Несимметричная оптическая конструкция с фронтальным проецированием

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является усовершенствование прибора косвенного освещения путем создания равномерного освещения поверхности от осветительного прибора, расположенного с малым отступом. Осветительный прибор (10) выполнен с возможностью освещения поверхности (32), имеющей ближнюю часть (34) и удаленную часть (36) относительно осветительного прибора. Осветительный прибор включает в себя источник (12) света, выполненный с возможностью испускания светового пучка (28), и оптику (40), расположенную между источником света и поверхностью, для изменения испускаемого светового пучка, чтобы иметь практически равномерное вертикальное распределение освещения по поверхности. Входная поверхность (39) оптики обращена к источнику света и имеет выпуклую часть (41) линзы, которая направляет часть испускаемого светового пучка на удаленную часть поверхности, и вогнутую часть (43) линзы, которая направляет часть испускаемого светового пучка на ближнюю часть поверхности. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится, в основном, к несимметричной оптике, которая направляет свет в управляемой горизонтальной и вертикальной конфигурации пучка для создания равномерной освещенности на поверхности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Для надлежащего освещения вертикальных поверхностей, таких как стены или иные высокие конструкции, и горизонтальных поверхностей, таких как проходы и проезды, часто требуются новые осветительные приборы и системы ввиду требований малого отступа и широкого размещения. Для освещения этих поверхностей из отступа созданы приборы косвенного освещения, но они страдают несколькими недостатками.

[0003] Одним из примеров прибора косвенного освещения, используемого для освещения поверхностей из отступа, является несимметричный отражатель. Конфигурация пучка, создаваемая несимметричным отражателем, предназначена для создания равномерного освещения на поверхности путем наведения максимальной интенсивности пучка на самую дальнюю освещаемую точку. Остальная часть пучка используется для заполнения целевого участка. Несмотря на то, что указанные конфигурации пучка могут иметь высокую равномерность на небольших областях, они обычно приводят к рассеянному свету, который выходит за пределы целевого участка. В действительности, многие фронтальные несимметричные приборы имеют относительно большой вертикальный угол расхождения пучка, что приводит к большим отношениям отступа к проекционному расстоянию или к более высококонтрастной освещенности.

[0004] Существующие осветительные приборы имеют ряд других недостатков. Например, поверхность, освещаемая расположенным с отступом осветительным прибором, часто ярче в области, ближней к осветительному прибору, и темнее в области, удаленной от осветительного прибора. Кроме того, световой пучок, проецируемый на поверхность, уже в области, ближней к осветительному прибору, и шире в области, удаленной от осветительного прибора, приводя к конфигурации ʺVʺ или гребешковым искажениям на поверхности. С целью предотвращения конфигурации ʺVʺ или гребешковых искажений на поверхности существующие осветительные системы могут использовать множество осветительных приборов на противоположных концах поверхности или использовать множество осветительных приборов различной интенсивности, когда более яркие осветительные приборы направлены на удаленную часть поверхности, а более слабые осветительные приборы направлены на ближнюю часть поверхности. Однако множество осветительных приборов добавляет осветительной системе дополнительное время и стоимость, а во многих местах нецелесообразно или невозможно использовать множество осветительных приборов.

[0005] В связи с этим, в данной области техники существует необходимость в усовершенствованном приборе косвенного освещения, который обеспечивает равномерное освещение поверхности из отступа. Например, существует необходимость в более узких углах расхождения пучка, которые обеспечивают меньшие отношения отступа к проекционному расстоянию и более высокую равномерность.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Настоящее изобретение относится к новаторским способам и устройству для равномерного освещения поверхности от осветительного прибора, расположенного с малым отступом. Различные варианты осуществления и реализации, изложенные в настоящем документе, относятся к осветительному прибору, который включает в себя оптику, расположенную между источником света и освещаемой поверхностью. Оптика изменяет световой пучок для управления им по горизонтальной и вертикальной осям для создания равномерного освещения без чрезмерного бокового рассеивания. Например, в некоторых вариантах осуществления осветительный прибор включает в себя оптику с вогнутой частью линзы, которая фокусирует часть светового пучка на удаленной части поверхности, и выпуклой частью линзы, которая фокусирует часть светового пучка на ближней части поверхности.

В одном аспекте осветительный прибор выполнен с возможностью освещения поверхности, имеющей ближнюю часть и удаленную часть относительно осветительного прибора. Осветительный прибор включает в себя: (i) источник света, выполненный с возможностью испускания светового пучка; и (ii) оптику, расположенную между источником света и поверхностью, при этом оптика выполнена с возможностью изменения испускаемого светового пучка при практически равномерном распределении освещения по поверхности, причем, оптика имеет входную поверхность, обращенную к источнику света, входная поверхность имеет выпуклую часть линзы, выполненную с возможностью направления части испускаемого светового пучка на удаленную часть поверхности, и вогнутую часть линзы, выполненную с возможностью направления части испускаемого светового пучка на ближнюю часть поверхности, причем[0007]осветительный прибор включает в себя светорассеиватель, расположенный между оптикой и поверхностью, а светорассеиватель помещен над оптикой и, по меньшей мере, частично огибает оптику.

[0008] В соответствии с одним из вариантов осуществления, светорассеиватель огибает оптику таким образом, что световой пучок, выходящий из оптики, подходит к светорассеивателю под некоторым углом практически перпендикулярно поверхности светорассеивателя. В соответствии с одним из вариантов осуществления, осветительный прибор содержит защитную линзу, повторяющую кривизну светорассеивателя.

[0009] В соответствии с одним из вариантов осуществления, осветительный прибор включает в себя отражательный экран, расположенный между оптикой и поверхностью.

[0010] В соответствии с одним из вариантов осуществления, отражательный экран является текстурированной частью поверхности защитной линзы.

[0011] В соответствии с одним из вариантов осуществления, источник света представляет собой светодиодный (LED) источник света.

[0012] В соответствии с одним из вариантов осуществления, осветительный прибор включает в себя множество источников света.

[0013] В соответствии с одним из вариантов осуществления, испускаемый световой пучок имеет практически равномерное распределение освещения по поверхности.

В соответствии с еще одним аспектом, осветительная система выполнена с возможностью освещения поверхности, имеющей ближнюю часть и удаленную часть относительно осветительной системы. Осветительная система включает в себя: (i) множество источников света, выполненных с возможностью испускания светового пучка; (ii) оптику, расположенную между источником света и поверхностью, при этом оптика выполнена с возможностью изменения испускаемого светового пучка при практически равномерном распределении освещения по поверхности, причем оптика имеет входную поверхность, обращенную к источнику света, входная поверхность содержит выпуклую часть линзы, выполненную с возможностью направления части испускаемого светового пучка на удаленную часть поверхности, и вогнутую часть линзы, выполненную с возможностью направления части испускаемого светового пучка на ближнюю часть поверхности; (iii) светорассеиватель, расположенный между оптикой и поверхностью; (iv) отражательный экран, расположенный между оптикой и поверхностью, причем[0014] светорассеиватель, по меньшей мере, частично огибает оптику.

[0015] В соответствии с одним из вариантов осуществления, источник света представляет собой светодиодный (LED) источник света. В соответствии с одним из вариантов осуществления, осветительная система включает в себя множество источников света.

[0016] В соответствии с одним из вариантов осуществления, испускаемый световой пучок имеет практически равномерное распределение освещения по поверхности.

[0017] В соответствии с одним из вариантов осуществления, осветительная система включает в себя защитную линзу. В соответствии с одним из вариантов осуществления, отражательный экран осветительной системы является текстурованной частью защитной линзы.

[0018] В соответствии с еще одним аспектом, осветительная система предназначена для освещения поверхности, имеющей ближнюю часть и удаленную часть относительно осветительной системы. Осветительная система включает в себя: (i) источник света, содержащий множество светодиодных источников света, каждый из которых выполнен с возможностью испускания светового пучка; (ii) оптику, расположенную между каждым из источников света и поверхностью, при этом каждая оптика выполнена с возможностью изменения светового пучка, испускаемого соответствующим одним из множества источников света, при практически равномерном распределении освещения по поверхности, причем каждая оптика имеет входную поверхность, обращенную к источнику света, и содержит выпуклую часть линзы, выполненную с возможностью направления части испускаемого светового пучка на удаленную часть поверхности, и вогнутую часть линзы, выполненную с возможностью направления части испускаемого светового пучка на ближнюю часть поверхности; (iii) светорассеиватель, расположенный между оптикой и поверхностью, причем светорассеиватель, по меньшей мере, частично огибает оптику; и (iv) отражательный экран, расположенный между оптикой и поверхностью.

[0019] Следует понимать, что используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «светодиод» (LED) включает в себя любой электролюминесцентный диод или иной тип основанной на инжекции носителей/переходе системы, которая способна генерировать излучение под действием электрического сигнала. Так, термин «светодиод» включает в себя, помимо прочего, различные структуры на основе полупроводников, которые излучают свет под действием тока, светоизлучающие полимеры, органические светодиоды (OLED), электролюминесцентные ленты и т.п. В частности, термин «светодиод» относится к светодиодам всех типов (включая полупроводниковые и органические светодиоды), которые могут быть выполнены с возможностью генерирования излучения в одном или более из инфракрасной области спектра, ультрафиолетовой области спектра и различных участков видимой области спектра (как правило, включающей в себя длины волн излучения от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, помимо прочего, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовых светодиодов, красных светодиодов, синих светодиодов, зеленых светодиодов, желтых светодиодов, янтарно-желтых светодиодов, оранжевых светодиодов и белых светодиодов (дополнительно рассматриваемых ниже). Следует также понимать, что светодиоды могут быть выполнены с возможностью и/или управляться для генерирования излучения, имеющего различные полосы (например, полную ширину на половине максимума или FWHM) для данного спектра (например, узкую полосу, широкую полосу) и целый ряд доминирующих длин волн в рамках того или иного общего распределения по цветам.

[0020] Например, одна реализация светодиода, выполненного с возможностью генерирования практически белого света (например, белого светодиода), может включать в себя ряд кристаллов, излучающих, соответственно, различные спектры электролюминесценции, которые в сочетании смешиваются с образованием практически белого света. Еще в одной реализации светодиод белого света может быть ассоциирован с кристаллическим люминофором, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в другой второй спектр. В одном примере данной реализации электролюминесценция, имеющая спектр с относительно короткой длиной волны и узкой полосой, «накачивает» кристаллический люминофор, который, в свою очередь, испускает излучение с большей длиной волны, имеющее несколько более широкий спектр.

[0021] Следует также понимать, что термин «светодиод» не ограничивает тип физической и/или электрической компоновки светодиода. Например, как рассмотрено выше, светодиод может относиться к одному светоизлучающему устройству, имеющему множество кристаллов, которые выполнены с возможностью, соответственно, излучения различных спектров излучения (например, которые могут или не могут быть индивидуально управляемыми). Кроме того, светодиод может быть ассоциирован с кристаллическим люминофором, который считается неотъемлемой частью светодиода (например, некоторых типов белых светодиодов). Как правило, Термин «светодиод» может относится к корпусированным светодиодам, некорпусированным светодиодам, светодиодам для поверхностного монтажа, бескорпусным светодиодам, светодиодам с установкой в Т-образных корпусах, светодиодам с установкой в радиальных корпусах, высоковольтным светодиодам, светодиодам, включающим в себя какую-либо оболочку и/или оптический элемент (например, светорассеивающую линзу) и т.д.

[0022] Следует понимать, что термин «источник света» относится к любому одному или множеству из источников излучения, включая, помимо прочего, светодиодные источники (включающие в себя один или более светодиодов согласно вышеприведенному определению), источники с нитью накала (например, лампы накаливания, галогенные лампы), люминесцентные источники, фосфоресцирующие источники, высокоинтенсивные разрядные источники (например, натриевые, ртутные и металлогалогенные лампы), лазеры, другие типы люминесцентных источников, пиролюминесцентные источники (например, факелы), люминесцентно-свечные источники света (например, газокалильные сетки, дуговые угольные источники излучения), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), катодолюминесцентные источники с использованием электронного насыщения, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинолюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

[0023] Тот или иной источник света может быть выполнен с возможностью генерирования электромагнитного излучения в пределах видимой области спектра, за пределами видимой области спектра или в комбинации перечисленного. Следовательно, термины «свет» и «излучение» в данном документе употребляются как синонимы. Кроме того, источник света может включать в себя в качестве встроенного элемента один или более фильтров (например, цветных светофильтров), линз или иных оптических элементов. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть выполнены для множества применений, включая, помимо прочего, индикацию, отображение и/или освещение. «Источник освещения» представляет собой источник света, который, в частности, выполнен с возможностью генерирования излучения, имеющего достаточную интенсивность для эффективного освещения внутреннего или внешнего пространства. В данном контексте «достаточная интенсивность» относится к достаточной излучаемой мощности в видимой области спектра, генерируемой в пространстве или среде (единица «люмены» часто используется для представления полного оптического излучения, выдаваемого от источника света во всех направлениях, в пересчете на излучаемую мощность или «лучистый поток») для обеспечения освещения окружающего пространства (т.е., света, который может восприниматься косвенно и который может, например, отражаться одной или более из множества промежуточных поверхностей перед тем, как восприниматься полностью или частично).

[0024] Термин «контроллер» используется в данном документе в общем смысле для описания различных устройств, относящихся к действию одного или более из источников света. Контроллер может быть реализован множеством способов (например, с использованием специализированных аппаратных средств) для выполнения различных функций, рассматриваемых в данном документе. Одним из примеров контроллера является «процессор», использующий один или более микропроцессоров, которые могут программироваться с помощью программных средств (например, микрокода) для выполнения различных функций, рассматриваемых в данном документе. Контроллер может быть реализован с использованием или без использования процессора и может быть также реализован в виде комбинации специализированных аппаратных средств для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или боле из программируемых микропроцессоров и связанных с ними схем) для выполнения других функций. Примеры элементов контроллера, которые могут использоваться в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, включают в себя, помимо прочего, обычные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA). Ввиду различных типов «контроллеров», любой из которых может быть пригодным для использования в соответствии с любыми аспектами настоящего изобретения, контроллеры могут описываться как «конфигурированные, запрограммированные и/или структурированные» для выполнения заявляемой функции, тем самым включая все возможные формы «контроллера».

[0025] В различных реализациях процессор или контроллер может быть связан с одним или более из запоминающих носителей (в общем смысле называемых в данном документе «памятью», например, энергозависимой или энергонезависимой компьютерной памятью, такой как RAM, PROM, EPROM и EEPROM, гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых реализациях запоминающий носитель может кодироваться с использованием одной или более из программ, которые при исполнении в одном или более процессоров и/или контроллеров выполняют, по меньшей мере, некоторые из функций, рассматриваемых в данном документе. Различные запоминающие носители могут являться фиксированными в процессоре или контроллере, либо могут быть являться переносимыми, вследствие чего указанные одна или более из хранящихся на них программ могут быть загружены в процессор или контроллер с целью реализации различных аспектов настоящего изобретения, рассматриваемых в данном документе. Термины «программа» или «компьютерная программа» используются в данном документе в общем смысле для ссылки на любой тип компьютерного кода (например, программного обеспечения или микрокода), который может использоваться для программирования одного или более из процессоров или контроллеров. Кроме того, следует понимать, что «программа» или «компьютерная программа» хранится на энергонезависимом машиночитаемом носителе.

[0026] Следует понимать, что все комбинации вышеописанных концепций и дополнительных концепций, подробнее рассматриваемых ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно противоречащими), рассматриваются как часть изобретения, описываемого в данном документе. В частности, все комбинации заявляемого изобретения, находящиеся в конце данного описания, рассматриваются как часть изобретения, описываемого в данном документе. Следует также понимать, что терминология, однозначно используемая в данном документе, которая может также находиться в любом описании, включенном путем ссылки, должна получать значение, наиболее согласующееся с конкретными концепциями, описываемыми в данном документе.

[0027] Указанные и прочие аспекты изобретения будут понятны из варианта (вариантов) осуществления, описываемого ниже, и объяснены применительно к нему.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0028] На чертежах одинаковые ссылочные позиции, как правило, относятся к одинаковым деталям на всех различных видах. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого основное внимание уделяется иллюстрированию принципов изобретения.

[0029] Фиг. 1 представляет схему источника света с оптикой в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0030] Фиг. 2 представляет схему в виде сбоку источника света, расположенного с малым отступом, с вертикальной поверхностью в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0031] Фиг. 3А представляет схему в виде сбоку источника света, расположенного с малым отступом, с горизонтальной поверхностью в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0032] Фиг. 3В представляет схему в виде сверху источника света, расположенного с малым отступом, с горизонтальной поверхностью в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0033] Фиг. 4 представляет схему входной поверхности оптики в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0034] Фиг. 5А представляет схему источника света с оптикой в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0035] Фиг. 5В представляет схему источника света с оптикой в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0036] Фиг. 6 представляет схему источника света с оптикой в соответствии с одним из вариантов осуществления.

[0037] Фиг. 7 представляет собой схему осветительной системы в соответствии с одним из вариантов осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0038] В настоящем изобретении описываются различные варианты осуществления устройств, систем, приспособлений и способов для освещения поверхности с использованием несимметричной оптики. В более широком смысле, авторы изобретения поняли и осознали, что было бы целесообразно улучшить управление и качество горизонтальной и вертикальной конфигурации пучка для создания равномерной освещенности на поверхности. Конкретной целью использования вариантов осуществления настоящего изобретения является способность освещения поверхности от осветительного прибора, имеющего малый отступ относительно такой поверхности.

[0039] Исходя из вышеизложенного, различные варианты осуществления и реализации относятся к осветительному прибору с источником света и оптикой, расположенной между источником света и освещаемой поверхностью. Оптика включает в себя выпуклую часть линзы, которая фокусирует часть света на удаленную часть поверхности, и вогнутую часть линзы, которая фокусирует часть света на ближнюю часть поверхности. Посредством этого оптика изменяет световой пучок, испускаемый источником света, для получения практически равномерного распределения освещения по поверхности.

[0040] В соответствии с фиг. 1, в одном варианте осуществления предлагается осветительный прибор 10, который включает в себя один или более из источников 12 света, каковые один или более из источников света могут являться светодиодным источником света. Кроме того, светодиодный источник света может иметь один или более светодиодов. Источник света может возбуждаться для излучения света предварительно заданного характера (например, интенсивности цвета, цветовой температуры) одним или более из возбудителей 14 источника света. В осветительном приборе 10 может использоваться множество различных количеств и разнообразных типов источников света (все светодиодные источники света, светодиодные и несветодиодные источники света по отдельности или в комбинации и т.д.), выполненных с возможностью генерирования излучения множества различных цветов.

[0041] Осветительный прибор 10 может также включать в себя контроллер 16, который выполнен с возможностью или запрограммирован для выдачи одного или более сигналов для возбуждения источников света и генерирования переменных интенсивностей и/или цветов света от источников света. Например, контроллер 16 может быть запрограммирован или выполнен с возможностью генерирования управляющего сигнала для каждого источника света для независимого управления интенсивностью и/или цветом света, генерируемого каждым источником света, для управления группами источников света или для управления всеми источниками света вместе. В соответствии с еще одним аспектом, контроллер 16 может управлять другой специализированной схемой, такой как возбудитель 14 источника света, которая, в свою очередь, управляет источниками света с целью изменения их интенсивностей. Контроллер 16 может, например, являться микропроцессором, запрограммированным с помощью программных средств на выполнение различных функций, рассматриваемых в данном документе, и может использоваться в комбинации с памятью 18. Память может хранить данные, включая одну или более из команд освещения или программно-реализованных программ для исполнения микропроцессором, а также различные типы данных, включая, помимо прочего, конкретные идентификаторы для указанного осветительного прибора. Контроллер 16 может быть запрограммирован, структурирован и/или выполнен с возможностью инициирования регулирования возбудителем 14 источника света интенсивности и/или цветовой температуры источника 12 света на основе предварительно заданных данных, таких как условия окружающего освещения и время суток наряду с некоторыми другими.

[0042] Осветительный прибор 10 также включает в себя источник 20 питания, как правило, питания переменного тока (АС), хотя возможны и иные источники питания, включая источники питания постоянного тока (DC), солнечные источники питания или механические источники питания наряду с некоторыми другими. Источник питания может иметь действующую связь с преобразователем источника питания, который преобразует питание, принимаемое от внешнего источника питания, в некоторую форму, которая пригодна для использования осветительным прибором. С целью выдачи питания в различные компоненты осветительного прибора 10 он может также включать в себя преобразователь переменного тока в постоянный (AC/DC) (например, выпрямительную схему) (не показан), который принимает питание АС от внешнего источника 20 питания АС и преобразует его в постоянный ток с целью питания компонентов осветительного прибора. Осветительный прибор может также включать в себя переключатель 22 для включения и выключения осветительного прибора.

[0043] В соответствии с фиг. 2, в одном варианте осуществления осветительный прибор 10 освещает вертикальную поверхность 32, такую как стена или наружная сторона здания, световым пучком 28. Вертикальная поверхность включает в себя ближнюю часть 34 и удаленную часть 36. По одной или более из различных причин, включая эстетику и конструктивные ограничения, осветительный прибор расположен вблизи поверхности под некоторым углом к поверхности, а не направлен прямо на поверхность. Указанное расположение с отступом требует, чтобы осветительный прибор управлял горизонтальной и вертикальной конфигурацией пучка освещения с целью обеспечения подходящей конфигурации освещения на поверхности. Аналогичным образом, на фиг. 3А и 3В осветительный прибор 10 освещает горизонтальную поверхность 32, такую как проход, световым пучком 28. Горизонтальная поверхность включает в себя ближнюю часть 34 и удаленную часть 36, определяемые расположением каждой части относительно источника света. По одной или более из различных причин осветительный прибор размещается вблизи поверхности и перпендикулярно ей, а не над поверхностью. Указанное расположение с отступом требует, чтобы осветительный прибор управлял горизонтальной и вертикальной конфигурацией пучка освещения с целью обеспечения подходящей конфигурации освещения на поверхности. В частности, указанное расположение требует, чтобы множество осветительных приборов 10, таких как осветительные приборы на фиг. 3В, взаимодействовало для создания конфигурации равномерной освещенности, которая включает в себя перекрывающиеся области между приборами.

[0044] В соответствии с фиг. 4, в одном варианте осуществления предусматривается входная поверхность 39 оптики 40, которая изменяет световой пучок, испускаемый источником света, для создания конфигурации освещения на поверхности. Ниже входной поверхности 39 находятся один или более из источников 12 света. В соответствии с одним из вариантов осуществления, входная поверхность 39 оптики 40 выполнена с возможностью генерирования предварительно заданной конфигурации освещения на поверхности. В данном варианте осуществления входная поверхность 39 включает в себя одну или более из областей 43 положительной преломляющей силы, называемых также выпуклой или собирающей областями линзы. Выпуклая часть 43 линзы выполнена с возможностью направления части испускаемого светового пучка 28 на дальнюю, или удаленную, часть поверхности. Входная поверхность 39 также включает в себя одну или более из областей 41 отрицательной преломляющей силы, называемых также вогнутой или рассеивающей областями линзы. Вогнутая часть 41 линзы выполнена с возможностью направления части испускаемого светового пучка на ближайшую, или ближнюю, часть поверхности.

[0045] В этой связи входная поверхность 39 оптики 40 является поверхностью произвольной формы, которая может быть выполнена с возможностью изменения светового пучка, испускаемого источником света, для создания конкретной конфигурации освещения на поверхности. Например, вариант осуществления поверхности 39 оптики 40 на фиг. 4 выполнен с возможностью создания конкретной конфигурации освещения на поверхности. В соответствии с еще одним вариантом осуществления, как подробнее описывается ниже, участок оптики 40, такой как входная поверхность, представляет собой декартов овал с целью создания конкретной конфигурации освещения на поверхности. Оптика 40 может иметь различные профили входной поверхности, предусматривающие большое разнообразие вариантов осуществления и конструкций.

[0046] В соответствии с одним из вариантов осуществления, адаптируемая входная поверхность оптики 40 выполнена с возможностью создания конкретной конфигурации освещения на поверхности исходя из местоположения оптического изображения 60 источника 12 света относительно оптики 40, а не фактического физического местоположения источника 12 света относительно оптики 40. Например, входная поверхность 39 в форме декартова овала будет оптически перемещать источник света в другое местоположение путем создания оптического изображения 60 источника света в местоположении, отличном от физического местоположения источника света. Декартов овал может, например, создавать оптическое изображение 60 источника 12 света в различных местоположениях, в том числе, помещая его в бесконечности, позади физического источника света, между источником света и оптикой и внутри оптики. Исходя из местоположения оптического изображения 60 источника 12, адаптируемая поверхность оптики 40 при этом выполнена с возможностью создания конкретной конфигурации освещения на поверхности.

[0047] В соответствии с одним из вариантов осуществления, для проектирования оптики 40 используются программные средства. В качестве альтернативы, оптика может проектироваться без помощи компьютера. Если используются программные средства, то может генерироваться распределение освещенности для поверхности. Пользователь задает размер и форму поверхности, а также размеры градиентов вблизи края освещения. Пользователь может также управлять отсечкой и плавностью перехода границы пучка путем регулирования градиентов на верхнем, нижнем, левом и правом краях. При использовании этой информации программные средства создают таблицу данных освещенности с требуемыми градиентами от центра к краю. В соответствии с одним из вариантов осуществления, каждый из требуемых градиентов создается сплайновой кривой с хорошо подобранными точками. Как только сгенерированы данные освещенности, эта информация используется программными средствами проектирования оптики для проектирования оптики. Программные средства проектирования оптики, которые могут быть закуплены или запрограммированы, используются для проектирования одной или более из поверхностей произвольной формы оптики исходя из заданных распределений освещенности и/или интенсивности.

[0048] В соответствии с фиг. 5А, в одном варианте осуществления предлагаются источник 12 света и оптика 40. В данном варианте осуществления, например, профиль 62 входной поверхности оптики 40 создает оптическое изображение 60 источника 12 света, которое кажется ближе к оптике, чем в действительности. Исходя из положения данного оптического изображения 60, может быть построена выходная поверхность 64 оптики 40 для создания конкретной конфигурации освещения на поверхности. В соответствии с фиг. 5В, в одном варианте осуществления предлагаются источник 12 света и оптика 40. В данном варианте осуществления, например, профиль 62 входной поверхности оптики 40 создает оптическое изображение 60 источника 12 света, которое кажется дальше от оптики, чем в действительности. Исходя из положения данного оптического изображения 60, может быть построена выходная поверхность 64 оптики 40 для создания конкретной конфигурации освещения на поверхности.

[0049] В соответствии с фиг. 6, в одном варианте осуществления предлагается осветительный прибор 10, который включает в себя один или более из источников 12 света, каковые один или более из источников света могут представлять собой светодиодный источник. Осветительный прибор 10 также включает в себя оптику 40, которая изменяет световой пучок, испускаемый источником света, для создания конфигурации освещения на поверхности. В соответствии с одним из вариантов осуществления, оптика выполнена с возможностью генерирования предварительно заданной конфигурации освещения на поверхности. Оптика 40 представляет собой любой из вариантов осуществления, описываемых ниже или в иных местах, предусмотренных в данном документе. Осветительный прибор 10 также включает в себя несимметричный светорассеиватель 42, помещенный над оптикой 40. В соответствии с одним из вариантов осуществления, несимметричный светорассеиватель 42 изогнут вокруг оптики таким образом, что световой пучок, выходящий из оптики, подходит к светорассеивателю под некоторым углом практически перпендикулярно поверхности светорассеивателя. Построение светорассеивателя 42 с окружением оптики и источника света улучшает распределение освещения, поскольку это позволяет световому пучку поступать под прямым углом к поверхности светорассеивателя в более широком диапазоне углов. Это приводит к лучшему управлению светом и более высокой эффективности, чем в традиционном методе с обеспечением плоского светорассеивателя. В соответствии с одним из вариантов осуществления, профиль светорассеивателя составляет от 0 до 5 градусов в одном направлении вдоль оси, обозначенной 44 на фиг. 6, и от 10 до 40 градусов вдоль оси, перпендикулярной оси 44 (в чертеж и из него). В соответствии с вариантом осуществления, изображенным на фиг. 6, узел может быть заключен в защитную линзу 46 с профилем, который повторяет кривизну светорассеивателя 42. Возможно множество иных конструкций защитной линзы 46, а в некоторых вариантах осуществления защитная линза отсутствует.

[0050] Как показано на фиг. 6, осветительный прибор 10 может также включать в себя отражательный экран 52 для блокирования красноватого света, который может образовываться на краю светового пучка вблизи отсечки ввиду хроматической дисперсии положительной или собирающей линзы. В соответствии с одним вариантом осуществления, отражательный экран расположен в некотором местоположении между источником света и освещаемой поверхностью. Например, отражательный экран может размещаться в любой точке или местоположении между поверхностью и источником света, например, на обеих сторонах светорассеивателя, крышки и/или оптики. В соответствии с одним из вариантов осуществления, отражательный экран 52 является светоизолятором, отражателем или светорассеивателем с очень широким углом рассеяния. Например, отражательный экран 52 может являться текстурированной частью поверхности защитной линзы 46, а не отдельным элементом осветительного прибора или системы.

[0051] В соответствии с фиг. 7, в одном варианте осуществления предлагается осветительная система 50 с множеством осветительных приборов 10, каждый из которых включает в себя один или более из источников 12 света, каковые один или более из источников света могут представлять собой светодиодный источник света. Каждый осветительный прибор 10 также включает в себя оптику 40, которая изменяет световой пучок, испускаемый источником света, для создания конфигурации освещения на поверхности. В соответствии с одним из вариантов осуществления, оптика выполнена с возможностью генерирования предварительно заданной конфигурации освещения на поверхности. В данном варианте осуществления осветительная система 50 также включает в себя светорассеиватель 42. Светорассеиватель 42 может представлять собой отдельный светорассеиватель, помещенный между каждой оптикой 40 и поверхностью, либо он может представлять собой плоский лист между двумя или более из оптик и поверхностью. Светорассеиватель 42 может представлять собой один из вариантов осуществления, например, такой как описанный на фиг. 6. Осветительный прибор 50 может также включать в себя отражательный экран 52, расположенный между оптикой и освещаемой поверхностью, с целью блокирования красноватого света, который может образовываться на краю светового пучка вблизи отсечки пучка.

[0052] В соответствии с одним из вариантов осуществления, в связи с изложенным, осветительный прибор 50 направляет испускаемые световые пучки в управляемой горизонтальной и вертикальной конфигурации пучка с несколькими преимуществами. Например, управление краями светового пучка осуществляется для обеспечения предварительно заданных конфигураций, возникающих в результате перекрытия множества пучков. Еще в одном примере световой пучок может иметь одну и ту же ширину в верхней, или удаленной, части, и нижней, или ближней, части пучка. То есть, ширина светового пучка больше при низких вертикальных углах и уже при высоких вертикальных углах, приводя к управляемому проецированию светового пучка.

[0053] Такое управление световым пучком с помощью оптики 40 дает в результате множество применений. Например, осветительный прибор или осветительная система может использоваться для создания более равномерного профиля освещения по поверхности с малого отступа, такого как потолок или стена, наряду с многими другими. Еще в одном примере осветительный прибор или осветительная система может использоваться для создания более «естественных» распределений освещения, поскольку естественное освещение часто имеет более равномерный профиль освещения. В таких условиях, как наружные архитектурные сооружения, когда желательно омывающее освещение стен, осветительные приборы или осветительные системы, описываемые или иным образом предполагаемые в данном документе, могут создавать более равномерный профиль освещения с меньшего отступа, чем это возможно в иных случаях. В тех случаях, когда предшествующие системы требуют множества осветительных приборов или систем, наведенных на различные местоположения, один осветительный прибор или система, описываемые или иным образом предполагаемые в данном документе, снижают сложность системы, в то же время обеспечивая уменьшение потерь освещения и значительно улучшая равномерность на целевой поверхности. Для освещения дорожек, например, осветительные приборы могут устанавливаться на очень небольшой высоте относительно земли, в то же время освещая большие участки с высокой равномерностью. Один осветительный прибор может использоваться для создания очень равномерной конфигурации освещенности на 180 градусов вокруг прибора практически при отсутствии потерь освещения. Еще одним применением могут являться рекламные щиты, в которых осветительный прибор или осветительная система может использоваться для создания более равномерного профиля освещения по поверхности рекламного щита с малого отступа. Возможны указанные и многие другие применения.

[0054] Следует понимать, что все определения, приведенные и используемые в данном документе, имеют преимущественную силу над словарными определениями, определениями в документах, включенных путем ссылки, и/или обычными значениями определяемых терминов.

[0055] Следует понимать, что термины в единственном числе, используемые в данном документе в описании и в формуле изобретения, если четко не указано обратное, означают «по меньшей мере один».

[0056] Следует понимать, что фраза «и/или», используемая в данном документе в описании и в формуле изобретения, означает «любой из двух или оба вместе» из соединенных указанным образом элементов, т.е., элементов, которые конъюнктивно присутствуют в некоторых случаях и дизъюнктивно присутствуют в других случаях. Множество элементов, перечисленных с «и/или», следует рассматривать таким же образом, т.е., «один или более» из соединенных указанным образом элементов. При необходимости могут присутствовать иные элементы помимо элементов, специально идентифицируемых фразой «и/или», независимо от того, имеют ли они отношение к указанным специально идентифицируемым элементам.

[0057] Следует понимать, что используемое в данном документе в описании и в формуле изобретения «или» имеет то же значение, что и «и/или», как определено выше. Например, при разделении элементов в списке «или» или «и/или» следует рассматривать как являющиеся включающими, т.е., как включение, по меньшей мере, одного, но также и включение более одного из числа или списка элементов, а при необходимости и дополнительных не перечисленных элементов. Только термины, четко указанные в обратном смысле, такие как «только один из» или «ровно один из», либо при использовании в формуле изобретения «состоящий из», относятся к включению ровно одного элемента из числа или списка элементов. Как правило, используемый в данном документе термин «или» следует рассматривать только как означающий исключающие альтернативы (т.е., «одно из двух, но не оба»), когда ему предшествуют термины исключительности, такие как «любой из двух», «один из», «только один из» или «ровно один из».

[0058] Следует понимать, что используемая в данном документе в описании и в формуле изобретения фраза «по меньшей мере, один» применительно к списку из одного или более элементов означает, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из любого одного или более элементов в списке элементов, но не обязательно включая, по меньшей мере, один из всех без исключения элементов, специально перечисленных в списке элементов, и не исключая любые комбинации элементов в списке элементов. Такое определение также допускает возможность того, что при необходимости могут присутствовать элементы, отличные от элементов, специально идентифицируемых в списке элементов, к которым относится фраза «по меньшей мере, один», независимо от того, имеют ли они отношение к указанным специально идентифицируемым элементам.

[0059] Следует также понимать, что, если четко не указано обратное, в любых способах, заявляемых в данном документе, которые включают в себя более одного этапа или действия, порядок этапов или действий способа не обязательно ограничивается порядком, в котором упоминаются этапы или действия способа.

[0060] В формуле изобретения, а также в изложенном выше описании все переходные фразы, такие как «включающий в себя», «содержащий», «предусматривающий», «имеющий», «имеющий в своем составе», «предполагающий», «несущий», «состоящий из» и тому подобные должны пониматься как неограничивающие, т.е., должны означать «включая, помимо прочего». Только переходные фразы, такие как «состоящий из» и «состоящий по существу из» являются замкнутыми или полузамкнутыми переходными фразами соответственно, как изложено в Руководстве по методике патентной экспертизы Патентного ведомства США, раздел 2111.03.

[0061] Несмотря на то, что в данном документе описаны и иллюстрированы несколько вариантов осуществления изобретения, специалисты в данной области техники без труда представят себе множество других средств и/или структур для выполнения функции и/или получения результатов и/или одного или более из преимуществ, описываемых в данном документе, при этом считается, что каждое из таких изменений и/или вариантов находится в пределах объема вариантов осуществления изобретения, описываемых в данном документе. В более широком смысле, специалисты в данной области техники без труда поймут, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описываемые в данном документе, предназначаются для того, чтобы служить примером, и что реальные параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, для которых используется/используются идеи изобретения. Специалисты в данной области техники поймут - или установят с помощью не более, чем простого экспериментирования - многие эквиваленты конкретных вариантов осуществления изобретения, описываемых в данном документе. Поэтому следует понимать, что вышеописанные варианты осуществления представлены лишь в качестве примера, и что в пределах объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов варианты осуществления изобретения могут быть реализованы иначе, чем конкретно описано и заявлено. Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к каждому отдельному признаку, системе, изделию, материалу, комплекту и/или способу, описываемым в данном документе. Кроме того, любая комбинация двух или более из таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включена в объем настоящего изобретения.

1. Осветительный прибор (10), выполненный с возможностью освещения поверхности (32), имеющей ближнюю часть (34) и удаленную часть (36) относительно осветительного прибора, причем осветительный прибор содержит:

источник (12) света, выполненный с возможностью испускания светового пучка (28);

оптику (40), расположенную между источником света и поверхностью, при этом оптика выполнена с возможностью изменения испускаемого светового пучка так, чтобы он имел практически равномерное распределение освещения по поверхности, и содержит входную поверхность (39), обращенную к источнику света, при этом входная поверхность содержит: (i) выпуклую часть (43) линзы, приспособленную направлять часть испускаемого светового пучка на удаленную часть поверхности, и (ii) вогнутую часть (41) линзы, приспособленную направлять часть испускаемого светового пучка на ближнюю часть поверхности; и

светорассеиватель (42), расположенный между оптикой и поверхностью, причем светорассеиватель расположен над оптикой и, по меньшей мере, частично огибает оптику.

2. Осветительный прибор по п. 1, в котором светорассеиватель огибает оптику таким образом, что световой пучок, выходящий из оптики, подходит к светорассеивателю под некоторым углом практически перпендикулярно поверхности светорассеивателя.

3. Осветительный прибор по п. 2, дополнительно содержащий защитную линзу (46), повторяющую кривизну светорассеивателя.

4. Осветительный прибор по пп. 1, 2 или 3, дополнительно содержащий отражательный экран (52), расположенный между оптикой и поверхностью.

5. Осветительный прибор по пп. 3 и 4, в котором отражательный экран является текстурированной частью поверхности защитной линзы.

6. Осветительный прибор по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутый источник света представляет собой светодиодный (LED) источник света.

7. Осветительный прибор по любому из предыдущих пунктов, причем упомянутый осветительный прибор содержит множество источников света.

8. Осветительный прибор по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутый испускаемый световой пучок имеет практически равномерное распределение освещения по упомянутой поверхности.

9. Осветительная система (50), содержащая:

множество осветительных приборов по п. 1; и

отражательный экран (52), расположенный между оптикой и поверхностью.

10. Осветительная система по п. 9, в которой упомянутый источник света представляет собой светодиодный (LED) источник света.

11. Осветительная система по п. 9, причем упомянутая осветительная система содержит множество источников света.

12. Осветительная система по п. 9, в которой упомянутый испускаемый световой пучок имеет практически равномерное распределение освещения по упомянутой поверхности.

13. Осветительная система по п. 9, дополнительно содержащая защитную линзу (46).

14. Осветительная система по п. 13, в которой отражательный экран является текстурованной частью защитной линзы.

15. Осветительная система (50) по пп. 9, 10, 11, 12, 13 или 14, в которой источник (12) света содержит множество светодиодных источников (12) света, каждый из которых выполнен с возможностью испускания светового пучка (28).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано для пассажирского салона воздушного летательного аппарата. Осветительная система включает в себя основание, матрицу светодиодов (LED) и крышку для освещения.

Изобретение относится к осветительным устройствам. Устройство (1) содержит множество источников (2) света и первую вторичную оптику (3) и вторую вторичную оптику.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано для светодиодного светильника (10) в помещении для скота. Техническим результатом является повышение эффективности излучения.

Осветительный узел, который включает в себя источник на СИД, который формирует световой конус (телесный угол); и прозрачную линзу поля в ближней зоне, имеющую переднюю поверхность, коллимирующую поверхность и асферическую канавку.

Осветительный узел, который включает в себя источник на СИД, который формирует световой конус (телесный угол); и прозрачную линзу поля в ближней зоне, имеющую переднюю поверхность, коллимирующую поверхность и асферическую канавку.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение эффективности освещения и упрощение конструкции.

Изобретение относится к области светотехники, а именно: к осветительному прибору, содержащему корпус с соединителем для источника света со светодиодами, отражающий коллиматор и преломляющий коллиматор, а также к способу его изготовления.

Настоящее изобретение относится к плоскому осветительному устройству (1), содержащему носитель (2), включающий в себя теплопроводный слой (7), по меньшей мере один твердотельный источник (3) света, расположенный на передней стороне носителя (2), и электроизолирующий крышечный элемент (5a, 5b) в тепловом контакте с упомянутой передней стороной и задней стороной, противоположной упомянутой передней стороне.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано в осветительных устройствах на основе светодиодов. Техническим результатом является формирование однородного по яркости и цвету светового потока.

Светофор // 2619678
Оптическая система светофора содержит линзу (13) Френеля с френелевскими структурами (15) на внутренней поверхности входа света, при этом наружная поверхность выхода света (16) выполнена таким образом, что каждая касательная (17) к наружной поверхности выхода света (16) образует угол ≥ 105° по отношению к оптической оси (14) оптической системы.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является усовершенствование прибора косвенного освещения путем создания равномерного освещения поверхности от осветительного прибора, расположенного с малым отступом. Осветительный прибор выполнен с возможностью освещения поверхности, имеющей ближнюю часть и удаленную часть относительно осветительного прибора. Осветительный прибор включает в себя источник света, выполненный с возможностью испускания светового пучка, и оптику, расположенную между источником света и поверхностью, для изменения испускаемого светового пучка, чтобы иметь практически равномерное вертикальное распределение освещения по поверхности. Входная поверхность оптики обращена к источнику света и имеет выпуклую часть линзы, которая направляет часть испускаемого светового пучка на удаленную часть поверхности, и вогнутую часть линзы, которая направляет часть испускаемого светового пучка на ближнюю часть поверхности. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх