Осветительное устройство и система освещения

Изобретение относится к области светотехники. Осветительное устройство включает в себя источник света, определяющий центральную ось и содержащий по меньшей мере два взаимно независимо функционирующих осветительных элемента. Осветительное устройство дополнительно включает в себя вращающийся отклоняющий элемент, установленный с возможностью вращения вокруг упомянутой оси, и неподвижный отклоняющий элемент, неподвижно установленный на упомянутой оси и содержащий по меньшей мере два взаимно различных отклоняющих участка, каждый из которых связан с соответствующим осветительным элементом. Техническим результатом является обеспечение различных режимов работы, таких как вращение пучка света, когда он может вращаться, прыжки пучка света от одного местоположения к другому при последовательности включения и выключения одного или более из упомянутых по меньшей мере двух осветительных элементов, или такого режима работы, когда устройство может затемняться или увеличивать яркость, например, регулировать яркость поэтапно при последовательности выключений осветительных элементов одного за другим. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к осветительному устройству, включающему в себя вращающийся (поворотный) отклоняющий элемент, и к системе освещения, включающей в себя такое осветительное устройство и блок управления.

Предпосылки создания изобретения

В области техники известны осветительные устройства и системы освещения, которые, вместо использования перемещаемых источников света для направления пучка света, используют вращающиеся оптически активные элементы для направления пучка света в требуемое местоположение. Например, US4118109 раскрывает осветительное устройство, содержащее две преломляющие призмы, вращающиеся вокруг общей оси. Известное осветительное устройство дополнительно включает в себя схему управления, заставляющую призмы принимать надлежащее положение. Для обеспечения возможности направления пучка под любым азимутальным углом вокруг оси и обеспечения переменного полярного угла, эти две преломляющие призмы в известном осветительном устройстве вращаются взаимно независимо вокруг упомянутой оси. Однако, это привело к известному осветительному устройству, имеющему недостаток, заключающийся в том, что для обеспечения упомянутого взаимно независимого вращения оно содержит относительно сложную и дорогостоящую механическую конструкцию.

Кроме этого, на современном рынке освещения требуются осветительные устройства с общими техническими характеристиками, которые предлагают разнообразный диапазон возможностей динамического освещения. Другой недостаток известного осветительного устройства состоит в том, что оно не соответствует стандартам по отношению к этим техническим характеристикам, поскольку оно относительно ограничено в своем разнообразии, например, в том, что оно ограничено в возможности его динамической интенсивности света только включением и выключением пучка света.

DE10 2009 060 565 A1 раскрывает осветительное устройство с источником света, включающим в себя различные группы светодиодов, которые содержатся в передних отклоняющих линзах и которые управляются независимо при помощи контроллера, для создания различных условий освещения совместно с отклоняющим элементом, вращающимся вокруг оси.

Краткое описание изобретения

Целью изобретения является предоставление осветительного устройства такого типа, который упомянут в начальном абзаце, в котором устранен по меньшей мере один из вышеупомянутых недостатков. При этом осветительное устройство по данному изобретению включает в себя источник света, содержащий по меньшей мере два взаимно независимо управляемых осветительных элемента, расположенных вокруг центральной оси; неподвижный отклоняющий элемент, неподвижно установленный на упомянутой оси и обращенный к источнику света, и содержащий по меньшей мере два участка, которые взаимно отличаются по отклоняющей структуре и/или ориентации этой отклоняющей структуры и каждый из которых связан с соответствующим осветительным элементом; вращающийся отклоняющий элемент, установленный с возможностью вращения вокруг упомянутой оси и обращенный к неподвижному отклоняющему элементу, при этом неподвижный отклоняющий элемент расположен между источником света и вращающимся отклоняющим элементом, и при этом основная поверхность неподвижного отклоняющего элемента содержит отклоняющие участки в форме концентрических колец. Отклоняющие элементы и отклоняющие участки могут отклонять свет посредством преломления и/или отражения и/или полного внутреннего отражения.

Отклоняющие участки в форме концентрических колец полностью покрывают основную поверхность неподвижного отклоняющего элемента и поэтому на его площади поверхности нет открытых мест, которые не использовались бы для отклонения света в требуемом направлении. Таким образом, создается препятствие для бокового рассеивания света. Альтернативное дополнительное деление основной поверхности неподвижного отклоняющего элемента состоит в том, что основная поверхность неподвижного отклоняющего элемента содержит отклоняющие участки в форме концентрических колец и с площадью поверхности, предпочтительно равной по размеру для каждого из участков в форме кольца.

Осветительное устройство по изобретению обеспечивает различные режимы работы для коллимации света при совместном функционировании управляемых осветительных элементов неподвижного преломляющего элемента с коллиматором, образованным соответствующим отклоняющим участком и вращающимся преломляющим элементом. Например, пучок света может вращаться и/или прыгать из одного местоположения в другое при последовательности включений и выключений одного или более из упомянутых по меньшей мере двух осветительных элементов, и при этом он может быть затемненным или с увеличенной яркостью, например, с постепенно регулируемой яркостью или с регулируемой яркостью за по меньшей мере три этапа или с регулируемой яркостью при последовательности выключения осветительных элементов один за одним. Число режимов управления возрастает с возрастанием числа осветительных элементов и/или различно отражающих участков. Для осветительных элементов целесообразно, чтобы они были реализованы в виде светодиодов, и описание изобретения будет в основном описано с помощью светодиодов, однако, когда в описании упоминаются светодиоды это по смыслу означает осветительные элементы в общем, подобные компактным источникам света, таким как галогенные лампы, газоразрядные лампы высокой интенсивности с короткой дугой. Число осветительных элементов и отклоняющих участков может быть в диапазоне от 2 до 100 или даже до 1000, например, 4, 8, 12, 50, 120, 200. Более того, осветительное устройство обеспечивает возможность изменения рисунка пучков посредством управления числом осветительных элементов, которые функционируют одновременно. Для этого вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что по меньшей мере два из осветительных элементов являются одновременно функционирующими, но их может быть также, например, 3, 6, 10, 20, 75, 150. С увеличивающимся числом одновременно функционирующих осветительных элементов и соответствующих отклоняющих участков обеспечивается возможность генерировать более сложные и специализированные динамичные рисунки пучков, например, рисунок пучков в виде крыла летучей мыши или рисунок в виде двух крыльев летучей мыши, то есть рисунок пучков, имеющий четыре доли, когда четыре осветительных элемента с четырьмя соответствующими преломляющими участками функционируют одновременно.

Каждый осветительный элемент предпочтительно включает в себя по меньшей мере один светодиод, например, один, два, три, четыре, шесть или пятнадцать светодиодов, в зависимости от требуемого светового выхода (светоотдачи), хотя привлекательными источниками света также являются другие типы с легко регулируемой яркостью и/или мгновенно переключаемые источники света, такие как миниатюрные галогенные лампы. Осветительное устройство по изобретению имеет большое число осветительных элементов для обеспечения требуемых эффектов, а компактность осветительного устройства, обеспечиваемая светодиодами, очень удобна. Однако, учитывая тенденции себестоимости светодиодов в направлении «светодиоды бесплатно», большое число светодиодов не имеет значительного влияния на полную себестоимость осветительного устройства. В частности, светодиоды дают возможность простого мгновенного включения/выключения, затемнения или увеличения яркости. Более того, если светодиоды составлены из светодиодных источников с RGB, необязательно W и/или A излучением (RGBWA означает красный, зеленый, синий, белый и янтарный), то при выборочном функционировании любых из RGBWA светодиодных источников также обеспечиваются возможности вариаций динамического цвета и цветового рисунка.

Более того, для дополнительного улучшения функциональности осветительного устройства, исходящий из осветительного элемента свет предпочтительно исходит в виде параллельного пучка света. При этом осветительному элементу целесообразно иметь встроенный коллимирующий элемент, например, коллиматорную линзу с полным внутренним отражением в форме тарелки, или чтобы осветительные элементы совместно использовали пластину с коллиматорами. Необязательно, такой коллиматор может содержать отклоняющий участок на своей верхней поверхности, который может рассматриваться как замена для соответствующего отклоняющего участка неподвижного отклоняющего элемента. В таком варианте осуществления осветительных элементов со встроенным коллиматором и встроенным отклоняющим участком неподвижный отклоняющий элемент рассматривается как присутствующий в осветительном устройстве в виде встроенной части осветительных элементов/источника света.

С увеличением числа отклоняющих участков в форме колец возрастает разнообразие возможностей динамического освещения, поскольку число направлений, в которых может быть направлен упомянутый падающий свет, возрастает с каждым кольцом. Поэтому число колец предпочтительное составляет по меньшей мере четыре, например, пять, восемь, девять, шестнадцать или семнадцать. Кольцо может иметь круглую, кольцевую форму или может иметь форму правильного многоугольника с относительно большим числом сторон, имеющего форму, близкую к окружности, например, шестиугольника, восьмиугольника, десятиугольника или двенадцатиугольника.

Поскольку неподвижный отклоняющий элемент расположен между источником света и неподвижным отклоняющим элементом, таким образом это обеспечивает возможность расположить неподвижный отклоняющий элемент точно напротив, близко к источнику света. Таким образом обеспечивается легкое выравнивание отклоняющих участков с соответствующим осветительным элементом, более того, предотвращаются боковая утечка света и риск пересечения между соседними комбинациями активированных участков и осветительных элементов. Дополнительно предпочтительно, чтобы вращающийся отклоняющий элемент располагался близко к неподвижному отклоняющему элементу, но без оптического контакта с ним, для дополнительного уменьшения боковой утечки света и для обеспечения возможности изготовления относительно компактного осветительного устройства. В качестве альтернативы возможно разместить вращающийся отклоняющий элемент между источником света и неподвижным отклоняющим элементом. Однако, из-за вращения вращающегося отклоняющего элемента для отклоненного вращающимся отклоняющим элементом света для единственного осветительного элемента будет возникать эффект попадания на переменное местоположение неподвижного отклоняющего элемента, что требует более сложной компоновки отклоняющих участков на неподвижном отклоняющем элементе. Тем не менее, этот эффект может быть существенно уменьшен при расположении неподвижного отклоняющего элемента непосредственно рядом с вращающимся отклоняющим элементом вдоль центральной оси. Этот эффект обычно не имеет места в случае расположения неподвижного отклоняющего элемента между источником света и вращающимся отклоняющим элементом, поскольку преломляющая структура на основной поверхности вращающегося отклоняющего элемента обычно одинаковая для всей основной поверхности, хотя также возможно несколько дополнительных разбиений данной поверхности на два, три или четыре отклоняющих участка для выполнения этого устройства еще более разнообразным.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что неподвижный отклоняющий элемент представляет собой единственную деталь, простирающуюся над всеми осветительными элементами. Таким образом, уменьшено число частей, необходимых для сборки, и, следовательно, достигается относительно простая сборка осветительного устройства.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что каждый из отклоняющих элементов является преломляющим элементом, и предпочтительно каждый элемент содержит основную поверхность в форме призмы, призматические гребни на основной поверхности предпочтительно имеют одинаковую форму, то есть одинаковую высоту и одинаковый угол вершины. Основная поверхность в форме призмы может быть обращена к источнику света, но в качестве альтернативы может быть обращена от источника света. На основной поверхности возможны многие формы отклоняющих элементов, например, основная поверхность волнистой формы или поверхность, образованная микрогранями. Основная поверхность волнистой формы включает постепенно изменяющиеся отклоняющие углы и таким образом приводит к широкому отклоненному пучку, и является благоприятной, если требуется такой широкий пучок. Основная поверхность в форме микрограней является более сложной для выполнения, но дает преимущество, что отклоненному пучку можно придать практически любую требуемую форму. Основные поверхности в форме призмы имеют то преимущество, что их относительно легко изготавливать, и, если все призматические гребни имеют одинаковую форму, по меньшей мере на отклоняющем участке, пучок света отклоняется на одинаковый угол на отклоняющем участке (в предположении, что для всего отклоняющего участка угол падения на упомянутый отклоняющий участок одинаковый). Таким образом обеспечивается перенаправление узкого пучка.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что свет, который падает параллельно оси на неподвижный отклоняющий элемент, перенаправляется в уникальном направлении соответствующим отклоняющим участком. Таким образом разнообразие возможностей динамического освещения увеличивается с числом направлений, в которые может быть направлен падающий свет.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что для всех отклоняющих участков кольцевой формы число светодиодов, связанных с отклоняющим участком кольцевой формы, по существу постоянно. Тогда легко добиться, чтобы, при переключении от светодиодов, связанных с первым отклоняющим участком кольцевой формы, на светодиоды, связанные с другим отклоняющим участком кольцевой формы, количество света, испускаемого осветительным устройством во время работы, могло поддерживаться постоянным. Альтернативное дополнительное деление основной поверхности неподвижного отклоняющего элемента состоит в том, что основная поверхность неподвижного отклоняющего элемента содержит отклоняющие участки в форме концентрических колец с площадью поверхности, равной по размеру для участков кольцевой формы. Таким образом, плотность светодиодов может быть одинаковой для каждого из отклоняющих участков кольцевой формы.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что каждое кольцо имеет уникальное отклонение, которое одинаково по всему кольцу. Таким образом обеспечивается простая круговая компоновка светодиодов осветительных элементов, связанных с соответствующим отклоняющим участком. Более того, это приводит осветительное устройство в состояние имеющего более эстетичный внешний вид, когда человек смотрит непосредственно на осветительное устройство. Альтернативно, вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что каждое кольцо сформировано сегментами отклоняющего кольца, которые взаимно различны по отклонению. Таким образом достигается то, что с простой круговой компоновкой осветительных элементов возрастает разнообразие возможностей динамического освещения, по мере того как увеличивается на кольцо число направлений, в которых может быть направлен упомянутый падающий свет.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что в радиальном направлении над поверхностью неподвижного отклоняющего элемента степень отклонения для угла наклона/полярного угла меняется постепенно, предпочтительно возрастает или убывает непрерывно от центра к периферии. Таким образом обеспечивается плавное радиальное перемещение внутрь/наружу (перенаправленных) динамических пучков, например, когда соответствующие осветительные элементы последовательно затемняются/увеличивают яркость в упомянутом радиальном направлении.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что вращающийся отклоняющий элемент представляет собой круглый диск с диаметром, который больше или равен диаметру неподвижного отклоняющего элемента в форме диска. Это обеспечивает удобный, компактный, цилиндрически-круглый корпус для обоих отклоняющих элементов. Часто по меньшей мере некоторые из отклоняющих участков могут отклонять свет от оси, и для вращающегося отклоняющего элемента для перехвата упомянутого отклоненного света целесообразно, когда он несколько больше в диаметре, чем неподвижный отклоняющий элемент. Таким образом уменьшается риск боковой утечки света.

Изобретение дополнительно относится к системе освещения, содержащей по меньшей мере одно осветительное устройство согласно изобретению и которая дополнительно содержит блок управления для управления по меньшей мере функционирующими осветительными элементами. Если система освещения содержит приводное средство для вращения приводимого в движения двигателем вращающегося отклоняющего элемента, блок управления также может использоваться для управления упомянутым приводным средством.

Вариант осуществления осветительного устройства характеризуется тем, что оно дополнительно содержит датчик для подачи сигнала датчика на блок управления. Такой датчик может быть, например, быть датчиком присутствия, предназначенным для включения осветительного устройства, если обнаружено присутствие человека, или это может быть датчиком движения, который обнаруживает перемещение человека и последовательно отправляет сигнал датчика на блок управления для направления пучка света на упомянутого человека и следования пучком света по пути упомянутого человека.

Вариант осуществления системы освещения характеризуется тем, что она включает в себя по меньшей мере два осветительных устройства по изобретению, причем упомянутые по меньшей мере два осветительных устройства управляются блоком управления для совместной работы. Упомянутые по меньшей мере два осветительных устройства могут таким образом функционировать совместно для приведения осветительных устройств в состояние имеющих еще большую разнообразность возможностей динамического освещения на большей целевой области, поскольку динамическое поведение первого осветительного устройства может быть дополнено/сопровождено динамическим поведением второго или дополнительного осветительного устройства. Также обеспечивается возможность следовать за или направлять пучком света путь упомянутого человека на более протяженные расстояния по сравнению с диапазоном дальности единственного осветительного устройства.

Краткое описание рисунков

Изобретение будет далее разъяснено при помощи схематических рисунков, на которых некоторые признаки могут быть увеличены в размере/масштабе для целей ясности и на которых:

Фиг.1 показывает осветительное устройство согласно предшествующему уровню техники;

Фиг.2 показывает первый вариант осуществления осветительного устройства согласно изобретению;

Фиг.3 показывает второй вариант осуществления осветительного устройства согласно изобретению;

Фиг.4А-В показывает первую компоновку отклоняющих участков на неподвижном отклоняющем элементе вместе с соответствующими осветительными элементами и вращающийся отклоняющий элемент;

Фиг.5А-С показывает вторую компоновку отклоняющих участков на неподвижном отклоняющем элементе, вид в перспективе во взаимном расположении по отношению к вращающемуся отклоняющему элементу и динамический диапазон перенаправленного пучка;

Фиг.6А-В показывает два варианта осуществления осветительного элемента со встроенным коллимирующим элементом;

Фиг.7 показывает третью компоновку отклоняющих участков на неподвижном отклоняющем элементе;

Фиг.8 показывает систему освещения с тремя осветительными устройствами согласно изобретению.

Описание вариантов осуществления

Фиг.1 показывает осветительное устройство согласно предшествующему уровню техники, в котором первая вращающаяся призма 10 установлена на держателе 11, только часть которого показана. Держатель выполнен вращаемым вокруг центральной оси 15 и выполнен в форме зубчатой передачи для взаимодействия с ведущей шестерней 12. Ведущая шестерня соединена с первым двигателем 13 и сельсином-резольвером 14. Вторая вращающаяся призма 16 расположена рядом с первой призмой, так что она перехватывает пучок излучения, выходящий из первой призмы. Плоскости, делящие пополам углы вершин призм 10 и 16 расположены приблизительно перпендикулярно центральной оси 15, вокруг которой вращаются держатели. Вторая призма также установлена на держателе 17, который является вращаемым и несет зубчатую передачу для зацепления с ведущей шестерней 18, приводимой во вращение вторым двигателем 19. Со вторым приводным двигателем также соединен второй сельсин-резольвер 20. Вращения этих двух призм вокруг центральной оси возможно совершенно независимо одно от другого, при этом поддерживается необходимое отношение между плоскостями поверхностей. Два сельсина-резольвера 14 и 20 выполнены с возможностью выдавать выходной сигнал, который уникально идентифицирует угловую позицию двух призм относительно соответствующего углового положения. Выходы двух сельсинов-резольверов 14 и 20 и контрольные входы для двух приводных двигателей 13 и 19 соединены со схемой 21 управления.

Фиг.2 показывает первый вариант осуществления осветительного устройства 100 согласно изобретению. Осветительное устройство включает в себя источник света 101, а именно светодиоды на фигуре, определяющий центральную ось Z и установленный на дне 109 корпуса 110. Источник света включает в себя по меньшей мере два взаимно независимо функционирующих осветительных элемента 113, из которых на рисунке показаны пять. Каждый осветительный элемент содержит коллиматор (не показан), обеспечивающий относительно узкий пучок в 30° полной ширины на половине высоты (FWHM) или менее, например, 10° FWHM, падающий на неподвижный отклоняющий элемент 102. Неподвижный отклоняющий элемент 102 расположен между источником света и вращающимся отклоняющим элементом 103, при этом для ясности взаимные расстояния D1 и D2 между источником света и отклоняющими элементами показаны относительно большими, но обычно эти расстояния небольшие, например, расстояния D1 и D2 находятся в диапазоне от 0,1 мм до 10 мм, например, 1 мм. Каждый осветительный элемент содержит 3 светодиодных источника 115, то есть по одному светодиодному источнику красного, синего и зеленого свечения. Осветительное устройство дополнительно содержит неподвижный отклоняющий элемент 102, жестко установленный в упомянутом корпусе и центрально на упомянутой оси и простирающийся в поперечном направлении к ней, и обращенный основной поверхностью 111 к источнику света. Неподвижный отклоняющий элемент содержит по меньшей мере два взаимно независимых отклоняющих участка 121 на упомянутой основной поверхности. На фигуре исключительно схематически приведено дополнительное разделение основной поверхности на почти концентрические восьмиугольные отклоняющие участки (восьмиугольники), каждый из которых связан с соответствующим осветительным элементом. Каждый отклоняющий участок имеет уникальные характеристики отклонения. Осветительное устройство дополнительно включает в себя вращающийся отклоняющий элемент 103, установленный на упомянутом корпусе и вращающийся вокруг упомянутой оси Z, и простирающийся поперечно к ней. Вращающийся отклоняющий элемент имеет основную поверхность 117, обращенную к неподвижному отклоняющему элементу и снабженную параллельно простирающимися призматическими гребнями 119 одинаковой формы. Призматические гребни имеют одну крутую сторону, обычно параллельную оси Z, и одну активную сторону, наклоненную под активным углом обычно в диапазоне от 0° до 40° по отношению к основной поверхности вращающегося отклоняющего элемента. Однако, активный угол должен быть меньше, чем критический угол, в случае если призматические гребни на основной поверхности предусмотрены обращенными от неподвижного отклоняющего элемента. Обычно отклоняющие элементы выполняют из светопрозрачного материала с высоким показателем преломления, например, ПММА (полиметилметакрилата) или ПК (поликарбоната), или стекло с высоким содержанием бария и т.д.

Фиг.3 показывает второй вариант осуществления осветительного устройства 100 согласно изобретения с конструкцией, похожей на показанную на фиг.2. Неподвижный отклоняющий элемент содержит на своей основной поверхности 111 концентрические кольца, при этом каждое кольцо, за исключением центрального, сформировано четырьмя преломляющими дуговыми сегментами в качестве отклоняющих участков 121, которые взаимно различны по отклонению. Источник света 101 включает в себя осветительные элементы 113, которые расположены таким же образом, как и отклоняющие участки, для образования комбинаций осветительных элементов и связанных с ними отклоняющих участков. Фигура 3 дополнительно показывает путь пучка 210 света, сначала отклоняемого отклоняющим участком неподвижного отклоняющего элемента, а затем дополнительно отклоняемого вращающимся отклоняющим элементом, так что он наконец испускается под полярным углом Θ относительно центральной оси Z.

Фиг.4А показывает проекцию вдоль центральной оси Z первой компоновки отклоняющих участков 121 на квадратном неподвижном отклоняющем элементе 102 вместе с соответствующими осветительными элементами 113. Основная поверхность неподвижного отклоняющего элемента включает в себя 36 мозаичных отклоняющих участков в форме квадратов, стрелки 141 являются индикаторами направления выступания призматических выступов и/или направлениями отклонения для каждого из отклоняющих участков. Четыре центральные квадрата не имеют поверхности в форме призмы и поэтому не отклоняют свет. Каждый отклоняющий участок связан с соответствующим одним из 36 осветительных элементов, на фигуре осветительные элементы представляют собой одиночные светодиоды белого свечения. Фиг.4В показывает вращающийся отклоняющий элемент 103, имеющий основную поверхность 117, снабженную взаимно параллельно простирающимися искривленными бороздками 123. Кривизна каждой бороздки включает в себя отвесную сторону более или менее параллельную оси Z и включает искривленную активную сторону, которая имеет постепенно изменяющийся активный угол в диапазоне от 0° до 40° с основной поверхностью и которая вызывает переменное отклонение падающего света по кривизне, таким образом свет перенаправляется или отклоняется в целевое направление в виде относительно широкого пучка света.

Фиг.5А показывает зоны направлений пучка, которые получены при второй компоновке отклоняющих участков 121 на неподвижном отклоняющем элементе 102 вместе с соответствующими осветительными элементами, фиг.5В показывает вид в перспективе осветительных элементов, содержащих коллиматоры со встроенным неподвижным отклоняющим элементом во взаимном расположении с вращающимся отклоняющим элементом, а фиг.5С показывает динамический диапазон для каждого из отклоненных пучков.

На фиг.5А направление пучка, получаемое для каждой зоны, обозначено стрелками 141 и в виде направлений отклонения, проецируемых на плоскость XY. Как показано на фиг.5А, зоны с одинаковым направлением пучка представляют собой концентрические кольца, что является результатом того, что неподвижный отклоняющий элемент включает в себя в качестве отклоняющих участков четыре концентрических кольца с одинаковой компоновкой.

Фиг.5В показан вид в перспективе варианта осуществления осветительного устройства 100. Осветительное устройство включает в себя источник света 101, неподвижный отклоняющий элемент 102 и вращающийся отклоняющий элемент 103, имеющий структуру призматической формы из параллельно простирающихся призматических гребней 119 на основной поверхности 112, обращенной от источника света. Источник света включает в себя компактно размещенные осветительные элементы 113. Каждый осветительный элемент включает в себя светодиодный источник 115, коллиматор 161 и часть отклоняющего участка 121 и образует интегрированный блок с коллиматором и светодиодным источником. Направление отклонения пучка, которое получается от каждого осветительного элемента, обозначено стрелками 141. Как ясно видно на фиг.5В, число светодиодных источников, связанных с соответствующим отклоняющим участком, существенно изменяется для каждого отклоняющего участка. Переключение от освещения одного отклоняющего участка на освещение другого отклоняющего участка может привести к эффекту резкого увеличения или уменьшения интенсивности света, исходящего из осветительного устройства, и это является результатом различного размера отклоняющих участков неподвижного отклоняющего элемента, поскольку отклоняющие участки в форме кольца имеют одинаковую ширину в радиальном направлении. Этот эффект можно предотвратить сбалансированным затемнением/увеличением яркости светодиодных источников или постепенным изменением компактности компоновки светодиодных источников, но в качестве альтернативы можно предотвратить неподвижным отклоняющим элементом, имеющим концентрические кольца, как показано фиг.7, то есть концентрические кольца, имеющие одинаковую площадь поверхности.

Фиг.5С показывает результирующие направления пучков в проекции на плоскость XY, представленные точками 151, которые получены от осветительного устройства, то есть включая вращающийся отклоняющий элемент. Неподвижный отклоняющий элемент и осветительные элементы являются такими же, как на фиг.5А. Окружности 155 обозначают путь, по которому следует соответствующее основное направление пучка при вращении вращающегося отклоняющего элемента от 0° до 360°, при этом угол φ представляет собой азимутальный угол, на который перенаправляется пучок. Направление пучка представляет собой вектор с началом в координатах X,Y=0,0 и направленный к точке на четырех кривых. Точки 151 представляют результирующие направления пучков для данного угла вращения грани призмы, а стрелки 153 - изменение направления пучков света, имеющих начало в центре. Показанный случай представляет случай призм, имеющих угол 25°, измеренный от основной поверхности обоих отклоняющих элементов, и которые выполнены из ПММА (полиметилметакрилата) и которые обеспечивают наклон пучка 12,8°.

Фиг.6А-В показывают два варианта осуществления осветительного элемента со встроенным коллимирующим элементом. Осветительный элемент 113, показанный на фиг.6А, включает в себя светодиодный источник 115 и встроенную, вращательно-симметричную коллиматорную линзу 161 в форме тарелки, которая содержит внутреннюю преломляющую стенку 163, внешнюю отражающую стенку 165 для полного внутреннего отражения, первую внутреннюю преломляющую поверхность 167 с полостью 171, в которой расположен светодиодный источник, и чья коллиматорная линза также снабжена второй, верхней поверхностью 173, которая может быть плоской, но на фигуре содержит локальный изогнутый участок 175, из которого генерируемый светодиодным источником пучок 210 параллельных лучей света выходит в направлении, по существу параллельном центральной оси Z.

Фиг.6В показывает осветительный элемент 113, включающий в себя расположенный в полости 171 светодиодный источник 115, причем осветительный элемент сходен по структуре с осветительным элементом, показанным на фиг.6А. Однако, осветительный элемент по фиг.6В дополнительно включает подобную зубьям пилы структуру 169 в качестве отклоняющего участка (виртуального) неподвижного отклоняющего элемента, на фигуре представленного в виде отдельной пленки 177, которая прикреплена ко второй поверхности коллиматорной линзы. Коллиматор обеспечивает при помощи комбинированного эффекта преломления на внутренней преломляющей поверхности 167 и полного внутреннего отражения на внешней отражающей стенке 165 коллиматора то, что лучи света от светодиодного источника выходят из плоской верхней поверхности 173 в направлении, параллельном центральной оси Z, и эти лучи света последовательно отклоняются на конкретный угол на пленке, имеющей поверхность призматической формы/структуру в виде зубьев пилы. Отклоненные лучи света падают на вращающийся отклоняющий элемент (не показан, но смотри фиг.3) для дальнейшего отклонения в конечном целевом направлении.

Фиг.7 показывает третью компоновку пяти концентрических колец в качестве отклоняющих участков 121 на неподвижном отклоняющем элементе 102. Концентрические кольца имеют взаимно одинаковую площадь поверхности. В последовательности от центральной оси через центр радиус каждого кольца возрастает согласно: R₁²=1 → R₁=1, R₂²=2 → R₂=1,41, R₃²=3 → R₃=1,73, R₄²=4 → R₄=2, R₅²=5 → R₅=2,24 и так далее. Затем каждое кольцо может быть снабжено равным числом осветительных элементов так, что переключение от одной группы к другой не приводит к изменению интенсивности. Альтернативно, этого можно достигнуть различным распределением плотности осветительных элементов на отклоняющих участках кольцевой формы, которые имеют взаимно различный размер. Стрелки на четырех внешних кольцах 125, 127, 129, 131 представляют собой направления отклонения, спроектированные на плоскость XY, для пластины с неподвижными отклоняющими элементами с пятью зонами концентрических колец. Центральное кольцо 133 не имеет отклоняющей структуры и должно быть совмещено с центральным отклоняющим участком в форме кольца на вращающемся отклоняющем элементе (не показано), который тогда также может быть без отклоняющей структуры, таким образом при помощи данного осветительного устройства также можно получить не отклоненный пучок.

Фиг.8 показывает систему 200 освещения с тремя осветительными устройствами 100 согласно изобретению и заранее запрограммированным блоком 206 управления для управляемого переключения/регулировки яркости осветительных устройств, который активируется датчиками 204. Это выборочное переключение/регулировка яркости могут быть выполнены при помощи таблицы поиска, которой в качестве входного сигнала необходим угол излучения для освещения целевой площади осветительным устройством. Датчики 204 воспринимают присутствие и перемещение (направление) человека 202 и последовательно направляют сигналы датчика на блок управления, который обрабатывает эти сигналы и дает инструкции осветительным устройствам действовать соответствующим образом. На фигуре человек уже давно прошел левое осветительное устройство, которое поэтому выключено. Человек только проходит центральное осветительное устройство, которое все ещё испускает три пучка 210, 212, 214, сгенерированные тремя его комбинациями осветительных элементов и связанных с ними отклоняющих участков, причем одна комбинация генерирует пучок света налево 210 в виде уже затемненного пучка, другие два пучка 212, 214 (все еще) функционируют в полном режиме (не затемненном). Правое осветительное устройство предвосхищает приближающегося человека и в нем уже включены два пучка 216, 218 света в режиме затемнения, но не полностью яркие, поскольку это может ослепить человека. Вращающийся отклоняющий элемент позволяет легко освещать путь человека, даже если путь, по которому следует человек, искривлен.

1. Осветительное устройство, включающее в себя:

- источник света, содержащий по меньшей мере два взаимно независимо функционирующих осветительных элемента, расположенных вокруг центральной оси;

- неподвижный отклоняющий элемент, жестко установленный на упомянутой оси и обращенный к источнику света и содержащий по меньшей мере два участка, которые взаимно различны по отклоняющей структуре и/или ориентации отклоняющей структуры и каждый из которых связан с соответствующим осветительным элементом;

- вращающийся отклоняющий элемент, установленный с возможностью вращения вокруг упомянутой оси и обращенный к неподвижному отклоняющему элементу,

при этом неподвижный отклоняющий элемент расположен между источником света и вращающимся отклоняющим элементом, и

при этом основная поверхность неподвижного отклоняющего элемента содержит отклоняющие участки в форме концентрических колец.

2. Осветительное устройство по п. 1, характеризующееся тем, что по меньшей мере два из осветительных элементов являются одновременно функционирующими.

3. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что неподвижный отклоняющий элемент представляет собой единую деталь, простирающуюся над всеми осветительными элементами.

4. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что каждый из отклоняющих элементов представляет собой преломляющий элемент, и предпочтительно каждый элемент имеет основную поверхность призматической формы.

5. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что свет, который падает параллельно упомянутой оси на неподвижный отклоняющий элемент, перенаправляется в уникальном направлении соответствующим отклоняющим участком.

6. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что для всех отклоняющих участков в форме колец число осветительных элементов, связанных с каждым отклоняющим участком в форме кольца, по существу постоянно.

7. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что участки в форме колец имеют одинаковую площадь поверхности.

8. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что каждое кольцо имеет уникальное отклонение, которое одинаково по всему кольцу.

9. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что каждое кольцо сформировано отклоняющими дуговыми сегментами, которые взаимно различны по отклонению.

10. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что в радиальном направлении степень отклонения неподвижным отклоняющим элементом либо постепенно возрастает, либо убывает для угла наклона.

11. Осветительное устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что вращающийся отклоняющий элемент представляет собой круглый диск с диаметром, который равен или больше диаметра неподвижного отклоняющего элемента в форме диска.

12. Система освещения, включающая в себя по меньшей мере одно осветительное устройство по любому из пп. 1-11, характеризующаяся тем, что она содержит блок управления для управления по меньшей мере функционирующими осветительными элементами.

13. Система освещения по п. 12, характеризующаяся тем, что она дополнительно содержит приводное средство для вращения вращающегося отклоняющего элемента, при этом предпочтительно упомянутое приводное средство представляет собой двигатель, управляемый блоком управления.

14. Система освещения по п. 12 или 13, характеризующаяся тем, что она дополнительно содержит датчик для подачи сигнала датчика на блок управления.

15. Система освещения по п. 12 или 13, характеризующаяся тем, что она включает в себя по меньшей мере два осветительных устройства по любому из предыдущих пп. 1-11, при этом упомянутые по меньшей мере два осветительных устройства управляются блоком управления для совместной работы.