СИД СВЕТИЛЬНИКИ ДЛЯ ШИРОКОМАСШТАБНОГО АРХИТЕКТУРНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
LED LUMINAIRES FOR LARGE-SCALE ARCHITECTURAL ILLUMINATIONS

Предпосылки создания изобретения
Цифровые технологии освещения, то есть освещения на основе полупроводниковых источников света, таких как светоизлучающие диоды (СД), создают реальную альтернативу традиционным люминесцентным, газоразрядным лампам и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды светодиодов включают в себя высокие показатели преобразования энергии и оптическую эффективность, долговечность, низкие эксплуатационные затраты и многие другие преимущества. Последние достижения в светодиодной технологии привели к появлению полноспектральных эффективных и надежных источников освещения, которые обеспечивают различные световые эффекты во многих применениях. Некоторые из приборов, включающие в себя эти источники, имеют в своем составе модуль освещения, в том числе один или несколько светодиодов, способных производить различные цвета, например, красный, зеленый и синий, а также процессор для самостоятельного управления работой светодиодов в целях получения различных цветов и световых эффектов с цветовыми изменениями, как подробно показано, например, в патентах США №№. 6016038 и 6211626.
В частности, светильники, в которых использованы светодиоды с потоком высокой интенсивности, быстро становятся лучшей альтернативой обычным светильникам в силу их более высокой общей световой эффективности и способности генерировать различные эффекты и модели освещения. Одной из важных задач в разработке и эксплуатации этих светильников является управление тепловым режимом, потому что светодиоды работают с большей эффективностью и более продолжительный срок, если эксплуатируются при более низких температурах. Светодиоды с высокой интенсивностью потока, как правило, особенно чувствительны к рабочей температуре, а эффективность рассеивания тепла, вырабатываемого этими светодиодами, в значительной степени зависит от срока службы, производительности и надежности СИД источника света. Таким образом, поддержание оптимальной температуры перехода является важным фактором в разработке высокопроизводительных систем освещения. Однако с увеличением размера прибора и плотности потока СИД источника света эффективное рассеивание тепла может представлять собой проблему. При работе с СИД приборами большого размера, например, приборами наружного применения, предметом озабоченности является также безопасность переноски и монтажа, равно как и устойчивость.
Одним из желательных применений СИД светильников, в частности, тех, в которых использованы светодиоды с высокой интенсивностью потока, является освещение крупных архитектурных поверхностей и объектов с концентрацией света в определенном направлении. На протяжении многих лет для этой цели в различных театральных, телевизионных, архитектурных применениях и сферах общего назначения для освещения использовались обычные проекционные светильники (например, для верхнего освещения, прожекторного освещения, освещения взлетно-посадочных полос и высотных зданий и т.д.). Обычно эти устройства включают в себя лампы накаливания или газоразрядные лампы, установленные в непосредственной близости от вогнутого рефлектора, который отражает свет через узел линзы, направляя узкий луч света на значительные расстояния к целевому объекту.
В последние годы СИД осветительные устройства также использовались в некоторых типах проекционных осветительных приборов, выполненных в виде светильников внутреннего и наружного применения для улучшенной подсветки трехмерных объектов, а также для прожекторного освещения или заливающего освещения стен архитектурных поверхностей. В частности, узлы из одного или нескольких светодиодов поверхностного монтажа или типа «чип-на-плате» (COB) привлекли внимание в промышленности для использования в приложениях, требующих высокой яркости в сочетании с выработкой узкого луча света (для обеспечения четкой фокусировки и низкого геометрического распространения освещения). СИД узел «чип-на-плате» (COB) в целом относится к одному или нескольким полупроводниковым чипам (или «кристаллам»), в которых имеется один или несколько СИД переходов, в котором чип(чипы) смонтированы (например, приклеены) непосредственно на печатную плату (ПП). Чип (чипы) с помощью провода крепятся к печатной плате, после чего для покрытия чипа (чипов) и проводной связи может быть использован шарик из эпоксидной смолы или пластмассы. Один или несколько таких СИД узлов или «СИД капсул», в свою очередь, могут быть установлены на общую монтажную плату или подложку светильника.
Для узкого круга применений, в которых используются СИД узлы «чип-на-плате» или кристаллы, оптические элементы могут использоваться совместно с СИД узлами «чип-на-плате» для облегчения фокусировки генерируемого света с целью создания узкого луча коллимированного или квази-коллимированного света. Оптические структуры для коллимации видимого света, часто упоминаемые как «коллиматорные линзы» или «коллиматоры», известны в данной области техники. Эти структуры улавливают и перенаправляют свет, излучаемый источником света для улучшения его направленности. Одним из таких коллиматоров является коллиматор полного внутреннего отражения («ПВО»). Коллиматор ПВО включает в себя внутреннюю отражающую поверхность, которая служит для улавливания значительной части света, излучаемого источником света и направляемого коллиматором. Отражающая поверхность обычных коллиматоров ПВО обычно коническая, то есть образованная от параболической, эллиптической или гиперболической кривой.
Таким образом, в данной области техники существует потребность в высокопроизводительном СИД светильнике с улучшенными свойствами выработки света и рассеяния тепла. Особенно желателен СИД светильник с узким лучом, подходящий для крупномасштабных применений освещения, таких, как прожекторное освещение крупных объектов и сооружений или заливающие световые эффекты для наружных архитектурных поверхностей.
Сущность изобретения
Различные варианты осуществления раскрытого здесь изобретения в целом касаются внешних архитектурных осветительных приборов с использованием СИД источников света, которые способны испускать свет на большие расстояния и обеспечивать широкий спектр световых эффектов при высокой интенсивности светового потока. В частности, данное изобретение предназначено для архитектурных осветительных приборов, используемых для крупномасштабного заливающего освещения фасадов и для освещения крупных архитектурных сооружений, таких, как небоскребы, казино и магазины розничной торговли.
В различных вариантах осуществления, архитектурный светильник или осветительный прибор включает в себя, по меньшей мере, два СИД осветительных устройства, при этом каждое осветительное устройство включает в себя многочисленные СИД источники света. В одном показательном варианте осуществления, каждое осветительное устройство включает в себя большое количество СИД источников в форме «СИД капсул» или узлов «чип-на-плате», которые могут быть выполнены с возможностью генерации любого спектра. Осветительные устройства светильника выполнены с возможностью образования структуры «с разъемным корпусом» с воздушными зазорами между осветительными устройствами для облегчения рассеяния тепла, а каждое осветительное устройство оснащено теплорассеивающими ребрами, дополнительно способствующими рассеиванию тепла. В другом варианте, приспособление может включать в себя блок питания и схему управления, расположенную в отдельном корпусе контроллера, соединенного с разъемным корпусом устройства таким образом, чтобы обеспечивать воздушные зазоры между корпусом контроллера и разъемным корпусом устройства.
В других вариантах, архитектурные светильники в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения могут дополнительно включать в себя множество оптических элементов разъемного рефлектора для сведения света, генерируемого капсулированными светодиодами каждого осветительного устройства, в тонкий луч, угол раствора которого, составляет, к примеру, около 5 градусов. В различных вариантах осуществления, каждый оптический рефлектор имеет верхний и нижний участки, которые образуют единую отражающую поверхность. Максимальный диаметр верхнего участка больше или равен максимальному диаметру нижнего участка, в том числе его лапе крепления, чтобы обеспечить плотно упакованную конфигурацию оптических элементов рефлектора.
В целях раскрытия настоящего изобретения, использованный здесь термин «светодиод» следует понимать как включающую в себя любые электролюминесцентные диоды или другого типа систему на основе инжекции носителей заряда/переходов, которая может генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин светодиод включает в себя, но не ограничивается этим, различные полупроводниковые структуры, которые излучают свет в ответ на подачу тока, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (ОСД), электролюминесцентные полосы, и тому подобное.
В частности, термин «светодиод» относится к светоизлучающим диодам всех типов (в том числе полупроводниковым и органическим светоизлучающим диодам), которые могут быть выполнены с возможностью генерации излучения в одном или нескольких инфракрасных диапазонах спектра, ультрафиолетовом диапазоне спектра, а также различных участках видимого диапазона спектра (как правило, включая в себя излучение с длиной волны от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, но не ограничиваются этим, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовые светодиоды, красные светодиоды, синие светодиоды, зеленые светодиоды, желтые светодиоды, светодиоды янтарного цвета, оранжевые светодиоды и белые светодиоды (дополнительно рассмотренные ниже). Понятно также, что светодиоды могут быть выполнены и/или управляемы с возможностью генерирования излучения с различной пропускной способностью (например, с полной шириной на полувысоте максимума, или ПШПВ) для данного спектра (например, с узкой полосой пропускания, с широкой полосой пропускания), а также с различной доминирующей длиной волны в рамках определенной общей классификации цвета.
Например, один вариант осуществления светодиода, выполненный с возможностью излучения в основном белого света (например, белый светодиод), может включать в себя целый ряд кристаллов, излучающих соответственно различные спектры электролюминесценции, которые, в сочетании, перемешиваются и образуют в основном белый свет. В другом варианте осуществления, белый свет светодиода может быть связан с фосфорным материалом, который преобразует электролюминесценцию из первого спектра в иной второй спектр. В одном случае варианта осуществления, электролюминесценция с относительно короткой длиной волны и узкой полосой пропускания спектра «накачивает» фосфорный материал, который, в свою очередь, испускает длинноволновое излучение с несколько более широким спектром.
Следует также понимать, что термин «светодиод» не сводится к физическому и/или электрическому типу капсулы светодиода. Например, как отмечалось выше, «светодиод» может относиться к отдельному светоизлучающему устройству, имеющему несколько кристаллов, которые выполнены с возможностью испускания соответственно различных спектров излучения (например, таких, которыми можно или нельзя управлять отдельно). Кроме того, понятие «светодиод» может быть связано с фосфором, который считается неотъемлемой частью светодиода (например, некоторые виды белых светодиодов). В целом термин «светодиод» может относиться к капсулированным светодиодам, некапсулированным светодиодам, светодиодам поверхностного монтажа, светодиодам, выполненным по технологии «чип-на-плате», светодиодам в Т-образных капсулах, светодиодам в радиальных капсулах, светодиодам с блоком питания, светодиодам с оболочкой и/или оптическим элементом (например, рассеивающей линзой) и т.д.
Термин «источник света» следует понимать как относящийся к какому-либо одному или нескольким различным источникам излучения, включая, но не ограничиваясь этим, СИД источники (в том числе один или несколько светодиодов в определенном выше значении), источники с лампами накаливания, люминесцентные источники, фосфоресцирующие источники, разрядные источники высокой интенсивности (например, с парами натрия, парами ртути, и металлогалогенными лампами), а также другие источники. Данный источник света может быть выполнен с возможностью генерирования электромагнитного излучения видимой части спектра, невидимой части спектра, или сочетания обеих. Таким образом, термины «свет» и «излучение» в данном документе взаимозаменяемы. 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 источник света может быть выполнен с возможностью различных применений, включая, но не ограничиваясь этим, функцией указания, отображения и/или освещения. «Источник освещения» представляет собой источник света, который выполнен, в частности, с возможностью генерирования излучения с интенсивностью, достаточной для эффективного освещения внутренних или внешних пространств. В этом контексте «достаточная интенсивность» означает достаточную мощность излучения в видимой области спектра, созданного в пространстве или среде (единица «люмен» часто используется для обозначения общего светового потока от источника света во всех направлениях, по отношению к мощности потока излучения или светового потока) для обеспечения окружающего освещения.
Термин «спектр» следует понимать как относящийся к какой-либо одной или нескольким частотам (или длинам волн) излучения, созданным одним или несколькими источниками света. Таким образом, термин «спектр» относится к частотам (или длинам волн) не только видимого диапазона, но также и частотам (или длинам волн) инфракрасной, ультрафиолетовой и других областей общего электромагнитного спектра. Кроме того, данный спектр может иметь сравнительно узкую полосу пропускания (например, ПШПВ, где, по существу, мало компонентов частоты или длины волны) или относительно широкую полосу пропускания (несколько частот или компонентов длины волны, имеющих различную относительную интенсивность). Следует также учитывать, что данный спектр может быть результатом смешения двух или нескольких различных спектров (например, при смешивании излучения, испускаемого соответственно несколькими источниками света).
В целях раскрытия настоящего изобретения, термин «цвет» используются взаимозаменяемо с термином «спектр». Тем не менее, термин «цвет», как правило, используется для обозначения в первую очередь свойства излучения, которое воспринимается наблюдателем (хотя такое использование и не имеет целью ограничить сферу применения этого термина). Таким образом, термины «разных цветов» косвенно относятся к множеству спектров с компонентами другой длины волны и/или шириной полосы. Понятно также, что термин «цвет» может быть использован по отношению как к белому, так и небелому свету.
Термин «цветная температура», как правило, используется здесь по отношению к белому свету, хотя такое использование и не имеет целью ограничить сферу применения этого термина. Цветная температура по существу относится к конкретному содержанию цвета или оттенку (например, красноватому, голубоватому) белого света. Цветная температура данного образца излучения обычно описывается в зависимости от температуры в градусах Кельвина (К) черного излучающего тела, которое излучает по существу тот же спектр, что и рассматриваемый образец излучения. Цветная температура абсолютно черного излучающего тела обычно лежит в диапазоне от приблизительно 700 градусов К (обычно считается, что начиная именно с такого диапазона свет становится видимым для человеческого глаза) до более 10000 К; белый свет, как правило, воспринимается при цветной температуре свыше 1500-2000 К.
Более низкие цветные температуры обычно указывают на белый свет с более значительным компонентом красного или «теплого цвета», более высокие цветовые температуры обычно указывают на белый свет с более значительным компонентом синего или «холодного цвета». К примеру, пламя имеет цветовую температуру приблизительно 1800 К, обычная лампа накаливания имеет цветовую температуру приблизительно 2848 градусов K, дневной свет рано утром имеет цветовую температуру приблизительно 3000 К, а небо в пасмурный полдень имеет цветовую температуру приблизительно 10000 К. Цветное изображение, рассматриваемое при белом свете с цветовой температурой приблизительно 3000 градусов по Кельвину, имеет относительно красноватый оттенок, в то время как то же самое изображение, рассматриваемое при белом свете с цветовой температурой приблизительно 10 тысяч градусов по Кельвину, имеет относительно голубоватые тона.
Термин «осветительный прибор» применяется здесь для обозначения варианта осуществления или компоновки одного или нескольких осветительных устройств в той или иной форме, узле, или капсуле. Термин «осветительное устройство» применяется здесь для обозначения устройства, включающего один или несколько источников света одного или различных типов. Данное осветительное устройство может иметь один из множества вариантов механизмов крепления для источника (источников) света, кожуха/корпуса и форм, и/или электрической и механической компоновок соединения. Кроме того, данное осветительное устройство, возможно, может быть связано (например, включать в себя, быть соединенным и/или капсулированным вместе) с другими компонентами (например, схемами управления), относящимися к эксплуатации источника (источников) света. «СИД осветительное устройство» относится к осветительному устройству, которое включает в себя один или несколько СИД источников света, как отмечалось выше, отдельно или в сочетании с другими не СИД источниками света. «Многоканальное» осветительное устройство относится к СИД или не СИД осветительному устройству, которое включает в себя, по меньшей мере, два источника света, выполненных с возможностью генерирования соответственно различных спектров излучения, в котором каждый спектр источника может рассматриваться как «канал» многоканального осветительного устройства.
Термин «контроллер» применяется здесь в целом для описания различных устройств, связанных с эксплуатацией одного или нескольких источников света. Применение контроллера для выполнения различных обсуждаемых здесь функций может быть реализовано различными способами (например, путем установки специального аппаратного обеспечения). Одним из примеров контроллера является «процессор», в котором используется один или несколько микропроцессоров, запрограммированных с помощью программного обеспечения (например, микрокода) для выполнения различных функций, обсуждаемых в настоящем документе. Контроллер может быть выполнен с использованием процессора или без него, а также может быть реализован в виде сочетания специального аппаратного обеспечения для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или нескольких запрограммированных микропроцессоров и соответствующих схем) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут быть использованы в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, включают в себя, но не ограничиваются этим, обычные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC), и матрицы логических элементов с эксплуатационным программированием (FPGA).
В различных вариантах осуществления, процессор или контроллер может быть связан с одним или несколькими носителями (обычно именуемыми «памятью», например, энергозависимыми и энергонезависимыми устройствами памяти компьютера, такими как ОЗУ, ППЗУ, ЭППЗУ и ЭСППЗУ, дискетами, компакт-дисками, оптическими дисками, магнитными лентами и т.д.). В некоторых вариантах осуществления, на носителе может быть установлена одна или несколько программ, которые при исполнении на одном или нескольких процессорах и/или контроллерах, выполняют, по меньшей мере, некоторые из рассматриваемых здесь функций. Различные носители могут быть встроены в процессор или контроллер или могут быть переносными, так, что одна или несколько хранящихся на них программ могут быть загружены в процессор или контроллер для осуществления различных рассматриваемых здесь вариантов настоящего изобретения. Термины «программа» или «компьютерная программа» используются здесь в широком смысле для обозначения любого типа компьютерного кода (например, программного обеспечения или микрокода), которые могут быть использованы для программирования одного или нескольких процессоров или контроллеров.
Термин «адресуемый» применяется здесь для обозначения устройства (например, источника света в целом, осветительного устройства или прибора, контроллера и процессора, связанного с одним или несколькими источниками света и осветительными устройствами, другими неосветительными устройствами и т.д.), которое выполнено с возможностью приема информации (например, данных) предназначенной для нескольких устройств, в том числе для самого этого устройства, и выборочного ответа на конкретную предназначенную для него информацию. Термин «адресуемый» часто используется в сетевой среде (или «сети», о чем пойдет речь ниже), в которой многочисленные устройства соединяются вместе через какое-либо средство (или средства) коммуникации.
В одном варианте осуществления сети, одно или несколько подключенных к сети устройств могут служить контроллером для одного или нескольких других подключенных к сети устройств (например, отношение типа «главный - подчиненный»). В другом варианте осуществления, сетевая среда может включать в себя один или несколько выделенных контроллеров, которые выполнены с возможностью управления одним или несколькими подключенными к сети устройствами. Как правило, каждое из многочисленных подключенных к сети устройств может иметь доступ к данным, которые присутствуют в средстве или средствах коммуникации, однако, данное устройство может быть «адресуемым», поскольку выполнено с возможностью выборочного обмена данными с (т.е. приема данных и/или передачи данных) сетью, на основе, например, одного или нескольких конкретных идентификаторов (например, «адресов»), выделенных для выполнения данной задачи.
Под используемым здесь термином «сеть» понимается любое объединение двух или нескольких устройств (в том числе контроллеров или процессоров), которые облегчают передачу информации (например, для устройств управления, хранения данных, обмена данными и т.д.) между любыми двумя или несколькими устройствами и/или между несколькими устройствами, подключенными к сети. Легко понятно также, что различные варианты осуществления сетей, подходящих для подключения нескольких устройств, могут включать в себя любую из различных сетевых топологий и использовать любой из различных коммуникационных протоколов. Кроме того, согласно настоящему изобретению, в различных сетях любое соединение между двумя устройствами может представлять собой как выделенное соединение между двумя системами, так и невыделенное соединение. В дополнение к передаче предназначенной для двух устройств информации, невыделенное соединение может нести информацию, не обязательно предназначенную для одного из двух устройств (например, при открытом сетевом соединении). Кроме того, легко понятно также, что в различных обсуждаемых здесь сетях устройств могут использоваться одно или несколько беспроводных, проводных, кабельных и/или волоконно-оптических соединений для содействия передаче информации по всей сети.
Используемый здесь термин «пользовательский интерфейс» относится к интерфейсу между пользователем или оператором и одним или несколькими устройствами, который обеспечивает связь между пользователем и устройством (устройствами). Примеры пользовательских интерфейсов, которые могут быть использованы в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, включают в себя, но не ограничиваются этим, переключатели, потенциометры, кнопки, наборные диски, слайдеры, мыши, клавиатуры, клавишные панели, различные типы игровых контроллеров (например, джойстики), шаровые манипуляторы, экраны дисплеев, различные типы графических пользовательских интерфейсов (GUI), сенсорные экраны, микрофоны и другие типы датчиков, которые могут воспринимать создаваемую в той или иной форме человеком команду и генерировать в ответ на нее сигнал.
Понятно, что явно использованная здесь терминология, которая может также появиться в любом включенном ниже путем ссылки документе, должно придаваться значение, в наибольшей степени согласующееся с раскрываемой здесь конкретной идеей изобретения.
Краткое описание чертежей
На чертежах одинаковые ссылочные позиции обычно относятся к одной детали на протяжении всех видов. Кроме того, чертежи не обязательно представлены в больших масштабах, а в целом акцент делается на иллюстрирующие принципы раскрываемой здесь технологии и смежных идей изобретения.
Фиг. 1 - схема, на которой показано управляемое СИД осветительное устройство, пригодное для использования в описываемых здесь архитектурных светильниках;
Фиг. 2 - схема, на которой показана сетевая система СИД осветительного устройства, представленная на Фиг. 1;
На Фиг. 3А-3G показаны различные виды, причем некоторые из них представляют собой частичные виды архитектурных светильников в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
На Фиг. 4A-4B представлены корпус источника питания и схемы управления архитектурного светильника, показанных на Фиг. 3А-3G в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения;
На Фиг. 5A-5E представлен оптический рефлектор, пригодный для использования в архитектурных светильниках, показанных на Фиг. 3А-3G;
На Фиг. 6A-6C представлен способ установки оптического рефлектора, показанного на Фиг. 5A-5E в архитектурный светильник, показанный на Фиг. 3А-3G, а также
На Фиг. 7 показан архитектурный светильник в соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящей технологии.
Подробное описание
Ниже описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, в том числе некоторые варианты осуществления, связанные со световым проецированием, в частности, прожекторным освещением крупных объектов и сооружений и заливающим освещением архитектурных поверхностей. Однако понятно, что настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным способом осуществления, и что различные варианты осуществления, явным образом рассматриваемые в настоящем документе, приведены в первую очередь в целях иллюстрации. Например, различные обсуждаемые здесь концепции могут быть соответствующим образом применены во множестве светильников, имеющих различные формы и мощность светового потока и пригодных для внутреннего и/или внешнего освещения.
В целом, в некоторых вариантах, настоящее изобретение относится к системе освещения высокой выходной мощности, способной испускать узкий луч света на значительные расстояния к целевому объекту и пригодной для освещения больших архитектурных сооружений, таких как здания и мосты. Эти «дальнобойные» системы освещения включают в себя эффективные и компактные источники питания и компоненты управления, для обеспечения работы светодиодов высокой интенсивности и достижения огромного разнообразия широкомасштабных световых эффектов. На Фиг. 1 показан пример осветительного устройства 100, пригодного для использования в системах освещения в соответствии со многими вариантами осуществления настоящего изобретения. Некоторые общие примеры СИД осветительных устройств, аналогичных тем, что описаны ниже со ссылкой на Фиг. 1, можно найти, например, в патенте США № 6016038, выданном 18 января 2000г., озаглавленном «Многоцветное светодиодное осветительное устройство и способ освещения», и патенте США № 6211626, выданном 3 апреля 2001г., озаглавленном «Осветительные компоненты». В различных вариантах осуществления, осветительное устройство 100, показанное на Фиг. 1, может использоваться отдельно или совместно с другими подобными осветительными устройствами в системе осветительных устройств (например, как показано далее со ссылкой на Фиг. 2).
Как видно из Фиг. 1, во многих вариантах осуществления осветительное устройство 100 включает в себя один или несколько источников 104А, 104В, 104C и 104D света (обозначенных общей ссылочной позицией 104), в котором один или несколько источников света могут представлять собой СИД источник света, включающий в себя один или несколько светодиодов. Любые два или несколько источников света могут быть выполнены с возможностью генерирования излучения разных цветов (красного, зеленого, синего), и в этом отношении, как отмечалось выше, каждый из различных цветовых источников света создает свой спектр, образующий свой «канал» «многоканального» осветительного устройства. Хотя на Фиг. 1 показаны четыре источника света - 104А, 104В, 104C и 104D, понятно, что осветительное устройство не ограничено в этом отношении, поскольку в осветительном устройстве 100, как показано далее, может быть использовано разное количество и различные типы источников света (все СИД источники света, сочетания СИД и не СИД источников света и т.д.), выполненных с возможностью генерирования излучения различных цветов, в том числе, по существу, белого света.
Как показано далее на Фиг. 1, осветительное устройство 100 также может включать в себя контроллер 105, который выполнен с возможностью генерирования одного или нескольких сигналов управления источниками света, а также генерирования света различной интенсивности от источников света. Например, в одном варианте осуществления, контроллер может быть выполнен с возможностью подачи, по меньшей мере, одного управляющего сигнала на каждый источник света, для отдельного управления интенсивностью света (например, мощностью излучения в люменах) генерированного каждым источником света, в качестве альтернативного варианта, контроллер может быть выполнен с возможностью подачи одного или нескольких управляющих сигналов для коллективного идентичного управления группой из двух или нескольких источников света. Некоторые примеры управляющих сигналов, которые могут быть генерированы контроллером для управления источниками света, включают в себя, но не ограничиваются этим, импульсно-модулированные сигналы, сигналы широтно-импульсной модуляции (PWM), сигналы амплитудно - импульсной модуляции (РАМ), сигналы с импульсно-кодовой модуляцией (PCM), аналоговые управляющие сигналы (например, управляющие сигналы тока, управляющие сигналы напряжения, сочетания и/или модуляции вышеуказанных сигналов, или других управляющих сигналов. В одном варианте, особенно по отношению к СИД источникам, одна или несколько технологий модуляции обеспечивают переменное управление с использованием постоянного уровня тока, подаваемого на один или несколько светодиодов, с тем, чтобы снизить уровень потенциальных нежелательных или непредсказуемых колебаний мощности светодиода, которые могут возникнуть при подаче на светодиод переменных значений тока возбуждения. В другом варианте, контроллер 105 может управлять другими специализированными схемами (не показано на Фиг. 1), которые, в свою очередь, управляют источниками света таким образом, чтобы их интенсивность менялась.
В целом, интенсивность (мощность потока излучения) излучения, генерируемого одним или несколькими источниками света, пропорциональна средней мощности, поданной на источник (источники) света в течение заданного периода времени. Таким образом, одна технология изменения интенсивности излучения, генерируемого одним или несколькими источниками света, включает в себя модуляцию мощности (например, рабочей мощности), подаваемой на источник (источники) света. Для некоторых типов источников света, в том числе СИД источников, это может быть эффективно выполнено при использовании технологии широтно-импульсной модуляции (PWM).
источника
источника
источника
источника
источника
источника
источника,
источника
источника
источника
источника
источника
В одном из показательных вариантов осуществления технологии широтно-импульсной модуляции (PWM), для каждого канала осветительного устройства на данный источник света, образующий канал, периодически подается фиксированное заданное напряжение V. Подача напряжения V может осуществляться через один или несколько переключателей (не показано), управляемых контроллером 105. При подаче напряжения V на источник света, заданный фиксированный ток I (например, определяемый регулятором тока, также не показанным на Фиг. 1) пропускается через источник света. Опять же, вспомним, что СИД источник света может включать в себя один или несколько светодиодов, таким образом, напряжение V может подаваться на группу светодиодов, составляющих источник, а ток I может пропускаться через группу светодиодов. Фиксированное напряжение V будучи поданным на источник света, и регулируемый ток I при пропускании через источник света, определяют величину мгновенной рабочей мощности источника P света (P=V∙I). Как уже упоминалось выше, для СИД источников света использование регулируемого тока снижает потенциальные нежелательные или непредсказуемые колебания мощности светодиода, которые могут возникнуть при подаче на светодиод переменных значений тока возбуждения.
источника
источника
В соответствии с технологией PWM, периодически подавая напряжение V на источник света и варьируя время, в течение которого подается напряжение при данном цикле включения-выключения, можно модулировать среднюю мощность, подаваемую на источник света за определенный период времени (среднюю рабочую мощность). В частности, контроллер 105 может быть выполнен с возможностью подачи напряжения V на данный источник света в импульсном режиме (например, выдавая управляющий сигнал, приводящий в действие один или несколько переключателей, на подачу напряжения на источник света), предпочтительно на частоте, которая больше той, что может быть воспринята человеческим глазом (например, больше приблизительно 100 Гц). Таким образом, человек, наблюдающий за светом, генерируемым источником света, не воспринимает дискретных циклов включения-выключения (как правило, называемых «эффектом мерцания»), вместо этого интегрирующая функция глаз воспринимает по существу непрерывную генерацию света. Регулируя длительность импульса (т.е. «продолжительность импульса», или «скважность») циклов включения-выключения управляющего сигнала, контроллер меняет среднее количество времени, в течение которого источник света находится под напряжением в любой данный период времени, и, следовательно, меняет среднюю рабочую мощность источника света. Таким образом, воспринимаемая яркость генерируемого света с каждого канала, в свою очередь, может быть изменена.
Как отмечается более подробно ниже, контроллер 105 может быть выполнен с возможностью управления каждым отдельным каналом источника света многоканального осветительного устройства на заданной средней рабочей мощности, чтобы обеспечить соответствующую мощность излучения света, генерируемого каждым каналом. Кроме того, контроллер может принимать инструкции (например, «команды управления освещением») от различных источников, таких как пользовательский интерфейс 118, источник 124 сигнала, либо один или несколько коммуникационных портов 120, которые определяют предписанную рабочую мощность для одного или нескольких каналов и, следовательно, соответствующую мощность излучения света, генерируемого соответствующими каналами. При изменении соответствующей рабочей мощности одного или нескольких каналов (например, в соответствии с различными инструкциями или командами управления освещением), осветительное устройство может генерировать свет различных воспринимаемых цветов и уровней яркости.
Как уже упоминалось выше, в одном варианте осуществления осветительного устройства 100, показанные на Фиг. 1 один или несколько источников света 104А, 104В, 104C и 104D могут включать в себя группу из нескольких светодиодов или источников света других типов (например, различных параллельно и/или последовательно подключенных светодиодов или источников света других типов), которые управляются вместе контроллером 105. Кроме того, понятно, что один или несколько источников света могут включать в себя один или несколько светодиодов, выполненных с возможностью генерации излучения в любом из различных спектров (т.е. длин волн или волновых диапазонов), в том числе, но не ограничиваясь этим, различных видимых цветов (в том числе по существу белого света), различных цветовых температур белого света, ультрафиолетового или инфракрасного. Светодиоды, имеющие различную ширину спектра (например, узкополосные, широкополосные) могут быть использованы в различных вариантах осуществления осветительного устройства.
Осветительное устройство 100 может быть сконструировано и выполнено с возможностью генерирования излучения широкого ряда различных цветов. Например, в различных вариантах осуществления, осветительное устройство, в частности, может быть выполнено так, что свет управляемой переменной интенсивности (например, переменной мощности излучения), генерируемый двумя или несколькими источниками света, соединяется и образует смешанный цветной свет (в том числе по существу белый свет с множеством различных цветовых температур). В частности, цвет (или цветовая температура) смешанного цветного света может изменяться путем изменения одной или нескольких соответствующих величин интенсивности (мощности светового излучения) источников света (например, в ответ на один или несколько управляющих сигналов, выданных контроллером 105). Кроме того, контроллер может быть, в частности, выполнен с возможностью подачи управляющих сигналов на один или несколько источников света для генерирования различных статических или изменяющихся во времени (динамических) многоцветных (или многоцветно-температурных) световых эффектов. Для этого в одном варианте осуществления, контроллер может включать в себя процессор 102 (например, микропроцессор), запрограммированный для выдачи таких управляющих сигналов на один или несколько источников света. Процессор может быть запрограммирован на самостоятельную выдачу таких управляющих сигналов, в ответ на команды управления освещением, или в ответ на различные вводные команды пользователей или вводы сигналов.
Таким образом, осветительное устройство 100 может включать в себя широкий ряд цветов светодиодов в различных сочетаниях, в том числе двух или нескольких из красных, зеленых и синих светодиодов для получения цветового смешения, а также одного или нескольких других светодиодов для получения различных цветов и цветовой температуры белого света. Например, красный, зеленый и синий цвета могут быть смешаны с янтарным цветом, белым, ультрафиолетовым, оранжевым, инфракрасным или другими цветами светодиодов. Кроме того, в осветительном устройстве из белых светодиодов либо в сочетании со светодиодами других цветов могут быть использованы несколько белых светодиодов, имеющих различные цветовые температуры (например, один или несколько первых белых светодиодов, которые генерируют первый спектр, соответствующий первой цветовой температуре, а также один или несколько вторых белых светодиодов, которые генерируют второй спектр, соответствующий второй цветовой температуре, отличной от первой цветовой температуры). Такие сочетания по-разному окрашенных светодиодов и/или белых светодиодов с различными цветовыми температурами в осветительном устройстве 100 могут способствовать точному воспроизведению желательных спектров условий освещения, примеры которых включают, но не ограничиваются этим, множество внешних эквивалентов дневного света в разное время дня, различные условиях освещения интерьера, условия освещения, моделирующие сложный разноцветный фон, и тому подобное. Другие желательные условия освещения могут быть созданы путем удаления отдельных частей спектра, которые могут при определенных условиях специально поглощаться, ослабляться или отражаться. Вода, например, стремится поглотить и ослабить большинство не синих и не зеленых цветов света, таким образом, при подводном применении можно воспользоваться условиями освещения, способными подчеркнуть или ослабить некоторые спектральные элементы относительно других.
Как показано на Фиг. 1, осветительное устройство 100 также может включать в себя память 114 для хранения различных данных. Например, память может использоваться для хранения одной или нескольких команд управления освещением и программ для исполнения процессором 102 (например, для создания одного или нескольких управляющих сигналов для источников света), а также различных типов данных, полезных для создания переменного цветового излучения (например, отобранной информации, что рассматривается ниже). В памяти также можно хранить один или несколько конкретных идентификаторов (например, серийный номер, адрес и т.д.), которые могут быть использованы как локально, так и на системном уровне, для идентификации осветительного устройства. В различных вариантах осуществления, такие идентификаторы могут быть предварительно запрограммированы производителем, и могут, например, в дальнейшем быть переменными или не переменными (например, через какой-либо тип пользовательского интерфейса, расположенного на осветительном устройстве, с помощью одной или нескольких данных или управляющих сигналов, принятых осветительным устройством и т.д.). Кроме того, такие идентификаторы могут быть определены во время начального использования осветительного устройства в данной области, и опять же, могут быть переменными или не переменными в дальнейшем.
В другом варианте, также показанном на Фиг. 1, осветительное устройство 100, возможно, может включать в себя один или несколько пользовательских интерфейсов 118, служащих для облегчения любой из многочисленных выбираемых пользователем настроек или функций (например, общего управления световой мощностью осветительного устройства 100, изменения и/или выбора различных предварительно запрограммированных эффектов освещения, которые могут производиться осветительным устройством, изменения и/или выбора различных параметров отдельных эффектов освещения, установка отдельных идентификаторов, таких как адреса или серийные номера для осветительного устройства и т.д.). Связь между пользовательским интерфейсом и осветительным устройством может быть проводной или кабельной либо беспроводной.
В различных вариантах осуществления, контроллер 105 осветительного устройства отслеживает пользовательский интерфейс 118 и управляет одним или несколькими источниками света, 104А, 104В, 104C и 104D, основываясь, по меньшей мере, частично на работе пользователя интерфейса. Например, контроллер может быть выполнен с возможностью реагирования на работу пользовательского интерфейса, выдавая один или несколько управляющих сигналов для управления одним или несколькими источниками света. В качестве альтернативного варианта, процессор 102 может быть выполнен с возможностью реагирования путем выбора одного или нескольких хранящихся в памяти запрограммированных управляющих сигналов, изменения выдаваемых при выполнении программы освещения управляющих сигналов, отбора из памяти и выполнения новой программы освещения, или иным образом влияя на излучение, генерируемое одним или несколькими источниками света.
В частности, в одном варианте осуществления, пользовательский интерфейс 118 может образовывать один или несколько выключателей (например, стандартный стенной выключатель), которые прерывают питание, подаваемое на контроллер 105. В одном из таких вариантов осуществления, контроллер выполнен с возможностью отслеживания параметров питания, управляемого с пользовательского интерфейса, и в свою очередь, управления одним или несколькими источниками света, исходя, по меньшей мере, частично, из продолжительности прерывания питания, вызванной работой пользовательского интерфейса. Как отмечалось выше, контроллер может быть выполнен, в частности, с возможностью реагирования на заданную продолжительность прерывания подачи электропитания путем, например, выбора одного или нескольких хранящихся в памяти заранее запрограммированных управляющих сигналов, изменения управляющих сигналов, вырабатываемых при выполнении программы освещения, выбора из памяти и выполнения новой программы, или иным образом влияя на излучение, генерируемое одним или несколькими источниками света.
Осветительное устройство 100 может быть выполнено с возможностью принятия одного или нескольких сигналов 122 из одного или нескольких других источников 124 сигналов. В одном варианте осуществления, контроллер 105 осветительного устройства может использовать сигнал (сигналы) 122 либо отдельно, либо в сочетании с другими управляющими сигналами (например, сигналами, генерируемыми при выполнении программы освещения, одним или несколькими выходными сигналами из пользовательского интерфейса, и т.д.), с тем, чтобы управлять одним или несколькими источниками света 104А, 104В, 104C и 104D аналогично тому, что говорилось выше в отношении пользовательского интерфейса. Примеры сигнала (сигналов), которые могут быть приняты и обработаны контроллером, включают в себя, но не ограничиваются этим, один или несколько звуковых сигналов, видеосигналов, электрических сигналов, различных типов сигналов данных, сигналов, представляющих информацию, принятую из сети (например, Интернета), сигналов, представляющих собой одно или несколько условий измерения, сигналов от осветительных устройств, сигналов, состоящих из модулированного света и т.д. В различных вариантах осуществления, источник (источники) 124 сигналов могут быть расположены удаленно от осветительного устройства 100, или являться компонентом осветительного устройства. В одном варианте осуществления, сигнал от одного осветительного устройства может быть отправлен по сети на другое осветительное устройство.
Как видно также из Фиг. 1, осветительное устройство может включать в себя один или несколько оптических элементов 130 для оптической обработки излучения, генерируемого источниками света 104А, 104В, 104C и 104D. Например, один или несколько оптических элементов могут быть выполнены с возможностью изменения как пространственного распределения, так и направления распространения генерируемого излучения. В частности, один или несколько оптических элементов могут быть выполнены с возможностью изменения угла рассеяния генерируемого излучения. В одном из данных вариантов выполнения, один или несколько оптических элементов 130 могут быть, в частности, выполнены с возможностью попеременного изменения как по отдельности, так и совместно пространственного распределения и направления распространения генерируемого излучения (например, в ответ на некоторые электрические и/или механические воздействия). Примеры оптических элементов, которые могут входить в осветительное устройство 100 включают, но не ограничиваются этим, светоотражающие материалы, преломляющие материалы, светопрозрачные материалы, фильтры, линзы, зеркала и световолоконную оптику. Оптический элемент 130 может также включать в себя фосфоресцирующий материал, люминесцентный материал, или другие материалы, способные реагировать на генерируемое излучение или взаимодействовать с ним.
Осветительное устройство 100 может включать в себя один или несколько коммуникационных портов 120 для облегчения подключения осветительного устройства к любому из множества других устройств. Например, один или несколько коммуникационных портов могут помочь соединить вместе многочисленные осветительные устройства в виде сетевой системы освещения, в которой, по меньшей мере, некоторые из осветительных устройств являются адресуемыми (например, имеют особые идентификаторы или адреса) и реагируют на отдельные передаваемые по сети данные.
В частности, в сетевой системе освещения, как это рассматривается более подробно ниже (например, со ссылкой на Фиг. 2), поскольку данные передаются через сеть, контроллер 105 каждого подключенного к сети осветительного устройства может быть выполнен с возможностью реагирования на конкретные (например, команды управления освещением) предназначенные для него данные (например, в некоторых случаях, заданные соответствующими идентификаторами сетевых осветительных устройств). Как только данный контроллер определяет конкретные предназначенные для него данные, он может считывать данные и, например, изменять условиЯ освещения, производимого его источниками света в зависимости от принятых данных (например, путем создания соответствующих управляющих сигналов для источников света). В одном варианте, в память 114 каждого подключенного к сети осветительного устройства может быть загружена, например, таблица управляющих сигналов освещения, которые соответствуют данным, принимаемым процессором 102 контроллера. Как только процессор принимает данные из сети, процессор может обратиться к таблице, чтобы выбрать соответствующие принятым данным управляющие сигналы, и соответствующим образом управлять источниками света осветительного устройства.
В одном варианте осуществления, процессор 102 данного осветительного устройства, подключенного либо не подключенного к сети, может быть выполнен с возможностью интерпретирования инструкций и данных освещения, которые поступают по протоколу DMX (о чем говорится, например, в патентах США 6016038 и 6211626), который является протоколом команд управления освещением, обычно применяемым в индустрии освещения для некоторых программируемых применений освещения. Например, в одном варианте осуществления, учитывая, что на данный момент осветительное устройство выполнено на основе красных, зеленых и синих светодиодов (например, осветительное устройство «К+З+С»), команда управления освещением в DMX протоколе может определить каждую команду красного канала, команду зеленого канала и команду синего канала, как 8-битные данные (например, байт данных), представляющие значение от 0 до 255. Максимальное значение 255 для любого из цветовых каналов заставляет процессор выдавать на соответствующий источник (источники) света команду на работу канала на пределе своей мощности (т.е. 100%), тем самым генерируя максимальную для данного цвета мощность излучения (такая структура команды для осветительного устройства «К+З+С» обычно обозначается 24-битной цветной командой). Таким образом, команда в формате [К, З, С] =[255, 255, 255] заставляет осветительное устройство генерировать максимальную мощность излучения для каждого из цветов: красного, зеленого и синего (создавая тем самым белый свет).
Следует понимать, однако, что осветительные устройства, пригодные для целей настоящего изобретения, не ограничиваются форматом команды DMX, поскольку осветительные устройства в соответствии с различными вариантами осуществления могут быть выполнены с возможностью реагирования на другие типы коммуникационных протоколов/форматы команд управления освещением таким образом, чтобы осуществлять управление соответствующими источниками света. В целом, процессор 102 может быть выполнен с возможностью реагирования на световые команды в различных форматах, которые выражают предписанную рабочую мощность для каждого канала многоканального осветительного устройства в определенном масштабе от нуля до максимальной рабочей мощности для каждого канала.
Осветительное устройство 100 может включать в себя и/или быть подключенным к одному или нескольким источникам электропитания 108. В различных вариантах, примеры источника (источников) электроэнергии, включают, но не ограничиваются этим, источники питания переменного тока, источники питания постоянного тока, аккумуляторы, солнечные источники питания, термоэлектрические или механические источники питания и тому подобное. Кроме того, в одном варианте, источник (источники) питания может включать в себя или быть связан с одним или несколькими устройствами преобразования энергии, которые преобразуют полученную от внешнего источника энергию в форму, пригодную для работы осветительного устройства.
Данное осветительное устройство может также иметь одно из различных крепежных приспособлений для источника (источников) света, компоновок кожуха/корпуса и форм, полностью или частично вмещающих источники света и/или конфигурации электрических и механических соединений. В частности, в некоторых вариантах осуществления, осветительное устройство может быть выполнено в виде сменной или «модифицированной» конструкции c электрическим и механическим зацеплением в обычной розетке или крепежном приспособлении (например, резьбовом эдисоновском цоколе, галогенном устройстве, люминесцентном устройстве и т.д.).
Кроме того, один или несколько оптических элементов, как отмечалось выше, могут быть частично или полностью интегрированы с кожухом/корпусом осветительного устройства. Кроме того, вышеописанные различные компоненты осветительного устройства (например, процессор, память, питание, пользовательский интерфейс и т.д.), а также другие компоненты, которые могут быть соединены с осветительным устройством в различных вариантах осуществления (например, датчики/передатчики, другие компоненты для облегчения входной и выходной коммуникации с устройством, и т.д.) могут быть скомпонованы различными способами; например, в одном варианте осуществления, любой подузел или различные компоненты осветительного устройства, а также другие компоненты, которые могут быть связаны с осветительным устройством, могут быть капсулированы вместе. В другом варианте, капсулированные узлы компонентов могут быть соединены вместе электрическим/или механическим способом разными путями.
На Фиг. 2 показан пример сетевой системы 200 освещения согласно одному варианту выполнения настоящего изобретения, в котором несколько осветительных устройств 100, аналогичных тем, которые рассматривались выше со ссылкой на Фиг. 1, соединены вместе и образуют сетевую систему освещения. Однако понятно, что конкретная конфигурация и расположение осветительных устройств показаны на Фиг. 2 только для в целях иллюстрации, и что изобретение не ограничивается топологией конкретной системы, представленной на Фиг. 2.
Кроме того, хотя это и не показано в явном виде на Фиг. 2, понятно, что сетевая система 200 освещения может быть гибко выполнена с возможностью включения в свой состав одного или нескольких пользовательских интерфейсов, а также одного или нескольких источников сигнала, таких как датчики/передатчики. Например, один или несколько пользовательских интерфейсов и/или один или несколько источников сигнала, таких как датчики/передатчики (о чем говорилось выше со ссылкой на Фиг. 1) могут быть соединены с каким-либо одним или несколькими осветительными устройствами сетевой системы 200 освещения. В качестве альтернативного варианта (или в дополнение к вышесказанному), один или несколько пользовательских интерфейсов и/или один или несколько источников сигнала могут быть выполнены в качестве «отдельно стоящих» компонентов сетевой системы освещения. Компоненты, как отдельно стоящие, так и связанные, в частности, с одним или несколькими осветительными устройствами 100, могут быть «общими» для осветительных устройств сетевой системы освещения. Иными словами, один или несколько пользовательских интерфейсов и/или один или несколько источников сигнала, таких как датчики/передатчики могут представлять собой «общие ресурсы» в сетевой системе освещения, что может быть использовано при управлении одним или несколькими осветительными устройствами системы.
Как показано в вариантах осуществления, представленных на Фиг. 2, система 200 освещения может включать в себя один или несколько контроллеров осветительных устройств (в дальнейшем именуемых «КОУ») 208A, 208В, 208C и 208D, в которой каждый КОУ отвечает за коммуникацию с осветительными устройствами и, как правило, управляет одним или несколькими подключенными к нему осветительными устройствами 100. Хотя на Фиг. 2 показано одно осветительное устройство 100, подключенное к каждому КОУ, понятно, что изобретение не ограничено в этом отношении, поскольку к данному КОУ в различных конфигурациях может быть подключено различное количество осветительных устройств (путем последовательных подключений, параллельных подключений, сочетаний последовательных и параллельных подключений и т.д.), с использованием различных средств коммуникации и протоколов. Каждый КОУ, в свою очередь, может быть подключен к центральному контроллеру 202, выполненному с возможностью коммуникаций с одним или несколькими КОУ. Хотя на Фиг. 2 показаны КОУ, подключенные к центральному контроллеру через общую связь 204 (которая может включать в себя любое число различных обычных соединительных, коммутационных и/или сетевых устройств), понятно, что в соответствии с различными вариантами осуществления к центральному контроллеру 202 может быть подключено различное количество КОУ. Кроме того, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, КОУ и центральный контроллер могут быть соединены вместе в рамках самых разных конфигураций, с использованием различных средств коммуникации и протоколов, образуя сетевую систему 200 освещения. Кроме того, понятно, что соединение КОУ и центрального контроллера, а также соединение осветительных устройств с соответствующими КОУ может быть выполнено по-разному (например, с использованием различных конфигураций, средств коммуникации, а также протоколов).
Например, согласно одному варианту выполнения настоящего изобретения, центральный контроллер 202, показанный на фиг. 2, может быть выполнен с возможностью реализации Ethernet-коммуникаций с КОУ, в свою очередь, КОУ может быть выполнен с возможностью осуществления DMX-коммуникаций с осветительными устройствами 100. В частности, в одном из данных вариантов выполнения, каждый КОУ может быть выполнен как адресуемый Ethernet-контроллер и, соответственно, может быть идентифицирован в центральном контроллере через определенный уникальный адрес (или уникальную группу адресов) с помощью Ethernet-протокола. Таким образом, центральный контроллер 202 может быть выполнен с возможностью поддержки Ethernet коммуникаций через сеть подключенных КОУ, и каждый КОУ может реагировать на предназначенные для него сообщения. В свою очередь, каждый КОУ может передавать информацию управления освещением на одно или несколько подключенных к нему осветительных устройств, например, с помощью протокола DMX, на основе Ethernet-связи с центральным контроллером.
В частности, согласно одному варианту выполнения, КОУ 208A, 208B и 208C, показанные на Фиг. 2, могут быть выполнены с возможностью выполнения «интеллектуальных» функций, поскольку центральный контроллер 202 может быть выполнен с возможностью передачи команд высшего уровня на КОУ, которые должны быть обработаны КОУ до того, как информация управления освещением будет направлена на осветительные устройства 100. Например, оператор системы освещения может захотеть создать эффект изменения цвета, при котором цвет меняется от осветительного устройства к осветительному устройству таким образом, чтобы вызвать появление распространяющихся цветов радуги («погони за радугой»), с учетом особенностей размещения осветительных устройств по отношению друг к другу. В данном примере, оператор может выдать для выполнения этого простую команду на центральный контроллер, и в свою очередь, чтобы создать «погоню за радугой», центральный контроллер может выдать на один или несколько КОУ команду высокого уровня с помощью Ethernet-протокола. Команда может содержать, например, сроки, интенсивность, оттенок, насыщенность и другую соответствующую информацию. Если какой-либо КОУ принимает такую команду, он может обработать команду и передать дальнейшие команды на одно или несколько осветительных устройств с использованием протокола DMX, при этом управление реагированием соответствующих источников осветительных устройств осуществляется согласно любой из множества сигнальных технологий (например, PWM).
Следует еще раз отметить, что предыдущий пример использования нескольких различных конфигураций связи (например, Ethernet/DMX) в системе освещения согласно одному варианту выполнения настоящего изобретения приведен только в целях иллюстрации, и что изобретение не ограничивается этим конкретным примером. Из вышеизложенного понятно, что одно или несколько осветительных устройств, как говорилось выше, способны генерировать высокоуправляемый переменный цветной свет в широкой цветовой гамме, а также белый свет с переменной цветовой температурой в широком диапазоне цветовой температуры.
Как видно из Фиг. 3А-3D, на них изображены виды спереди, сзади, сбоку и сверху высокопроизводительного архитектурного осветительного прибора (или светильника) 300, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. В приборе 300 применены несколько осветительных устройств (например, два устройства 301 и 302, показанные на Фиг. 3А), жестко закрепленных в приборе, расположенных под углом относительно друг друга, и способных испускать узкий луч света на значительные расстояния к целевому объекту. Как подробно показано ниже, прибор выполнен с возможностью достижения значительных преимущественных свойств испускания света и рассеяния тепла. Прибор 300 может дополнительно быть частью сетевой системы осветительных приборов, как описано выше со ссылкой на Фиг. 1-2.
Как показано на Фиг. 3A-3D, в некоторых вариантах осуществления осветительный прибор 300 включает в себя систему позиционирования, состоящую из пары лап 310 скобы, соединенной с опорой 315 скобы. Лапы скобы могут быть изготовлены из алюминия, например, путем литья. Опора скобы может быть выполнена из стали, например, путем штамповки. Лапы скобы дополнительно присоединены к соответствующим СИД осветительным устройствам 301 и 302 с помощью пары суппортов 320 и образуют разъемный корпус 316 прибора.
Во многих вариантах осуществления, суппорты могут быть сделаны из алюминия, и жестко ориентируют осветительные устройства относительно друг друга и обеспечивают точку поворота скобы. Суппорты прикреплены к поворотному узлу 323 корпуса, что позволяет разъемному корпусу прибора поворачиваться, в то время как лапы скобы остаются фиксированными. Поворотный узел включает в себя удерживающий прибор кронштейн 325, который постоянно прикреплен к опорам и дополнительно включает в себя индикатор 328 точного вращения.
В других вариантах осуществления изобретения, осветительные устройства 301 и 302 жестко закреплены в раме и лапы 329 скобы прикреплены непосредственно к раме без суппортов 320, как показано на Фиг. 3E через, например, поворотный узел 323 корпуса, или через боковые крепежные болты (не показано). Последний вариант осуществления позволяет конечному пользователю надежно закрепить осветительные устройства 301 и 302 относительно к лапам скобы стандартным ключом.
Перед работой прибор 300 устанавливается с нужной стороны на опорную лапу 335 опоры 315 скобы. Как видно, в частности, на фиг. 3B, лапа крепления 335 включает в себя несколько дугообразных прорезей 338 для установки и обеспечения полного вращения на 360°, а также грубое наведение прибора. В некоторых вариантах осуществления, разъемный корпус 316 прибора может поворачиваться с использованием поворотного узла 323, и направлять свет через архитектурную поверхность, которая может быть порядка 300-500 футов в длину.
Как опять же видно из Фиг. 3A-3D, осветительный прибор 300 дополнительно включает в себя корпус 330 контроллера, содержащий блок питания и схему управления для обеспечения питанием источников света и управления мощностью светового излучения осветительных устройств. Как показано на Фиг. 3А, хотя корпус устанавливается в задней части прибора, его можно видеть с лицевой стороны, благодаря зазору 332, который существует между осветительными устройствами. Как будет обсуждаться более подробно со ссылкой на Фиг. 3G, зазор может оказаться полезным при управлении тепловым режимом прибора.
Источники питания и источники данных (не показано) предпочтительно подключены к прибору 300 через водонепроницаемый разъем питания и данных 340. Как показано на Фиг. 3B вместе с Фиг. 3C, каждое из осветительных устройств разъемного корпуса 316 прибора включает в себя множество теплорассеивающих ребер 345, образующих единую структуру, которая может быть выполнена из алюминия или иного теплопроводного материала путем литья, формования, либо штамповки. Ребра 345 работают на поглощение тепла, выделяемого СИД осветительными устройствами при эксплуатации осветительного прибора 300. В одном варианте осуществления, ребра 345 выполнены с возможностью продолжения до компаундной изогнутой поверхности, которая в «зализанном» дизайне согласуется с поверхностью корпуса 330 контроллера, как показано на Фиг. 3А-3G. Таким образом, ребра 345 работают также на защиту значительной части корпуса контроллера, тем самым, например, защищая корпус от случайного удара или небрежного обращения во время установки.
В некоторых вариантах осуществления, каждое осветительное устройство прибора 300 включает в себя защитную раму 350, которая с помощью литья может быть выполнена из пластика, например, акрилонитрил-бутадиен-стирола («АБС»). Рама 350 крепится к ребрам 345 каждого осветительного устройства с помощью множества задвижек 355.
Как более подробно рассматривается ниже, в различных вариантах изобретения осветительное устройство 300 выполнено и расположено так, что его составные части соединены вместе для обеспечения подачи значительного потока воздуха. В некоторых показательных вариантах осуществления, осветительные устройства 301 и 302, а также корпус 330 контроллера (в котором располагается блок питания и схема управления) механически соединены вместе двумя суппортами 320 (или непосредственно соединены с лапами скобы) таким образом, чтобы обеспечить существенные воздушные зазоры между каждым осветительным устройством и корпусом 330 контроллера для облегчения теплоотвода. Кроме того, как видно, в частности, на Фиг. 3D, в различных вариантах осуществления данной технологии, в каждом осветительном устройстве между прилегающими теплорассеивающими ребрами 345 существует зазор 360 для облегчения прохождения воздуха по прибору для его охлаждения.
Устройство 300 рассчитано на высокую оптимальную производительность, и во многих вариантах осуществления, имеет относительно большие размеры по сравнению с обычными СИД осветительными приборами подобного типа. Например, в одном варианте осуществления, прибор 300 весит около 40 фунтов (около 18,2 кг) и имеет следующие размеры: около 24 дюймов (около 61 см) в длину, 24 дюймов (около 61 см) в ширину и 24 дюйма (около 61 см) в высоту.
Как показано на Фиг. 3E, каждое осветительное устройство прибора 300 дополнительно включает в себя первую линзу 365, которая может быть выполнена из акрилового листа путем формовки. Линза 365 выполнена с возможностью улучшения, например, однородности света, излучаемого прибором. Для обеспечения дополнительного формирования оптической функциональности луча на внутренней поверхности первой линзы может находиться светорассеивающая пленка, например, голографическая пленка. В каждом осветительном устройстве, первая линза крепится к унитарной конструкции теплорассеивающих ребер 345 с помощью второй рамы 370, которая может быть выполнена из алюминия, например, путем литья. Рама 370 включает в себя множество отверстий 375 для крепления рамы с передней поверхности с помощью винтов. Рама дополнительно включает в себя множество выемок 380 по внешнему периметру для частичного приема/размещения крюков и задвижек 355 рамы 350. Прокладка (не показано) между второй рамой и первой линзой защищает внутренние компоненты данного осветительного устройства от окружающей среды. Рама 370 линзы крепится к теплорассеивающим ребрам 345 с помощью винтов 392. Рама линзы дополнительно включает в себя удерживающие линзу края 395, которые выступают за участок линзы 365, тем самым удерживая ее.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, линза 365 представляет собой легко заменяемые рассеивающие линзы 8 *, 13°, 23”, 40', 63” и асимметричную линзу с углами 5”×17”, обеспечивающие разнообразие фотометрического распределения для множества применений, в том числе прожекторного освещения, подсветки стенных проемов и асимметричного заливающего освещения стен.
На Фиг. 3F показан прибор 300 в частичном разрезе по линии 3F-3F, как показано на Фиг. 3D. Во многих вариантах осуществления данной технологии, существует зазор 385 между любым из осветительных устройств 301 и 302 и корпусом 330, для подачи окружающего воздуха в прибор. Блок питания и схема 390 управления находятся в корпусе 330 контроллера. Раскрываемые здесь способы и устройство управления прибором можно найти, например, в патентах США №№ 7233831 и 7253566. Кроме того, во многих показательных вариантах осуществления, блок питания и схема управления выполнены на основе конфигурации блока питания, на который поступает напряжение переменного тока и который выдает напряжение постоянного тока для питания одного или нескольких светодиодов, а также других схем, которые могут быть связаны со светодиодами. В различных вариантах, пригодные источники питания могут быть выполнены на основе импульсных источников питания, в частности, могут быть выполнены с возможностью обеспечения улучшенного относительно высокого коэффициента мощности источника питания. В одном показательном варианте осуществления, одна ступень коммутации может быть использована для подачи питания к нагрузке с высоким коэффициентом мощности. Различные примеры конфигураций и концепций энергоснабжения, которые, по меньшей мере, частично имеют отношение к настоящему изобретению или подходят для него, раскрыты, например, в патенте США № 7256554.
На Фиг. 3G, представлен вид в перспективе прибора 300 в частичном разрезе по линии сечения 3F-3F, как показано на Фиг. 3D. Вид на Фиг. 3G приведен для облегчения понимания механизма, с помощью которого прибор 300 охлаждается в окружающем воздухе. Сечение на Фиг. 3G проходит через корпуса пары противоположных теплорассеивающих ребер 345, расположенных на разных осветительных устройствах 100. Зазоры 385 между корпусом 330 источника питания и осветительными устройствами 100 соединены с зазором 332 между осветительными устройствами 100, обеспечивая тем самым беспрепятственный путь для потока воздуха через прибор, как показано стрелками 401. Окружающий воздух поступает также в зазоры 360 (не показано) между прилегающими ребрами каждого подузла, как показано стрелкой 402, а также может выходить через зазоры 385 и 332. В целом, раскрываемая здесь технология предусматривает создание и поддержание «эффекта вытяжной трубы» в приборе, используемого самостоятельно или в сочетании с другими факторами, связанными с уменьшением теплового сопротивления, такими как увеличение площади поверхности теплорассеивающих элементов и совершенствование теплового взаимодействия между светодиодом (светодиодами) прибора, и одним или несколькими теплорассеивающими элементами. Получаемый в результате высокоскоростной поток в системе естественного охлаждения способен эффективно рассеивать отходящее тепло из внешнего архитектурного осветительного прибора без необходимости активного охлаждения, например, с помощью вентилятора. В процессе эксплуатации осветительного прибора, воздушные зазоры ориентированы, по существу, вертикально, чтобы создавать в приборе эффект вытяжной трубы для усиления потока воздуха вдоль теплоотвода/ребер. В различных вариантах, сочетание увеличенной площади поверхности прибора, усиление теплового потока, отводимого от светодиодов и связанной с ними электроники, а также «эффект вытяжной трубы» соответственно способствуют уменьшению теплового сопротивления между светодиодами и окружающей средой. Теплорассеивающая конструкция выполнена с возможностью иметь значительную площадь поверхности для эффективного содействия прохождению теплового потока и создания «эффекта вытяжной трубы». Как легко определят специалисты в данной области техники, «эффект вытяжной трубы» (известный также как «эффект тяги») представляет собой движение воздуха в конструкцию и из конструкции, например, в зданиях или контейнерах, приводимое в действие выталкивающей силой, возникающей из-за разницы в плотности внутреннего и внешнего воздуха, полученной из-за различий в температуре и влажности. В раскрываемой здесь технологии используется этот эффект для облегчения рассеяния тепла при эксплуатации прибора 300.
Как показано стрелками 401 и 402 на Фиг. 3G, когда прибор 300 занимает положение для испускания света вверх, вдоль крупной архитектурной поверхности (направление силы тяжести, g, показано стрелкой 420), прохладный окружающий воздух втягивается в прибор через зазоры 360 и 385. Затем охлаждающий воздух выходит через зазор 332. Таким образом, тепло, выделяемое СИД осветительными устройствами, проходит через ребра 345 и рассеивается охлаждающим окружающим воздухом. Улучшенная эффективность рассеивания тепла, в свою очередь, приводит к улучшению преобразования энергии и повышению производительности и долговечности СИД осветительных устройств. Таким образом, за счет уменьшения теплового сопротивления между СИД осветительными устройствами и окружающим воздухом через сочетание признаков, таких, как большая площадь поверхности теплорассеивающих ребер и создании «эффекта вытяжной трубы» посредством особой конструкции прибора, надежность и производительность прибора повышается.
Как показано далее на Фиг. 3G, каждое осветительное устройство включает в себя отделение 397, в котором расположены многочисленные СИД источники 104 света, при этом каждый источник установлен и выровнен с соответствующим оптическим рефлектором 400, предназначенным для отражения и направления света, генерированного источниками света. Количество СИД источников света/пар оптических рефлекторов в осветительном устройстве подбирается для обеспечения нужной мощности светового излучения при освещении больших архитектурных сооружений. В некоторых показательных вариантах осуществления, некоторые или все источники света данного осветительного устройства могут представлять собой СИД узлы «чип-на-плате» (COB), т.е. один или несколько полупроводниковых чипов (или «кристаллов»), в которых проделан один или несколько СИД переходов, и в которых чип (чипы) смонтирован (например, наклеен) непосредственно на печатную плату (ПП). Чип (чипы) и затем провод крепятся к печатной плате, после чего для покрытия чипа (чипов) и проводного соединения может быть использован шарик из эпоксидной смолы или пластика. В одном варианте осуществления, в качестве соответствующих источников 104 света на общую монтажную плату или подложку осветительного устройства могут быть установлены несколько таких узлов. В других вариантах осуществления, СИД узлы «чип-на-плате», служащие в качестве источников света, могут быть выполнены с возможностью генерирования различных спектров излучения, как показано далее. Подходящие для испускания белого или цветного света светодиоды высокой интенсивности можно закупить в Cree, Inc., г. Дюрам, штат Северная Каролина, или Philips Lumileds, г. Сан-Хосе, штат Калифорния. В одном варианте осуществления, прибор 300 включает в себя около плотно скомпонованных 108 СИД источников, и способен обеспечить общую мощность около 5000 люмен и около 1 фут-свечи (около 10 лк) на расстоянии в пределах от 300 до 500 метров от осветительного прибора 300. Количество энергии, используемой для работы такого большого количества СИД источников света, составляет порядка 250 ватт, потребляемых СИД источниками, и 350 ватт, потребляемых прибором в целом. Поскольку СИД источники не рассеивают тепло радиационно, тепло должно рассеиваться за счет теплопроводности и конвекции, и потому прибор имеет вышеописанную конструкцию для успешного выполнения этой задачи. Таким образом, прибор 300 обеспечивает великолепную мощность светового излучения и способен работать от около 30000 до 80000 часов без замены СИД источников света 104, по меньшей мере, частично, за счет улучшенного управления свойствами теплового режима, о чем говорилось выше.
Как показано далее на Фиг. 3G, наружная половина 403 и внутренняя половина 404 корпуса 330 источника питания соединены друг с другом с помощью множества винтов 405.
На Фиг. 4A показан вид в перспективе наружной половины 403 корпуса 330, в том числе конфигурация блока питания и схемы 390 управления. Внешняя половина 403 снабжена отверстиями 422 для установки винтов 405. На Фиг. 4B представлен вид в разрезе наружной половины 403 по линии сечения 4B - 4В, как показано на Фиг. 4А. Внешняя половина корпуса 330 источника питания дополнительно включает в себя множество опор 425, за счет которых блок питания и схема управления 390 не соприкасаются с корпусом и между ними существует зазор 427, что повышает безопасность прибора 300 и снижает риск короткого замыкания между схемой 390 и корпусом 330. Наружная половина 403 дополнительно включает в себя стенки 430, которые находятся в тепловом, но не электрическом контакте с источником питания и схемой управления, для отвода тепла от микросхем на корпус и в окружающий воздух.
В различных вариантах осуществления этой технологии, осветительные устройства в разъемном корпусе 316 прибора имеют одинаковую конфигурацию, в том числе расположение СИД источников 104 света и их спектральную мощность. В других вариантах осуществления, спектральные свойства одного осветительного устройства отличаются от свойств другого осветительного устройства. Кроме того, осветительные устройства 301 и 302 могут принимать адресные команды и управляться одновременно и одинаково, либо независимо друг от друга, как подробно описано со ссылкой на Фиг. 1, тем самым обеспечивая повышенное разнообразие цветовой гаммы и цветопередачи, особенно при объединении спектральной мощности осветительных устройств для освещения целевого объекта. Например, осветительное устройство 301 может обеспечить красный, зеленый и синий цвета (К+З+С), а осветительное устройство 302 испускает только белый свет или изумрудно-зеленый либо голубой. Такая конфигурация может быть полезна для реализации, например, кремово-пастельных цветов. В качестве альтернативного варианта, одно осветительное устройство может обеспечить К+З+С, в то время как другое осветительное устройство испускает иной триплет цветов/ длин волн, в том числе янтарного, ультрафиолетового света и т.д. Такая конфигурация полезна для обеспечения большей цветовой гаммы.
Кроме того, разъемная конструкция прибора обеспечивает различные сочетания конфигураций освещения. Поскольку каждое осветительное устройство прибора является индивидуально адресуемым и управляемым, на осветительных устройствах можно использовать различные линзы. Например, в некоторых вариантах осуществления, чтобы осуществить цветную уличную подсветку большого фасада, на нижнем устройстве прибора можно использовать один тип рассеивающей линзы, и при этом использовать рассеивающие линзы иного типа для создания сотен контрастных или дополнительных цветных оттенков на стенах здания. В других вариантах осуществления, осветительные устройства могут быть размещены в приборе под заданным углом, так что генерируемые ими лучи в целом перекрываются в нужном диапазоне от прибора 300. Как уже упоминалось выше, эта конфигурация применима для обеспечения большей цветовой гаммы и светового потока при освещении расположенного в ряд объекта.
Как уже говорилось выше, желательно испускать луч света на расстояния порядка сотен футов. Однако в связи с временным циклом оптики полного внутреннего отражения, очень трудно добиться узких углов раствора луча, например, 5” луча из-за размера этого агрегата. Таким образом, как видно теперь из Фиг. 5A-5E, оптический рефлектор 400 предназначен для обеспечения плотно упакованной конфигурации СИД осветительных устройств и для испускания луча с очень узким углом раствора, например, равным 5 градусам. Тем не менее, узкий угол раствора луча может привести к относительно большим размерам оптики. Оптический рефлектор данного изобретения специально скомпонован из множества участков, для обеспечения необходимых размеров при оптимизации плотности СИДосветительных устройств и минимизации ущерба для вторичной оптики, находящейся в оптическом рефлекторе.
Что касается, в частности, Фиг. 5A, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения оптический рефлектор 400 включает в себя верхний участок 440, имеющий внутреннюю поверхность 445, и нижний участок 450. Между верхним и нижним участками расположена вторая линза 455, которая может быть выполнена из прозрачного поликарбоната путем, например, формования. При формовании линза выполняется предпочтительно путем хода расплава через центральный литник, чтобы свести к минимуму нежелательные проблемы с текучестью при формовании. Могут также быть использованы другие материалы, например, акрил и другие виды пластика или штампованного/формованного/нарезанного металла.
Верхний и нижний участки могут быть изготовлены из поликарбоната, например, способом формования, а также покрыты светоотражающими веществами, такими как алюминий, серебро, золото, или другими подходящими светоотражающими материалами, для отражения света, излучаемого СИД осветительными устройствами. Разделение оптического рефлектора на две части с последующей сборкой не только упрощает установку линзы над СИД источниками света, но и улучшает качество покрытия.
Вторая линза крепится между верхним и нижним участками с помощью трех крепежных кронштейнов 460. Оптический рефлектор дополнительно включает в себя лапу 463 крепления, образующую три дуговых зазора 465, для монтажа оптического рефлектора винтами к печатной плате (ПП) со светодиодами. Верхний и нижний участки являются отдельными деталями, которые могут быть установлены по отдельности, что дает многочисленные преимущества, более подробно описанные со ссылкой на Фиг. 6А-6C.
Как видно на Фиг. 5B - 5D, поверхность 470 нижнего участка 450 покрыта отражающим материалом и выровнена с поверхностью 445 для обеспечения гладкой поверхности.
Верхний участок 440 включает в себя выступающий край 475, выполненный с возможностью установки в три стопорные стенки 480 нижнего участка 450. Нижний участок образует глубокое углубление 485 между каждой стопорной стенкой 480 и прилегающей опорной стенкой 486. Каждая из трех опорных стенок имеет верхнюю поверхность 487, которая образует мелкое углубление 490, в котором установлен один из крепежных кронштейнов 460 второй линзы 455.
Как видно, в частности, из Фиг. 5D, стопорные стенки 480 могут двигаться радиально, как указано стрелкой 495, зацепляя выступающий край верхнего участка. Нижний участок 450 включает в себя стенку 496, которая образует отражающую поверхность 470. Стенка 496 примыкает к подпорным стенкам 486, так что при этом верхняя поверхность 498 стенки 496 имеет одинаковую протяженность с поверхностями 487 опорных стенок 486. Нижний участок 450 дополнительно включает в себя нижнюю поверхность 500, которая образует отверстие 505, в которое при сборке прибора устанавливается отдельный СИД источник света. Нижняя поверхность дополнительно образует прорези 510 и четыре гибких элемента 515, для надежной установки СИД источников света. Гибкие элементы могут сгибаться, как показано стрелкой 520 для корректировки различий в размерах между отдельными СИД источниками освещения.
Обратимся теперь, в частности, к Фиг. 5E, где представлен оптический рефлектор 400 в разрезе по линии сечения 5E-5E, как показано на Фиг. 5А и 5D. В различных вариантах осуществления, диаметр D верхнего участка 440 примерно равен диаметру d нижнего участка 450, и составляет около 1,4 дюйма (3,5 см); высота H оптического рефлектора составляет около 1,3 дюйма (3,25 см) и высота h нижнего участка составляет около 0,5 дюйма (1,25 см).
Как видно из Фиг. 6A-6C, при монтаже оптического рефлектора 400 достигается плотно упакованная конфигурация СИД источников света/узлов «чип-на-плате», тем самым повышается мощность светового потока и испускания архитектурного светильника. За счет, по меньшей мере, частично, разъемной конфигурации, включая верхний участок 440 и нижний участок 450, оптический рефлектор может быть зафиксирован с помощью крепежа, например, множества винтов 522, устраняя тем самым необходимость применения адгезивов. При использовании винтов оптический рефлектор легко снять и заменить, обеспечивая доступ к СИД печатным платам (ПП) для замены/ремонта при минимизации отходов.
Как видно, в частности, из конструкции прибора 300 на Фиг. 6A, сначала на СИД печатные платы (ПП) с помощью винтов 522 монтируются нижние участки 450 оптического рефлектора. Нижняя поверхность 500 каждого нижнего участка выравнивается для установки, по меньшей мере, участка, например, эпоксидно - пластиковой первичной линзы СИД источника света 104 (например, узла «чип-на-плате») в отверстие 505. После установки СИД источника, каждый нижний участок крепится к печатной плате.
Как показано на Фиг. 6B, после установки нижних участков 450 оптического рефлектора, прилегающие оптические устройства рефлектора располагаются впритык друг к другу на лапе крепления 463, на нижние участки устанавливается вторая линза 455, при этом крепежные кронштейны 460 встают в углубления 490 (показаны на Фиг. 6A) верхних поверхностей 487. Затем, как показано на Фиг. 6C, верхние участки 440 вставляются в нижние участки 450, образуя место сопряжения 525, где верхняя поверхность 498 (показана на Фиг. 6B) каждого нижнего участка смыкается со своим соответствующим верхним участком. Если бы оптический рефлектор не имел разъемной конструкции, было бы очень трудно, если вообще возможно, получить доступ к крепежным деталям на крепежной лапе, если только не оставлять зазоров между основаниями прилегающих оптических элементов. Таким образом, предлагаемый настоящим изобретением светильник позволяет обеспечить плотно упакованную конфигурацию, которая не требует использования адгезивов и которая улучшает мощность светового потока на единицу площади прибора. В ряде других вариантов выполнения, адгезивы могут быть использованы для крепления оптического рефлектора к СИД печатным платам (ПП). Разъемная конфигурация предлагаемого настоящим изобретением оптического рефлектора обеспечивает дополнительное преимущество улучшенного размещения второй линзы 455. То есть вторая линза 455 может быть размещена в оптическом рефлекторе 400 таким образом, чтобы свести к минимуму царапины и поломки второй линзы и предотвратить царапины на покрытии поверхности 445.
В различных вариантах осуществления, вместо использования винтов для крепления нижнего участка 450 на СИД печатную плату (ПП), каждый дуговой зазор 465 лапы крепления 463 выполнен с возможностью защелочного соединения на штифт, прикрепленный к СИД печатной плате (ПП). Дуговой зазор может быть выполнен с возможностью насадки на штифт при вращении нижнего участка вокруг его центральной оси. В качестве альтернативного варианта, дуговой зазор может быть выполнен с возможностью насадки на штифт путем нажатия на нижний участок по направлению вниз, в сторону светодиодной печатной платы.
В различных вариантах осуществления изобретения, для улучшения оптических показателей, окончательный профиль оптического рефлектора представляет собой скорее оптимизированную сплайн-поверхность, чем параболу.
Как видно на Фиг. 7, архитектурный осветительный прибор 600 согласно альтернативным вариантам осуществления данного изобретения включает в себя монтажную плиту 615 и разъемный корпус 616 светодиода, содержащий два субблока 618. Субблоки 618 имеют конфигурации, которые несколько отличаются друг от друга. В частности, более удаленный от монтажной плиты субблок снабжен ручкой/подъемным крюком 619, встроенным среди множества теплорассеивающих ребер 645, для ручного подъема осветительного прибора 600. Пара опор 620 образует отверстия 621, которые обеспечивают другой вход (в дополнение к зазорам 685 между субблоками и корпусом 630 источника питания - схемы управления) для охлаждающего окружающего воздуха, а также могут пригодиться при подъеме осветительного прибора. Разъемный корпус светодиода выполнен с возможностью вращения вокруг поворотного узла 623, расположенного между монтажной плитой и теплорассеивающими ребрами нижнего субблока 618.
В соответствии с настоящим изобретением внешний архитектурный осветительный прибор светильника имеет превосходную световую мощность и качество, полезные для выполнения крупномасштабного фасадного заливающего освещения при внешних архитектурных применениях. Уникальная конструкция обеспечивает тепловые, оптические и эстетические признаки, результатом чего является создание превосходного осветительного прибора для эффективного и управляемого освещения самых крупных и заметных наружных сооружений.
Хотя здесь были описаны и проиллюстрированы различные варианты выполнения настоящего изобретения, специалисты в данной области техники могут легко представить себе множество других средств и/или конструкций для выполнения функций и/или получения результатов и/или одного или нескольких описанных здесь преимуществ, и каждое из таких изменений и/или модификаций считается выполненным в пределах объема описанных здесь вариантов осуществления настоящего изобретения. В более общем плане, специалистам в данной области техники легко понять, что все описанные здесь параметры, размеры, материалы и конфигурации призваны служить примером и что фактические параметры, размеры, материалы, и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, для которого и используется идея или идеи изобретения. Специалисты в данной области техники определят, или будут в состоянии установить обычным экспериментальным путем многие эквиваленты описанных в настоящем документе конкретных вариантов выполнения изобретения. Соответственно, нужно понять, что вышеизложенные варианты выполнения изобретения представлены только в качестве примера, и что в пределах объема зависимых пунктов формулы изобретения и их эквивалентов варианты осуществления изобретения могут выполняться иначе, чем конкретно описано и представлено в формуле изобретения. Предлагаемые варианты выполнения настоящего изобретения ориентированы на каждый конкретный признак, систему, деталь, материал, инструментарий и/или способ, описанные в этом документе. Кроме того, любое сочетание из двух или нескольких таких признаков, систем, деталей, материалов, инструментариев и/или способов, если такие признаки, системы, детали, материалы, инструментарии и/или способы не являются взаимно несовместимыми, входит в пределы объема настоящего изобретения.
Все определения в той редакции, в которой они сформулированы и использованы в настоящем документе, следует понимать согласно определениям, содержащимся в словарях, а также документах, включенных сюда путем ссылки и/или обычным значениям установленных терминов.
Неопределенные артикли «а» и «an» при использовании в настоящем описании и в формуле изобретения, следует понимать как «по меньшей мере, один», если только ясно не указано иное.
Использованное в описании и формуле изобретения выражение «и/или» следует понимать в значении «один или оба» соединяемые элемента, т.е. элементы, которые совместно присутствуют в некоторых случаях и раздельно в других случаях. Несколько элементов, перечисленных с «и/или»; следует толковать таким же образом, то есть «один или несколько» соединенных элементов. Помимо элементов, специально выделенных с помощью «и/или», возможно присутствие также других элементов, будь то связанных или не связанных с данными отдельно выделенными элементами. При этом, в качестве неограничивающего примера, ссылка на «А и/или B», при использовании в сочетании с допускающими смысловое расширение языковыми единицами, такими как «содержащий», может относиться, в одном варианте осуществления, только к «А» (возможно, при этом включая в себя элементы, отличные от B), а в другом варианте осуществления, только к «В» (возможно, при этом включая в себя элементы, отличные от А), а в еще одном варианте осуществления, как к «А», так и к «В» (возможно, при этом включая в себя другие элементы) и т.д.
В значении, использованном в описании и формуле изобретения, «или» следует понимать как имеющее тот же смысл, что и «и/или», как показано выше. Например, при разбивке элементов в списке «или» либо «и/или» должны толковаться включительно, т.е. подразумевается включение в свой состав по меньшей мере, одного, но и возможно, более одного из числа элементов в списке, и, возможно, дополнительных не включенных в список элементов. Только термины, четко указывающие на противоположное, такие, как «только один» или «именно один из», или, в случае использования в данной формуле изобретения, «состоящий из», будет относиться к включению в состав только одного элемента из числа либо списка элементов. В целом, термин «или» в используемом здесь значении должен истолковываться как указание на эксклюзивные альтернативы (например, «один или другой, но не оба»), когда ему предшествуют термины исключительности, такие, как «либо», «один из», «лишь один из» или «только один из». «Состоящий по существу из» при использовании в формуле изобретения имеет свое обычное значение, применяемое в области патентного права.
Использованное в описании и формуле изобретения выражение «по меньшей мере один», со ссылкой на список из одного или нескольких элементов, следует понимать как обозначающее, по меньшей мере, один элемент, выбранный из одного или нескольких элементов в списке элементов, но не обязательно каждый из элементов, конкретно перечисленных в списке элементов и не исключая каких-либо сочетаний элементов в списке элементов. Это определение также допускает, что возможно присутствие иных элементов, помимо элементов, конкретно определенных в перечне элементов, к которым относится выражение слова «по меньшей мере один», будь они связаны или не связаны с данными конкретно определенными элементами. Таким образом, в качестве неограничивающего примера, «по меньшей мере, один из А и B» (или, эквивалентно, «по меньшей мере, один из А или В», или, эквивалентно «по меньшей мере, один из А и/или B») может относиться, в одном варианте осуществления, по меньшей мере, к одному «А», возможно, в том числе более чем к одному «А», «В» при это не присутствует (и возможно, в том числе к элементам помимо B); в другом варианте осуществления, относится, по меньшей мере, к одному «В», возможно, в том числе более чем к одному «B», «А» при этом не присутствует (и возможно, в том числе к элементам помимо «А»); а в еще одном варианте осуществления, относится, по меньшей мере, к одному «А», возможно, в том числе более чем к одному «А», и, по меньшей мере, к одному «В», возможно, в том числе более чем к одному «В» (и возможно, в том числе к другим элементам) и т.д.
Следует также иметь в виду, если ясно не указано обратное, что в любом заявленном здесь способе, которые содержат более одного этапа или действий, порядок этапов или действий способа не обязательно ограничиваются порядком, в котором излагаются этапы или действия способа. В изложенном выше описании, а также формуле изобретения, все переходные выражения, такие как «содержащий», «включающий в себя», «несущий», «имеющий», «охватывающий», «состоящий из», и тому подобные следует рассматривать как допускающие смысловое расширение, т.е. означающие «в том числе, но не ограничиваясь». Только переходные выражения «состоящий из» и «состоящий по существу из» должны рассматриваться как переходные выражения соответственно закрытого или полузакрытого типа.