, и поворот второго внешнего поворотного козырька 300B так, чтобы направлять свет вверх для подсветки. Верхняя отсечка может быть желательна, например, в области применения спортивного освещения. В то время как определенная целевая область может включать в себя пространство над полем 5 (например, так, чтобы освещать мяч в полете), упомянутое пространство ограничивается определенным размером или формой; не существует точки в освещении пространства выше, чем объект может лететь, или люди могут видеть. Таким образом, обеспечение верхней отсечки делает свет, излучаемый из прибора, полезным и перенаправляет его полезным образом. Нижний поворотный козырек 300B может поворачиваться вокруг той же оси, что и 300A, и быть сравнимой формы и размера с тем, чтобы обеспечивать определенную нижнюю отсечку 1004 и ограничивать подсветку углом B. Наличие как хорошо определенной верхней, так и нижней отсечки может быть желательным, например, в области применения освещения гоночной трассы, где желательно освещать машину на трассе, но не зрителей над трассой (вызывая необходимость верхней отсечки), или пустое травяное пространство во внутреннем поле под трассой (вызывая необходимость нижней отсечки); патент США № 5,595,440, включенный по ссылке в данный документ, обсуждает область техники освещения гоночной трассы более подробно. Альтернативно, нижний поворотный козырек 300B может быть меньше, короче, более плоским или некоторой другой альтернативной компоновки по сравнению с верхним козырьком 300A с тем, чтобы перенаправлять некоторый свет, излучаемый из прибора 1, на поворотный козырек 300A, но также разрешать некоторое освещение сверху вниз (см. альтернативную низкую отсечку 1005 и угол C расхождения луча, фиг. 8B). Наличие хорошо определенной верхней отсечки и менее строгой нижней отсечки с тем, чтобы предоставлять возможность некоторого освещения сверху вниз, может быть желательным, например, в области применения освещения гоночной трассы, где желательно освещать автомобиль на трассе, а не зрителей над трассой, а также освещать авторемонтную зону на внутреннем поле. Конечно, в вышеупомянутом примере управление ослепительным светом может быть критичным в авторемонтной зоне, даже если общий уровень освещения ниже, чем на трассе, любое из вышеупомянутых средств управления ослепительным светом может быть использовано в сочетании с прибором 1 или другими вариантами осуществления изобретения.
5. Гибкость в конструкции освещения
Один возможный способ освещения целевой области в соответствии с аспектами настоящего изобретения иллюстрируется в форме блок-схемы последовательности операций на фиг. 9. Согласно способу 8000 первый этап (см. ссылку номер 8001) содержит идентификацию области применения освещения. Этап 8001 может содержать такие действия, как планирование желаемой целевой зоны во всех трех измерениях, определение характеристик мачты (например, размера, местоположения), определение окружающих условий (например, скорости ветра, средней температуры), которая может влиять на варианты выбора конструкции, определение характеристик освещения (например, общий уровень освещения, максимальное/минимальное соотношение уровней освещения, измеренных между двумя определенными точками в целевой области), и определение любых желаемых световых эффектов (например, указанной цветовой температуры, дистанционного управления включением/выключением, предварительно заданных уровней затемнения), которые могут быть связаны с активностью в упомянутой целевой области.
Второй этап 8002 содержит разработку проекта освещения, формы составного луча, которая надлежащим образом освещает целевую область, в то же время придерживаясь ограничений/указания, предоставленного на этапе 8001. Этап 8002 дополнительно содержит разложение формы составного луча на одну или более отдельных форм, каждая из которых ассоциируется с местоположением мачты. В качестве альтернативы проектировщик освещения может использовать множество предварительно определенных отдельных форм луча, чтобы "строить" форму составного луча, подобно множеству частей пазла, каждая целая, но незавершенная часть большего целого, подгоняются вместе точным образом так, чтобы создавать задуманный проект. Независимо от того, строится ли или разлагается составной луч, если желательно, каждая отдельная форма может, по меньшей мере, частично перекрывать другую форму с тем, чтобы обеспечивать равномерное освещение, этот подход обсуждается более подробно в вышеупомянутой заявке США порядковый номер 13/399,291 (теперь публикация США № 2012/0217897).
Третий этап 8003 содержит разработку осветительных приборов в соответствии с формой составного луча. Как правило, каждая отдельная форма луча ассоциируется с местоположением мачты; однако в зависимости от размера, формы, цвета, интенсивности и т.д. отдельная форма луча может быть ассоциирована с множеством местоположений мачты. Каждое местоположение мачты ассоциируется с одним или более осветительными приборами, поднятыми и прикрепленными к упомянутой мачте, каждый из упомянутых осветительных приборов ассоциируется с одним или более СИД-модулями, и каждый из упомянутых модулей ассоциируется с одним или более оптическими элементами и источниками света. Таким образом, может быть видно, что сложность этапа 8003 является как выбираемой, так и переменной. Если желательно, проектировщик освещения может иметь некоторое число "стандартных" приборов, из которых может выбирать, и может модифицировать упомянутые стандартные приборы так, чтобы создавать приборы, которые, когда взяты как целое, создают выход, приближающийся к форме составного луча. Альтернативно, проектировщик освещения может строить по заказу каждую систему освещения с модульного уровня, так, чтобы создавать желаемую форму составного луча. Независимо от того, какой является специализированная система освещения, или насколько сложным является этап 8003, результатом является множество компонентов (например, шарниры, осветительные приборы, поперечины, мачты, проводка, управляющие схемы и т.д.) и указаний (например, схематичная компоновка мачты, сканирование освещения, диаграмма нацеливания и т.д.) для создания формы составного луча на основе ограничений/указания, предоставленных на этапе 8001.
Четвертый этап 8004 содержит установку системы освещения в целевой области. Техника установки системы освещения в соответствии с последовательностью указаний хорошо известна в области техники и обсуждается в вышеупомянутом патенте США № 7,458,700. Т.е. при наличии возможной сложности этапа 8003 и действительно настраиваемой природы приборов 10 возможно, что установка на месте, даже опытными техническими специалистами, может приводить в результате к ошибке и, следовательно, иметь неблагоприятные воздействия на форму составного луча. Таким образом, если желательно, приборы 10 могут быть предварительно собраны и предварительно нацелены на производстве. Нацеливание поворотного козырька 300 может быть предварительно определено и закреплено посредством болтов 306 в кронштейне 307, шарнир 200 может быть отрегулирован и заблокирован (см. вышеупомянутую заявку США порядковый номер 12/910,443 (теперь публикацию США № 2011/0149582)), угол поверхности 102 может быть подвергнут машинной обработке, СИД-модули 500 с соответствующим числом и типом СИД 501 и оптические элементы 502 могут быть собраны, и угол отражающей полосы 503 закреплен посредством кронштейна 504, все действия выполняются перед отгрузкой. Если желательно, весь массив 1000 предварительно нацеленных приборов 10, предварительно смонтированных и герметизированных от влаги, может быть отгружен.
Необязательный этап 8005 содержит регулировку системы освещения после установки. Может быть обнаружено, что неприемлемое количество света выбрасывается позади мачты и вне площадки, тем самым, вызывая необходимость отражающего или светопоглощающего компонента 305. Можно обнаружить, что целевая область сама изменилась (например, вследствие недавнего строительства), и, таким образом, конкретный козырек 300 должен быть повернут вниз дополнительно, чтобы уменьшать ослепление. Поступая таким образом, можно обнаружить, что центральная/максимальная интенсивность отдельной формы луча сдвинулась, и, таким образом, чтобы сохранять более равномерную форму составного луча, проектировщик освещения может выбирать замену затронутого поворотного козырька 300 на более длинный (соглашаясь с неблагоприятным воздействием на EPA). Вышеупомянутое является лишь несколькими примерами преодоления проблем таким образом, чтобы сохранять желаемую форму составного луча после того, как система освещения уже установлена; этап 8005 может содержать дополнительные или альтернативные подходы/методологии.
C. Вариант осуществления 2 примерного способа и устройства
Могут быть случаи, когда проектировщик освещения или другой человек (люди) выбирают конструкцию прибора, более подходящую для возможности регулировки на месте, даже с дополнительными затратами. Например, прибор 12 вышеупомянутой заявки США порядковый номер 13/471,804 (теперь патента США № 8,789,967 ), по отношению к которой настоящая заявка заявляет приоритет, аналогичен по конструкции прибору 10 варианта осуществления 1 в данном документе, но легко разрешает поворачивание на месте множества СИД, содержащихся в корпусе (см. фиг. 4A-C порядкового номера 13/471,804). В то время как угол нацеливания множества СИД 501 фиксируется посредством поверхности 102 корпуса 100 в варианте осуществления 1 в данном документе, их углы нацеливания могут регулироваться на месте посредством вышеупомянутых клинообразных вставок; однако это гораздо менее удобно, чем поворот корпуса 24 прибора 12 из заявки порядковый номер 13/471,804 (т.е. варианта осуществления 2 в данном документе). Однако, это удобство обходится высокой ценой, поскольку прибор 12 вмещает меньше СИД, чем прибор 10 (предполагая сравнимый размер). Можно обнаружить, однако, что дополнительная гибкость в удовлетворении потребностей освещения на месте предписывает уменьшение в количестве СИД.
D. Варианты и альтернативы
Изобретение может принимать многие формы и варианты осуществления. Вышеупомянутые примеры являются лишь несколькими из них, и разновидности, очевидные специалистам в области техники, будут включены в изобретение. Чтобы получить некоторое понимание некоторых вариантов и альтернатив, несколько конкретных примеров приводятся ниже.
Различные устройства и способы прикрепления одного компонента к другому были обсуждены; чаще всего в понятиях крепежного устройства. Следует понимать, что такое устройство не ограничивается болтом или винтом, но должно рассматриваться как охватывающее разнообразие устройств и средств соединения частей (например, склеивание, сварка, зажимание и т.д.). Например, частично покомпонентные виды на фиг. 3A и B и виды в разрезе на фиг. 4A-E не иллюстрируют какой-либо вид крепежного устройства, прикрепляющего отражающую поверхность 303 к структурной опоре 301, ни какой-либо вид крепежного устройства, прикрепляющего отражающую поверхность 503 к кронштейну 504, поскольку, как представляется, упомянутые отражающие поверхности склеиваются на месте с тем, чтобы не деформировать отражающую поверхность и не влиять на форму луча.
Аналогично, были обсуждены различные оптические элементы; чаще всего на примере линзы 502. Следует понимать, что оптические элементы могут содержать множество светонаправляющих или перенаправляющих свет элементов (например, отражатель, рассеиватель, фильтр и т.д.). Кроме того, некоторое средство направления света содержит структурные элементы, которые разрешают поворот вокруг одной или более осей; чаще всего осуществленное как регулируемая арматура (т.е. шарнир). Следует понимать, что во время поворачивания, и в частности независимого поворачивания, различные фрагменты осветительного прибора являются важными, точное число и позиция осей поворота и средство, посредством которого упомянутые фрагменты поворачиваются, могут отличаться от описанных в данном документе и не отступают, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению.
Как представляется, большинство компонентов приборов вариантов осуществления 1 и 2 подвергаются механической обработке, перфорируются, штампуются или иначе формируются из алюминия или алюминиевых сплавов; это предоставляет возможность формирования отдельного и непрерывного теплового мостика, чтобы рассеивать тепло от СИД, содержащихся в них. Однако возможно, чтобы упомянутые компоненты были сформированы из других материалов и с помощью множества способов формирования или этапов обработки, и не отступают, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению, даже без реализации преимущества рассеивания тепла.
Аналогично, большинство компонентов в массиве 100 формируются с внутренними каналами, так что проводка может проходить от множества СИД 501 к нижней части мачты 1002 без подвергания проводки воздействию влаги или другим неблагоприятным воздействиям и предоставлять путь для активного охлаждения. Однако возможно, чтобы упомянутые компоненты были сформированы без таких внутренних каналов и не отступали, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению, даже без реализации преимущества методик активного охлаждения.
Было предоставлено несколько примеров устройств, используемых для направления света и перенаправления света; они предоставлены в качестве примера, а не в качестве ограничения. В то время как эти устройства (например, линзы, рассеиватели, отражатели, козырьки и т.д.) могут быть использованы отдельно или в комбинации для конкретной области применения освещения, должно быть отмечено, что приборы вариантов осуществления 1 и 2 не ограничиваются какой-либо комбинацией частей, конструкцией или способом установки и могут содержать дополнительные устройства, еще не описанные, при необходимости в создании желаемой формы составного луча.
Что касается системы освещения, содержащей один или более приборов 1/10/12, компоненты регулировки мощности (например, формирователи, контроллеры и т.д.) могут быть расположены дистанционно от упомянутых приборов, могут быть помещены в электрический корпус 1001, прикрепленный к подъемной структуре, такой как иллюстрированная на фиг. 5A, 8A, 8B и обсужденная в патенте США № 7,059,572, включенном по ссылке в данный документ, или могут быть расположены где-либо еще на приборе 1/10/12. Дополнительно, управление мощностью для источников света, содержащихся в приборе 1/10/12, может выполняться на месте или дистанционно, как описано в патенте США № 7,209,958, включенном по ссылке в данный документ. Множество подходов могут быть предприняты, чтобы предоставлять мощность системе освещения, включающие в себя варианты осуществления 1 и 2 и не отступающие, по меньшей мере, от некоторых аспектов согласно настоящему изобретению.
В заключение, как ранее сформулировано, аспекты настоящего изобретения могут быть применены к множеству областей применения освещения. Например, способность одного прибора 1/10/12 создавать множество световых эффектов (например, подсветку и освещение сверху вниз, некоторое подмножество СИД одного цвета и другое подмножество другого цвета) может хорошо подходить для театрального освещения или областей применения освещения фасадов. В качестве другого примера, способность одного прибора 1 (см. фиг. 8A-C) обеспечивать отдельную верхнюю и нижнюю отсечку с небольшой потерей или с отсутствием потери света, и с реализацией, которая предотвращает ослепление, может хорошо подходить для освещения проходов, освещения гоночной трассы или в областях применения освещения сверху вниз. В качестве еще одного примера, способность прибора 1/10/12 поворачиваться почти в любом направлении (например, посредством одного или более шарниров 200) может хорошо подходить к областям применения типичного дорожного освещения, в которых желательно проецировать свет впереди водителя, так, чтобы помогать в уменьшении ослепления независимо от топографии или изгибов на дороге; эта концепция обсуждается в вышеупомянутой заявке США порядковый номер 12/887,595 (теперь патент США № 8,517,566).
1. Способ освещения целевой области согласно форме составного луча, содержащий этапы, на которых:
a. идентифицируют один или более факторов, относящихся к целевой области;
b. развертывают множество отдельных форм лучей, которые, когда собираются, приблизительно соответствуют форме составного луча;
c. развертывают систему освещения, содержащую множество осветительных приборов, каждый из которых создает выход, который составляет часть, по меньшей мере, одной отдельной формы луча и содержит:
i. один или более источников света, поворачиваемых вокруг, по меньшей мере, одной оси;
ii. одно или более средств направления света, поворачиваемых вокруг, по меньшей мере, одной оси;
iii. одно или более средств перенаправления света, поворачиваемых, по меньшей мере, вокруг одной оси и независимо поворачиваемых от упомянутого средства направления света; и
iv. устанавливают систему освещения в целевой области таким образом, чтобы формировать форму составного луча.
2. Способ по п. 1, при этом один или более факторов, связанных с целевой областью, содержат одно или более из следующего:
a. размер целевой области;
b. форму целевой области;
c. число и компоновку одной или более подъемных структур, к которым упомянутый один или более осветительных приборов прикрепляются;
d. ветровые условия;
e. температурные условия;
f. уровень освещения;
g. равномерность освещения; и
h. цвет света.
3. Способ по п. 1, в котором упомянутое средство направления света содержит одно или более из:
a. линзы;
b. структурного компонента системы освещения; и
c. фильтра.
4. Способ по п. 1, в котором упомянутое средство перенаправления света содержит одно или более из:
a. отражающего устройства;
b. рассеивателя; и
c. светопоглощающего устройства.
5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором создают форму составного луча, чтобы уменьшать ослепление.
6. Способ по п. 5, в котором уменьшенное ослепление задается в целевой области.
7. Способ по п. 5, в котором уменьшенное ослепление задается за пределами целевой области.
8. Способ по п. 5, в котором уменьшенное ослепление задается в и за пределами целевой области.
9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором компактно размещают в корпусе источники света.
10. Способ по п. 9, в котором этап компактного размещения в корпусе источников света содержит этап, на котором размещают в корпусе, как правило, клиновидной формы, протягивающимся от переднего края вдоль, но с интервалом, от продольной оси.
11. Способ по п. 10, в котором корпус вытянут вдоль продольной оси.
12. Способ по п. 9, в котором этап компактного размещения в корпусе источников света содержит этапы, на которых:
a. устанавливают множество СИД-модулей в корпусе, вытянутом вдоль оси;
b. герметизируют корпус с помощью линзы вдоль СИД-модулей;
c. сужают корпус от продольной оси к поперечно протягивающейся кромке, чтобы способствовать аэродинамическому и компактному профилю.
13. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором устанавливают внешний козырек вдоль кромки корпуса.
14. Способ по п. 11, в котором внешний козырек имеет, по меньшей мере, одно из свойств блокировки света, поглощения света или отражения света.
15. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором добавляют внутренний козырек вдоль СИД-модулей.
16. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором устанавливают корпус так, что кромка обращена в направлении преобладающих ветров.
17. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этапы, на которых устанавливают множество корпусов на установочную раму и регулируют угловую ориентацию каждого корпуса относительно рамы.
18. Способ по п. 17, дополнительно содержащий этап, на котором ориентируют раму относительно целевой области.
19. Осветительный прибор, содержащий:
a. корпус, имеющий первый конец, второй конец, длину основной части между ними, внутреннее пространство в основной части между первым и вторым концами и отверстие в основной части во внутреннее пространство;
b. светопередающее устройство, изолированное по отношению к отверстию в основной части;
c. один или более источников света, установленных во внутреннем пространстве основной части корпуса наиболее близко к первому концу и под предварительно определенным углом относительно светопередающего устройства, каждый источник света создает световой выход;
d. одну или более поверхностей, установленных во внутреннем пространстве основной части корпуса под предварительно определенным углом относительно светопередающего устройства и приспособленных, чтобы перенаправлять световой выход источников света;
e. одну или более поверхностей, установленных близко к светопередающему устройству на втором конце основной части за пределами внутреннего пространства и приспособленных, чтобы перенаправлять световой выход источников света; и
f. поворотное устройство, приспособленное поворачивать одну или более поверхностей, установленных на втором конце основной части, вокруг оси, протягивающейся поперечно через основную часть прибора и ближе ко второму концу прибора, чем к первому концу.
20. Осветительный прибор по п. 19, в котором одна или более поверхностей, установленных во внутреннем пространстве, содержат, по меньшей мере, один из отражающего, блокирующего свет или поглощающего свет материала.
21. Осветительный прибор по п. 19, в котором одна или более поверхностей, установленных снаружи внутреннего пространства, содержат, по меньшей мере, один из отражающего, блокирующего свет или поглощающего свет материала.
22. Осветительный прибор по п. 19, в котором одно или более отражающих устройств, установленных во внутреннем пространстве корпуса, по меньшей мере, частично инкапсулируют один или более источников света.
23. Осветительный прибор по п. 19, при этом основная часть дополнительно содержит переднюю и заднюю стороны и дополнительно содержит отражающий компонент на задней стороне, чтобы блокировать и перенаправлять свет от проецирования позади осветительного прибора.
24. Осветительный прибор по п. 19, дополнительно содержащий второе поворотное устройство, приспособленное, чтобы поворачивать одно или более отражающих устройств, установленных во внутреннем пространстве, вокруг оси, протягивающейся поперечно через основную часть прибора и ближе ко второму концу прибора, чем к первому концу.
25. Осветительный прибор по п. 19, дополнительно содержащий одно или более оптических устройств, при этом каждое из одного или более оптических устройств инкапсулирует множество источников света и коллимирует свет, проецируемый из него.
26. Осветительный прибор по п. 25, дополнительно содержащий поворотное устройство, приспособленное, чтобы поворачивать оптические устройства вокруг оси.
27. Осветительный прибор по п. 19, дополнительно содержащий одно или более фильтрующих устройств, установленных во внутреннем пространстве корпуса и приспособленных, чтобы модифицировать световой выход источников света.
28. Осветительный прибор по п. 27, в котором одно или более фильтрующих устройств модифицирует (i) цвет или (ii) рассеивание светового выхода источников света.
29. Осветительный прибор по п. 19, дополнительно содержащий второе поворотное устройство, приспособленное, чтобы поворачивать один или более источников света, установленных во внутреннем пространстве, вокруг оси, протягивающейся поперечно через основную часть прибора и ближе к первому концу прибора, чем ко второму концу.
30. Осветительный прибор по п. 19, в котором корпус является, как правило, треугольным в поперечном сечении.
31. Осветительный прибор по п. 30, в котором корпус дополнительно содержит переднюю сторону и заднюю сторону и вытянут вдоль этих сторон.
32. Осветительный прибор по п. 19, дополнительно содержащий компонент управления теплом, ассоциированный с корпусом.
33. Осветительный прибор по п. 32, в котором компонент управления теплом содержит, по меньшей мере, одну из активной или пассивной системы отвода тепла.
34. Осветительный прибор по п. 33, в котором активная система отвода тепла содержит принудительное воздушное охлаждение.
35. Осветительный прибор по п. 33, в котором компонент управления теплом содержит теплопоглощающее устройство, содержащее множество выставленных ребер, протягивающихся наружу из корпуса и в непосредственном тепловом контакте с источниками света.
36. Осветительный прибор по п. 35, в котором выставленные ребра протягиваются, как правило, вертикально, когда находятся в рабочем положении.
37. Система освещения, предназначенная для освещения целевой области согласно форме составного луча, содержащая:
a. множество осветительных приборов по п. 19, при этом световой выход от каждого прибора составляет часть фрагмента формы составного луча;
b. одну или более подъемных структур; и
c. одну или более регулируемых арматур, приспособленных, чтобы поворотным образом прикреплять осветительные приборы к подъемной структуре.
38. Система освещения по п. 37, в которой форма составного луча содержит пространство над целевой областью, и при этом, по меньшей мере, один из множества осветительных приборов направляет, по меньшей мере, фрагмент светового выхода от ассоциированных с ним источников света вверх.
39. Система освещения по п. 37, в которой, по меньшей мере, один из множества осветительных приборов также направляет фрагмент светового выхода от ассоциированных с ним источников света вниз.
40. Система освещения по п. 37, в которой целевая область содержит спортивное поле, и при этом подъемная структура содержит мачту.
41. Система освещения по п. 37, в которой целевая область содержит, по меньшей мере, фрагмент гоночной трассы, и при этом подъемная структура содержит стену рядом с гоночной трассой.
42. Система освещения по п. 41, в которой гоночная трасса имеет направление движения, и составной луч каждого из множества осветительных приборов нацеливается, как правило, вверх вдоль направления движения, чтобы предотвращать ослепление глаз водителя.
