СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК, ИМЕЮЩИЙ СМЕШИВАЮЩУЮ ОПТИКУ
LED LAMP WITH MIXING OPTICS

Область техники
В общем, изобретение относится к светодиодному светильнику. Более конкретно, различные способы и приборы изобретения, раскрытые в этой заявке, относятся к светодиодному светильнику, имеющему смешивающую оптику, окружающую множество светодиодов.
Предпосылки
Дискретная осветительная техника, например осветительные приборы на основе полупроводниковых источников света, таких как светодиоды (СД), представляют собой конкурентную альтернативу традиционным люминесцентным лампам, газоразрядным лампам высокой яркости и лампам накаливания. Функциональные преимущества и положительные качества светодиодов включают в себя высокий коэффициент преобразования энергии и оптическую эффективность, долговечность, низкие эксплуатационные расходы и многие другие. Последние достижения в технологии светодиодов позволяют создавать эффективные и устойчивые полноспектральные осветительные источники, которые позволяют получать различные световые эффекты при многих применениях. Некоторые из приборов, содержащих эти источники, имеют характерные черты осветительных модулей, включающих в себя один или несколько светодиодов, способных создавать различные цвета, например красный, зеленый и голубой, а также процессор для независимого управления выходным излучением светодиодов, чтобы создавать различные цвета и световые эффекты с изменением цвета, подробно рассмотренные, например, в патентах США №№ 6016038 и 6211626.
Во многих осветительных приборах (или светильниках), в которых содержатся один или несколько светодиодов, способных создавать различные цвета, может оказаться желательным осуществлять соответствующее смешение выходного света таких светодиодов до выхода света из светодиодного осветительного прибора. При надлежащем смешении света светодиодов можно снижать любую нежелательную хроматическую неравномерность выходного света осветительного прибора и получать более желательные характеристики выходного света. При реализации решений задач смешения во многих осветительных приборах используют многочисленные смешивающие камеры и/или создают освещение из единственного лежащего в одной плоскости отверстия для выхода света. Такие конфигурации могут приводить к нежелательно трудному решению задачи смешения и/или решению задачи смешения с ограниченной полезностью.
Таким образом, в данной области техники имеется необходимость в светодиодном светильнике, в котором можно обеспечить удовлетворительное смешение выходного света от множества светодиодов и в котором по желанию можно исключать один или несколько недостатков существующих решений задачи смешения.
Краткое изложение
Настоящее раскрытие относится к способам и устройствам изобретения, предназначенным для использования в светодиодном светильнике, включающем в себя смешивающую оптику, окружающую множество светодиодов. Смешивающая оптика включает в себя множество внутренних отражающих поверхностей для смешения выходного света светодиодов. Кроме того, смешивающая оптика включает в себя пропускающий рассеиватель, через который отражающийся внутри выходной свет светодиодов выходит из светодиодного светильника. В некоторых реализациях множество светодиодных светильников может быть установлено с прилеганием друг к другу на одной или нескольких монтажных поверхностях, при этом каждый светодиодный источник образует единственный пиксел многопиксельного дисплея.
В общем, согласно одному аспекту светодиодный светильник включает в себя нижнюю отражающую поверхность и множество светодиодов на нижней отражающей поверхности. Светодиоды включают в себя первый светодиод первого цвета и второй светодиод второго цвета, отличающегося от первого цвета. Блокирующая отражающая поверхность предусмотрена над светодиодами после зенита светодиодов и она продолжается к задней отражающей поверхности. Пропускающий рассеиватель простирается над блокирующей отражающей поверхностью. Блокирующая отражающая поверхность расположена между нижней отражающей поверхностью и пропускающим рассеивателем. По меньшей мере некоторая часть выходного света от светодиодов отражается блокирующей отражающей поверхностью, нижней отражающей поверхностью, далее задней отражающей поверхностью до прохождения через пропускающий рассеиватель.
В некоторых вариантах осуществления пропускающий рассеиватель является дугообразным.
В некоторых вариантах осуществления пропускающий рассеиватель находится вне линии видимости к светодиодам.
В некоторых вариантах осуществления блокирующая отражающая поверхность является линейной.
В некоторых вариантах осуществления задняя отражающая поверхность и нижняя отражающая поверхность по существу перпендикулярны друг к другу.
В общем, согласно другому аспекту светодиодный светильник включает в себя нижнюю отражающую поверхность и множество светодиодов, прилегающих к нижней отражающей поверхности, и при этом выходной свет направляется главным образом от нижней отражающей поверхности. Светодиоды включают в себя первый светодиод первого цвета и второй светодиод второго цвета, отличающегося от первого цвета. Кроме того, включена блокирующая отражающая поверхность, отстоящая от светодиодов и пересекающая большую часть выходного света от светодиодов. Также включена задняя отражающая поверхность, продолжающаяся вверх от прилегающей нижней отражающей поверхности и отстоящая от блокирующей отражающей поверхности. Кроме того, включен пропускающий рассеиватель, простирающийся над блокирующей отражающей поверхностью. Пропускающий рассеиватель имеет линию видимости к по меньшей мере участкам задней отражающей поверхности и не имеет линии видимости к светодиодам. По меньшей мере некоторая часть выходного света от светодиодов отражается блокирующей отражающей поверхностью, нижней отражающей поверхность, далее задней отражающей поверхностью до прохождения через пропускающий рассеиватель. По меньшей мере некоторая часть выходного света отражается задней отражающей поверхностью без первоначального отражения от блокирующей отражающей поверхности и нижней отражающей поверхности до прохождения через пропускающий рассеиватель.
В некоторых вариантах осуществления нижняя отражающая поверхность является плоской. В некоторых версиях этих вариантов осуществления задняя отражающая поверхность является плоской и задняя отражающая поверхность и нижняя отражающая поверхность по существу перпендикулярны друг к другу.
В некоторых вариантах осуществления блокирующая отражающая поверхность является плоской. В некоторых версиях этих вариантов осуществления блокирующая отражающая поверхность и нижняя отражающая поверхность находятся под углом от 15 до 40° относительно друг друга.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна из нижней отражающей поверхности, блокирующей отражающей поверхности и задней отражающей поверхности является диффузно отражающей.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна из нижней отражающей поверхности, блокирующей отражающей поверхности и задней отражающей поверхности является зеркально отражающей. В некоторых версиях этих вариантов осуществления нижняя отражающая поверхность и блокирующая отражающая поверхность являются зеркально отражающими и задняя отражающая поверхность является диффузно отражающей.
В некоторых вариантах осуществления пропускающий рассеиватель является дугообразным.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере для 70% задней отражающей поверхности имеется линия видимости к светодиодам.
В некоторых вариантах осуществления задняя отражающая поверхность включает в себя верхнюю выступающую отражающую поверхность, которая продолжается внутрь, в основном к блокирующей отражающей поверхности, и расположена выше относительно блокирующей отражающей поверхности.
В общем, согласно еще одному аспекту светодиодный светильник включает в себя нижнюю отражающую поверхность, заднюю отражающую поверхность, продолжающуюся вверх от нижней отражающей поверхности, и блокирующую отражающую поверхность, имеющую нижний конец и верхний конец. Нижний конец больше отдален от задней отражающей поверхности, чем верхний конец от задней отражающей поверхности, и больше приближен к нижней отражающей поверхности, чем верхний конец к нижней отражающей поверхности. Кроме того, включено множество светодиодов, расположенных между нижней отражающей поверхностью и блокирующей отражающей поверхностью. Выходной свет светодиодов направляется прежде всего к блокирующей отражающей поверхности, а светодиоды включают в себя первый светодиод первого цвета и второй светодиод второго цвета, отличающегося от первого цвета. Также включен пропускающий рассеиватель, простирающийся над блокирующей отражающей поверхностью и расположенный между задней отражающей поверхностью и нижней отражающей поверхностью. По меньшей мере некоторая часть выходного света от светодиодов отражается блокирующей отражающей поверхностью, нижней отражающей поверхностью, далее задней отражающей поверхностью до прохождения через пропускающий рассеиватель. По меньшей мере некоторая часть выходного света отражается задней отражающей поверхностью без первоначального отражения от блокирующей отражающей поверхности и нижней отражающей поверхности до прохождения через пропускающий рассеиватель.
В некоторых вариантах осуществления пропускающий рассеиватель является дугообразным.
В некоторых вариантах осуществления светодиодный светильник дополнительно включает в себя пропускающее окно, прерывающее блокирующую отражающую поверхность и расположенное более близко к нижнему концу блокирующей отражающей поверхности, чем верхний конец блокирующей отражающей поверхности.
В некоторых вариантах осуществления блокирующая отражающая поверхность является дугообразной.
В некоторых вариантах осуществления светодиодный светильник дополнительно включает в себя торцевую крышку на каждом конце пропускающего рассеивателя. В некоторых версиях этих вариантов осуществления по меньшей мере одна из торцевых крышек является пропускающей.
В некоторых вариантах осуществления блокирующая отражающая поверхность и нижняя отражающая поверхность находятся под углом от 15 до 40° относительно друг друга.
В некоторых вариантах осуществления пропускающий рассеиватель продолжается позади задней отражающей поверхности, так что задняя отражающая поверхность расположена между участками пропускающего рассеивателя и светодиодами. Пропускающий рассеиватель может продолжаться полностью между задней отражающей поверхностью и нижней отражающей поверхностью.
В общем, согласно еще одному аспекту светодиодный светильник включает в себя первую и вторую нижние отражающие поверхности и первую и вторую противоположные задние поверхности, продолжающиеся вверх от соответствующих первой и второй нижних отражающих поверхностей. Первая и вторая противоположные задние поверхности по существу перпендикулярны к соответствующим первой и второй нижним отражающим поверхностям. Кроме того, включена первая блокирующая отражающая поверхность, имеющая первый нижний конец и первый верхний конец. Первый нижний конец больше отдален от первой задней отражающей поверхности, чем первый верхний конец от первой задней отражающей поверхности, и больше приближен к первой нижней отражающей поверхности, чем первый верхний конец к первой нижней отражающей поверхности. Также включена вторая блокирующая отражающая поверхность, имеющая второй нижний конец и второй верхний конец. Второй нижний конец больше отдален от второй задней отражающей поверхности, чем второй верхний конец от второй задней отражающей поверхности, и больше приближен к второй нижней отражающей поверхности, чем второй верхний конец к второй нижней отражающей поверхности. Кроме того, включено множество многоканальных светодиодов первой камеры, расположенных между первой нижней отражающей поверхностью и первой блокирующей отражающей поверхностью. Выходной свет светодиодов первой камеры направляется из первой камеры прежде всего к первой блокирующей отражающей поверхности. Также включено множество многоканальных светодиодов второй камеры, расположенных между второй нижней отражающей поверхностью и второй блокирующей отражающей поверхностью. Выходной свет светодиодов второй камеры направляется из второй камеры прежде всего к второй блокирующей отражающей поверхности. Пропускающий рассеиватель простирается над первой блокирующей отражающей поверхностью и второй блокирующей отражающей поверхностью. Большая часть первого выходного света и второго выходного света отражается по меньшей мере один раз до прохождения через пропускающий рассеиватель.
В некоторых вариантах осуществления пропускающий рассеиватель включает в себя первый рассеиватель и второй рассеиватель, расположенные впритык.
В некоторых вариантах осуществления первая задняя отражающая поверхность и вторая задняя отражающая поверхность находятся на противоположных сторонах общей структуры.
Используемый в этой заявке для задач настоящего раскрытия термин «светодиод» следует понимать как охватывающий любой электролюминесцентный диод или прибор другого вида на основе инжекции носителей и p-n-перехода, который способен генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Поэтому термин «светодиод» охватывает, но без ограничения ими, различные полупроводниковые структуры, которые излучают свет в ответ на подведение тока, светоизлучающие полимеры, органические светодиоды (ОСД), электролюминесцентные полоски и т.п. В частности термин «светодиод» относится к светодиодам всех видов (включая полупроводниковые и органические светодиоды), которые могут быть выполнены с возможностью генерации излучения в одной или нескольких областях из инфракрасной области спектра, ультрафиолетовой области спектра и на различных участках видимой области спектра (обычно включающей в себя длины волн излучения от приблизительно 400 нм до приблизительно 700 нм). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, но без ограничения ими, инфракрасные светодиоды, ультрафиолетовые светодиоды, красные светодиоды, голубые светодиоды, зеленые светодиоды, желтые светодиоды, янтарные светодиоды, оранжевые светодиоды и белые светодиоды различных видов (рассмотренные дополнительно ниже). Кроме того, следует понимать, что светодиоды можно выполнять с возможностью регулирования и/или регулировать для генерации излучения, имеющего различные ширины полос (например, полную ширину на полувысоте, или ПШП), для получения заданного спектра (например, узкой полосы, широкой полосы) и ряда доминирующих длин волн в рамках определенной общей категоризации цветов.
Например, согласно одной реализации светодиод, выполненный с возможностью генерации по существу белого света (например, белый светодиод), может включать в себя несколько кристаллов, создающих электролюминесценцию в различных областях спектра, при объединении которых осуществляется смешение с образованием по существу белого света. В другой реализации светодиод белого света может быть связан с люминофором, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в электролюминесценцию, имеющую другой второй спектр. В одном примере этой реализации электролюминесценцией, имеющей относительно небольшую длину волны и узкий спектр, осуществляется накачка люминофора, который в свою очередь излучает при большей длине волны с до некоторой степени более широким спектром.
Следует понимать, что термин «светодиод» не ограничен светодиодами в корпусах для защиты от физической и/или электромагнитной среды. Например, как рассматривалось выше, светодиодом можно называть единственный светоизлучающий прибор, имеющий многочисленные кристаллы, которые соответственно выполнены с возможностью излучения различных спектров излучения (которые можно или нельзя индивидуально регулировать). Кроме того, светодиод может быть связан с люминофором, который можно считать неотъемлемой частью светодиода (например, белых светодиодов некоторых видов). В общем случае термин «светодиод» можно относить к корпусным светодиодам, бескорпусным светодиодам, светодиодам для поверхностного монтажа, светодиодам с кристаллами на печатных платах, светодиодам, устанавливаемым в корпусы типа Т, светодиодам в радиальных корпусах, мощным корпусным светодиодам, светодиодам, включающим в себя оболочку некоторого вида и/или оптический элемент (например, рассеивающую линзу) и т.д.
Термин «источник света» следует понимать как относящийся к любому одному или нескольким из ряда источников излучения, в том числе, но без ограничения ими, к светодиодным источникам (в том числе к одному или нескольким светодиодам, определенным выше), источнику света с нитью накаливания (например, лампам накаливания, галогенным лампам), источникам флуоресцентного света, фосфоресцентным источникам, разрядным источникам высокой интенсивности (например, натриевым, ртутным и металлогалоидным лампам), лазерам, электролюминесцентным источникам других видов, пиролюминесцентным источникам (например, пламенным), пламелюминесцентным источникам (например, калильным сеткам газового фонаря, угольным дуговым источникам излучения), фотолюминесцентным источникам (например, газоразрядным источникам), катодолюминесцентным источникам с использованием электронного насыщения, гальванолюминесцентным источникам, кристаллолюминесцентным источникам, кинелюминесцентным источникам, термолюминесцентным источникам, триболюминесцентным источникам, сонолюминесцентным источникам, радиолюминесцентным источникам и люминесцентным полимерам.
Определенный источник света можно выполнять с возможностью генерации электромагнитного излучения в видимой области спектра, вне видимой области спектра или в обеих областях. Поэтому термины «свет» и «излучение» используются в этой заявке на равных основаниях. Кроме того, источник света может включать в себя в качестве неотъемлемого компонента один или несколько фильтров (например, цветных фильтров), линз или других оптических компонентов. Кроме того, следует понимать что источники света могут быть сконфигурированы для ряда применений, включая, но без ограничения ими, индикацию, отображение и/или освещение. «Источник освещения» представляет собой источник света, который специально выполнен с возможностью генерации излучения, имеющего поток, достаточный для эффективного освещения внутреннего или внешнего пространства. В этом контексте «достаточный поток» относится к мощности излучения в видимой области спектра, создаваемой в пространстве или среде, достаточной для освещения окружающего пространства (то есть к свету, который может восприниматься непосредственно и который может, например, отражаться от одной или нескольких из ряда промежуточных поверхностей до того, как он воспринимается целиком или частично). Достаточный поток может также относиться к излучению, измеряемому в люменах.
Термин «спектр» следует понимать как относящийся к любой одной или нескольким частотам (или длинам волн) излучения, создаваемого одним или несколькими источниками света. В соответствии с этим термин «спектр» относится к частотам (или длинам волн) не только в видимой области, но также к частотам (или длинам волн) в инфракрасной, ультрафиолетовой или других областях всего электромагнитного спектра. Кроме того, определенный спектр может иметь относительно узкую полосу (например, иметь по существу незначительное количество частотных или спектральных составляющих в пределах полной ширины на полувысоте) или относительно широкую полосу (несколько частотных или спектральных составляющих, имеющих различные относительные интенсивности). Также следует понимать, что определенный спектр может быть результатом смешения двух или большего количества других спектров (например, смешения излучений, исходящих от многочисленных источников света, каждое из которых имеет индивидуальный спектр).
Для задач настоящего раскрытия термин «цвет» используется на равных основаниях с термином «спектр». Однако термин «цвет» обычно используется для обозначения прежде всего свойства излучения, которое может восприниматься наблюдателем (хотя этим использованием не предполагается ограничивать объем этого термина). В соответствии с этим термин «различные цвета» безусловно относится к многочисленным спектрам, имеющим различные спектральные составляющие и/или ширины полос. Кроме того, следует понимать, что термин «цвет» может использоваться применительно к белому и небелому свету.
Термин «цветовая температура» обычно используется в этой заявке применительно к белому свету, хотя этим использованием не предполагается ограничивать объем этого термина. Цветовая температура по существу обозначает конкретный цветовой состав или оттенок (например, красноватый, голубоватый) белого света. Цветовую температуру определенного образца излучения удобно характеризовать в соответствии с температурой в кельвинах (K) абсолютно черного тела, которое излучает по существу такой же спектр, как рассматриваемый образец излучения. Цветовые температуры абсолютно черного тела обычно попадают в диапазон от приблизительно 700 K до свыше 10000 K; белый свет обычно воспринимается при цветовых температурах свыше 1500-2000 K.
Низкие цветовые температуры обычно указывают на белый свет, имеющий более значительную красную составляющую или «вызывающий ощущение более теплого», тогда как высокие цветовые температуры обычно указывают на белый свет, имеющий более значительную голубую составляющую или «вызывающий ощущение более холодного». Для примера, огонь имеет цветовую температуру приблизительно 1800 K, обычная лампа накаливания имеет цветовую температуру приблизительно 2848 K, дневной свет ранним утром имеет цветовую температуру приблизительно 3000 K и покрытое облаками небо в полдень имеет цветовую температуру приблизительно 10000 K. Цветное изображение, рассматриваемое при белом свете, имеющем цветовую температуру приблизительно 3000 K, имеет относительно красноватый оттенок, тогда как то же самое цветное изображение, рассматриваемое при белом свете, имеющем цветовую температуру приблизительно 10000 K, имеет относительно голубоватый оттенок.
Термин «осветительное устройство», используемый в этой заявке, относится к устройству, включающему в себя один или несколько источников света одних и тех же или различных видов. Определенное осветительное устройство может иметь любое одно из ряда монтажно-сборочных приспособлений для источника (источников) света, кожух/корпус и фасонные части, и/или электрические и механические соединения. Кроме того, при желании определенное осветительное устройство может быть связано с (например, может включать в себя, может быть связано с и/или объединено) различными другими компонентами (например, схемами управления), относящимися к работе источника (источников) света. «Светодиодное осветительное устройство» относится к осветительному устройству, которое включает в себя один или несколько светодиодных источников света, рассмотренных выше, самих по себе или в сочетании с другими не светодиодными источниками света. «Многоканальное» осветительное устройство относится к светодиодному или не светодиодному осветительному устройству, которое включает в себя по меньшей мере два источника света, соответственно выполненных с возможностью генерации различных спектров излучения, при этом источник каждого отличающегося спектра может быть отнесен к «каналу» многоканального осветительного устройства.
Термины «осветительный прибор» и «светильник» в этой заявке используются на равных основаниях для обозначения реализации или компоновки из одного или нескольких осветительных устройств в конкретном конструктивном исполнении, сборке или корпусе. В некоторых реализациях светодиодный светильник, описанный в этой заявке, может использоваться в непосредственно наблюдаемом (или «прямого наблюдения») изделии. Например, в некоторых вариантах осуществления один или несколько светодиодных светильников могут быть реализованы таким образом, что пользователь может непосредственно видеть свет, излучаемый участками внешней стороны светодиодного светильника. В некоторых версиях этих вариантов осуществления внутренним смешением в светодиодном светильнике может в достаточной степени обеспечиваться смешение света многоканальных светодиодов в светодиодном светильнике, так что при непосредственном наблюдении светодиодный светильник производит впечатление излучающего равномерный свет.
Термин «контроллер» обычно используется в этой заявке для описания различных устройств, относящихся к работе одного или нескольких источников света. Контроллер может быть реализован различными способами (например, специализированным аппаратным обеспечением) для выполнения различных функций, рассмотренных в этой заявке. «Процессор» является одним примером контроллера с использованием одного или нескольких микропроцессоров, которые могут программироваться при использовании программного обеспечения (например, микрокода) для выполнения различных функций, рассмотренных в этой заявке. Контроллер может быть реализован при использовании и без использования процессора и, кроме того, может быть реализован в виде сочетания специализированного аппаратного обеспечения для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или нескольких программируемых микропроцессоров и связанных схем) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут использоваться в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия, включают в себя, но без ограничения ими, обычные микропроцессоры, интегральные схемы прикладной ориентации (ASIC) и вентильные матрицы, программируемые пользователем (FPGA).
Следует понимать, что все сочетания изложенных выше концепций и дополнительные концепции, рассмотренные более подробно ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно противоречивыми), предполагаются частью объектов изобретения, раскрытых в этой заявке. В частности, все сочетания заявленных объектов изобретения, обнаруживаемые в конце этого раскрытия, предполагаются частью объектов изобретения, раскрытых в этой заявке. Кроме того, следует понимать, что терминологию, однозначно используемую в этой заявке, которую также можно обнаружить в любом раскрытии, включенном путем ссылки, следует согласовывать со смыслом, наиболее соответствующим конкретным концепциям, раскрытым в этой заявке.
Краткое описание чертежей
На чертежах подобные части обозначены одинаковыми позициями на всех видах. Кроме того, чертежи необязательно выполнены в масштабе, вместо этого особое значение придавалось иллюстрации принципов изобретения.
На чертежах:
фиг.1 - перспективный вид светодиодного светильника согласно первому варианту осуществления;
фиг.2 - вид сбоку светодиодного светильника из фиг.1; кроме того, показаны область блокирования света и область пропускания света;
фиг.3А - схематичный вид сбоку светодиодного светильника согласно второму варианту осуществления;
фиг.3В - схематичный вид сбоку светодиодного светильника из фиг.3А согласно второму варианту осуществления и, кроме того, показан пример световых лучей, которые излучаются от одного из светодиодов светодиодного светильника;
фиг.3С - схематичный вид сбоку светодиодного светильника из фиг.3А согласно второму варианту осуществления и, кроме того, показан ход линии отсечки видимости светодиодов светодиодного светильника и пример световых лучей, которые излучаются от одного из светодиодов;
фиг.3D - схематичный вид сверху светодиодного светильника из фиг.3А согласно второму варианту осуществления, при этом пропускающий рассеиватель светодиодного светильника удален и блокирующий отражатель светодиодного светильника показан пунктиром; показан пример световых лучей, которые излучаются от двух светодиодов светодиодного светильника;
фиг.4 - схематичный вид сбоку светодиодного светильника согласно третьему варианту осуществления и, кроме того, показан пример световых лучей, которые излучаются от одного из светодиодов светодиодного светильника;
фиг.5 - схематичный вид сбоку светодиодного светильника согласно четвертому варианту осуществления и, кроме того, показан пример световых лучей, которые излучаются от одного из светодиодов светодиодного светильника;
фиг.6 - схематичный вид сбоку светодиодного светильника согласно пятому варианту осуществления;
фиг.7 - схематичный вид сбоку светодиодного светильника согласно шестому варианту осуществления и, кроме того, показан пример световых лучей, которые излучаются от одного из светодиодов светодиодного светильника;
фиг.8 - схематичный вид сбоку светодиодного светильника согласно седьмому варианту осуществления;
фиг.9 - схематичный вид сбоку светодиодного светильника согласно восьмому варианту осуществления.
Подробное описание
Решения задач смешения реализуют во многих осветительных приборах, в которых светодиоды различных цветов используют для обеспечения смешения цветов и улучшения характеристик выходного света. При реализации решений задач смешения во многих осветительных приборах используют многочисленные большие камеры смешения и/или создают освещение только из единственного плоского окна выхода света. Такие конфигурации могут приводить к нежелательно трудному решению задачи смешения и/или решению задачи смешения с ограниченной полезностью. Поэтому заявитель осознал необходимость в светодиодном светильнике, в котором можно обеспечить удовлетворительное смешение выходного света от множества светодиодов и в котором можно по выбору исключать один или несколько недостатков существующих решений задач смешения.
Светодиодный светильник может включать в себя смешивающую оптику, окружающую множество светодиодов. По желанию светодиоды могут быть различных цветов. Смешивающая оптика включает в себя множество внутренних отражающих поверхностей для смешения выходного света светодиодов. Кроме того, смешивающая оптика включает в себя пропускающий рассеиватель, через который отражающийся внутри выходной свет светодиодов выходит из светодиодного светильника. Конфигурация светодиодного светильника позволяет иметь компактный и низкопрофильный светильник в различных вариантах осуществления, что позволяет использовать его в ограниченном пространстве. В некоторых реализациях множество светодиодных светильников могут быть установлены с прилеганием друг к другу на одной или нескольких монтажных поверхностях, при этом каждый светодиодный светильник образует единственный пиксел многопиксельного дисплея.
В общем, заявитель осознал и понял выгоду от создания светодиодного светильника, в котором может обеспечиваться удовлетворительное смешение выходного света от множества светодиодов.
С учетом изложенного выше различные варианты осуществления и реализации настоящего изобретения относятся к светодиодному светильнику. Что касается фиг.1 и 2, то на них показан светодиодный светильник 10 согласно первому варианту осуществления. На фиг.1 показан перспективный вид светодиодного светильника 10, установленного на поверхности 11. Светодиодный светильник 10 включает в себя полуцилиндрический, пропускающий наружу рассеиватель 30, имеющий непрозрачные торцевые крышки 34, 36 на торцах. В альтернативных вариантах осуществления одна или обе торцевые крышки 34, 36 могут быть пропускающими и при желании могут рассеивать пропускаемый свет.
На фиг.2 показан вид сбоку светодиодного светильника 10. Кроме того, на виде сбоку показана область В блокирования света, в целом обозначенная множеством стрелок с ромбовидными головками, и область Т пропускания света, в целом обозначенная множеством стрелок. Областью В блокирования света обычно определяется область, в которую не должен проходить свет от светодиодов с внутренней стороны светодиодного светильника 10. Свет можно изолировать от области В, например, одной или несколькими внутренними отражающими структурами, описанными в этой заявке. Областью Т пропускания света обычно определяется область, в которую должен проходить свет от светодиодов с внутренней стороны светодиодного светильника 10 через посредство одного или нескольких отражений от внутренних отражающих структур, описанных в этой заявке. Конфигурацию, показанную на фиг.2, можно использовать, например, когда светодиодный светильник 10 закрепляют вертикально на конструкции, такой как профиль окна в здании. При такой реализации область В блокирования света следует направлять к небу для предотвращения нежелательного светового загрязнения, а область Т пропускания света следует направлять к заданному освещаемому объекту. Специалист в данной области техники, имеющий выгоду от настоящего раскрытия, должен осознавать и понимать, что расположение и/или размер области В блокирования света и/или области Т пропускания света можно при желании корректировать, чтобы получать требуемые характеристики выходного света для конкретного применения. Например, при некоторых применениях многочисленные светодиодные светильники можно распределять по поверхности и каждый можно выполнять с отличающимися областями блокирования и пропускания света.
На фиг.3А показан схематичный вид сбоку светодиодного осветительного устройства 110. Осветительное устройство 110 включает в себя нижнюю структуру 112 и заднюю структуру 116. Задняя структура 116 продолжается вверх от нижней структуры 112 и перпендикулярна к нижней структуре 112. Нижняя структура 112 и задняя структура 116 имеют внутренние поверхности, которые являются отражающими. В некоторых вариантах осуществления одна или несколько внутренних поверхностей могут быть диффузно отражающими. В некоторых вариантах осуществления одна или несколько внутренних поверхностей могут быть зеркально отражающими. Хотя нижняя структура 112 и задняя структура 116 показаны как две отдельные детали, которые непосредственно прилегают и перпендикулярны друг к другу, в альтернативных вариантах осуществления нижняя структура 112 и задняя структура 116 могут иметь другие конфигурации. Например, в некоторых вариантах осуществления нижняя структура 112 и задняя структура 116 могут быть образованы из цельного отрезка материала и/или могут находиться не под прямым углом относительно друг друга. Кроме того, например, в некоторых вариантах осуществления неотражающий промежуток по желанию может иметься между нижней структурой 112 и задней структурой 116.
Кроме того, предусмотрена блокирующая отражающая структура 120 и она включает в себя нижний конец 121 и верхний конец 122. Нижний конец 121 прилегает к концу нижней структуры 112, который наиболее отдален от задней структуры 116. Верхний конец 122 находится дальше от нижней структуры 112, чем нижний конец 121, и ближе к задней структуре 116, чем нижний конец 121. По меньшей мере поверхность блокирующей структуры 120, которая обращена к нижней структуре 112, является отражающей. В некоторых вариантах осуществления поверхность может быть диффузно отражающей. В некоторых вариантах осуществления поверхности блокирующей структуры 120, которые обращены к пропускающему рассеивателю 130, также могут быть отражающими. Хотя блокирующая структура 120 показана как отделенная от нижней структуры 112 и находящаяся под конкретным углом относительно нее, в альтернативных вариантах осуществления блокирующая структура 120 и задняя структура 116 могут быть образованы из цельного отрезка материала и/или могут находиться под углом относительно друг друга.
Множество светодиодов 140 установлены на нижней структуре 112. На фиг.3А показан только один из светодиодов 140, поскольку другие светодиоды расположены в линию позади этого светодиода. В альтернативных вариантах осуществления светодиоды могут располагаться в виде нелинейной группы. Светодиоды 140 расположены таким образом, что выходной свет направляется прежде всего в направлении от нижней структуры 112 и к блокирующей отражающей структуре 120. Как показано на фиг.3D, светодиоды 140 включают в себя светодиоды 140Y, 140G, 140B, 140R и 140W, которые излучают соответственно желтый, зеленый, голубой, красный и белый свет. В альтернативных вариантах осуществления может быть предусмотрено больше или меньше светодиодов, и/или по желанию они могут излучать свет альтернативных цветов. В некоторых вариантах осуществления один или несколько светодиодов могут быть установлены на альтернативной структуре, такой как, например, тепловая интерфейсная площадка на нижней структуре 112, теплоотвод над нижней структурой 112 и/или другая монтажная структура. В некоторых вариантах осуществления один или несколько светодиодов 140 могут быть установлены под другим углом, а не под показанным на фигурах. Например, в некоторых вариантах осуществления главная выходная ось одного или нескольких светодиодов 140 может быть сдвинута к задней поверхности 116.
Пропускающий рассеиватель 130 имеет первый конец 131, прилегающий к концу нижней структуры 112, и второй конец, прилегающий к верхнему концу задней структуры 116. Пропускающий рассеиватель 130 выполнен дугообразным и простирается над блокирующей структурой 120. В альтернативных вариантах осуществления пропускающий рассеиватель 130 может продолжаться на меньшее или большее расстояние, чем показанное. Например, в некоторых вариантах осуществления второй конец 132 может продолжаться позади задней структуры 116, как показано относительно пропускающего рассеивателя 30 на фиг.1. Кроме того, например, в некоторых вариантах осуществления пропускающий рассеиватель 130 может не продолжаться на всем пути к нижнему концу 121 блокирующей структуры 120 и/или может не продолжаться на всем пути к задней структуре 116. Пропускающий рассеиватель 130 пропускает свет и также рассеивает пропускаемый свет.
На фиг.3В показан схематичный вид сбоку светодиодного светильника 110 и также показан пример световых лучей 1а и 2, которые излучаются от одного из светодиодов 140. Понятно, что должны излучаться дополнительные световые лучи и что световые лучи 1а и 2 рассматриваются и показываются для наглядности. Световые лучи 1а направляются к отражающей поверхности блокирующей структуры 120, отражаются как световые лучи 1b к отражающей поверхности нижней структуры 112, далее отражаются как световые лучи 1с к отражающей поверхности задней структуры 116. Световые лучи 2 излучаются от светодиода 140 непосредственно к отражающей поверхности задней структуры 116. Световые лучи 2 и отраженные световые лучи 1с диффузно отражаются на отражающей поверхности задней структуры 116 и направляются к пропускающему рассеивателю 130 как световые лучи 3.
На фиг.3С показан схематичный вид сбоку светодиодного светильника 110 и также показаны ход линии С отсечки видимости светодиодов 140 и пример световых лучей 4а, которые излучаются от одного из светодиодов. Световые лучи 4а направляются к отражающей поверхности блокирующей структуры 120, отражаются как световые лучи 4b к отражающей поверхности нижней структуры 112 и отражаются как световые лучи 4е к отражающей поверхности задней структуры 116. Световые лучи 4b отражаются как световые лучи 4с к отражающей поверхности задней структуры 116, на которой они диффузно отражаются как световые лучи 4d к пропускающему рассеивателю 130 и к отражающей поверхности блокирующей структуры 120 для дополнительного отражения. Световые лучи 4е диффузно отражаются как световые лучи 4f к пропускающему рассеивателю 130.
Линией С отсечки светодиодов 140 показана линия отсечки видимости светодиодов 140. Как показано, для светодиодов 140 нет прямой линии видимости к пропускающему рассеивателю 130. В соответствии с этим в показанном варианте осуществления световые лучи, излучаемые от светодиодов 140, не могут непосредственно входить в контакт с пропускающим рассеивателем 130. Точнее, световые лучи, излучаемые от светодиодов 140, отражаются от одной или нескольких отражающих поверхностей до прохождения через пропускающий рассеиватель 130. Линия С отсечки проходит к задней структуре 116 на уровне приблизительно 90% высоты. В альтернативных вариантах осуществления линия С отсечки может проходить к задней структуре 116 выше или не столь высоко (например, вследствие изменения длины блокирующей структуры 120 и/или задней структуры 116). Кроме того, в некоторых вариантах осуществления линия С отсечки может проходить к пропускающему рассеивателю 130 (например, вследствие изменения длины блокирующей структуры 120). Например, в некоторых вариантах осуществления линия С отсечки может проходить к пропускающему рассеивателю 130 на расстоянии нескольких миллиметров от края.
На фиг.3D показан схематичный вид сверху светодиодного светильника 110. На фиг.3D пропускающий рассеиватель 130 не показан. Блокирующий отражатель 120 показан пунктирными линиями по периферии, чтобы дать возможность видеть светодиоды 140 под блокирующим отражателем 120. Показан пример световых лучей 5, которые излучаются от голубого светодиода 140В, и показан пример световых лучей 6, которые излучаются от желтого светодиода 140Y. Другие светодиоды 140G, 140R и 140W на фиг.3D показаны в нерабочем состоянии. Светодиоды 140 могут быть соединены с контроллером для избирательного включения одного или нескольких светодиодов 140, чтобы, как описано в этой заявке, получать выходной свет желаемого цвета. Световые лучи 6 направляются к отражающей поверхности задней структуры 116, на которой они диффузно отражаются по горизонтали. Аналогичным образом световые лучи 5 направляются к отражающей поверхности задней структуры 116, на которой они диффузно отражаются по горизонтали. В некоторых вариантах осуществления торцевые крышки 134 и/или 136 могут иметь отражающие внутренние поверхности. В некоторых вариантах осуществления торцевые крышки 134 и/или 136 могут быть пропускающими.
В некоторых вариантах осуществления светодиодный светильник 110 и другие светодиодные светильники, описанные в этой заявке, могут быть компактными и низкопрофильными, что позволяет использовать их в условиях ограниченного пространства. Например, в соответствии с различными конфигурациями, описанными в этой заявке, можно иметь светодиодный светильник 110 высотой приблизительно 30 мм (от низа нижней структуры 112 до верха пропускающего рассеивателя 130).
На фиг.4 показан схематичный вид сбоку третьего варианта осуществления светодиодного светильника 210. Кроме того, на фиг.4 показан пример световых лучей 7а, которые излучаются от одного из светодиодов 240 светодиодного светильника 210. В вариантах осуществления из фиг.4-9 несколько элементов светодиодных светильников имеют конфигурацию, подобную конфигурации определенных элементов светодиодного светильника 110. В соответствии с этим ради краткости опускается описание многих аспектов светодиодных светильников из фиг.4-9. Однако понятно, что определенные аспекты светодиодных светильников, имеющие позиции _XX, имеют одинаковую конфигурацию с аспектами светодиодного светильника 110, имеющими позиции 1XX, за исключением тех случаев, когда в этой заявке рассматривается или показывается противоположное. Например, нижняя структура 212 имеет такую же конфигурацию, как нижняя структура 112.
На фиг.4 отражающий рассеиватель 217 выступает от верхнего участка задней структуры 216. Отражающий рассеиватель 217 имеет диффузно отражающую поверхность, которая направляет дополнительный свет к первому концу 231 пропускающего рассеивателя 230. Например, световые лучи 7а, падающие на него, диффузно отражаются как световые лучи 7b. В альтернативных вариантах осуществления отражающий рассеиватель 217 может быть зеркально отражающим и/или может быть образован за одно целое с задней структурой 216. Кроме того, специалист в данной области техники, имеющий выгоду от настоящего раскрытия, должен осознавать и понимать, что отражающий рассеиватель 217 можно выполнять иным образом и/или наклонять для направления световых лучей, падающих на него, к различным участкам пропускающего рассеивателя 230.
На фиг.5 схематично показан вид сбоку четвертого варианта осуществления светодиодного светильника 310. Отражающий рассеиватель 318 выступает от верхнего участка задней структуры 316 и по существу перпендикулярен к задней структуре 316. Отражающий рассеиватель 318 имеет диффузно отражающую поверхность, которая направляет дополнительный свет к первому концу 331 пропускающего рассеивателя 330. Например, световые лучи 8а, падающие на него, диффузно отражаются как световые лучи 8b. В альтернативных вариантах осуществления отражающий рассеиватель 318 может быть зеркально отражающим и/или может быть образован за одно целое с задней структурой 316. Кроме того, специалист в данной области техники, имеющий выгоду от настоящего раскрытия, должен осознавать и понимать, что отражающий рассеиватель 318 может быть выполнен иным образом и/или наклонен для направления световых лучей, падающих на него, к различным участкам пропускающего рассеивателя 330.
На фиг.6 показан схематичный вид сбоку пятого варианта осуществления светодиодного светильника 410. Предусмотрена блокирующая структура 420, которая имеет дугообразную форму. Форма блокирующей структуры 420 сделана дугообразной для изменения характеристики смешения светодиодного светильника. Специалист в данной области техники, имеющий выгоду от настоящего раскрытия, должен осознавать и понимать, что другие формы блокирующей структуры 420 могут использоваться для получения других желаемых характеристик смешения.
На фиг.7 показан схематичный вид сбоку шестого варианта осуществления светодиодного светильника 510 и также показан пример световых лучей 9а, которые излучаются от одного из светодиодов 540 светодиодного светильника 510. Светодиодный светильник 510 включает в себя пропускающий рассеиватель, имеющий первый участок 530а пропускающего рассеивателя и второй участок 530b пропускающего рассеивателя. В альтернативных вариантах осуществления участки 530а и 530b пропускающего рассеивателя могут быть образованы за одно целое. Второй участок 530b пропускающего рассеивателя можно предусматривать для эстетики.
Блокирующая структура 520 включает в себя пропускающее окно 526 около первого конца 521. Пропускающее окно 526 представляет собой рассеивающее окно и повышает яркость света, выходящего из пропускающего рассеивателя 530 вблизи пропускающего окна 526. Световые лучи 9а направляются к пропускающему окну 526 и рассеиваются, когда они проходят через пропускающее окно 526 как световые лучи 9b. Как показано, некоторые из световых лучей могут всего лишь преломляться в пропускающем окне 526 и пропускающем рассеивателе 530 до выхода из светодиодного светильника 510. Однако, большая часть выходного света от светодиодов 540 отражается структурами 520, 512 и/или 516 до выхода из светодиодного светильника 510.
На фиг.8 показан схематичный вид сбоку седьмого варианта осуществления светодиодного светильника 610. Светодиодный светильник 610 включает в себя две отдельные камеры, разделенные задней структурой 616. Задняя структура 616 является диффузно отражающей на каждой стороне. Выходной свет от светодиодов 640а излучается через пропускающий рассеиватель 630а после одного или нескольких отражений от структур 620а, 612а и/или 616. Выходной свет от светодиодов 640b излучается через пропускающий рассеиватель 630b после одного или нескольких отражений от структур 620b, 612b и/или 616. В других вариантах осуществления пропускающие рассеиватели 630а, 630b могут быть образованы за одно целое. В некоторых вариантах осуществления задняя структура 616 может включать в себя по меньшей мере первую структуру и вторую структуру.
На фиг.9 показан схематичный вид сбоку восьмого варианта осуществления светодиодного светильника 710. Светодиодный светильник 710 включает в себя пропускающий рассеиватель, имеющий первый плоский участок 730а пропускающего рассеивателя и второй плоский участок 730b пропускающего рассеивателя. При желании плоские участки 730а, 730b пропускающего рассеивателя могут быть образованы как одно целое.
Хотя в этой заявке были описаны и показаны несколько вариантов осуществления изобретения, специалисты в данной области техники без труда представят себе ряд других средств и/или структур для выполнения функций и/или получения результатов и/или одного или нескольких преимуществ, описанных в этой заявке, и каждый из таких вариантов и/или модификаций предполагается находящимся в объеме вариантов осуществления изобретения, описанных в этой заявке. В общем, специалисты в данной области техники без труда поймут, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описанные в этой заявке, подразумеваются примерными и что реальные параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретной области применения или областей применения, в которых идеи изобретения будут использоваться. Специалисты в данной области техники могут выявить или установить при использовании не более чем обычных экспериментальных работ, многочисленные эквиваленты конкретных вариантов осуществления, описанных в этой заявке. Поэтому должно быть понятно, что приведенные выше варианты осуществления представлены только для примера и что в объеме прилагаемой формулы изобретения и эквивалентов ее варианты осуществления изобретения могут быть применены на практике иным образом, а не так, как это конкретно описано и заявлено. Варианты осуществления изобретения из настоящего раскрытия обращены к каждому индивидуальному признаку, системе, изделию, материалу, прибору и/или способу, описанным в этой заявке. Кроме того, любое сочетание двух или большего количества таких признаков, систем, изделий, материалов, приборов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, приборы и/или способы не являются взаимно противоречивыми, включается в объем изобретения из настоящего раскрытия.
Все определения, установленные и используемые в этой заявке, следует понимать как согласованные со словарными определениями, определениями в документах, включенных путем ссылки, и/или как обычные значения определенных терминов.
Неопределенные артикли, используемые в описании и в формуле изобретения этой заявки, если ясно не указано противоположное, следует понимать как означающие «по меньшей мере один».
Фразу «и/или», используемую в описании и в формуле изобретения этой заявки, следует понимать как «любой из двух или оба вместе» относительно элементов, таким образом сочетающихся, то есть элементов, которые совместно присутствуют в некоторых случаях и раздельно присутствуют в других случаях. Многочисленные элементы, перечисляемые при использовании «и/или», следует толковать подобным образом, то есть как «один или несколько» элементов, сочетаемых таким образом. В отдельных случаях могут иметься другие элементы помимо элементов, конкретно идентифицированных условием «и/или», связанные или не связанные с этими конкретно идентифицированными элементами. Таким образом, в качестве не создающего ограничения примера упомянем, что «А и/или В» в сочетании с открытой формулировкой, такой как «содержащий», в одном варианте осуществления может относиться только к А (в некоторых случаях с включением других элементов за исключением В); в других вариантах осуществления только к В (в некоторых случаях с включением других элементов за исключением А); в дальнейшем варианте осуществления к А и В (в некоторых случаях с включением других элементов) и т.д.
Используемую в описании и в формуле изобретения фразу «по меньшей мере один» при перечислении одного или нескольких элементов следует понимать как означающую по меньшей мере один элемент, выбираемый из числа любого одного или нескольких элементов в перечне элементов, но необязательно включающий в себя по меньшей мере один из всех без исключения элементов, конкретно указанных в перечне элементов, и не исключающий любых сочетаний элементов из перечня элементов. Этим определением также допускается, что в отдельных случаях могут иметься другие элементы, а не элементы, конкретно идентифицированные в перечне элементов, к которым относится фраза «по меньшей мере один», будь то связанные или не связанные с этими элементами, конкретно идентифицированными.
Кроме того, следует понимать, что если не ясно не указано противоположное, в любых способах, заявленных в этой заявке, которые включают в себя больше одного этапа или действия, порядок этапов или действий способа необязательно ограничены порядком, в котором этапы или действия способа перечислены.
Кроме того, в формуле изобретения позиции, указанные в круглых скобках, приведены только для удобства и не должны толковаться как ограничивающие каким-либо образом формулу изобретения.
В формуле изобретения, а также в описании, приведенном выше, все переходные фразы, такие как «содержащий», «включающий», «несущий», «имеющий», «содержащий в себе», «охватывающий», «удерживающий», «составленный из» и подобные, следует понимать как открытые, то есть означающие включающие, но без ограничения. Только переходные фразы «состоящий из» и «состоящий по существу» должны быть закрытыми или полузакрытыми переходными фразами, соответственно, как это изложено в разделе 2111.03 Руководства патентного ведомства США по методике патентной экспертизы.