ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, ЛАМПА И СВЕТИЛЬНИК
LIGHTING DEVICE, LAMP AND FIXTURE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к световым устройствам, которые испускают различные цветовые распределения через различные части светового выходного окна осветительного устройства. Такие световые устройства используются, например, в светильниках, которые расположены около потолка офиса. Свет первого цвета испускается в потолок, чтобы создать специальную окружающую обстановку, а свет второго цвета испускается, например, в направлении столов в офисе для получения на столах нужной осветительной ситуации. Такие световые устройства используются также в фарах автомобилей. Во избежание ослепления других пользователей на дороге в переднем направлении относительно автомобиля посылается больше желтого света, а в боковую сторону дороги посылается больше синего света для обеспечения водителю лучшей видимости боковой части дороги.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Опубликованная патентная заявка WO2009/150574А1 раскрывает ламповое устройство, которое в разных направлениях испускает различные волновые спектры. Это ламповое устройство содержит два источника света, каждый из которых испускает свет различного волнового спектра. Ламповое устройство содержит различные оптические средства, чтобы направлять свет различных волновых спектров в разных направлениях. Один вариант осуществления относится к модифицированной световой колбе, которая в центре световой колбы содержит непрозрачный разделитель, на который нанесен первый световой излучатель, который испускает свет в окружающее пространство через первую часть световой колбы. В основании световой колбы выполнен второй световой излучатель, который испускает свет во вторую часть световой колбы и в непрозрачный, но отражающий разделитель. Первый световой излучатель испускает свет другого цвета, чем второй световой излучатель. Следовательно, через разные части световой колбы в окружающее пространство световой колбы испускается свет с цветом различных волновых спектров. Другой вариант осуществления указанной патентной заявки относится к размещению различных световых излучателей на разных сторонах непрозрачной опорной конструкции, которая помещена в модифицированную лампу таким образом, чтобы эти световые излучатели испускали свет различных цветов в противоположных направлениях. Еще один вариант осуществления относится к использованию отражателей или световодных структур, которые влияют на направление испускания света различного цвета, который испускается разными световыми излучателями.
Варианты осуществления указанной патентной заявки являются относительно сложными, поскольку они требуют, например, сложную схему электрических соединений внутри световой колбы, а также требуют наличия специальных конструкций, к которым подсоединены световые излучатели. Кроме того, эти ламповые устройства содержат по меньшей мере два световых излучателя, каждый из которых испускает разный цвет. Таким образом, ламповые устройства указанной патентной заявки являются относительно сложными и, как следствие - относительно дорогими.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечить осветительное устройство, которое испускает разные цвета света в различных направлениях и которое является экономически более эффективным.
Первый аспект изобретения обеспечивает осветительное устройство, как оно заявлено в п. 1 формулы изобретения. Второй аспект изобретения обеспечивает лампу, как она заявлена в п. 12 формулы изобретения. Третий аспект изобретения обеспечивает светильник, как он заявлен в п. 14 формулы изобретения. Обладающие преимуществами варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Осветительное устройство в соответствии с первым аспектом изобретения испускает первое цветовое распределение преимущественно в первом направлении и второе цветовое распределение преимущественно во втором направлении. Это осветительное устройство содержит световое выходное окно, источник света, светораспределяющий слой и люминесцентный материал. Свет испускается в окружающее пространство осветительного устройства через световое выходное окно. Световое выходное окно имеет первую часть для выхода света первого цветового распределения и вторую часть для выхода света второго цветового распределения. Вторая часть отличается от первой части. Источник света испускает свет предопределенного цветового распределения. Предопределенное цветовое распределение содержит свет первого цвета. Светораспределяющий слой частично отражает или рассеивает в обратном направлении падающий свет и частично пропускает падающий свет. Светораспределяющий слой расположен между источником света и второй частью светового выходного окна. Светораспределяющий слой не является полностью прозрачным и имеет край около светового выходного окна для разделения первой части и второй части. Люминесцентный материал преобразует свет первого цвета в свет второго цвета. Люминесцентный материал расположен в светораспределяющем слое или расположен между светораспределяющим слоем и второй частью светового выходного окна, или расположен на первой части светового выходного окна или на второй части светового выходного окна.
Светораспределяющий слой образует разделение между первой частью светового выходного окна и второй частью светового выходного окна. Край светораспределяющего слоя находится около границы между первой частью и второй частью светового выходного окна. Существенно, вследствие неполной прозрачности светораспределяющего слоя, что характеристики света с одной стороны светораспределяющего слоя отличаются от характеристик света с другой стороны светораспределяющего слоя. Светораспределяющий слой отражает часть или рассеивает в обратном направлении часть падающего света и пропускает часть падающего света, который исходит из источника света, и, в таком виде, эта часть света не передается через светораспределяющий слой и не испускается через вторую часть светового выходного окна. Кроме того, светораспределяющий слой может изменять другие характеристики света, такие как направления светового луча, особенно, когда светораспределяющий слой еще и рассеивает свет в прямом направлении, которое является направлением, в котором свет пропускается через светораспределяющий слой.
Люминесцентный материал создает иное цветовое распределение, чем цветовое распределение света источника света, и в комбинации со светораспределяющим слоем люминесцентный материал создает разницу в цвете света по обеим сторонам светораспределяющего слоя. Люминесцентный материал поглощает часть света первого цвета и частично преобразует энергию поглощенного света в свет второго цвета.
Люминесцентный материал может быть расположен между светораспределяющим слоем и второй частью светового выходного окна. Таким образом, свет второго цвета генерируется с боковой стороны светораспределяющего слоя, который направлен в сторону второй части светового выходного окна, и свет второго цвета в большой степени испускается через вторую часть светового выходного окна. Поскольку светораспределяющий слой не является полностью прозрачным и может частично отражать свет, то свет второго цвета пропускается через светораспределяющий слой лишь в ограниченной степени. Следовательно, лишь малая часть света, который выходит из осветительного устройства через первую часть светового выходного окна, является светом второго цвета. В этом случае главное назначение светораспределяющего слоя состоит в ограничении количества света второго цвета, который может быть пропущен через светораспределяющий слой. Кроме того, свет, который пропускается через светораспределяющий слой, и который исходит из источника света, является цветом предопределенного цветового распределения. Первый цвет частично поглощается, и в таком виде предопределенное цветовое распределение изменяется в сторону цветового распределения с меньшим количеством первого цвета. Таким образом, цвет, который выходит через вторую часть светового выходного окна, содержит ограниченное количество света первого цвета (в том виде, как он сгенерирован источником света). В то же время свет, который испущен через первую часть светового выходного окна, в большой степени исходит непосредственно от источника света и, возможно, содержит относительно малое количество света второго цвета, который пропущен через светораспределяющий слой. Таким образом, цветовое распределение света, который испущен через первую часть светового выходного окна, отличается от цветового распределения света, который испущен через вторую часть светового выходного окна.
Люминесцентный материал может быть также расположен в светораспределяющем слое. Свет второго цвета сгенерирован внутри светораспределяющего слоя и, как таковой, испускается по обеим сторонам светораспределяющего слоя. Свет предопределенного цветового распределения, который испущен источником света, частично отражается на светораспределяющем слое и испускается в окружающее пространство через первую часть светового выходного окна. Свет предопределенного цветового распределения частично входит в светораспределяющий слой. Внутри светораспределяющего слоя некое количество света первого цвета, который присутствует в свете предопределенного цветового распределения, поглощается люминесцентным материалом, и лишь ограниченное количество света первого цвета пропускается через светораспределяющий слой. Как следствие, свет, который испущен через первую часть, содержит значительную часть света предопределенного распределения, а другую часть - света второго цвета. Свет, который испущен через вторую часть светового выходного окна, состоит из света второго цвета и некоторого количества света, который исходит из источника света, однако часть света первого цвета уменьшена из-за поглощения света первого цвета люминесцентным материалом. Таким образом, цветовые распределения, испущенные через первую часть и через вторую часть светового выходного окна, отличаются.
Люминесцентный материал может быть также расположен на одной из частей светового выходного окна. В такой ситуации свет, который испущен через часть с люминесцентным материалом, содержит существенное количество света второго цвета, в то время как светораспределяющий слой пропускает только ограниченное количество света второго цвета через светораспределяющий слой. Следовательно, распределение света, испущенного через первую часть светового выходного окна, отличается от распределения света, испущенного через вторую часть светового выходного окна.
Осветительное устройство в соответствии с изобретением имеет относительно простую конструкцию. Источники света могут быть расположены в положении, которое является наиболее оптимальным относительно обеспечения энергии и обеспечения теплоотвода. Кроме того, светораспределяющий слой является относительно простым компонентом для разделения первой части светового выходного окна и второй части светового выходного окна, с тем, чтобы обеспечить различные характеристики светового излучения через разные части светового выходного окна. Кроме того, несложно обеспечить люминесцентный материал в светораспределяющем слое или между светораспределяющим слоем и второй частью светового выходного окна, поскольку люминесцентный материал может быть использован очень универсально внутри материалов или в качестве покрытий на других материалах. Таким образом, может быть изготовлено экономически эффективное световое устройство.
Следует заметить, что в контексте настоящего изобретения свет, который пропущен через вторую часть светового выходного окна, непосредственно или опосредованно возникает из света, который пропущен через светораспределяющий слой. В частности, свет второго цвета непосредственно возникает из света, который пропущен через светораспределяющий слой, потому что свет второго цвета есть результат преобразования части света предопределенного цветового распределения, который прошел через светораспределяющий слой. Свет, который не преобразован во второй цвет, возникает непосредственно из света, который прошел через светораспределяющий слой. Кроме того, часть света, который испущен через первую часть светового выходного окна и который не прошел через светораспределяющий слой, может содержать световые лучи, которые исходят прямо из источника света, и может содержать световые лучи, которые отражены или рассеяны светораспределяющим слоем.
Источник света может быть источником света любого типа, но в практическом варианте осуществления источник света представляет собой твердотельный световой излучатель, такой как светоизлучающий диод, органический светоизлучающий диод или лазерный диод. Кроме того, изобретение не ограничено световым устройством, которое содержит только один источник света. Осветительное устройство может содержать множество источников света, и по меньшей мере один из множества источников света испускает свет, который содержит первый цвет. В практическом варианте осуществления все источники света установлены на одной стороне светораспределяющего слоя.
Светораспределяющий слой имеет край, который является границей слоя. Этот край близок к световому выходному окну, и в одном варианте осуществления этот край находится в контакте со световым выходным окном, тем самым определяя дискретный переход от первой части светового выходного окна ко второй части светового выходного окна. В других вариантах осуществления между светораспределяющим слоем и световым выходным окном есть небольшое расстояние. Это расстояние должно быть достаточно малым, чтобы иметь по меньшей мере первую часть светового выходного окна, которая преимущественно испускает первое цветовое распределение, и вторую часть светового выходного окна, которая преимущественно испускает второе цветовое распределение. Если этот край не касается светового выходного окна, то между первой частью и второй частью светового выходного окна существует переходная область
В этом контексте, свет предопределенного цветового распределения, первого цвета и/или второго цвета обычно содержит цвет, имеющий предопределенный спектр. Предопределенный спектр, первый цвет и/или второй цвет, может содержать, например, основной цвет, имеющий конкретную спектральную ширину относительно предопределенной длины волны, или может, например, содержать множество основных цветов. Предопределенная длина волны есть средняя длина волны спектрального распределения лучистой мощности. В этом контексте, свет предопределенного цветового распределения может также включать в себя невидимый свет, такой как ультрафиолетовый свет. Свет основного цвета включает в себя, например, красный, синий, желтый и янтарный свет. Свет предопределенного цветового распределения первого цвета и/или второго цвета может также включать в себя смеси основных цветов, такие как синий и янтарный или синий, желтый и красный. Выбором, например, конкретной комбинации красного, зеленого и синего цвета светоизлучающим модулем может быть сгенерирован свет по существу любого цвета, включая белый.
Светораспределяющий слой является по меньшей мере светопропускающим, что означает, что по меньшей мере часть света, который падает на люминесцентный продукт, пропускается через этот люминесцентный продукт и снова испускается в окружение люминесцентного продукта. Светораспределяющий слой не является полностью прозрачным, имея в виду, что он не является полностью "чистым". Таким образом, внутри светораспределяющего слоя или на поверхности светораспределяющего слоя имеет место отражение и рассеяние, кроме того, некоторая часть света может быть также поглощена этим светораспределяющим слоем. Светораспределяющий слой не является полностью прозрачным, потому что если бы светораспределяющий слой был полностью прозрачным, то его функция разделения первой части светового выходного окна и второй части светового выходного окна не работала бы. Таким образом, люминесцентный продукт может быть частично прозрачным или может быть полупрозрачным.
В одном варианте осуществления светораспределяющий слой содержит диффузионную пластинку. Диффузионная пластинка лучше функционирует как разделительный слой между первой частью и второй частью светового выходного окна для получения первого цветового распределения, которое в большей степени отличается от второго цветового распределения. Эта диффузионная пластинка может содержать диффузионные или рассеивающие частицы.
В другом варианте осуществления по меньшей мере одно из предопределенного цветового распределения, первого цвета и второго цвета содержит свет с длиной волны в видимом световом спектре. В практическом варианте осуществления по меньшей мере одно из предопределенного цветового распределения, первого цвета и второго цвета не содержит свет вне видимого светового спектра. Выражение "не содержит свет вне видимого спектра" является относительным: небольшой процент, например, количество света менее, чем 5%, в по меньшей мере одном из предопределенного цветового распределения, первого цвета и второго цвета представляет собой свет вне видимого светового спектра.
В одном варианте осуществления люминесцентный материал является органическим люминофором. Органические люминофоры имеют высокую квантовую эффективность и часто являются прозрачными, что может предотвратить нежелательное рассеяние и увеличивает эффективность. Органические люминесцентные материалы имеют больше преимуществ. Положение и ширина спектра люминесценции могут быть с легкостью сделаны такими, чтобы он находился в любом месте видимого диапазона. Раз так, то относительно легко изготовить осветительное устройство, которое испускает белый свет с высокой эффективностью. Белый свет может быть комбинацией по меньшей мере двух цветов света, и, таким образом, осветительное устройство может содержать лишь один источник света, который испускает свет первого цвета, и содержит по меньшей мере один органический люминесцентный материал, который преобразует часть света первого цвета в свет второго цвета.
В дополнительном варианте осуществления органический люминофор содержит производные перилена.
В одном варианте осуществления осветительное устройство дополнительно содержит другой люминесцентный материал, расположенный между источником света и первой частью светового выходного окна, или расположенный между источником света и светораспределяющим слоем. Другой люминесцентный материал дополнительно влияет на световой выход осветительного устройства, а вследствие его положения первая часть светового выходного окна содержит больше света третьего цвета по сравнению со второй частью светового выходного окна. Светораспределяющий слой образует барьер для света третьего цвета, а раз так, то в направлении второй части светового выходного окна пропускается меньшее количество света третьего цвета. Следует заметить, что светораспределяющий слой с одной стороны, которая является стороной, направленной в сторону источника света, может быть покрыт другим люминесцентным материалом, и что другая сторона, которая является стороной, направленной от источника света, может быть покрыта люминесцентным материалом. Светораспределяющий слой может также содержать два слоя: первый слой с люминесцентным материалом и второй слой с другим люминесцентным материалом. Кроме того, в соответствии с предыдущими вариантами осуществления настоящего изобретения другой люминесцентный материал может быть органическим люминофором и может содержать производные перилена.
В другом варианте осуществления световое устройство дополнительно содержит дополнительный светораспределяющий слой, расположенный между светораспределяющим слоем и второй частью светового выходного окна. Этот дополнительный светораспределяющий слой не является полностью прозрачным. Световое выходное окно имеет третью часть, перекрывающуюся с сегментом второй части светового выходного окна. Дополнительный светораспределяющий слой имеет край около светового выходного окна для образования границы третьей части.
Свет, который во время работы проходит через третью часть светового выходного окна, проходит через светораспределяющий слой и дополнительный светораспределяющий слой. По меньшей мере часть света, которая во время работы проходит через вторую часть, проходит через светораспределяющий слой, а не через дополнительный светораспределяющий слой. По меньшей мере часть света, которая во время работы проходит через первую часть светового выходного окна, не проходит ни через светораспределяющий слой, ни через дополнительный светораспределяющий слой.
Таким образом, световые лучи, которые испущены через третью часть светового выходного окна, следуют по пути от источника света через светораспределяющий слой, через дополнительный светораспределяющий слой и, наконец, через третью часть светового выходного окна. Осветительное устройство в соответствии с этим вариантом осуществления обеспечивает световое выходное окно, которое состоит из трех частей, при этом первая часть испускает свет первого светового распределения, участок второй части, который не перекрывается с третьей частью, испускает свет второго светового распределения, и третья часть испускает свет третьего светового распределения, и таким образом, достигается большая гибкость в конструировании осветительного устройства, а световыми системами, которые используют осветительное устройство по настоящему варианту осуществления, могут быть сгенерированы более сложные световые картины.
В одном варианте осуществления осветительное устройство содержит дополнительный люминесцентный материал для преобразования света первого цвета в свет четвертого цвета. Этот люминесцентный материал расположен в дополнительном светораспределяющем слое или между дополнительным светораспределяющим слоем и третьей частью светового выходного окна. Дополнительный люминесцентный материал влияет на испускание света через вторую часть и третью часть светового выходного окна. В частности, через третью часть может быть пропущено больше света четвертого цвета по сравнению с участком второй части, который не перекрывается с третьей частью светового выходного окна. В частности, комбинация дополнительного светораспределяющего слоя и дополнительного люминесцентного материала обеспечивает дополнительную гибкость влиянию на световой выход осветительного устройства в конкретных направлениях. Кроме того, в соответствии с предыдущими вариантами осуществления, дополнительный люминесцентный материал может быть органическим люминофором и может содержать производные перилена.
В практических вариантах осуществления, если осветительное устройство содержит дополнительный люминесцентный материал, этот люминесцентный материал не расположен ни в дополнительном светораспределяющем слое, ни между дополнительным светораспределяющем слоем и третьей частью светового выходного окна. Таким образом, люминесцентный материал может быть расположен в светораспределяющем слое, между светораспределяющим слоем и той частью второй части, которая не перекрывается с третьей частью светового выходного окна, или между светораспределяющим слоем и дополнительным светораспределяющим слоем. Таким образом, в качестве примера, дополнительный светораспределяющий слой может иметь на той стороне, которая направлена в сторону светораспределяющего слоя, покрытие из люминесцентного материала, а на той стороне, которая направлена в сторону третьей части светового выходного окна - покрытие из дополнительного люминесцентного материала.
В одном варианте осуществления источник света выполнен на светораспределяющем слое, и источник света испускает свет в направлении от светораспределяющего слоя, или же источник света выполнен на дополнительном светораспределяющем слое, и источник света испускает свет в направлении от дополнительного светораспределяющего слоя. Через светораспределяющий слой может быть пропущен только тот свет, который отражен в обратном направлении световым выходным окном. Таким образом, существенное количество света, испущенного источником света, испускается непосредственно через световое выходное окно, и только относительно небольшая часть пропускается через светораспределяющий слой к другой части осветительного устройства для выхода из люминесцентного материала и чтобы затем испуститься через другую часть светового выходного окна. Таким образом, между первым цветовым распределением, испущенным через первую часть светового выходного окна, и вторым цветовым распределением, испущенным через вторую часть светового выходного окна, существует четкое различие. Если осветительное устройство имеет множество источников света, все они установлены на одной и той же стороне светораспределяющего слоя или дополнительного светораспределяющего слоя.
В другом варианте осуществления светораспределяющий слой и/или дополнительный светораспределяющий слой имеют форму, которая не является плоской, для влияния на направления, в которых свет отражается, рассеивается, пропускается и/или испускается. Форма светораспределяющего слоя и дополнительного светораспределяющего слоя является дополнительным параметром осветительного устройства, который влияет на выходные световые распределения через первую часть светового выходного окна и вторую часть светового выходного окна. Эта форма, например, может быть формой повторяющихся волн для отражения и/или рассеяния света, который падает на светораспределяющий слой или на дополнительный светораспределяющий слой, так что при этом достигается более широкое угловое распределение светового излучения, или же направления светового излучения распределены более равномерно.
В одном варианте осуществления осветительное устройство дополнительно содержит по меньшей мере одно из следующего: i) переключаемый рассеивающий элемент, установленный для рассеяния света в ответ на сигнал управления; ii) дихроматичный фильтр для фильтрации цвета света, который пропускается через этот дихроматичный фильтр, и отражения света другого цвета. Переключаемый рассеивающий элемент и/или дихроматичный фильтр может быть установлен с любым необходимым размещением, например, на одной из сторон светораспределяющего слоя или между источником света и светораспределяющим слоем, или же между светораспределяющим слоем и частью второй части светового выходного окна. Если переключаемый рассеивающий элемент и/или дихроматичный фильтр установлен между источником света и светораспределяющим слоем, то они могут соприкасаться с краем первой части светового выходного окна, тем самым дополнительно разделяя первую часть светового выходного окна, так что при этом через разные участки первой части светового выходного окна будут испускаться два различных цветовых распределения. Если переключаемый рассеивающий элемент и/или дихроматичный фильтр установлен между светораспределяющим слоем и частью второй части светового выходного окна, то они могут соприкасаться с краем второй части светового выходного окна, тем самым дополнительно разделяя вторую часть светового выходного окна, так что при этом через разные участки второй части светового выходного окна будут испускаться два различных цветовых распределения. Величина рассеяния переключаемым рассеивающим элементом может управляться сигналом управления. По специальному сигналу управления переключаемый рассеивающий элемент не рассеивает, по другому специальному сигналу управления переключаемый рассеивающий элемент рассеивает весь свет, который падает на переключаемый рассеивающий элемент.
В соответствии со вторым аспектом изобретения, предложена лампа, которая содержит осветительное устройство в соответствии с первым аспектом изобретения.
Лампа в соответствии со вторым аспектом изобретения обеспечивает те же самые преимущества, что и осветительное устройство в соответствии с первым аспектом изобретения и имеет подобные варианты осуществления с подобными эффектами, что и соответствующие варианты осуществления осветительного устройства.
В одном варианте осуществления лампа содержит модифицированную световую колбу или светопередающую трубку. Световое выходное окно образовано модифицированной световой колбой, а источник света расположен на основании модифицированной световой колбы. Или же световое выходное окно образовано частью светопередающей трубки, а источник света расположен в сегменте светопередающей трубки, отличной от светового выходного окна. Этот вариант осуществления обеспечивает благоприятные возможности для создания ламп, которые подходят к светильникам, предназначенным для обычных световых колб или световых трубок, и испускать в этих светильниках в разных направлениях свет различных цветовых распределений.
В соответствии с третьим аспектом, предложен светильник, который содержит осветительное устройство в соответствии с первым аспектом изобретения или содержит лампу в соответствии со вторым аспектом изобретения.
Светильник в соответствии с третьим аспектом изобретения обеспечивает те же самые преимущества, что и осветительное устройство в соответствии с первым аспектом изобретения или лампа в соответствии со вторым аспектом изобретения, и имеет подобные варианты осуществления с подобными эффектами, что и соответствующие варианты осуществления осветительного устройства.
Эти и другие аспекты изобретения очевидны и будут пояснены со ссылками на описанные далее варианты осуществления.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что два или больше вышеупомянутых вариантов осуществления, реализации и/или аспектов настоящего изобретения могут быть скомбинированы любым кажущимся полезным образом.
На основании настоящего описания специалистами в данной области техники могут быть выполнены модификации и изменения осветительного устройства, лампы или светильника, которые соответствуют описанным модификациям и изменениям светового устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
Фиг. 1 схематично показывает вариант осуществления осветительного устройства в соответствии с первым аспектом изобретения;
Фиг. 2а схематично показывает варианты осуществления лампы в соответствии со вторым аспектом изобретения;
Фиг. 2b схематично показывает другие варианты осуществления ламп с неплоскими светораспределяющими слоями;
Фиг. 3а схематично показывает вариант осуществления лампы, которая содержит два светораспределяющих слоя, каждый из которых содержит другой люминесцентный материал;
Фиг. 3b схематично показывает вариант осуществления лампы, в которой источники света выполнены на светораспределяющем слое;
Фиг. 4а и 4b схематично показывают варианты осуществления ламп, в которых первое люминесцентное покрытие и второе люминесцентное покрытие нанесены, соответственно, на первую часть и вторую часть светового выходного окна;
Фиг. 5а схематично представляет вариант осуществления световой трубки в соответствии со вторым аспектом изобретения; и
Фиг. 5b схематично представляет светильник в соответствии с третьим аспектом изобретения.
Следует заметить, что элементы, обозначенные на разных фигурах одними и теми же ссылочными номерами, имеют одни и те же конструктивные признаки и одни и те же функции или представляют собой одни и те же сигналы. Там, где функция и/или конструкция такого элемента уже была объяснена, нет никакой необходимости его повторного объяснения в подробном описании.
Фигуры являются лишь схематичными и выполнены не в масштабе. Некоторые размеры специально для ясности сильно увеличены.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первый вариант осуществления показан на Фиг. 1. Представлено поперечное сечение осветительного устройства 100. Осветительное устройство 100 имеет основание 120, на котором установлен источник 118 света. Источник 118 света испускает свет предопределенного цветового распределения 106. Хотя изображен только один луч 116 света предопределенного цвета, верхняя поверхность источника 118 света испускает свет по существу во всех направлениях. Свет предопределенного цветового распределения 106 содержит по меньшей мере свет первого цвета. Осветительное устройство 100 дополнительно содержит световое выходное окно, которое подразделено на первую часть 110 и вторую часть 102. Осветительное устройство содержит также светораспределяющий слой 108, который не полностью прозрачный и содержит два слоя, а именно: слой-носитель 114, который пропускает свет, и люминесцентный слой 112, который содержит люминесцентный материал. Если на люминесцентный материал падает свет, который содержит первый цвет, некоторая часть света поглощается, особенно в относительно узком спектре первого цвета, и поглощенный свет преобразуется в свет второго цвета 104. Светораспределяющий слой 108 имеет край 109, который касается светового выходного окна, и тем самым он образует переход от первой части 102 светового выходного окна ко второй части 110 светового выходного окна.
Как видно на Фиг. 1, световой луч 116, который испущен источником 118 света, падает на слой-носитель 114 и частично отражается в направлении первой части 110 светового выходного окна, и, следовательно, через первую часть 110 светового выходного окна испускается относительно большое количество света предопределенного цвета 106. Некоторое количество света предопределенного цвета 106 входит в слой-носитель 114, передается в люминесцентный слой и, в конечном счете, передается в направлении второй части 102 светового выходного окна. Таким образом, через вторую часть 102 светового выходного окна испускается относительно малое количество света предопределенного цвета 106. В люминесцентном слое некоторое количество света первого цвета поглощается люминесцентным материалом, и этим люминесцентным материалом испускается свет второго цвета 104. Люминесцентный материал испускает свет по существу во всех направлениях, и, таким образом, свет второго цвета 104 испускается в направлении второй части 102 светового выходного окна, и свет второго цвета 104 испускается в направлении слоя-носителя 114. На границе между люминесцентным слоем 112 и слоем-носителем 114 некоторое количество света второго цвета 104 отражается в обратном направлении к люминесцентному слою 112. Относительно малое количество света второго цвета 104 пропускается через слой-носитель 114 и по существу испускается в окружающее пространство светового устройства 100 через первую часть 110 светового выходного окна. Следовательно, свет, который испускается через первую часть 110 светового выходного окна, в значительной степени содержит свет предопределенного распределения 106, который исходит (возможно, после одного отражения на светораспределяющем слое 108) непосредственно из источника 118 света и содержит небольшое количество света второго цвета 104. Свет, который испущен через вторую часть 102 светового выходного окна, содержит некоторое количество света предопределенного распределения 106 минус свет первого цвета, который поглощен люминесцентным материалом, и в большой степени содержит свет второго цвета 104. Таким образом, через разные части светового выходного окна испускаются различные цветовые распределения. Первая часть 110 светового выходного окна и вторая часть 102 светового выходного окна разделены в пространстве, и, таким образом, в различных направлениях испускаются различные цветовые распределения.
Фиг. 2а показывает вариант осуществления лампы 200, которая содержит модифицированную световую колбу 202. Лампа 200 имеет основание 208, на котором установлены два источника 118 света. Во время работы по меньшей мере один из источников 118 света испускает свет предопределенного цветового распределения, который содержит свет первого цветового распределения. Другой один из источников света может испускать то же самое цветовое распределение или другое цветовое распределение. Модифицированная световая колба 202 представляет собой световое выходное окно лампы и подразделено на первую часть, которая является смежной с основанием, и вторую часть, которая является той частью светового выходного окна, которая отделена от первой части светораспределяющим слоем 201. Светораспределяющий слой 201 содержит два люминесцентных слоя 204 и 206, которые содержат люминесцентный материал. Первый люминесцентный слой 206 содержит первый люминесцентный материал, который преобразует свет первого цвета в свет второго цвета. Второй люминесцентный слой 204 содержит второй люминесцентный материал, который преобразует свет первого цвета в свет третьего цвета. Часть света, испущенного источниками 118 света, испускается непосредственно в направлении первой части светового выходного окна. Другая часть света, испущенного источниками 118 света, отражается светораспределяющим слоем 201 в направлении первой части светового выходного окна. Другая часть света, испущенного источниками 118 света, испускается в светораспределяющий слой 201. Некоторое количество света из части света, который испущен светораспределяющим слоем 201, испускается в направлении второй части светового выходного окна. Далее, некоторое количество света из этой части, соответственно, в первом люминесцентном слое 206 и во втором люминесцентном слое 204 преобразуется во второй цвет и в третий цвет. Вследствие положения первого люминесцентного слоя 206 внутри светораспределяющего слоя 201 большая часть второго цвета испускается в направлении первой части светового выходного окна. По этой же причине большая часть света третьего цвета испускается в направлении второй части светового выходного окна. Следовательно, цветовое распределение, которое испущено через первую часть светового выходного окна, содержит главным образом свет, который исходит непосредственно из источника 118 света, и частично содержит свет второго цвета. Цветовое распределение, которое испущено через вторую часть светового выходного окна, содержит некоторое количество света, который исходит непосредственно из источника 118 света и содержит относительно большее количество света третьего цвета. Таким образом, через различные части светового выходного окна лампы 200 испускаются разные световые распределения. Как видно из Фиг. 2а, конструкция лампы 200 относительно проста. Модифицированные световые колбы 202 всегда имеют место, где они прикреплены к основанию 208, а основание 208 обычно является местом, где принимается электроэнергия. Таким образом, положение источников 118 света на основании 208 является экономически наиболее эффективным размещением источников 118 света. Кроме того, внутри световой колбы 202 на некотором расстоянии от источников 118 света должны быть размещены только два слоя люминесцентного материала. Это может быть произведено относительно эффективно и, таким образом, лишь с ограниченным увеличением производственных затрат на лампу 200 получается лампа 200, которая испускает в двух разных направлениях два различных цветовых распределения.
На Фиг. 2а первый люминесцентный слой 206 и второй люминесцентный слой 204 имеют одинаковые размеры. В альтернативном варианте осуществления первый люминесцентный слой 206 касается своим краем светового выходного окна, отделяя тем самым первую часть светового выходного окна от второй части светового выходного окна, а второй люминесцентный слой 204 - меньшего размера, и он покрывает первый люминесцентный слой 206 лишь частично. В другом альтернативном варианте осуществления второй люминесцентный слой 204 касается своим краем светового выходного окна, отделяя тем самым первую часть светового выходного окна от второй части светового выходного окна, а первый люминесцентный слой 206 - меньшего размера, и он лишь частично покрывает второй люминесцентный слой 204.
На Фиг. 2а светораспределяющий слой 201 содержит два люминесцентных слоя, однако, в альтернативном варианте осуществления светораспределяющий слой 201 содержит три или больше люминесцентных слоев. Или же, в другом альтернативном варианте осуществления, внутри светораспределяющего слоя 201 содержится смесь множества различных люминесцентных материалов.
На Фиг. 2b представлены два различных варианта осуществления ламп 220, 240. Лампы 220, 240 подобны лампе 200 по Фиг. 2а, однако есть три важных отличия. Лампы 220, 240 содержат только один источник 118 света, выполненный на основании ламп 220, 240. Источник 118 света испускает свет предопределенного цветового распределения, которое содержит свет первого цвета. Кроме того, светораспределяющие слои 222, 242 содержат один люминесцентный материал для преобразования света первого цвета в свет второго цвета. Наконец, форма светораспределяющих слоев 222, 242 не является плоской.
Лампа 220 имеет светораспределяющий слой 222, который имеет волнообразную форму, что означает, что поперечное сечение светораспределяющего слоя 222 следует, например, синусоидальной волне. Такой светораспределяющий слой 222 обеспечивает отражение и рассеяние по множеству направлений, так что угловое распределение света, который отражен и испущен светораспределяющим слоем 222, - более широкое, что означает, что свет испущен в большем количестве направлений. Это приводит к лучшему смешению света и получению более равномерного распределения светового выхода. Таким образом, лампа 220 имеет в первой части светового выходного окна и во второй части светового выходного окна по существу равномерный световой выход и имеет широкое угловое распределение испускания.
Лампа 240 содержит светораспределяющий слой 242, который включает в себя несколько плоских частей. В зависимости от конкретной формы распределения светового выхода первой части и второй части могут изменяться. Например, если свет источника 118 света падает на светораспределяющий слой 242 под углом, большим, чем критический угол, то он отражается полностью, а не частично, и частично пропускается через этот светораспределяющий слой 242. Таким образом, в примере с лампой 240 - свет, непосредственно исходящий из источника 118 света и падающий на левую или правую часть светораспределяющего слоя 242, не проходит через этот светораспределяющий слой 242, а раз так, то это влияет на выходные световые распределения через первую часть светового выходного окна и вторую часть светового выходного окна.
Фиг. 3а показывает другой вариант осуществления лампы 300 в соответствии с изобретением. Лампа 300 содержит два источника 118 света, выполненные на основании лампы 300. Источники 118 света испускают свет первого цвета 316. Световое выходное окно подразделено три части: на первую часть 306, непосредственно смежную с основанием, вторую часть 304, которая является средней секцией светового выходного окна, и третью часть 302, которая является верхней секцией светового выходного окна. Внутри лампы выполнены два светораспределяющих слоя 312, 314, чтобы создать барьеры между различными частями светового выходного окна.
Первый светораспределяющий слой 314 имеет край, который касается светового выходного окна, тем самым образуя границу между первой частью 306 и второй частью 304 светового выходного окна. Первый светораспределяющий слой 314 содержит первый органический люминофор для преобразования света первого цвета 316 в свет второго цвета 308. Первый светораспределяющий слой 314 частично отражает свет, который исходит непосредственно из источника 118 света, частично пропускает свет, который исходит непосредственно из источников света в направлении второго светораспределяющего слоя 312, и частично преобразует этот свет в свет второго цвета 308. Свет второго цвета 308 испускается по существу во всех направлениях. Следовательно, цветовое распределение света, который испущен через первую часть 306 светового выходного окна, содержит, в основном, свет первого цвета 316 и некоторое количество света второго цвета 308.
Второй светораспределяющий слой 312 имеет край, который касается светового выходного окна, тем самым образуя границу между второй частью 304 и третьей частью 302 светового выходного окна. Второй светораспределяющий слой 312 содержит второй органический люминофор для преобразования света первого цвета 316 в свет третьего цвета 310. Свет первого цвета 316, часть которого все еще падает на второй светораспределяющий слой 312, отражается в направлении второй части 304 светового выходного окна или поглощается вторым органическим люминофором. Свет первого цвета 316, который поглощен вторым органическим люминофором, преобразуется в свет третьего цвета 310. Свет третьего цвета 310 испускается во множество направлений, и как таковой - в направлении второй части светового выходного окна и в направлении третьей части светового выходного окна. Как показано на Фиг. 3а, цветовое распределение света, который испущен через вторую часть 304 светового выходного окна, содержит свет первого цвета 316, свет второго цвета 308 и свет третьего цвета 310. Цветовое распределение света, который испущен через третью часть 302 светового выходного окна, содержит свет третьего цвета 310 и свет второго цвета 308. Таким образом, через все части светового выходного окна в различных направлениях испускаются разные цветовые распределения.
В другом варианте осуществления небольшое количество света первого цвета 316 все еще может быть пропущено через второй светораспределяющий слой 312 в направлении третьей части 302 светового выходного окна, и, таким образом, цветовое распределение света, испущенного через третью часть 302 светового выходного окна, может содержать также относительно малое количество света третьего цвета.
Первый и второй органические люминофоры содержат производные перилена, такие как, например, люминофоры желтого излучения (люмоген f083 или f170 от компании BASF) или, например, люминофоры красного излучения (люмоген f305). Далее, первый светораспределяющий слой 314 может содержать первую смесь органических люминофоров, а второй светораспределяющий слой 312 может содержать вторую смесь органических люминофоров, которая отлична от первой смеси. Использованием специальных смесей люминофоров цветовые распределения света, который испускается через различные части 302, 304, 306 могут быть отрегулированы до получения конкретных предопределенных цветовых распределений.
Источник 118 света испускает свет первого цвета 316. Это может быть цвет в видимой области спектра, такой как, например, синий. В другом варианте осуществления свет первого цвета может быть светом в УФ области спектра. В таких случаях световая колба лампы 300 должна поглощать УФ свет, и через различные части 302, 304, 306 светового выходного окна испускаются только цвета света в видимой области спектра.
На Фиг. 3b представлено поперечное сечение другого варианта осуществления лампы 350. Источники 118 света выполнены не на основании, а обеспечены на светораспределяющем слое 356. Этот светораспределяющий слой 356 имеет край, и часть края касается основания 308, а другая часть края касается светового выходного окна, тем самым отделяя первую часть 358 светового выходного окна от второй части 352. Источники 118 света испускают свет первого цвета 360 в направлении первой части 358 светового выходного окна. На световой колбе, которая по сути является световым выходным окном, существенное количество света первого цвета 360 испускается в окружающее пространство этого светового выходного окна, а некоторое количество света отражается обратно в направлении источников 118 света и, таким образом, к светораспределяющему слою 356. Светораспределяющий слой 356 не является полностью прозрачным и содержит люминесцентный материал для преобразования света первого цвета в свет второго цвета. Относительно большое количество света, который падает на светораспределяющий слой 356, входит в этот светораспределяющий слой 356. Некоторое количество света пропускается через этот светораспределяющий слой, а некоторое количество света поглощается люминесцентным материалом и преобразуется в свет второго цвета 354. Таким образом, свет, который испускается через вторую часть 352 светового выходного окна в окружающее пространство, состоит из относительно небольшого количества света первого цвета 360 и из более значительной части света второго цвета 354.
В альтернативном варианте осуществления лампы 350 источники света выполнены на световой колбе, и, таким образом, на первой части 358 светового выходного окна, и испускают свет в светораспределяющий слой 356. Светораспределяющий слой 356 отражает часть испущенного света и пропускает часть испущенного света, а люминесцентный материал внутри светораспределяющего слоя преобразует свет первого цвета в свет второго цвета. В соответствии с ранее описанными вариантами осуществления, через первую часть 358 светового выходного окна испускается больше света первого цвета по сравнению с количеством света первого цвета, которое испускается через вторую часть 352 светового выходного окна.
Фиг. 4а и 4b представляют варианты осуществления ламп 400, 450. Эти варианты осуществления подобны ранее описанным вариантам осуществления лампы, однако отличие состоит главным образом в том факте, что диффузионная пластинка 404 не содержит люминесцентного материала, и что люминесцентный материал нанесен в качестве покрытия на части внутренней стороны световой колбы. Диффузионные пластинки 404 имеют край, и этот край касается световой колбы, тем самым отделяя первую часть светового выходного окна от второй части светового выходного окна.
На Фиг. 4а лампа 400 содержит источники 118 света, которые испускают свет первого цвета в направлении диффузионной пластинки 404 и первой части светового выходного окна. Эта диффузионная пластинка 404 представляет собой, например, рассеивающий слой, который рассеивает свет вследствие шероховатой поверхности или вследствие наличия рассеивающих частиц, которые обеспечены внутри или на поверхностях диффузионной пластинки 404. Часть света, который падает на светорассеивающий слой, отражается или рассеивается обратно в направлении источников 118 света и первой части светового выходного окна. Таким образом, значительное количество света первого цвета испускается через первую часть светового выходного окна. Свет, который пропущен через светораспределяющий слой, испускается в направлении второй части светового выходного окна. Этот свет все еще первого цвета. На внутреннюю поверхность световой колбы, на области внутренней поверхности, которая образует вторую часть светового выходного окна, нанесено люминесцентное покрытие 402. Это люминесцентное покрытие 402 содержит люминесцентный материал, который преобразует свет первого цвета в свет второго цвета. Таким образом, свет, который пропускается через диффузионную пластинку 404, падает на люминесцентное покрытие, и по меньшей мере часть света первого цвета преобразуется в свет второго цвета. Свет второго цвета испускается во всех направлениях, а свет, который испускается в направлении диффузионной пластинки 404, лишь передается в ограниченной степени через светораспределяющий слой. Таким образом, значительное количество света второго цвета испускается через вторую часть светового выходного окна, и через эту вторую часть может быть испущено лишь ограниченное количество света первого цвета. Кроме того, значительное количество света первого цвета испускается через первую часть светового выходного окна, и лишь ограниченное количество света второго цвета испускается через эту первую часть.
На Фиг. 4b лампа 450 содержит диффузионную пластинку 404, которая установлена с диагональной ориентацией относительно основания, на которой расположены источники 118 света. Край диффузионной пластинки 404 касается световой колбы и, таким образом - светового выходного окна, и тем самым отделяет первую часть светового выходного окна от второй части. Внутренняя поверхность световой колбы, которая образует первую часть светового выходного окна, покрыта первым люминесцентным покрытием 452, которое содержит первый органический люминофор, который во время работы преобразует свет первого цвета в свет второго цвета. Внутренняя поверхность световой колбы, которая образует вторую часть светового выходного окна, покрыта вторым люминесцентным покрытием 454, которое содержит второй органический люминофор, который во время работы преобразует свет первого цвета в свет третьего цвета. Таким образом, в соответствии с предшествующими объяснениями, лампа 450 испускает распределение света первого цвета через первую часть светового выходного окна, и она испускает распределение света второго цвета через вторую часть светового выходного окна. Если, например, первый цвет есть свет в УФ области спектра, и если световая колба выполнена из стекла, которое отфильтровывает УФ свет, то первое цветовое распределение содержит, главным образом, свет второго цвета, а второе цветовое распределение содержит, главным образом, свет третьего цвета. Если первый цвет есть свет в видимой области спектра, то первое цветовое распределение дополнительно содержит значительное количество света первого цвета, а второе цветовое распределение дополнительно содержит относительно малое количество света первого цвета.
Фиг. 5 представляет поперечное сечение лампы 500, изготовленной из стеклянной трубки 502. В основании трубки 502 установлен источник 508 света, который во время работы испускает свет предопределенного цветового спектра, который содержит свет первого цвета. В центре трубки 502 обеспечен светораспределяющий слой 501, который подобен светораспределяющему слою 108 осветительного устройства 100. Таким образом, светораспределяющий слой 501 не является полностью прозрачным и содержит два слоя, а именно: слой-носитель 506, который пропускает свет, и люминесцентный слой 504, который содержит люминесцентный материал. Этот люминесцентный материал во время работы преобразует свет первого цвета в свет второго цвета. Край светораспределяющего слоя 501 касается трубки 502 и, таким образом, отделяет первую часть светового выходного окна от второй части светового выходного окна. Лампа 500 работает подобным образом, что и осветительное устройство 100, и, таким образом, лампа 500 обеспечивает в различных направлениях разные цветовые распределения.
Фиг. 5b представляет светильник 550, который содержит осветительное устройство в соответствии с первым объектом изобретения, или содержит лампу 552 в соответствии со вторым объектом изобретения.
Следует заметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают настоящее изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут построить много альтернативных вариантов осуществления, не выходя из объема, определенного приложенными пунктами формулы изобретения.
В этих пунктах формулы изобретения любые ссылочные знаки, расположенные между скобками, не должны истолковываться как ограничивающие данный пункт. Использование глагола "содержать" и форм его спряжения не исключает присутствия элементов или этапов, отличных от тех, которые указаны в каком-либо пункте. Употребление элементов в единственном числе не исключают множества таких элементов. В пункте устройства, перечисляющем несколько средств, несколько из этих средств могут быть реализованы в одном и том же аппаратном элементе. Сам по себе факт, что некоторые размеры упоминаются во взаимно различных зависимых пунктах, не означает, что для получения положительного эффекта не может быть использована комбинация этих размеров.