ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ОТРАЖАЮЩИМ ЭЛЕКТРОАКТИВНЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ПРИВОДОМ
LIGHTING DEVICE WITH REFLECTING ELECTROACTIVE POLYMER DRIVE

Область изобретения
Изобретение относится к области осветительных устройств и осветительных модулей, содержащих осветительный элемент в качестве источника света, такой как светодиод (LED), и первичного оптического элемента, такого как зеркало или отражатель.
Предпосылки создания изобретения
Общеизвестно интегрирование оптических элементов, например, линз и отражателей, таким образом объединяя оптический пучок светодиодов и светодиоды в компактные светодиодные модули.
Патент США 7,275,846 раскрывает адаптивную сборку фар, содержащую параболический отражатель для размещения сборки нитей накала, плечо рычага, имеющее один конец, который прикреплен к точке приложения нагрузки параболического отражателя так, что оно может вращаться, и привод в оперативном сообщении с другим концом плеча рычага для приведения его в движение. Привод содержит материал с эффектом запоминания формы, приспособленный для изменения ориентации формы или свойств модулей при приеме сигнала активации; и обеспечивается пружина, которая находится в оперативном сообщении с другим концом плеча рычага и приспособлена для обеспечения восстанавливающей силы. Такие адаптивные осветительные сборки подходят для использования в движущихся телах, например, транспортных средствах, и автоматически оптимизируют рисунок пучка для аккомодации к дороге, управлению и окружающим условиям путем перемещения, модификации и/или добавления света в рисунок пучка. Подходящие материалы с эффектом запоминания формы включают в себя электроактивные полимеры (EAP).
Однако адаптивная сборка фар, описанная в патенте США 7,275,846, которая использует EAP в качестве материала с эффектом запоминания формы, позволяют только формировать пучок в строго ограниченной степени и сложны в управлении.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение устройства освещения, которое позволяет легко и универсально управлять излучаемым световым пучком.
Эта цель достигается с помощью устройства освещения, содержащего, по меньшей мере, частично отражающий электроактивный полимерный привод и осветительный элемент, освещающий электроактивный полимерный привод, в котором предусмотрено приспособление регулировки напряжения для управления электроактивным полимерным приводом с изменяющимся в пространстве распределением напряжения.
Изменяющееся в пространстве распределение напряжения может быть достигнуто множеством различных способов. Особенно, возможно подавать различные значения напряжения непосредственно на проводящие линии. Однако изменяющееся в пространстве распределение напряжения также может быть достигнуто с помощью подходящей конструкции самих проводящих линий. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения, все проводящие линии имеют одинаковую ширину, и расстояние между проводящими линиями увеличивается от внутренней к внешней. В соответствии с альтернативным предпочтительным вариантом реализации изобретения все расстояния между проводящими линиями являются одинаковыми, и соответствующие ширины проводящих линий уменьшаются от внутренней к внешней. В обоих случаях, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации, соседние проводящие линии поочередно подсоединяются к аноду или катоду источника напряжения.
Электроактивный полимерный привод может быть сконструирован множеством различных способов. Однако, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения, электроактивный полимерный привод содержит множество эластичных слоев поверх друг друга, с соседними эластичными слоями, отделенными друг от друга множеством проводящих линий, и поверх других эластичных слоев расположен отражающий эластичный слой. При таком наборе могут быть получены различные формы отражающей поверхности, и, например, может быть сформировано вогнутое зеркало.
Таким образом, важной идеей изобретения является создание отражательного электроактивного полимерного привода, форма которого может непрерывно регулироваться с целью получения изменяющегося в пространстве распределения напряжения. Таким путем кривизна и выравнивание отражающей поверхности электроактивного полимерного привода могут быть приспособлены к требованиям, таким образом, всегда обеспечивая оптимизированную форму пучка для релевантной области применения.
Выше утверждалось, что электроактивный полимерный привод является, по меньшей мере, частично отражающим. Это означает, что, по меньшей мере, часть площади электроактивного полимерного привода является отражающей. Однако в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения вся поверхность электроактивного полимерного привода явлется отражающей. Кроме того, та особенность, что, по меньшей мере, часть поверхности электроактивного полимерного привода является отражающей, означает, что существенная часть света, падающего на поверхность, отражается; предпочтительно, более чем половина света, более предпочтительно, более чем 90% света, отражается.
В общем, множество различных видов осветительных элементов может быть использовано в качестве источников света. Однако в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения, осветительный элемент содержит светодиод. Особенно, использование современных светодиодов бокового излучения приводит к получению очень компактных и плоских осветительных модулей.
В общем, множество различных положений для осветительных элементов является возможным. Однако, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения осветительный элемент расположен, по меньшей мере, частично, в фокусе электроактивного полимерного отражателя. Предпочтительно осветительный элемент полностью расположен в фокусе электроактивного полимерного отражателя. Это будет приводить к самой эффективной скорости получения излучаемого света.
В соответствии с предпочтительным вариантом реализации электроактивный полимерный привод обеспечен отражающим покрытием. Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации электроактивный полимерный привод содержит множество проводящих линий. Проводящие линии могут, например, быть расположены в параллельных линиях для продольного источника света; альтернативно, множество проводящих линий может быть вложено друг в друга. Такие проводящие линии позволяют легко регулировать пространственное распределение напряжения для обеспечения требуемой формы электроактивного полимерного привода. В связи с этим, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, приспособление регулировки напряжения приспособлено для управления проводящими линиями с различными напряжениями.
Проводящие линии могут иметь множество различных форм. Однако в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения проводящие линии принимают форму концентрических окружностей. Предпочтительно, эти проводящие линии, принимающие форму концентрических окружностей каждая, содержат электрическую линию питания для обеспечения их требуемыми величинами напряжений.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и будут объяснены со ссылкой на варианты реализации, описанные здесь ниже.
На чертежах:
фиг.1 показывает общий принцип работы осветительного устройства в соответствии с первым вариантом изобретения;
фиг.2 схематически изображает отражательный электроактивный полимерный привод в соответствии со вторым вариантом реализации изобретения, в сечении;
фиг.3 схематически изображает структурированный (()) электрод электроактивного полимерного привода в соответствии со вторым вариантом реализации изобретения на виде сверху;
фиг.4 схематически изображает структурированный электрод электроактивного полимерного привода в соответствии с третьим вариантом реализации изобретения на виде сверху;
фиг.5 схематически изображает структурированный электрод электроактивного полимерного привода в соответствии с четвертым вариантом реализации изобретения на виде сверху;
0
фиг.6а,b,c схематически изображают сечения отражательного электроактивного полимерного привода в соответствии с пятым вариантом реализации изобретения в первоначальном положении (V=0), измененном положении (V=V) и первоначальном, но предварительно изогнутом положении (V=0), соответственно;
фиг.7 схематически изображает отражательный электроактивный полимерный привод в соответствии с шестым вариантом реализации изобретения в трехмерном виде;
фиг.8 схематически изображает отражательный электроактивный полимерный привод в соответствии с шестым вариантом реализации изобретения в сечении, с регулируемыми различным образом группами электродов на каждой стороне; и
фиг.9 схематически изображает структурированный электрод электроактивного полимерного привода в соответствии с седьмым вариантом реализации изобретения на виде сверху.
Подробное описание вариантов реализации
На фиг.1 можно видеть общий принцип работы осветительного устройства в соответствии с первым предпочтительным вариантом реализации изобретения. Осветительное устройство содержит отражательный электроактивный полимерный привод 1 и светодиод в качестве осветительного элемента 2, который освещает электроактивный полимерный привод 1. Электроактивный полимерный привод 1 обеспечен отражающим покрытием 3. Соответственно, свет, излучаемый от осветительного элемента 2 и падающий на отражающее покрытие 3 электроактивного полимерного привода 1, отражается назад и, таким образом, формирует световой пучок, который излучается из осветительного устройства в соответствии с первым предпочтительным вариантом реализации изобретения.
Кроме того, в соответствии с первым предпочтительным вариантом реализации изобретения обеспечивается приспособление 4 регулировки напряжения для управления электроактивным полимерным приводом 1 с помощью изменяющегося в пространстве распределения напряжения. С помощью этого приспособления 4 регулировки напряжения форма электроактивного полимерного привода 1 может изменяться, как показано на фиг.1, пунктирная линия изображает электроактивный полимерный привод 1 в его первоначальном состоянии, когда не генерируется изменяющееся в пространстве распределение напряжения, в то время как сплошная линия изображает деформированное состояние, в котором электроактивный полимерный привод 1 принимает форму параболической дуги. Это делает возможным непрерывное придание формы световому пучку, который излучается осветительным устройством в соответствии с первым предпочтительным вариантом реализации изобретения, с помощью приспособления 4 регулировки напряжения. Соответственно, существенным преимуществом изобретения является то, что в ходе работы световому пучку можно непрерывно придавать форму универсальным образом с небольшими усилиями.
На фиг.2 отражательный электроактивный полимерный привод 1 в соответствии со вторым вариантом реализации изобретения схематически изображен в сечении. Электроактивный полимерный привод 1 содержит тонкий пассивный верхний слой 5 и множество слоев 6 под ним, причем все слои 6 изготовлены из эластичного электроактивного полимерного материала, который может быть активирован с помощью приложенного напряжения. Кроме того, обеспечивают верхний слой 5 с отражающим покрытием 3. Светодиод, который действует как источник света и освещает отражательный электроактивный полимерный привод 1 падающим светом, показан на этом и следующих чертежах для большей ясности.
Между слоями 5, 6 предусмотрены структурированные электроды 7. Схематически, один из этих электродов 7 можно видеть на фиг.3, на виде сверху. Проводящие линии 70 вложены друг в друга и имеют форму концентрических окружностей. Проводящие линии 70 подсоединяются друг к другу и к терминалу (выводу) 8 - либо катоду, либо аноду - приспособления 4 регулировки напряжения. Соседние электроды 7 поочередно подсоединяются к катоду или аноду приспособления 4 регулировки напряжения. Как можно видеть на фиг.3, все проводящие линии 70 электродов 7 имеют одинаковую ширину, но промежуточное пространство между ними увеличивается от внутренней к внешней. Таким путем деформация (натяжение) в эластичных слоях 6 уменьшается от внутренней к внешней, когда приложено напряжение и, таким образом, может быть достигнута параболическая форма слоя 5 с отражающим покрытием.
Как можно видеть на фиг.4, которая схематически изображает структурированный электрод электроактивного полимерного привода в соответствии с третьим вариантом реализации изобретения на виде сверху, альтернативно, расстояния между проводящими линиями 70 электродов 7 являются одинаковыми, но ширина проводящих линий 70 уменьшается от внутренней к внешней. Это другой путь достижения того, чтобы деформация в эластичных слоях 6 уменьшалась от внутренней к внешней, когда приложено напряжение, также обеспечивающий возможность параболической формы слоя 5 с отражающим покрытием.
01
04
Кроме того, фиг.5 схематически изображает структурированный электрод электроактивного полимерного привода в соответствии с четвертым вариантом реализации изобретения, на виде сверху. В соответствии с этим четвертым вариантом реализации изобретения ширина между проводящими линиями 70 электродов 7 и расстояния между проводящими линиями 70 являются одинаковыми. Однако, различные напряжения от V до V могут быть приложены к различным проводящим линиям 70 электрода 7. Если напряжения уменьшаются от внутренней к внешней, также деформация в эластичных слоях 6 уменьшается от внутренней к внешней, и соответствующий электроактивный полимерный привод деформируется.
0
Фиг.6a,b,c схематически изображают в виде сечения отражающий электроактивный полимерный привод в соответствии с пятым вариантом реализации изобретения в первоначальном положении (V=0), измененном положении (V=V) и первоначальном, но предварительно изогнутом положении (V=0), соответственно. Верхний слой 5 представляет собой пассивный слой с существенной устойчивостью к изгибу, и обеспечен с отражающим покрытием 3. Слои 6 под ним являются активными слоями, которые могут быть деформированы с помощью приложенного напряжения. Кроме того, слои 6 под верхним слоем 5 могут состоять из одного или более набранных слоев электроактивного полимерного материала. Как видно на фиг.6b, когда прикладывается напряжение, система деформируется от плоской формы до вогнутой формы. Однако система может быть предварительно изогнута, т.е., если напряжение не прикладывается, уже существует некоторая степень вогнутости, как видно на фиг.6с. Например, это может быть достигнуто путем склеивания слоев 5, 6 вместе в этом предварительно изогнутом состоянии.
01
02
На фиг.7 отражательный электроактивный полимерный привод в соответствии с шестым вариантом реализации настоящего изобретения можно видеть в трехмерном представлении. В соответствии с этим предпочтительным вариантом реализации изобретения обеспечивается цилиндрическое зеркало, которое содержит отверстие для светодиода (не показано) в средней области. Цилиндрическая форма достигается путем обеспечения распределения напряжения, которое изменяется вдоль x-оси, но является постоянным вдоль y-оси. Кроме того, на фиг.8 можно видеть, что отражательный электроактивный полимерный привод в соответствии с шестым вариантом реализации изобретения может быть обеспечен с помощью по-разному управляемых групп 9, 10 электродов на каждой стороне. Благодаря различным напряжениям V и V отражательная поверхность деформируется асимметрично по отношению к z-оси. Таким образом, световой пучок, испускаемый осветительным устройством в соответствии с шестым вариантом реализации изобретения, может поворачиваться в различных направлениях.
01
04
Наконец, фиг.9 схематически показывает вид сверху структурированного электрода 7 электроактивного полимерного привода в соответствии с седьмым вариантом реализации изобретения. Здесь, электроды 7 структурированы в окружном направлении, давая четыре группы с 11 по 14 проводящих линий 70. Эти разные группы с 11 по 14 могут быть созданы с различными напряжениями с V по V, обеспечивая возможность поворота светового пучка в различных направлениях.
В то время, как изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в предшествующем описании, такие иллюстрации и описание должны считаться иллюстративными или примерными и неограниченными; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами реализации. Другие вариации раскрытых вариантов реализации могут быть понятны и осуществлены квалифицированными специалистами при практической реализации заявленного изобретения, на основе изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и неопределенный артикль «а» или «an» не исключает множественности. Простой факт, что определенные меры перечисляются во взаимно отличных зависимых пунктах, не указывает, что сочетание этих мер не может быть использовано для получения преимущества. Любое ссылочное обозначение в формуле изобретения не должно рассматриваться как ограничивающее объем.