Светодиодный прожектор с настраиваемыми формой пучка, цветом пучка и однородностью цвета
Изобретение относится в области светотехники и может быть использовано для изготовления осветительного блока. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств и ускорение изготовления. Осветительный блок (1000) включает осветительное устройство (100), содержащее источник (10) света, выполненный с возможностью предоставления света (11) источника света, и формирующую пучок оптику (20), выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок (101) осветительного устройства, при этом осветительное устройство (100) содержит окно (30), содержащее обращенную вверх по потоку поверхность (31), направленную к источнику (10) света, и обращенную вниз по потоку поверхность (32). Осветительный блок (1000) дополнительно содержит средство (200) видоизменения пучка, выполненное смежным с окном (30) и выполненное с возможностью перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка (101) осветительного устройства. Осветительное устройство (100) и средство (200) видоизменения пучка выполнены с возможностью видоизменения упомянутого пучка (101) осветительного устройства для предоставления пучка (1001) осветительного блока вниз по потоку от упомянутого средства (200) видоизменения пучка, при этом средство (200) видоизменения пучка содержит напечатанный видоизменяющий пучок элемент (210). 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к осветительному блоку, а также комплекту деталей, содержащему осветительное устройство и средство видоизменения пучка. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления такого осветительного блока.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Желание видоизменять характеристики пучка известно в уровне техники. В документе US2013058099, например, описан источник освещения, выполненный с возможностью вывода света, имеющего видоизменяемую пользователем характеристику пучка, который включает в себя светодиодный световой блок для предоставления выводимого света в ответ на выходное напряжение возбуждения, модуль возбуждении для приема входного напряжения возбуждения для предоставления выходного напряжения возбуждения в светодиодный световой блок, теплоотвод, соединенный со светодиодным световым блоком для рассеивания тепла, создаваемого светодиодным световым блоком и модулем возбуждения, отражатель, соединенный с теплоотводом для приема выводимого света, для вывода светового пучка, имеющего первую характеристику пучка, и линзу, соединенную с теплоотводом для приема светового пучка, имеющего первую характеристику пучка и для вывода светового пучка, имеющего вторую характеристику пучка, причем линза выбирается пользователем для получения второй характеристики пучка, и при этом линза соединяется с теплоотводом пользователем.
В документе WO2014147505A1 раскрыто устройство освещения, имеющее напечатанный формирователь пучка, размещенный в оптической маске, соединенной с частью выхода света так, что первая и вторая часть света, сгенерированного излучающим свет элементом, соответственно отражаются по меньшей мере частично отражающей свет частью формирователя пучка и соответственно пропускаются сквозь формирователь пучка через частично пропускающий свет участок формирователя пучка.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для видоизменения формы пучка, например, светодиодного прожектора можно, например, использовать оптические пластины, которые могут быть зафиксированы на светодиодном прожекторе, например, посредством магнита или механического фиксирующего замка. Для таких оптических пластин возможно несколько необязательных вариантов, таких как массивы линз, пигментированные пластины и жалюзи для видоизменения ширины пучка, формы пучка и цветовой температуры. Недостаток средств видоизменения формы пучка, основанных на линзах или жалюзи, состоит в том, что такое средство видоизменения должно быть спроектировано и произведено традиционным способом, то есть это занимает относительно длительный срок выполнения заказа на проектирование средства видоизменения для подстраиваемой под пользователя формы пучка. Кроме того, решение с жалюзи для создания более резкого отсечения пучка добавляет высоты изделию, что не всегда допустимо в применениях лампы для реконструкции.
Следовательно, один аспект настоящего изобретения состоит в предоставлении альтернативного осветительного устройства, которое предпочтительно дополнительно по меньшей мере частично устраняет один или более из вышеописанных недостатков. Дополнительно, один аспект настоящего изобретения состоит в предоставлении решения для адаптирования свойства пучка осветительного устройства на поздней стадии, причем такое решение предпочтительно дополнительно по меньшей мере частично устраняет один или более из вышеописанных недостатков.
В данном документе, предложено средство видоизменения пучка, специально для светодиодной прожекторной лампы или прожекторного светильника, на основе плоской маски на выходе формирующей пучок оптики (линзы, отражателя, линзы полного внутреннего отражения (TIR-линзы), линзы Френеля). Маска может быть непрозрачной (поглощающей или заграждающей), просвечивающей (рассеивающей при пропускании) или частично прозрачной, или содержащий краситель или преобразовывающий длину волны материал, например, люминофор. Несмотря на то, что в общем случае не может быть никакого строгого соотношения между положением в окне выхода и направлением излучаемого света от формирующего пучок оптического элемента, часто можно все еще отличать конкретные области, которые преобладающе причастны к образованию края пучка. В технических терминах: в идеальной конструкции оптики освещения полная область оптики излучает свет в главном направлении пучка (оптика «полного свечения»), таким образом, все положения причастны к образованию пиковой интенсивности. Краю пучка не требуется, чтобы светилась вся область, и обычно дело обстоит не так. Поэтому посредством заграждения или перераспределения света от области свечения, как это видно с заданной ориентации, можно влиять на форму пучка. Настоящее изобретение может функционировать лучше всего, когда различные части окна выхода света излучают свет в различных направлениях, но это не строгое требование. Поэтому настоящее изобретение особо уместно для большинства направленных осветительных устройств, таких как прожекторные лампы, прожекторные светильники, осветительные приборы заливающего света, приборы омывающего освещения стен, электрические фонари и так далее.
В первом варианте выполнения настоящее изобретение предоставляет осветительный блок, содержащий осветительное устройство, при этом осветительное устройство содержит источник света, выполненный с возможностью предоставления света, и формирующую пучок оптику, выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок осветительного устройства, при этом осветительное устройство содержит окно, содержащее обращенную вверх по потоку поверхность, направленную к источнику света, и обращенную вниз по потоку поверхность (из которого пучок осветительного устройства выполнен с возможностью испускаться в направлении от источника света (при отсутствии средства видоизменения пучка (см. ниже))), в котором осветительный блок дополнительно содержит средство видоизменения пучка («маску»), выполненное смежным с окном и выполненное с возможностью перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка осветительного устройства, в частности, средство видоизменения пучка выполнено смежным с обращенной вниз по потоку поверхностью (и выполнено вниз по потоку от окна) и выполнено с возможностью перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка осветительного устройства вниз по потоку от обращенной вниз по потоку поверхности, при этом осветительное устройство и средство видоизменения пучка выполнены с возможностью видоизменения упомянутого пучка осветительного устройства для предоставления пучка осветительного блока вниз по потоку от упомянутого средства видоизменения пучка, при этом средство видоизменения пучка содержит напечатанный видоизменяющий пучок элемент. В частности, видоизменяющий пучок элемент выполнен в качестве поляризационного фильтра и/или спектрального преобразователя и выполнен с возможностью перехвата до 80%, в частности, до 70%, в частности, в диапазоне 10-50%, поперечного сечения упомянутого пучка осветительного устройства. В частности, перехват составляет по меньшей мере 10% поперечного сечения пучка осветительного устройства. Фраза «перехват до 80% поперечного сечения» и подобные фразы, в частности, указывают, что до 80% области такого поперечного сечения перехвачено. Следовательно, (в течение использования) 20% или более проходит не перехваченными, и 80% или менее, но особенно по меньшей мере 10% поперечного сечения пучка осветительного устройства, видоизменяется видоизменяющим(и) пучок элементом(ами).
С помощью такого осветительного устройства и такого средства видоизменения пучка осветительный блок может быть снабжен желаемыми свойствами пучка, в частности, подходящими для конкретного помещения или пространства. Следовательно, с помощью средства видоизменения пучка свойства пучка осветительного устройства могут быть видоизменены. Дополнительно, вряд ли необходима какая-либо глубина, поскольку средство видоизменения пучка может быть очень тонким, в частности, в диапазоне до нескольких миллиметров. Поэтому, в частности, осветительное устройство может быть предоставлено как таковое, или может быть предоставлено осветительное устройство со средством видоизменения пучка. В предыдущем варианте осуществления можно, например, определять в зависимости от положения применения осветительного устройства свойства пучка и затем задавать желаемые свойства пучка для осветительного устройства в конкретном положении применения. На основе этого, средство видоизменения пучка может быть выбрано (например, из библиотеки средств видоизменения пучка) или создано для конкретного осветительного устройства в конкретном положении применения. Тем самым, в данном документе предоставлен описанный осветительный блок. Средство видоизменения пучка в данном документе также указывается в качестве «маски». Следовательно, в частности, видоизменяющий пучок элемент может только видоизменять часть пучка, чтобы настроить на поздней стадии пучок в желаемый пучок (осветительного блока). Перехват менее 5%, в частности, менее 10%, может не вызывать (достаточно) желаемого видоизменения, тогда как перехват в 80% или более может привести к неэффективному осветительному блоку. Следовательно, в частности, перехват находится в диапазоне 10-80%, а именно, в диапазоне 10-50%. Оказывается, что объединение осветительного устройства с оптикой и окном, особенно осветительного устройства с оптикой, которые не полностью сохраняют простирание, и средством видоизменения пучка, имеющем перехват в диапазоне 10-80%, предоставляет гибкую адаптацию поздней стадии (посредством (только) печати, особенно 3-D печати), поддержание желаемых характеристик пучка и настраивание менее желаемых характеристик пучка (в частности, считающихся менее желаемым в (ожидаемом) месте применения осветительного устройства) в более желаемые характеристики или уменьшение таких частей пучка.
Следовательно, в дополнительном варианте выполнения настоящее изобретение также предоставляет комплект деталей, содержащий (i) осветительное устройство, при этом осветительное устройство содержит источник света, выполненный с возможностью предоставления света источника света, и формирующую пучок оптику, выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок осветительного устройства, при этом осветительное устройство содержит окно, содержащее обращенную вверх по потоку поверхность, направленную к источнику света, и обращенную вниз по потоку поверхность (из которого пучок осветительного устройства выполнен с возможностью испускаться в направлении от источника света), и (ii) средство видоизменения пучка, в частности, множество различных средств видоизменения пучка, при этом каждое средство видоизменения пучка содержит напечатанный видоизменяющий пучок элемент, и при этом каждое средство видоизменения пучка может функционально быть соединено с осветительным устройством для перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка осветительного устройства вниз по потоку от обращенной вниз по потоку поверхности для видоизменения упомянутого пучка осветительного устройства.
С таким комплектом осветительное устройство может быть выполнено таким образом в конкретном положении применения осветительного устройства, что может быть получен желаемый осветительный эффект с помощью осветительного устройства и средства видоизменения пучка. Например, такой комплект может содержать два или более, в частности, четыре или более, в диапазоне 2-20 средств видоизменения пучка. Следовательно, средство видоизменения пучка может, в частности, быть выполнено съемным относительно осветительного устройства. Альтернативно или дополнительно комплект деталей может дополнительно содержать два или более окон, с необязательными, средствами видоизменения пучка, наложенными на поверхность окна (или даже на обе поверхности окна).
Помимо маски непосредственно, настоящее изобретение также предоставляет способ изготовления (изготовления средства видоизменения пучка и или осветительного блока), который может в одном варианте осуществления включать в себя этапы, на которых (a) захватывают изображения области свечения с различных точек обзора прожекторной лампы или светильника, (b) конструируют шаблон маски (например, одно или более из заграждения, рассеивания, цветовой фильтрации, изменения цвета (см. также ниже)) посредством объединения изображений области свечения с направлений, которые нуждаются в видоизменении, и (c) печатают маску (либо непосредственно на оптике, на прозрачной крышке или накрывающей пластине, либо в качестве отдельного элемента с 3-D напечатанной маской). Непосредственное изготовление маски или лекала для нее посредством технологии 3-D печати/аддитивного производства может быть очень желательной не только для малого количества узко настраиваемых под пользователя дополнений, но и даже для обычных дополнений вследствие довольно малых объемов рынка прожекторных ламп одного типа/формы. В данном случае цифровое производство делает возможной легкую и быструю регулировку дополнительного проектирования и производства.
Следовательно, в еще одном дополнительном варианте осуществления настоящее изобретение также предоставляет способ адаптации поздней стадии осветительного устройства, при этом осветительное устройство содержит источник света, выполненный с возможностью предоставления света источника света, и формирующую пучок оптику, выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок осветительного устройства, при этом осветительное устройство содержит окно, содержащее обращенную вверх по потоку поверхность, направленную к источнику света, и обращенную вниз по потоку поверхность (из которого пучок осветительного устройства выполнен с возможностью испускаться в направлении от источника света), при этом способ содержит этапы, на которых (i) захватывают изображение распределения света пучка осветительного устройства, испускаемого из окна, (ii) проектируют на основе изображения и предварительно заданного задания желаемого пучка средство видоизменения пучка, содержащее видоизменяющий пучок элемент, выполненное с возможностью видоизменения упомянутого пучка осветительного устройства для предоставления желаемого пучка осветительного блока, (iii) (a) печатают видоизменяющий пучок элемент на окне или (b) печатают видоизменяющий пучок элемент на основании и выполняют основание смежным с окном. В частности, видоизменяющий пучок элемент выполнен с возможностью перехвата до 80% поперечного сечения упомянутого пучка осветительного устройства.
С помощью такого способа могут быть оценены свойства пучка, особенно распределение света, в частности, распределение света в зависимости от положения относительно осветительного устройства, и пучок осветительного устройства может быть видоизменен в желаемую форму, например, для применений омывающего освещения стен или направленного освещения. Средство видоизменения пучка может быть напечатано в центре (3-D) печати, или может даже быть напечатано дома с помощью (3-D) принтера. Альтернативно заданное средство видоизменения пучка может быть заказано, в частности, через Интернет. Следовательно, в еще одном дополнительном варианте выполнения способ может по меньшей мере частично быть реализован через, например, Приложения (App) для смартфона или другого типа андроидного устройства и т.д.
Поэтому, настоящее изобретение также включает в себя компьютерный программный продукт, в качестве необязательной возможности реализованный на носителе записей, который при запуске на компьютере исполняет способ из этапов, на которых (a) принимают изображение распределения света пучка осветительного устройства, испускаемое из окна осветительного устройства, (b) принимают задание желаемого пучка, (c) проектируют, на основе изображения и предварительно заданного задания желаемого пучка, средство видоизменения пучка, содержащее видоизменяющий пучок элемент, выполненное с возможностью видоизменения упомянутого пучка осветительного устройства, и (d) (i) печатают видоизменяющий пучок элемент на окне или (ii) печатают видоизменяющий пучок элемент на основании для выполнения средства видоизменения пучка (в качестве необязательной возможности с основанием) смежным с окном. Вышеупомянутое Приложение может быть запущено на устройстве, включающем в себя камеру, которая может быть использована для захвата изображения для использования в Приложении.
Как указано выше, осветительное устройство содержит источник света. В конкретном варианте осуществления источник света содержит твердотельный светодиодный источник света (такой как светодиод или лазерный диод). Термин «источник света» может также относиться ко множеству источников света, в частности, 2-20 (твердотельным) светодиодным источникам света. Следовательно, термин светодиод может также относиться ко множеству светодиодов. Альтернативно или дополнительно, источник света может включать в себя источник света галогенового типа, но особенно светодиодные источники света (среди других вследствие существенного отсутствия инфракрасного излучения). В частности, осветительное устройство выполнено с возможностью предоставления белого света. Термин белый свет в данном документе известен специалисту в данной области техники. Оно, в частности, относится к свету, имеющему коррелированную цветовую температуру (CCT) между приблизительно 2000 и 20000 K (1726,85 и 19726,85°C), в частности, 2700-20000 K (2426,85-19726,85°C), для общего освещения особенно в диапазоне приблизительно 2700 K (2426,85 °C) и 6500 K (6226,85°C), и для подсвечивающих целей особенно в диапазоне приблизительно 7000 K (6726,85°C) и 20000 K (19726,85°C), и особенно внутри приблизительно 15 SDCM (среднеквадратического отклонения согласования цветов) от BBL (местоположения абсолютно черного тела), особенно внутри приблизительно 10 SDCM от BBL, даже более особенно внутри приблизительно 5 SDCM от BBL. Однако, осветительное устройство может также быть выполнено с возможностью предоставления цветного света. Дополнительно, осветительное устройство может быть выполнено с возможностью предоставления света, который является настраиваемым по цвету.
Дополнительно, осветительное устройство содержит формирующую пучок оптику. В частности, формирующая пучок оптика содержит одно или более из линзы, линзы полного внутреннего отражения (TIR-линзы), линзы Френеля, клиновидного световода и отражателя. Следовательно, осветительное устройство может содержать множество различных формирующих пучок оптик. В частном варианте осуществления осветительное устройство по меньшей мере содержит отражатель, в частности, выполненный с возможностью наложения некоторой коллимации света источника света. В частности, осветительное устройство может включать в себя одно или более из твердотельного источника света и галогена, по меньшей мере частично выполненного в отражателе. Следовательно, в одном варианте осуществления осветительное устройство содержит прожектор, при этом формирующая пучок оптика содержит отражатель, по меньшей мере частично заключающего в себя источник света, и в при этом источник света, в частности, содержит твердотельный источник света. В альтернативном варианте осуществления осветительное устройство может включать в себя твердотельный источник света и одну или более из линзы полного внутреннего отражения и линзы Френеля.
Дополнительно, также могут быть применены линзы. Особенно в последнем варианте осуществления формирующая пучок оптика может быть по меньшей мере частично встроена в окно. Следовательно, в одном варианте осуществления окно содержит упомянутую формирующую пучок оптику. В частности, формирующая пучок оптика содержит не формирующую изображение оптику. Формирующая пучок оптика выполнена с возможностью формирования света источника света в пучок осветительного устройства. Следовательно, по меньшей мере часть света источника света, особенно по существу весь свет источника света, формируется в пучок осветительного устройства формирующей пучок оптикой. Термин «формирующая пучок оптика» может также относиться ко множеству различных формирующих пучок оптик.
В частности, однако, окно имеет по существу плоскую обращенную вниз по потоку поверхность. Окно содержит пропускающий материал, в частности, прозрачный материал, такой, который может содержать один или более материалов, выбранных из группы состоящий из PE (полиэтилена), PP (полипропилена), PEN (полиэтиленнафталата), PC (поликарбоната), полиметилакрилата (PMA), поли(метил)метакрилата (PMMA) (Plexiglas (Плексигласа) или Perspex (Перспекса)), ацетобутирата целлюлозы (CAB), силикона, поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (PET), включающей в себя в одном варианте осуществления (PETG) (видоизмененный гликолем полиэтилентерефталат), PDMS (полидиметилсилоксан) и COC ( циклоолефиновый сополимер). В частности, материал может содержать ароматический полиэстер, или его сополимер, такой как, например, поликарбонат (PC), поли(метил)метакрилат (P(M)MA), полигликолид или полигликолевая кислота (PGA), полилактидная кислота (PLA), поликапролактон (PCL), полиэтиленадипинат (PEA), полигидроксиалканоат (PHA), полигидроксибутират (PHB), поли(3-гидроксибутират-c-3- гидроксивалерат) (PHBV), полиэтилентерефталат (PET), полибутилентерефталат (PBT), политрифенилентерефталат (PTT), полиэтиленнафталат (PEN); особенно, материал может содержать полиэтилентерефталат (PET). Следовательно, материал особенно является полимерным материалом. Однако, в другом варианте осуществления материал может содержать неорганический материал. Предпочтительные неорганические материалы выбираются из группы, состоящей из стекла, (плавленого) кварца, пропускающих керамических материалов и силиконов. Также могут быть применены гибридные материалы, содержащие как неорганические, так и органические части.
Видоизменяющий пучок элемент может иметь одну или более функций. Например, пучок осветительного устройства может быть сделан более симметричным в конкретном направлении либо может быть сделан более сконцентрированным в конкретном направлении. Это может быть достигнуто без использования, например, жалюзи, которые могут добавлять существенную высоту. Альтернативно или дополнительно, может быть настроена цветная однородность (в конкретном направлении) и т.д. Следовательно, в частности, средство видоизменения пучка выполнено с возможностью видоизменения пучка осветительного устройства посредством одного или более из поляризационной фильтрации и спектрального преобразования пучка осветительного устройства. В качестве необязательной возможности, такой как в случае, когда используются светодиод и отражатель, может вовлекаться перераспределение света по окну. В данном документе термин «поляризационная фильтрация» подразумевает, что выборочно один или более типов поляризации не проникают через средство видоизменения пучка (или по меньшей мере уменьшены в интенсивности). В данном документе термины «преобразование» или «спектральное преобразование» относятся к поглощению по меньшей мере части света осветительного устройства и преобразованию его в свет люминесцентного материала. Следовательно, преобразователь будет включать в себя люминесцентный материал. Вместо или в дополнение к люминесцентному материалу, пигмент или краска могут использоваться (только) для поглощения части света осветительного устройства. Следовательно, пигмент может (также) быть использован для настраивания спектрального распределения света осветительного устройства. Однако, использование пигментов как таковых неблагоприятно по сравнению с использованием, например, преобразующих материалов по отношению к эффективности осветительного устройства, то есть с помощью пигментов свет поглощается и теряется, в то время как с помощью преобразующих материалов свет поглощается и повторно используется в качестве преобразованного света.
Следовательно, печать может, например, включать в себя печать краски или другого поглощающего материала и/или люминесцентного материала. Альтернативно или дополнительно, печать может также включать в себя 3-D печать. Следовательно, в одном варианте осуществления средство видоизменения пучка содержит 3-D напечатанный видоизменяющий пучок элемент. Термин «видоизменяющий пучок элемент» может также относиться ко множеству видоизменяющих пучок элементов. Видоизменяющий пучок элемент особенно выполнен только с возможностью перехвата части света осветительного устройства. Следовательно, тогда как средство видоизменения пучка может полностью перехватывать весь пучок осветительного устройства, например, покрыть все окно, в частности, только часть средства видоизменения пучка содержит упомянутый элемент средства видоизменения пучка. Следовательно, часть пучка осветительного устройства может оставаться по существу не видоизмененной. Например, средство видоизменения пучка может осуществлять видоизменение в диапазоне 5-80%, в частности, 10-50% поперечного сечения пучка. Когда, например, средство видоизменения пучка покрывает окно, то только 5-50% окна может быть покрыто видоизменяющим пучок элементом. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления видоизменяющий пучок элемент выполнен в 10-80% (области) обращенной вниз по потоку поверхности (окна). Поперечное сечение пучка, в частности, задается перпендикулярным к оптической оси пучка осветительного устройства.
В конкретном варианте осуществления осветительное устройство содержит прожектор, при этом формирующая пучок оптика содержит линзу полного внутреннего отражения, при этом источник света, в частности, содержит твердотельный источник света. Дополнительно, в частности, видоизменяющий пучок элемент выполнен с возможностью перехвата до 80%, например, до 50%, особенно по меньшей мере 10%, поперечного сечения упомянутого пучка осветительного устройства.
Аддитивное производство (Additive manufacturing, AM) является растущей областью обработки материалов. Оно может использоваться для быстрого создания прототипов, настраивания под пользователя, выполнения поздней стадии или изготовления малых серий при производстве. Аддитивное производство (AM) является группой технологических процессов, изготавливающих трехмерные предметы из 3-D модели или другого источника электронных данных прежде всего через аддитивные процессы. Следовательно, термин «3-D печать» по существу эквивалентен «аддитивному производству» или «способу аддитивного производства». Аддитивный процесс может включать в себя скрепление гранул (через спекание, плавление или склеивание) или слоев материала (через последующее осаждение или изготовление слоев, например, полимеризацию) и т.д. Широко используемая технология аддитивного производства является технологическим процессом, известным в качестве Моделирования через Наплавляемое Осаждение (Fused Deposition Modeling, FDM). Моделирование через Наплавляемое Осаждение (FDM) является технологией аддитивного производства, широко используемой в применениях в моделировании, создании прототипов и производстве. FDM основано на «аддитивном» («добавочном») принципе действия посредством укладывания материала по слоям; пластиковое волокно или металлический провод развертываются с катушки и подает материал для изготовления части. Возможно, (для термопластических смол, например) чтобы волокно расплавлялось и выдавливалось перед укладкой. FDM является технологией быстрого создания прототипов. Другой термин для FDM является «изготовление через наплавляемое волокно» («fused filament fabrication», FFF). В данном документе применяется термин «3-D печать через наплавляемое волокно» («filament 3D printing», FDP), который считается эквивалентным для FDM или FFF. В целом, принтеры FDM используют термопластическое волокно, которое нагревается до своей точки плавления и затем выдавливается слой за слоем (или фактически волокно за волокном) для создания трехмерного предмета. Принтеры FDM могут использоваться для печати сложных предметов. Следовательно, способ включает в себя изготовление 3-D напечатанного предмета, например, через 3-D печать FDM.
3-D напечатанный предмет особенно (по меньшей мере частично) изготовлен из 3-D печатаемого материала (то есть материала, который может использоваться для 3-D печати). В целом эти (полимерные) материалы имеют температуру Tg стеклования и/или температуру Tm плавления. 3-D печатаемый материал будет нагрет 3-D принтером перед покиданием сопла (предположительно, например, FDM) до температуры по меньшей мере температуры стеклования, и в целом по меньшей мере температуры плавления. Следовательно, в одном варианте осуществления 3-D печатаемый материал содержит термопластический полимер, в частности, имеющий температуру (Tg) стеклования и/или точку (Tm) плавления, и действие печатающей головки содержит нагревание одного или более из принимающего объекта и 3-D печатаемого материала, осаждаемого на принимающий объект, до температуры по меньшей мере температуры стеклования, особенно до температуры по меньшей мере точки плавления. В еще одном варианте осуществления 3-D печатаемый материал содержит (термопластический) полимер, имеющий точку (Tm) плавления, и действие печатающей головки содержит нагревание одного или более из принимающего объекта и 3-D печатаемого материала, осаждаемого на принимающий объект, до температуры по меньшей мере точки плавления. Конкретные примеры материалов, которые могут использоваться (в данном документе), могут, например, быть выбраны из группы, состоящий из акрилонитрилбутадиенстирола (ABS), полилактидной кислоты (PLA), поликарбоната (PC), полиамида (PA), полистирола (PS), лигнина, резины и т.д.
Как указано выше, также могут быть применены отличающиеся от FDM методики, такие как струйная печать, стереолитография, аэрографная печать, порошковая печать и т.д. Как указано выше, независимо от того, что используется печатаемый материал, он будет, в частности, включать в себя электрически проводящую разновидность или ее предшественницу. Термин «печатаемый материал» может также относиться ко множеству различных 3-D печатаемых материалов. Термин «печатаемый материал», в частности, относится к материалу, который может быть напечатан. Например, в случае технологии FDM печатаемый материал может содержать нагретый полимер, который является текучим. Печатаемый материал может быть твердым при комнатной температуре, но после нагревания может стать печатаемым (то есть, в частности, текучим). Данное нагревание особенно предназначено для предоставления текучего или печатаемого материала. В случае стереолитографии печатаемый материал может содержать жидкий материал, который вулканизируем (при свете, таком как лазерное излучение), и т.д. В случае струйной печати печатаемый материал может содержать частицы в жидкости (которая может (быть) испаряться (испарена) после осаждения). В случае порошковой связки печатаемый материал может содержать частицы, которые удерживаются вместе посредством связующего материала (клея). В случае порошкового спекания или плавления печатаемый материал может содержать частицы, которые спекаются или расплавляются вместе через тепло.
Как указано выше, способ включает в себя стадию 3-D печати, причем стадия 3-D печати содержит 3-D печать 3-D печатаемого материала для предоставления 3-D напечатанного предмета (то есть производство 3-D напечатанного предмета), из по меньшей мере упомянутого печатаемого материала. Термин «напечатанный материал», в частности, в данном документе относится к печатаемому материалу, который был осажден или напечатан. Следовательно, термин «печатаемый материал» в данном документе, в частности, относится к материалу (еще) не осажденному или напечатанному. Стадия печати может, среди другого, также включать в себя вулканизацию. Например, напечатанный материал может быть вулканизирован после печати, за которым следует дополнительная печать на вулканизированном напечатанном материале. Следовательно, в данном документе «печать видоизменяющего пучок элемента» может содержать 3-D печать видоизменяющего пучок элемента.
С помощью (3-D) печати высота или глубина средства видоизменения пучка может сохраняться очень малой. В частности, средство видоизменения пучка может иметь высоту (h1) в диапазоне 0,1-10 мм, в частности, в диапазоне 0,5-5 мм. Альтернативно, высота (или толщина) может быть равной или меньше примерно одной пятой высоты формирующей пучок оптики, то есть добавляется 20% или менее от высоты. Для обычной оптики в 1 см это составляет менее 2-миллиметровой высоты. В частности, высота может составлять по меньшей мере приблизительно 0,1 мм. Средство видоизменения пучка может по существу состоять из видоизменяющих пучок элементов, которые в целом будут иметь место, когда видоизменяющий(ие) пучок элемент(ы) непосредственно напечатан(ы) на окне. Однако, средство видоизменения пучка может также включать в себя основание. Следовательно, в одном варианте осуществления средство видоизменения пучка содержит основание с видоизменяющим пучок элементом, выполненным на упомянутом основании, либо в котором напечатанный видоизменяющий пучок элемент выполнен на упомянутой обращенной вниз по потоку поверхности. Основание может, например, содержать фольгу, которая может быть прилеплена к окну. Альтернативно, основание может содержать тонкую пластину. Основание может, в частности, содержать один или более из вышеупомянутых пропускающих свет материалов. Вышеупомянутая высота (в 0,1-10 мм) может также относиться к средству видоизменения пучка, включающему в себя основание. Следовательно, способ может также включать в себя этап, на котором печатают видоизменяющий пучок элемент на основании и выполняют основание, например, на обращенной вниз по потоку поверхности окна. Альтернативно, видоизменяющий пучок элемент на основании может быть выполнен с видоизменяющим пучок элементом на окне (его обращенной вниз по потоку поверхности), после чего основание может быть удалено. В одном варианте выполнения видоизменяющий пучок элемент (включающий в себя основание) может быть выполнен на (коротком) расстоянии от окна, в частности, на самом коротком расстоянии в диапазоне 0,1-20 мм, например, 0,5-5 мм. Дополнительно, с помощью 3-D печати его относительно легко добавлять механические признаки для выравнивания маски с оптикой и/или для создания механического фиксатора с осветительным устройством. Дополнительно или альтернативно средство видоизменения пучка может быть зафиксировано (с помощью одного или более фиксирующих элементов) с осветительным устройством. Средство видоизменения пучка может включать в себя основание и напечатанный видоизменяющий пучок элемент. Напечатанный видоизменяющий пучок элемент может быть выполнен смежным с окном, в частности, на окне. В качестве необязательной возможности, до или после выполнения средства видоизменения пучка на осветительном устройстве основание может быть удалено. Следовательно, средство видоизменения пучка содержит видоизменяющий пучок элемент и в качестве необязательной возможности основание. Средство видоизменения пучка может в качестве необязательной возможности быть самонесущим. Следовательно, в одном варианте осуществления в процессе 3-D печати может быть предоставлено самонесущее средство видоизменения пучка.
В частном варианте осуществления настоящее изобретение также включает в себя 3-D сканирование устройства, особенно окна, для предоставления 3-D профиля, при этом средство видоизменения пучка спроектировано на основе изображения, 3-D профиля и предварительно заданного задания желаемого пучка. По такому принципу средство видоизменения пучка может быть лучше всего адаптировано к устройству, особенно окну. Особенно в данном варианте осуществления средство видоизменения пучка может находиться в физическом контакте с окном. Следовательно, настоящее изобретение также предоставляет осуществление механического 3-D сканирования устройства для проектирования механической подгонки к устройству (например, размера маски и формы механического фиксирующего соединителя). Поэтому, настоящее изобретение также предоставляет компьютерный программный продукт, в качестве необязательной возможности реализованный на носителе записей, который при запуске на вычислительном устройстве исполняет способ, содержащий этапы, на которых (a) принимают изображение распределения света пучка осветительного устройства, испускаемого из окна осветительного устройства и 3-D профиль осветительного устройства (с окном), (b) принимают задание для желаемого пучка, (c) проектируют, на основе изображения, 3-D профиля и предварительно заданного задания для желаемого пучка, средство видоизменения пучка, содержащее видоизменяющий пучок элемент, выполненное с возможностью видоизменения упомянутого пучка осветительного устройства, и (d) (i) печатают видоизменяющий пучок элемент на окне или (i) печатают видоизменяющий пучок элемент на основании для выполнения средства видоизменения пучка (в качестве необязательной возможности с основанием) смежным с окном.
Как указано выше, асимметрия пучка в конкретном направлении может быть уменьшена с помощью видоизменяющего пучок элемента. Альтернативно, асимметрия может быть введена или усилена, в зависимости от желания (конечного) пользователя. Следовательно, в одном варианте осуществления пучок осветительного устройства имеет оптическую ось (O), при этом средство видоизменения пучка выполнено нецентросимметричным относительно оптической оси (O). Следовательно, вышеупомянутый способ может также содержать этапы, на которых (i) захватывают множество изображений распределения света пучка осветительного устройства под различными углами (θ, ϕ) с оптической осью (O), и (ii) проектируют на основе множества изображений и предварительно заданного задания желаемого пучка средство видоизменения пучка, содержащее видоизменяющий пучок элемент, выполненное с возможностью видоизменения упомянутого пучка осветительного устройства для предоставления желаемого пучка осветительного блока. Здесь, θ может обозначать зенитный угол, а ϕ может обозначать азимутальный угол.
В частности, видоизменяющий(ие) пучок элемент(ы) не покрывает(ют) все окно (см. также выше). Следовательно, по меньшей мере часть пучка осветительного устройства по существу не видоизменяется (кроме преломления необязательным основанием. Например, 10-80% окна может быть покрыто видоизменяющими пучок элементами (с необязательной возможностью необязательным промежуточным основанием, хотя видоизменяющие пучок элементы могут также быть прослоены между окном и основанием). Дополнительно, средство видоизменения пучка может быть наложено на обращенное вверх по потоку окно и/или обращенное вниз по потоку окно. Для адаптации поздней стадии, в частности, может быть уместно окно обращенное вниз по потоку.
Дополнительно, в частности, таким образом существует соотношение между средством видоизменения пучка и распределением света не видоизмененного пучка осветительного устройства, особенно с распределением света на обращенной вниз по потоку поверхности осветительного устройства (когда пучок еще не видоизменен). Следовательно, особенно средство видоизменения пучка выполнено с возможностью видоизменения только части пучка. Поэтому, в частности, элемент средства видоизменения пучка только перехватывает часть пучка осветительного устройства и оставляет часть пучка осветительного устройства не перехваченной (и таким образом по существу не видоизмененной).
Термины «вверх по потоку» и «вниз по потоку» относятся к размещению объектов или признаков относительно распространения света от средства генерации света (здесь, в частности, первого источника света), в котором относительно первого положения внутри пучка света от средства генерации света, второе положение в пучке света ближе к средству генерации света является «обращенным вверх по потоку», и третье положение внутри пучка света еще дальше от средства генерации света является «обращенным вниз по потоку».
Осветительное устройство может быть частью или может быть применено, например, в офисных осветительных системах, домашних прикладных системах, магазинных осветительных системах, домашних осветительный системах, направленных осветительных системах, прожекторных системах, театральных осветительных системах, оптоволоконных прикладных системах, проекционных системах, самоосвещаемых системах отображения, пиксельных системах отображения, сегментированных системах отображения, системах предупредительных знаков, медицинских осветительных прикладных системах, системах указательных знаков, декоративных осветительных системах, переносных системах, автомобильных применениях, тепличных осветительных системах, садоводческом освещении и т.д.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРЕТЕЖЕЙ
Теперь будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения, только в качестве примера, со ссылкой на сопроводительные схематические чертежи, на которых соответствующие ссылочные символы указывают соответствующие части, и в которых:
На Фиг. 1a-1d схематично показаны некоторые варианты выполнения и уровень техники изобретения;
На Фиг. 2a-2e схематично показаны некоторые распределения света под различными углами просмотра;
На Фиг. 3a-3e схематично показан некоторый вариант выполнения изобретения; и
На Фиг. 4a-4d схематично показаны некоторые средства видоизменения пучка.
Схематические чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Для прояснения технического результата настоящего изобретения были вычислены траектории световых лучей для нескольких оптических элементов.
В первом примерном варианте, см. Фиг. 1a, CPC (составной параболический концентратор) используется в качестве отражателя 21. В данном типе формирующей пучок оптики 20 сохраняется простирание. В результате полное окно выхода, указанное ссылочной позицией 30, используется для всех направлений света, то есть выход обладает полным свечением для всех направлений просмотра внутри пучка. Настоящее изобретение, которое предлагает формировать пучок посредством применения маски в окне выхода, не является по существу функцией с таким сохраняющим простирание коллиматором. Настоящее изобретение, в частности, направлено на пучковое видоизменение пучков вследствие не формирующих изображение оптик, которые не являются полностью сохраняющими простирание, то есть окно выхода не обладает полным свечением во всех направлениях просмотра внутри пучка. Следовательно, используемая оптика, в частности, не является полностью сохраняющей простирание, то есть только частично сохраняющей простирание. В частности, окно выхода не обладает полным свечением во всех направлениях просмотра внутри пучка.
В следующих примерах показаны три различных конструкции коллиматора полного внутреннего отражения. В этих формирующих пучок элементах пучок формируется центральной линзой совместно с отражающей поверхностью (полного внутреннего отражения). Возможно много конструкций, но здесь в качестве примера показаны три различных конструкции поверхности полного внутреннего отражения. На фигурах ниже стрелки R указывают траектории лучей для края пучка, стрелки B указывают траектории лучей для центра пучка.
На Фиг. 1b показан центр пучка, выходящий из центра коллиматора и края коллиматора, край пучка, выходящий из промежуточной области. На Фиг. 1c показан центр пучка, выходящий из центра коллиматора, край пучка, выходящий из края коллиматора (но оба краевых направления смешаны). На Фиг. 1d показан край пучка, выходящий из трех колец на коллиматоре, центр пучка, выходящий из центра коллиматора и из области близкой к краю коллиматора. Учитывая лучи в этих примерах, можно видеть, что край и центр пучка могут выходить в различных положениях коллиматора, и в некоторых конструкциях они лучше отделимы, чем в других. Например, в конструкции полного внутреннего отражения (Фиг. 1b) все лучи, нацеленные на левый край прожектора, выходят из коллиматора из области сразу слева от центра. В конструкции (Фиг. 1c) есть две области, которые излучают лучи налево (сразу слева от центра и с самого правого края), а в конструкции (Фиг. 1d) есть даже три области, из которых свет выходит налево. Так в конструкции (Фиг. 1b) пучок проще всего видоизменять с помощью маски.
Далее обсуждается некоторое количество не ограничивающих более подробных вариантов осуществления. На Фиг. 2a очень схематично показано осветительное устройство 100 с коллиматором полного внутреннего отражения в качестве отражателя 21, спроектированным для прожектора 24D (с шириной пучка в 24°) и линзы 22. При просмотре прямо в прожектор, то есть вдоль оптической оси O, оказывается, что не вся область излучает свет, а только центр и кольцо вокруг него, см. Фиг. 2b с «областью свечения» при перпендикулярном виде (весь свет между 2×10°). При просмотре со стороны (под углом в 25° вдоль оптической оси O), центральная область свечения смещается в одном направлении, и кольцо свечения деформируются и смещается в противоположном направлении, см. Фиг. 2c с просмотром «области свечения» в направлении 25° от оси (25° +/-15°). Просмотр на прожектор с 30 или 35° от оси приводит в результате к дополнительному смещению и уменьшению области свечения, пока глаз не сместится с пучка, и окно выхода вообще не будет светиться, см. Фиг. 2d с просмотром «области свечения» в направлении 30 +/-10° от оси и Фиг. 2e с просмотром «области свечения» в направлении 35 +/-5° от оси. На основе изменения наблюдаемой формы и положения области свечения в зависимости от направления просмотра можно проектировать маску для видоизменения света в конкретном направлении (см. далее ниже). Углы относительно оптической оси O обозначены как θ (зенитный угол) (см. Фиг. 2a) и ϕ (азимутальный угол) (см. Фиг. 2b). В качестве примера на Фиг. 2b обозначены оси x, y, O (где O представляет собой оптическую ось).
На Фиг. 3a схематично показан вариант осуществления осветительного блока 1000 как и среди других, описанных выше. Осветительный блок 1000 содержит осветительное устройство 100. Осветительное устройство 100 содержит источник 10 света, выполненный для предоставления света 11 источника света и формирующую пучок оптику 20, выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок 101. Здесь, в качестве примера формирующая пучок оптика 20 содержит линзу 22 и отражатель 21. Дополнительно, осветительное устройство 100 содержит окно 30, содержащее обращенную вверх по потоку поверхность 31, направленную к источнику 10 света, и обращенную вниз по потоку поверхность 32, из которого пучок 101 осветительного устройства выполнен с возможностью испускаться в направлении от источника 10 света. Осветительный блок 1000 дополнительно содержит средство 200 видоизменения пучка, выполненное смежным с обращенной вниз по потоку поверхностью 32 и выполненное с возможностью перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка 101 осветительного устройства вниз по потоку от обращенной вниз по потоку поверхности 32. Средство 200 видоизменения пучка (таким образом) выполнено вниз по потоку от формирующей пучок оптики 20. В частности, формирующая пучок оптика 20 выполнена вниз по потоку от источника 10 света. Осветительное устройство 100 и средство 200 видоизменения пучка выполнены с возможностью видоизменения упомянутого пучка 101 осветительного устройства для предоставления пучка 1001 осветительного блока. Средство 200 видоизменения пучка содержит напечатанный видоизменяющий пучок элемент 210. Средство 200 видоизменения пучка выполнено с возможностью видоизменения пучка 101 осветительного устройства посредством одного или более из поляризационной фильтрации и спектрального преобразования пучка 101 осветительного устройства. В частности, видоизменяющий(ие) пучок элемент(ы) не покрывает(ют) все окно 30. Следовательно, по меньшей мере часть потока 101 осветительного устройства по существу не видоизменяется (кроме преломления необязательным основанием (см. ниже)). Как также изображено на Фиг. 3a, видоизменяющий пучок элемент не полностью перехватывает пучок осветительного устройства, а только до 80%, в частности до 70%, например, в диапазоне 10-50%, поперечного сечения упомянутого пучка 101 осветительного устройства. Перехваченная часть указана ссылочным обозначением i, а не перехваченная часть указана ссылочным обозначением ni.
Следовательно, в данном документе средство 200 видоизменения пучка также указано в качестве маски, так как оно может частично осуществлять маскирование, но не полностью. Следовательно, видоизменяющий пучок элемент 210 может не быть однородным. В частном варианте осуществления с Фиг. 3a процент перехвата пучка осветительного устройства по существу идентичен покрытию окна 30 видоизменяющим пучок элементом 210.
Следует заметить, что на Фиг. 3a пучок 1001 осветительного блока выполнен вниз по потоку от всего средства 200 видоизменения пучка. При полном заграждении видоизменяющим пучок элементом 210 пучок может быть более узким. Измененные свойства пучка вниз по потоку от видоизменяющего пучок элемента схематично указаны заштрихованной областью. Высота формирующей пучок оптики 20 указана ссылочным обозначением h2, которая включает в себя также отражатель 21. При применении только, например, линзы 22, в данном случае линзы полного внутреннего отражения, высота формирующей пучок оптики указана ссылочным обозначением h2'.
В частности, средство 200 видоизменения пучка содержит 3-D напечатанный видоизменяющий пучок элемент 210. Средство 200 видоизменения пучка в данном варианте осуществления выполнено смежным с обращенной вниз по потоку поверхностью 32 и выполнено с возможностью перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка 101 осветительного устройства вниз по потоку от обращенной вниз по потоку поверхности 32. В данном случае средство видоизменения пучка находится в физическом контакте с окном. Однако, в качестве необязательной возможности может также быть (малый) промежуток между ними. Средство 200 видоизменения пучка имеет высоту h1 в диапазоне 0,1-10 мм. На Фиг. 3b схематично показан вариант осуществления средства 200 видоизменения пучка, содержащего основание 220 с видоизменяющим пучок элементом 210, выполненным на упомянутом основании 220. Напечатанный видоизменяющий пучок элемент 210 может таким образом быть выполнен на упомянутой обращенной вниз по потоку поверхности 32 или в качестве необязательной возможности на упомянутой обращенной вверх по потоку поверхности 31. Основание 220 или видоизменяющий пучок элемент 210 может быть смежным с окном 30 или, в частности, быть в физическом контакте с окном 30.
На Фиг. 3c схематично показана возможная последовательность операций для создания осветительного блока 1000. Сначала задаются параметры для желаемого пучка и захватываются изображения пучка осветительного устройства. Эти стадии указаны с помощью C (захват) и P (предварительное задание) (на которых задается желаемый пучок). На основе этого средство видоизменения пучка проектируется на стадии D проектирования; в качестве необязательной возможности с итеративными этапами (например, можно моделировать пучок и изменять параметры средства видоизменения пучка так, чтобы получался желаемый пучок (в модели)). Затем, средство видоизменения пучка генерируется на стадии M изготовления или непосредственно печатается на окне на стадии A наложения. После изготовления средства видоизменения пучка (не непосредственно на окне) средство видоизменения пучка накладывается смежным с окном на стадии A наложения. После этого осветительный блок может использоваться на стадии U использования. Стадия C может в качестве необязательной возможности также включать в себя 3-D сканирование или построение чертежа осветительного устройства, особенно его окна.
На Фиг. 3d схематично показан комплект 1100 деталей, содержащий осветительное устройство 100, при этом осветительное устройство 100 содержит источник 10 света, выполненный с возможностью предоставления света 11 источника света, и формирующую пучок оптику 20, выполненную с возможностью формирования света источника света в поток 101 осветительного устройства. Как указано выше, осветительное устройство 100 содержит окно 30, содержащее обращенную вверх по потоку поверхность 31, направленную к источнику 10 света, и обращенную вниз по потоку поверхность 32, из которого пучок 101 осветительного устройства выполнен с возможностью испускаться в направлении от источника 10 света. Комплект дополнительно содержит по меньшей мере средство 200 видоизменения пучка, в частности, множество различных средств 200 видоизменения пучка, причем каждое средство 200 видоизменения пучка содержит напечатанный видоизменяющий пучок элемент 210, и при этом каждое средство 200 видоизменения пучка может функционально быть соединено с осветительным устройством 100 для перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка 101 осветительного устройства для видоизменения упомянутого пучка 101 осветительного устройства. Следовательно, с помощью такого комплекта 1100 пользователь может выбирать, какое(ие) средство(а) видоизменения пучка использовать и накладывать на осветительное устройство 100 (для создания осветительного блока 100 (см., например, Фиг. 3a). Поэтому, по такому принципу может быть осуществлено одно или более из настраиваемой под пользователя формы пучка, цвета пучка и однородности цвета пучка.
На Фиг. 3e схематично показан пример возможной функции средства видоизменения пучка. Два схожим образом сформированных изображения на стене являются освещением слева с помощью осветительного устройства и справа осветительным блоком. Пучок осветительного устройства слева не видоизменен (поздняя стадия); пучок осветительного устройства справа (поздняя стадия) видоизменен для предоставления осветительного блока с оптимизированным потоком 1001 осветительного блока.
Фиг. 4a-4c относятся к Фиг. 2b-2d соответственно. На этих Фигурах показаны варианты осуществления средства 200 видоизменения пучка, которое может, например, использоваться для уменьшения асимметрии пучка под конкретными углами. Например, при использовании средств 200 видоизменения пучка с Фиг. 4a-4b их использование может уменьшить окружность вокруг центральной интенсивной части или асимметрию под конкретными углами, соответственно. То же самое применимо к Фиг. 4c и Фиг. 2d. Фиг. 4d может быть по существу той же самой, что и Фиг. 4a. В данном случае Фиг. 4a-4c могут, например, быть заграждающими, а Фиг. в качестве примера использует люминесцентные материалы 211. Например, при рассмотрении синего светодиода с желтым люминесцентным материалом в качестве источника света такой источник света часто имеет более низкую цветовую температуру вдоль оптической оси и более высокую цветовую температуру, смещенную от оптической оси. Посредством использования средства видоизменения пучка с люминесцентным материалом 211 данный смещенный свет может быть частично (дополнительно) преобразован, предоставляя свет осветительного блока с более однородной низкой цветовой температурой.
В одном примерном варианте коллиматор объединен с поглощающей маской в форме области свечения, как это наблюдается между 10 и 40° от оси. Было замечено, что распределение интенсивности на одной стороне отфильтровывается.
При возникновении желания заградить свет между 20-40° на одной стороне пучка потребуется использовать форму, которая схожа с областью свечения при просмотре с этих направлений (см. также Фиг. 2c и 4b).
В дополнительном примерном варианте было продемонстрировано, что маска не обязательно только преобразовывает, но и дополнительно может одновременно поглощать и/или рассеивать. Результат состоит в том, что пучок становится асимметричным, и к пучку добавляется широкий шлейф света. Этот эффект может быть настроен посредством изменения уровня рассеивания полупрозрачного материала.
В еще одном примерном варианте маска была выбрана ни для заграждения, ни рассеивания, а выборочного поглощения части спектра совместно с преобразованием. В данном отдельно взятом примерном варианте использовались три маски, которые передают либо красный цвет, зеленый или синий свет, каждая на различной стороне прожекторного пучка. Свет, который поглощается, преобразовывается в другой цвет (как при использовании преобразовывающего длину волны материала, например, люминофора).
В другом примерном варианте фильтрующие цвета маски могут использоваться не для создания цветов, а устранения вместо этого цветовой неоднородности. В настоящее время, много прожекторных ламп основаны на среднемощных светодиодах по причине их относительно низкой стоимости. Недостаток этих светодиодов состоит в том, что они не однородны в цвете, и данная неоднородность появляется в пучке, обычно в виде уродливого желтоватого кольца на краю пучка (см. снимок ниже). Шаблон поглощающих синий и/или желтый материалов, которые одновременно преобразовывают поглощенный свет (больше желтого поглощения в области свечения при просмотре с края пучка), может быть применен для улучшения цветовой однородности. В то же время также может быть настроена полная цветная точка. Это предоставляет возможность осуществления зависимого от угла настраивания цветной точки. Это предоставляет пользователю возможность также жертвовать эффективностью в пользу цветовой однородности на поздней стадии и настраиваемого пользователем уровня качества.
Выше приведены некоторые примеры асимметричных видоизменений пучка. В дополнительном примерном варианте был видоизменен симметричный пучок. Край прожектора (лучи между 30-40° от оси) происходит от трех кольцеобразных областей на выходе коллиматора.
Маска или средство видоизменения пучка могут быть изготовлены из различных материалов, например, основание (полоски) может быть прозрачным, часть маски может быть черной для заграждения света, и части, содержащей люминофоры для создания цветного эффекта. 3-D печать в частности пригодна для производства таких компонентов из множества материалов. Маски могут быть дополнениями, которые могут быть добавлены или удалены с лампы. Они могут также быть непосредственно осажены/приклеены/3D напечатаны на лампе для обеспечения более тесного контакта между оптической лампой и маской.
Термин «по существу» в данном документе, в частности, в виде «по существу весь свет» или «по существу состоит», должен быть понятен специалисту в данной области техники. Термин «по существу» может также включать в себя варианты осуществления с терминами «полностью», «совершенно», «весь» и т.д. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления прилагательное по существу может также быть удалено. В случаях применения термин «по существу» может также относиться к 90% или более, например, 95% или более, в частности, 99% или более, даже более, например, 99,5% или более, включая в себя 100%. Термин «содержит» включает в себя также варианты осуществления, в которых термин «содержит» означает «состоит из». Термин «и/или», в частности, относится к одному или более из объектов, упомянутых до и после «и/или». Например, фраза «объект 1 и/или объект 2» и подобные фразы могут относиться к одному или более из объекта 1 и объекта 2. Термин «содержащий» может в одном варианте осуществления относиться к «состоящему из», но в другом варианте осуществления может также относиться к «содержащему по меньшей мере заданную разновидность и в качестве необязательной возможности одну или более других разновидностей».
Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. в описании и в формуле изобретения используются для различия подобных элементов и не обязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Следует понимать, что термины, используемые таким образом, взаимозаменяемы при подходящих обстоятельствах, и что варианты осуществления настоящего изобретения, описанного в данном документе, способны функционировать в других последовательностях, в отличие от описанных или изображенных в данном документе.
Устройства в данном документе приведены среди других, описанных в течение функционирования. Как должно быть ясно специалисту в данной области техники, настоящее изобретение не ограничивается способами действий или устройствами в действии.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления изображают, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в уровне техники смогут разработать много альтернативных вариантов осуществления без отступления от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, помещенные между круглыми скобками, не должны рассматриваться в качестве ограничивающих формулу изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличающихся от упомянутых в пункте формулы изобретения. Упоминание элемента в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством соответственно запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения с устройством, перечисляющем несколько средств, несколько из этих средств могут быть воплощены одним и тем же объектом аппаратного обеспечения. Простой факт того, что некоторые меры упоминаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что сочетание этих мер не может использоваться в преимущественных целях.
Настоящее изобретение дополнительно применяется к устройству, содержащему один или более из отличительных признаков, описанных в описании и/или изображенных на прилагаемых чертежах. Настоящее изобретение дополнительно имеет отношение к способу или процессу, содержащему один или более из отличительных признаков, описанных в описании и/или изображенных на прилагаемых чертежах.
Различные варианты выполнения, обсужденные в данном патенте, могут быть объединены для предоставления дополнительных преимуществ. Кроме того, некоторые из признаков могут образовывать основу для одной или более выделенных заявок.
1. Осветительный блок (1000), содержащий осветительное устройство (100), при этом осветительное устройство (100) содержит источник (10) света, выполненный с возможностью предоставления света (11) источника света, и формирующую пучок оптику (20), выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок (101) осветительного устройства, при этом осветительное устройство (100) содержит окно (30), содержащее обращенную вверх по потоку поверхность (31), направленную к источнику (10) света, и обращенную вниз по потоку поверхность (32), в котором осветительный блок (1000) дополнительно содержит средство (200) видоизменения пучка, выполненное смежным с окном (30) и выполненное с возможностью перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка (101) осветительного устройства, при этом осветительное устройство (100) и средство (200) видоизменения пучка выполнены с возможностью видоизменения упомянутого пучка (101) осветительного устройства для предоставления пучка (1001) осветительного блока вниз по потоку от упомянутого средства (200) видоизменения пучка, при этом средство (200) видоизменения пучка содержит напечатанный видоизменяющий пучок элемент (210), и при этом видоизменяющий пучок элемент выполнен с возможностью перехвата до 80% поперечного сечения упомянутого пучка (101) осветительного устройства,
при этом средство (200) видоизменения пучка выполнено с возможностью видоизменения пучка (101) осветительного устройства посредством одного или более из поляризационной фильтрации и спектрального преобразования пучка (101) осветительного устройства, и
при этом формирующая пучок оптика (20) содержит одно или более из линзы (22), линзы полного внутреннего отражения, линзы Френеля и отражателя (21).
2. Осветительный блок (1000) по п. 1, при этом средство (200) видоизменения пучка содержит 3-D напечатанный видоизменяющий пучок элемент (210), и при этом средство (200) видоизменения пучка выполнено смежным с обращенной вниз по потоку поверхностью (32) и выполнено с возможностью перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка (101) осветительного устройства вниз по потоку от обращенной вниз по потоку поверхности (32).
3. Осветительный блок (1000) по любому из предшествующих пунктов, в котором средство (200) видоизменения пучка имеет высоту (h1) в диапазоне 0,1-10 мм.
4. Осветительный блок (1000) по любому из предшествующих пп. 1-3, в котором средство (200) видоизменения пучка содержит основание (220) с видоизменяющим пучок элементом (210), выполненным на упомянутом основании (220), или в котором напечатанный видоизменяющий пучок элемент (210) выполнен на упомянутой обращенной вниз по потоку поверхности (32).
5. Осветительный блок (1000) по любому из предшествующих пунктов, в котором окно (30) содержит упомянутую формирующую пучок оптику (20).
6. Осветительный блок (1000) по любому из предшествующих пунктов, в котором формирующая пучок оптика (20) содержит не формирующую изображение оптику.
7. Осветительный блок (1000) по любому из предшествующих пунктов, в котором осветительное устройство (100) содержит прожектор, при этом формирующая пучок оптика (20) содержит линзу полного внутреннего отражения, при этом источник (10) света содержит твердотельный источник света, и при этом видоизменяющий пучок элемент выполнен с возможностью перехвата 5-50% поперечного сечения упомянутого пучка (101) осветительного устройства.
8. Осветительный блок (1000) по любому из предшествующих пунктов, в котором пучок (101) осветительного устройства имеет оптическую ось (O), при этом средство (200) видоизменения пучка выполнено нецентросимметричным относительно оптической оси (O).
9. Комплект деталей, содержащий (i) осветительное устройство (100), при этом осветительное устройство (100) содержит источник (10) света, выполненный с возможностью предоставления света (11) источника света, и формирующую пучок оптику (20), выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок (101) осветительного устройства, при этом осветительное устройство (100) содержит окно (30), содержащее обращенную вверх по потоку поверхность (31), направленную к источнику (10) света, и обращенную вниз по потоку поверхность (32), из которого пучок (101) осветительного устройства выполнен с возможностью испускаться в направлении от источника (10) света, и (ii) множество различных средств (200) видоизменения пучка, при этом каждое средство (200) видоизменения пучка содержит напечатанный видоизменяющий пучок элемент (210), и при этом каждое средство (200) видоизменения пучка может функционально быть соединено с осветительным устройством (100) для перехвата по меньшей мере части упомянутого пучка (101) осветительного устройства для видоизменения упомянутого пучка (101) осветительного устройства, при этом видоизменяющий пучок элемент выполнен с возможностью перехвата до 80% поперечного сечения упомянутого пучка (101) осветительного устройства,
при этом средство (200) видоизменения пучка выполнено с возможностью видоизменения пучка (101) осветительного устройства посредством одного или более из поляризационной фильтрации и спектрального преобразования пучка (101) осветительного устройства, и
при этом формирующая пучок оптика (20) содержит одно или более из линзы (22), линзы полного внутреннего отражения, линзы Френеля и отражателя (21).
10. Способ адаптации поздней стадии осветительного устройства (100), при этом осветительное устройство (100) содержит источник (10) света, выполненный с возможностью предоставления света (11) источника света, и формирующую пучок оптику (20), выполненную с возможностью формирования света источника света в пучок (101) осветительного устройства, при этом осветительное устройство (100) содержит окно (30), содержащее обращенную вверх по потоку поверхность (31), направленную к источнику (10) света, и обращенную вниз по потоку поверхность (32), из которого пучок (101) осветительного устройства выполнен с возможностью испускаться в направлении от источника (10) света, при этом способ содержит этапы, на которых (i) захватывают изображение распределения света пучка (101) осветительного устройства, исходящего из окна (30), (ii) проектируют на основе изображения и предварительно заданного задания желаемого пучка средство (200) видоизменения пучка, содержащее видоизменяющий пучок элемент, выполненный с возможностью видоизменения упомянутого пучка (101) осветительного устройства для предоставления желаемого пучка (1001) осветительного блока, (iii) печатают видоизменяющий пучок элемент (210) на окне (30) или печатают видоизменяющий пучок элемент (210) на основании (220) и выполняют основание (220) смежным с окном (30),
при этом способ дополнительно содержит этап, на котором осуществляют 3-D сканирование окна (30) для предоставления 3-D профиля, при этом средство (200) видоизменения пучка спроектировано на основе изображения, 3-D профиля и предварительно заданного задания желаемого пучка, и при этом этап печати видоизменяющего пучок элемента (210) содержит этап, на котором осуществляют 3-D печать видоизменяющего пучок элемента (210).
11. Способ по п. 10, в котором пучок (101) осветительного устройства имеет оптическую ось (O), при этом способ содержит этапы, на которых (i) захватывают множество изображений распределения света пучка (101) осветительного устройства под различными углами (θ, ϕ) с оптической осью (O), и (ii) проектируют на основе множества изображений и предварительно заданного задания желаемого пучка средство (200) видоизменения пучка, содержащее видоизменяющий пучок элемент, выполненный с возможностью видоизменения упомянутого пучка (101) осветительного устройства для предоставления желаемого пучка (1001) осветительного блока.
