ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩАЯ ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ И МОДУЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТНАЯ СИСТЕМА
SOUND ABSORBING LIGHTING PANEL AND MODULAR SURFACE SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к звукопоглощающей осветительной панели, содержащей звукопоглощающий элемент, оптическую среду, расположенную над упомянутым звукопоглощающим элементом, и первый набор твердотельных осветительных элементов, расположенный вдоль первого края упомянутой оптической среды.
Настоящее изобретение дополнительно относится к модульной поверхностной системе, содержащей звукопоглощающую осветительную панель.
Уровень техники изобретения
В строительстве модульной поверхностной системы обычно используются для снижения затрат на строительство и продолжительности строительных работ. Модульные поверхностные системы обычно позволяют быстрое строительство полов, стен и потолков, хотя часто входят в компромисс с пониженным эстетическим впечатлением. Лучшим примером такой модульной поверхностной системы является подвесной потолок, который можно видеть в большинстве профессиональных помещений, таких как, например, офисные пространства. Подвесной потолок обычно содержит металлическую или пластмассовую сетку, определяющую прямоугольные или квадратные углубления, которые заполняются панелями или плитками, чтобы сформировать непрерывный потолок.
В таких модульных системах, как, например, подвесной потолок, в систему может быть встроено освещение, обычно заменяя одну или более плиток осветительным блоком, таким как светильник. Большинство подвесных потолков содержат светильники, в которых присутствует множество трубок люминесцентных ламп. По ряду причин, такие светильники не идеальны. Во-первых, такие светильники считаются не вызывающими эстетического удовольствия, то есть слишком явными. Во-вторых, чтобы улучшить светоотдачу таких светильников, они обычно содержат рефлектор, как правило, обладающий параболической формой. Это, однако, может создавать слепящие блики для сотрудников офисного помещения, если отраженный свет выходит из светильника под малыми углами относительно плоскости модульной системы. Кроме того, при применениях, где необходимо подавлять уровни шумов, от панелей или плиток модульной поверхностной системы может потребоваться поглощать звук, для чего упомянутые выше светильники непригодны.
Документ US №6367581 В1 раскрывает звукопоглощающую осветительную арматуру для системы потолка. Осветительная арматура содержит заполненную воздухом полость, содержащую источник света, такой как лампа накаливания, вставленная между микроперфорированными пленками, действующими как пористый световой диффузор и звукопоглощающий материал. Заполненная воздухом полость образует в полости область стоячей звуковой волны, в которой коэффициент звукопоглощения может оптимизироваться, улучшая акустические рабочие характеристики пористого диффузора, заполненной воздухом полости и звукопоглощающего материала. Такая осветительная арматура является, однако, довольно громоздкой.
По сути, известно, что осветительные панели с малым коэффициентом формы для модульных поверхностных систем могут быть получены, используя твердотельные осветительные элементы, такие как светодиоды (LED). Однако такие твердотельные осветительные элементы довольно дороги по сравнению с лампой накаливания или люминесцентной лампой, так что существует желание обеспечить осветительные панели, содержащие небольшое количество твердотельных осветительных элементов. Кроме того, тепло, создаваемое твердотельными осветительными элементами, ограничивает количество твердотельных осветительных элементов, которые могут быть применены на единицу площади осветительной панели.
Пример осветительной панели, содержащей твердотельные осветительные элементы, раскрыт в документе US №2004/0070967 A1. Акустический светоизлучающий модуль содержит заднюю панель, крышку и жесткий разделительный элемент, проходящий между задней панелью и крышкой, с расположенными по кругу твердотельными осветительными элементами, такими как светодиоды, расположенные внутри модуля. Проблема для этого акустического светоизлучающего модуля состоит в неравномерности света, что эстетически неприятно. Кроме того, это решение требует относительно большого количества твердотельных элементов, что является дорогостоящим.
Другим решением должно быть размещение твердотельных осветительных элементов на краях осветительных панелей и использование оптических зеркал для создания равномерного световыхода. Такая дополнительная оптика значительно увеличивает затраты на осветительные панели. Решение, исключающее такие оптические зеркала, раскрыто в документе US №3752974, в котором равномерное излучение обеспечивается расположенной на краю световой оптической средой заданной толщины, рассеивающим поверхностным участком, обычно обеспечивающим внутреннее отражение света, излучаемого на край, так что по меньшей мере некоторые из световых лучей, падающих на рассеивающую область, отражаются через противоположную поверхность среды, а некоторые преломляются через одну поверхность. Свободная область вокруг источника света, свободного от диффузии, обеспечивается и обрабатывается нанесением покрытий на противоположные участки поверхности среды, определяя открытую область. Эти покрытия имеют показатель преломления, меньший, чем показатель преломления среды, так что свет направляется посредством внутреннего отражения между поверхностями среды и не выходит из среды вблизи открытой области. Эта открытая область имеет радиус предпочтительно равный трех- или четырехкратной толщине оптической среды. Результирующее излучение света из поверхности среды вне открытой области, по существу, равномерно. Это решение, однако, все еще относительно сложно, то есть дорого для производства.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение стремится обеспечить звукопоглощающую осветительную панель, которая по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления может создавать равномерный световыход и может изготавливаться экономически выгодным способом.
Настоящее изобретение дополнительно стремится обеспечивать модульную поверхностную систему, содержащую по меньшей мере одну такую звукопоглощающую осветительную панель.
В соответствии с первым вариантом настоящего изобретения, обеспечивается звукопоглощающая осветительная панель, содержащая звукопоглощающий элемент с оптической средой покрывающей упомянутый звукопоглощающий элемент; первый набор твердотельных осветительных элементов, расположенный вдоль первого края упомянутой оптической среды; полупрозрачный лист покрывающий оптическую среду, причем упомянутый полупрозрачный лист имеет неравномерную степень полупрозрачности над упомянутой оптической средой.
В контексте настоящей заявки, оптическая среда может быть любой средой, через которую может распространяться свет, например, воздух, прозрачный материал, световод и так далее.
В конкретно предпочтительном варианте осуществления упомянутый полупрозрачный лист имеет более высокую степень полупрозрачности над центральной областью упомянутой оптической среды, чем над первой областью упомянутой оптической среды, содержащей упомянутый первый край.
Настоящее изобретение основано на идее, что полупрозрачный лист, обладающий неравномерной полупрозрачностью, например, он более полупрозрачен в центре звукопоглощающей осветительной панели, чем на ее краях, имеет более высокую степень внутреннего отражения в оптической среде, чем в центре, так что заданный, например, равномерный световыход может быть достигнут по (всей) площади звукопоглощающей осветительной панели, не требуя дорогих оптических элементов, таких как оптические зеркала. Вместо равномерного световыхода, степень полупрозрачности может также подбираться таким образом, чтобы создавать формы, такие как символы или логотипы на светящейся поверхности звукопоглощающей осветительной панели.
Предпочтительно, звукопоглощающая осветительная панель дополнительно содержит второй набор твердотельных осветительных элементов, расположенных вдоль второго края, противоположного упомянутому первому краю упомянутой оптической среды, в которой полупрозрачный лист имеет более высокую степень полупрозрачности над упомянутой центральной областью, чем над второй областью упомянутой оптической среды, содержащей упомянутый второй край. Это дополнительно улучшает равномерность световыхода звукопоглощающей осветительной панели. Степень полупрозрачности на участках полупрозрачного листа над первой и второй областями может быть одной и той же.
В предпочтительном варианте осуществления твердотельные осветительные элементы могут содержать полоску светодиодов, что является дешевым вариантом реализации таких твердотельных осветительных элементов.
Предпочтительно, полупрозрачный лист содержит множество отверстий, покрывающих по меньшей мере 3% его общей поверхности, поскольку это гарантирует, что достаточное число звуковых волн может эффективно проникать через звукопоглощающую осветительную панель и поглощаться звукопоглощающим элементом.
В варианте осуществления полупрозрачный лист содержит стекловолоконный мат, покрытый непрозрачной краской, причем непрозрачное красочное покрытие имеет большую толщину над первой областью, чем над центральной областью.
В альтернативном варианте осуществления полупрозрачный лист содержит перфорированный пластмассовый или металлический лист, имеющий более открытую структуру над центральной областью, чем над первой областью. Более открытая структура может, например, содержать более высокую плотность отверстий.
Предпочтительно, звукопоглощающая осветительная панель дополнительно имеет корпус, содержащий оптическую среду, твердотельные осветительные элементы и полупрозрачный лист, причем упомянутый корпус имеет отражающие внутренние поверхности. Это улучшает световыход звукопоглощающей осветительной панели, так что для достижения желаемых уровней освещенности требуется меньшее количество твердотельных осветительных элементов.
Звукопоглощающая осветительная панель предпочтительно имеет форму плитки, так что ее можно вставлять в систему модульной поверхности.
В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, обеспечивается модульная поверхностная система, содержащая множество панелей, устанавливаемых в опорную раму, причем, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере одна из упомянутых панелей является звукопоглощающей осветительной панелью, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения. Такая система получает выгоду за счет более низкой стоимости производства, в то же время, сохраняя приятный внешний вид за счет равномерного характера световыхода звукопоглощающей осветительной панели, соответствующей настоящему изобретению.
В варианте осуществления системой поверхности является система подвесного потолка.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления описываются более подробно и с помощью примеров, не создающих ограничений, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичное изображение варианта звукопоглощающей осветительной панели, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - схематично изображение другого варианта звукопоглощающей осветительной панели, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 - схематичное изображение концепции звукопоглощающей осветительной панели, соответствующей настоящему изобретению;
Фиг.4 - схематичное изображение варианта звукопоглощающей осветительной панели, соответствующей другому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 - схематичное изображение варианта звукопоглощающей осветительной панели, соответствующей еще одному варианту осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.6 - схематичное изображение модульной поверхностной системы, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Следует понимать, что чертежи являются чисто схематичными и выполнены не в масштабе. Следует также понимать, что для обозначения одних и тех же или подобных частей на всех чертежах используются одни и те же ссылочные позиции.
На фиг.1 схематично показан вид снизу звукопоглощающей осветительной панели 100, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения, тогда как на фиг. 2 схематично показано поперечное сечение звукопоглощающей осветительной панели 100. Звукопоглощающая осветительная панель 100 содержит корпус 110, в который помещен звукопоглощающий элемент 120. Звукопоглощающий элемент 120 может быть изготовлен из любого соответствующего материала, такого как тканый или нетканый материал, акустическая пена, такая как пена меламина, стекловолокно, пробка и так далее.
Оптическая среда 130 располагается таким образом, чтобы покрывать звукопоглощающий элемент 120, который имеет первый набор 140 твердотельных осветительных элементов 142, расположенных вдоль первого края, и второй набор 140' твердотельных осветительных элементов 142', расположенный вдоль второго края, противоположного первому краю оптической среды 130. Могут использоваться любые подходящие твердотельные осветительные элементы, например светодиоды, такие как светодиоды высокой яркости или органические светодиоды, или электролюминесцентные элементы. В предпочтительном варианте осуществления наборы 140 и 140' содержат полоски светодиодов. В варианте осуществления наборы 140 и 140' приклеиваются, например клеем, к оптической среде 130. В альтернативном варианте осуществления наборы 140 и 140' интегрируются в оптическую среду 130. В еще одном варианте осуществления наборы 140 и 140' закрепляются относительно оптической среды 130, например, используя зажимы и т.п. В еще одном варианте осуществления наборы 140 и 140' закрепляются относительно корпуса 110. Следует понимать, что наборы 140 и 140' твердотельных осветительных элементов 142 и 142' могут располагаться на противоположных краях оптической среды 130 любым соответствующим способом. Кроме того, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается звукопоглощающей осветительной панелью 100, содержащей два набора твердотельных осветительных элементов; может использоваться любое соответствующее количество наборов на любом числе сторон, например, вдоль всех сторон звукопоглощающей осветительной панели 100 или оптической среды 130.
В соответствии с настоящим изобретением, звукопоглощающая осветительная панель 100 дополнительно содержит полупрозрачный лист 150, имеющий в центральной области звукопоглощающей осветительной панели 100 более высокую прозрачность, чем на краях звукопоглощающей осветительной панели 100, где расположены твердотельные осветительные элементы 142 и 142'. Это показано на фиг.1 и 2 градиентом шкалы серого на полупрозрачном листе 150, где более высокая тональность света указывает более высокую полупрозрачность. Другими словами, полупрозрачный лист 150 обладает градиентом полупрозрачности, который увеличивается от участка края звукопоглощающей осветительной панели 100, где расположены твердотельные осветительные элементы 142, 142', к центру звукопоглощающей осветительной панели 100.
Цель этого градиента полупрозрачности объясняется с помощью фиг.3, который дает схематическое представление распределения 310 света в оптической среде 130, полупрозрачности 320 полупрозрачного листа 350 и интенсивности световыхода 330 звукопоглощающей осветительной панели 100 как функции профиля ширины W звукопоглощающей осветительной панели 100, в которой края профиля соответствуют краям звукопоглощающей осветительной панели 100, в которой расположены твердотельные осветительные элементы 142, 142', и центр профиля соответствует центру звукопоглощающей осветительной панели 100.
Профиль 310 распределения света является прямым результатом расположения твердотельных осветительных элементов 142, 142' на краях звукопоглощающей осветительной панели 100. Благодаря тому факту, что доля света, излучаемая в оптическую среду 130, не имеет внутренних отражений внутри этого элемента, а вместо этого преломляется, выходя из этого элемента, интенсивность света внутри оптической среды 130 непрерывно уменьшается от края звукопоглощающей осветительной панели 100 к ее центру.
Без каких-либо дополнительных мер это может привести в результате к световыходу, имеющему профиль 310 распределения света, то есть к неравномерному профилю световыхода, в котором края звукопоглощающей осветительной панели 100 могут выглядеть более яркими, чем ее центр, что эстетически непривлекательно. Это компенсируется градиентом 320 полупрозрачности в полупрозрачном листе 150, который гарантирует, что вблизи края оптической среды 130 звукопоглощающей осветительной панели 100 может выходить меньше света по сравнению с центральной областью этой панели, так что результирующий профиль 330 световыхода звукопоглощающей осветительной панели 100 является равномерным, то есть имеет постоянную интенсивность по ширине W звукопоглощающей осветительной панели 100. Следовательно, регулируя расположение и интенсивность выхода твердотельных осветительных элементов 142, 142' и полупрозрачность полупрозрачного листа 150 для звукопоглощающей осветительной панели 100 может быть достигнут равномерный световыход.
В варианте осуществления оптическая среда 130 является заполненной воздухом полостью, ограниченной корпусом 110, и в этом случае полупрозрачный лист 150 может укладываться на поверхность элемента извлечения (не показан), обращенную к оптической среде 130 таким образом, что оптическая среда 130 располагается между элементом извлечения и звукопоглощающим элементом 120. Альтернативно, полупрозрачный лист 150 может накладываться на корпус 110 или может устанавливаться любым другим подходящим способом. В этом варианте осуществления звукопоглощающий элемент 120 может дополнительно содержать отражающую поверхность, обращенную к оптической среде, чтобы снижать поглощение излучаемого света звукопоглощающим элементом 120. Хотя заполненная воздухом полость предпочтительна, следует, однако, понимать, что вместо нее может использоваться любая соответствующая оптическая среда 130, например световод.
В варианте осуществления полупрозрачный лист 150 может содержать тканый материал, такой как световолоконная ткань, или один или более нетканых листов. Градиент полупрозрачности может достигаться в таком нетканом материал, нанося непрозрачную краску на материал и увеличивая толщину краски к краям звукопоглощающей осветительной панели 100, где находятся твердотельные осветительные элементы 142, 142'. Альтернативно, в случае тканого материала градиент полупрозрачности может также быть достигнут, используя технологию плетения, в которой материал имеет более редкое плетение к центру материала, когда размещается в звукопоглощающей осветительной панели 100.
Альтернативный вариант осуществления полупрозрачного листа 150 показан на фиг.4. В этом варианте осуществления полупрозрачный лист 150 содержит структуру с перфорациями 152, причем структура имеет более высокая плотность отверстий в центре звукопоглощающей осветительной панели 100 по сравнению с областями краев звукопоглощающей осветительной панели 100, где расположены твердотельные осветительные элементы 142 и 142', чтобы достигнуть нужного градиента полупрозрачности 320 в полупрозрачном листе 150.
Еще один альтернативный вариант осуществления полупрозрачного листа 150 показан на фиг.5. В этом варианте осуществления полупрозрачный лист 150 содержит структуру с отверстиями 152, в которой диаметр отверстий 152 увеличивается в направлении центра звукопоглощающей осветительной панели 100, чтобы предоставить звукопоглощающей осветительной панели 100 более открытую структуру в направлении центра, достигая, таким образом, желаемого градиента полупрозрачности полупрозрачного листа 150. В вариантах осуществления, показанных на фиг.4 и 5, полупрозрачный лист 150 может быть сформирован из любого подходящего материала, пригодного для перфорирования, такого как металлический или пластмассовый лист.
Здесь заметим, что полупрозрачный лист 150 должен быть поверхностной площадью, которая содержит по меньшей мере 3% отверстий, чтобы позволить звуковым волнам эффективно проходить через полупрозрачный лист 150 к звукопоглощающему элементу 120. Отверстия предпочтительно должны быть распределены равномерно по поверхности полупрозрачного листа 150, чтобы гарантировать, что вся поверхность звукопоглощающей осветительной панели 100 способна поглощать звуковые волны.
Также предпочтительно, чтобы корпус 110 содержал отражающие внутренние поверхности, чтобы избежать выхода света в боковых направлениях из звукопоглощающей осветительной панели 100, максимизируя, таким образом, светоотдачу звукопоглощающей осветительной панели 100.
Следует понимать, что в вариантах осуществления, показанных на фиг.1-5, возможны различные изменения, не отступающие от принципов настоящего изобретения. Например, звукопоглощающая осветительная панель 100 может содержать любую подходящую конструкцию дополнительных оптических элементов, например, элементы формирования луча, диффузоры, покрытия, поглощающие свет, и так далее.
Кроме того, хотя звукопоглощающая осветительная панель 100 предпочтительно содержит первый набор 140 твердотельных осветительных элементов 142 и второй набор 140' твердотельных осветительных элементов 142' на противоположных краях оптической среды 130, следует понимать, что один из наборов 140 или 140' может отсутствовать, приводя, таким образом, к звукопоглощающей осветительной панели 100, содержащей один набор твердотельных осветительных элементов вдоль одного края оптической среды 130. В этом варианте осуществления полупрозрачный лист 150 имеет градиент полупрозрачности, который непрерывно увеличивается, начиная от края оптической среды 130, где расположен один набор твердотельных осветительных элементов, к противоположному краю оптической среды 130.
На фиг.6 схематично показан вариант осуществления модульной поверхностной системы 600, соответствующей настоящему изобретению, например системы подвесного потолка. Модульная поверхностная система 600 содержит опорную раму 610, в которой подвешено множество поверхностных плиток 620. По меньшей мере некоторые из поверхностных плиток 620 являются звукопоглощающими осветительными панелями 100, соответствующими одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения. Опорная рама 610 может крепиться к поверхности любым соответствующим способом. Поскольку, по сути, известно множество различных способов крепления, они в дальнейшем подробно объясняться не будут, исключительно для краткости.
Дополнительно следует понимать, что размер и формы плитки показаны на фиг.6 только для примера, не создающего ограничений. Могут быть выбраны любые соответствующие размеры и формы плитки.
По меньшей мере некоторые из вышеупомянутых вариантов осуществления настоящего изобретения предназначены для создания равномерного распределения света по поверхности звукопоглощающей осветительной панели 100. Однако следует понимать, что также можно обеспечить полупрозрачный лист 150 с распределением полупрозрачности, которое создает неравномерное распределение света, например, чтобы подчеркнуть формы, такие как символы или буквы, логотипы, торговые марки, изображения и так далее.
Следует также понимать, что многочисленные листы полупрозрачного листа 150 могут объединяться, чтобы достигнуть желаемого распределения полупрозрачности светящейся поверхности звукопоглощающей осветительной панели 100.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, но не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники будут способны спроектировать множество альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные между круглыми скобками, не должны рассматриваться как ограничение пункта формулы изобретения. Слово "содержащий" не исключает присутствие элементов или этапов, не перечисленных в пункте формулы изобретения. Единственное число элемента не исключает присутствие множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратурного обеспечения, содержащего несколько явных элементов. В пункте формулы изобретения для устройства, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть осуществлены одним и тем же пунктом аппаратурного обеспечения. Простой факт, что определенные критерии упоминаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что объединение этих критериев не может быть использовано для достижения преимущества.