СВЕТОВОЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ СВЕТОДИОДОВ С ТЕКСТУРИРОВАННЫМИ ЛИНЗАМИ
LED-BASED LIGHT DEVICE WITH TEXTURED LENSES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к световым устройствам на основе светодиодов, использующим текстурированные линзы. Более конкретно, раскрытые здесь различные способы и устройства согласно изобретению относятся к световым устройствам на основе светодиодов с линзами, имеющими текстурированный участок с множеством уникальных текстур.
Уровень техники
Цифровые световые технологии, то есть освещение, основанное на полупроводниковых источниках света, таких как светоизлучающие диоды (светодиоды), предлагают различные альтернативы традиционным флуоресцентным лампам, разрядным лампам высокой интенсивности и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды от светодиодов включают в себя высокое преобразование энергии и оптическую эффективность, длительный срок службы, низкую стоимость эксплуатации и многие другие. Последние достижения в светодиодной технологии обеспечили эффективные и прочные источники света, излучающие во всем спектре, которые во многих приложениях позволяют создавать множество световых эффектов. Некоторые из устройств, использующие эти источники, характеризуются тем, что имеют световой модуль, включающий в себя один или больше светодиодов, которые могут давать различные цвета, например, красный, зеленый и синий, а также процессор для независимого управления выходным излучением этих светодиодов, для того чтобы формировать множество цветов и создавать цветовые эффекты.
Некоторые световые устройства могут включать в себя один или большее количество светодиодов, которые содержат более одного кристалла. Например, некоторые световые устройства могут включать в себя один светодиод, который имеет множество кристаллов. Кроме того, некоторые световые устройства могут, например, включать в себя множество светодиодов, каждый из которых содержит по меньшей мере один кристалл. Когда в световом устройстве используется более одного светодиодного кристалла, тогда на краю диаграммы излучения, испущенного такими световыми устройствами, может происходить образование полос и/или цветовых затенений.
Если, например, световое устройство включает в себя синий, зеленый и красный светодиоды в комбинации с частично окружающим эти светодиоды отражателем, то светодиод или светодиоды, наиболее близкие к краю отражателя, будут отрезаны отражателем от основного пучка светового выходного излучения. Соответственно, основной пучок светового выходного излучения будет иметь белый цвет из комбинации красного, зеленого и синего света, а по периферии основного пучка светового выходного излучения будут присутствовать цветовые полосы. Эти цветовые полосы могут быть вызваны, например, блокированием светового выходного излучения от одного или большего количества светодиодов краем отражателя.
Кроме того, световое устройство может, например, включать в себя множество светодиодных кристаллов, и свет, испущенный этим одним или большим количеством светодиодных кристаллов, может выходить из этого светового устройства неконтролируемо, тем самым потенциально вызывая появление полос света по периферии основного пучка, испущенного этим световым устройством. Эти полосы света могут присутствовать, например, в углубленных светильниках на основе светодиодов или в “линейных скользящих” устройствах, установленных близко к стене, или к другой поверхности. Неконтролируемый свет может испускаться по бокам устройства вследствие отражения Френеля и/или вследствие механических ограничений светового устройства. Такие цветовые полосы и цветовые затенения для световых устройств, обычно, нежелательны.
Патентная заявка РСТ/СА2006/000502 описывает компактный мультичиповый световой модуль со смешивающей цвета и коллимирующей оптикой, содержащий вторичную оптику, выполненную в громоздких модульных решениях, что делает общую оптическую конструкцию сложной и дорогостоящей. Описанный световой модуль содержит два или больше светоизлучающих элементов для излучения света, имеющего один или больше цветов, при этом светоизлучающие элементы могут быть сконфигурированы в плотно упакованную матрицу. Описанный модуль дополнительно содержит первичную оптическую систему, делающую возможным извлечение света из светоизлучающих элементов, к которым она оптически присоединена, и вторичную оптическую систему, которая оптически присоединена к первичной оптической системе и обеспечивает средство для смешения цветов и коллимирования света, извлеченного из двух или большего количества светоизлучающих элементов. Патентная заявка РСТ/СА2006/000502 не решает проблему цветовых полос или цветовых затенений в этом световом модуле.
Патент США 7,588,358 описывает самодвижущееся световое устройство, которое уменьшает появление “горячих точек”, то есть ослабляет появление интенсивности вдоль оптической оси источника света и усиливает появление интенсивности в одной или большем количестве окружающих центральную ось областей. В этом самодвижущемся световом устройстве описывается заднее световое устройство, которое включает в себя один светодиодный источник света и линзу. Конкретные участки линзы направлены в предопределенные конкретные области выходной световой картины. В одном примере радиально направленные внешние поверхности линзы направляют свет в центр световой картины. Большая часть центральной поверхности линзы направляет в центр световой картины относительно меньшее количество света. Патент 7,588,358 не решает проблему цветовых полос или цветовых затенений в этом световом модуле.
Патентная заявка Великобритании GB 2 089 956 описывает вогнутую отражательную лампу, предназначенную для использования в качестве общего или точечного освещения, которая повышает оптическую эффективность ранее раскрытых отражательных ламп и описывает конструкцию, имеющую пониженное потребление энергии. Описанная отражательная лампа включает в себя вогнутый отражатель, имеющий одну или больше параболических секций для отражения света, идущего вперед из источника света, расположенного в фокальной точке. Описанный источник света глубоко утонут в отражателе, так что отражателем отражается лишь по существу более половины общего света. Перед передней частью отражателя установлена линза, которой придан контур по меньшей мере рядом с внешним краем контура отражателя, с тем, чтобы преломлять вперед по меньшей мере некоторую часть из неотраженного расходящегося света, исходящую непосредственно из источника света.
Патентная заявка РСТ/ЕР2009/057691 описывает считывающий или точечный свет, цветовая температура которого может изменяться и регулироваться от “теплого белого” до “холодного белого”. Описанный источник света состоит из по меньшей мере четырех мощных светодиодов с идентичной или различными цветовыми температурами, определяющими цвет испущенного света на или по кривой Планка в цветовом треугольнике Международной комиссии по освещению CIE. Патентная заявка РСТ/ЕР2009/057691 также не решает проблему цветовых полос или цветовых затенений в этом световом модуле.
Таким образом, в соответствующей области техники есть потребность в создании линзы, которая могла бы быть реализована в световом устройстве, чтобы уменьшить присутствие цветовых полос и/или цветовых затенений, присутствующих в световом выходном излучении светового устройства.
Эти дополнительные сведения приведены здесь, чтобы представить информацию, которая, по мнению изобретателей, может иметь возможное отношение к настоящему изобретению. Нет никакого намеренного признания, и не следует понимать, что какая-либо из приведенной ранее информации являет собой положение вещей против настоящего изобретения.
Раскрытие изобретения
Настоящее описание относится к способам и устройству согласно изобретению для текстурированных линз и, более конкретно - к линзе, имеющей текстурированный участок с множеством уникальных текстур, используемой в световом устройстве на основе светодиодов, чтобы уменьшить наличие цветовых полос и/или цветовых затенений, присутствующих в световом выходном излучении светового устройства. Эта линза, например, может быть расположена поперек выходного светового отверстия светового устройства на основе светодиодов, и может перекрывать световое выходное излучение, созданное мультикристаллическим светодиодным источником света. Эта линза может включать в себя по существу нетекстурированный участок и текстурированный участок. Текстурированный участок может иметь множество определенных текстур, и по своей ширине может изменяться от относительно слабой текстуры к более сильной текстуре.
Вообще, в одном аспекте настоящее изобретение относится к световому устройству, которое включает в себя корпус, светодиодный источник света и линзу. Корпус определяет по меньшей мере одно выходное световое отверстие. Светодиодный источник света включает в себя множество светодиодных кристаллов, содержится внутри корпуса и испускает световое выходное излучение. По меньшей мере некоторая часть светового выходного излучения проходит через выходное световое отверстие. Поперек выходного светового отверстия установлена линза, и она имеет по существу нетекстурированный участок и текстурированный участок. Текстурированный участок выполнен вдоль по меньшей мере части периферии линзы. По мере того как текстурированный участок перемещается дальше от нетекстурированного участка и ближе к периферии, его текстурирование переходит от первого текстурирования, имеющего первую глубину, ко второму текстурированию, имеющему вторую глубину, большую, чем первая глубина, и к третьему текстурированию, имеющему третью глубину, большую, чем вторая глубина.
В некоторых вариантах исполнения текстурированный участок выполнен вокруг большей части периферии линзы. В некоторых версиях этих вариантов исполнения текстурированный участок выполнен вокруг всей периферии линзы. В некоторых версиях этих вариантов исполнения нетекстурированный участок составляет большую часть линзы. В некоторых версиях этих вариантов исполнения нетекстурированный участок составляет по меньшей мере восемьдесят процентов от линзы.
В некоторых вариантах исполнения эта линза является внешней линзой светового устройства.
В другом аспекте настоящее изобретение относится в целом к световому устройству, которое включает в себя корпус, светодиодный источник света и линзу. Светодиодный источник света содержится внутри корпуса и испускает световое выходное излучение, имеющее интенсивность светового выходного излучения и множество индивидуальных спектров. Линза присоединена к корпусу и перекрывает по меньшей мере некоторую часть светового выходного излучения. Линза имеет по существу нетекстурированный участок и текстурированный участок. Нетекстурированный участок непрерывно перекрывает по меньшей мере половину интенсивности светового выходного излучения, включая среднюю величину интенсивности светового выходного излучения. Текстурированный участок постепенно переходит от первого текстурирования, имеющего первую глубину, ко второму текстурированию, имеющему вторую глубину, по меньшей мере в четыре раза большую, чем первая глубина. Первое текстурирование ближе к нетекстурированному участку, чем второе текстурирование к нетекстурированному участку.
В некоторых вариантах исполнения нетекстурированный участок перекрывает по меньшей мере семьдесят процентов интенсивности светового выходного излучения.
В некоторых вариантах исполнения нетекстурированный участок перекрывает по меньшей мере девяносто процентов интенсивности светового выходного излучения. В некоторых версиях этих вариантов исполнения текстурированная область выполнена вокруг всей периферии линзы.
В некоторых вариантах исполнения текстурированная область выполнена вокруг большей части периферии линзы.
В некоторых вариантах исполнения линза является по существу плоской. В некоторых версиях этих вариантов исполнения линза является прямоугольной.
В некоторых вариантах исполнения нетекстурированный участок является полностью нетекстурированным.
В другом аспекте настоящее изобретение относится, в целом, к световому устройству, которое включает в себя корпус, мультиспектральный светодиодный источник света, содержащийся внутри корпуса и испускающий световое выходное излучение, и присоединенную к корпусу линзу. Светодиодный источник света имеет интенсивность светового выходного излучения, а линза имеет текстурированный участок поперек по меньшей мере ее части. Линза перекрывает по меньшей мере некоторую часть светового выходного излучения. Текстурированный участок продолжается по существу к краю линзы и включает в себя зону слабой текстуры, наиболее удаленную от края, имеющую слабую среднюю глубину менее 0,002 дюйма (0,05 мм), и зону сильной текстуры, наиболее близкую к краю, имеющую сильную среднюю глубину, по меньшей мере в два раза превышающую слабую среднюю глубину.
В некоторых вариантах исполнения текстурированный участок выполнен интегрально на поверхности линзы, обращенной наружу.
В некоторых вариантах исполнения линза включает в себя нетекстурированный участок, который является внутренним относительно текстурированного участка. В некоторых версиях этих вариантов исполнения нетекстурированный участок перекрывает по меньшей мере пятьдесят процентов интенсивности светового выходного излучения перекрытого света. В некоторых версиях этих вариантов исполнения нетекстурированный участок перекрывает по меньшей мере восемьдесят процентов интенсивности светового выходного излучения.
В том виде, как он используется здесь для целей настоящего описания, термин “светодиод” следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или иной тип системы на основе “инжекция носителей/переход”, которая в ответ на электрический сигнал способна генерировать излучение. Таким образом, термин “светодиод” включает в себя, но этим не ограничен, различные текстуры на основе полупроводников, которые в ответ на ток испускают свет, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (OLED), электролюминесцентные полоски и т.п. В частности, термин “светодиод” относится к светоизлучающим диодам всех типов (включая полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которые могут быть сконфигурированы для генерации излучения в одном или большем количестве спектров - в инфракрасном спектре, ультрафиолетовом спектре и в различных участках видимого спектра (обычно включая излучение с длинами волн от, примерно, 400 нанометров до, примерно, 700 нанометров). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, но этим не ограничены, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовых светодиодов, красных светодиодов, синих светодиодов, зеленых светодиодов, желтых светодиодов, светодиодов янтарного цвета, оранжевых светодиодов и белых светодиодов (описанных далее по тексту). Следует также заметить, что светодиоды могут быть сконфигурированы и/или управляемы для генерации излучения, имеющего различную ширину спектра (например, полную ширину на половине максимума излучения) для данного спектра (например, узкую ширину полосы излучения, широкую ширину полосы излучения), а также множество доминантных длин волн внутри заданной общей цветовой классификации.
Например, один вариант исполнения светодиода, сконфигурированный для генерации по существу белого цвета (например, белый светодиод), может включать в себя набор кристаллов, которые испускают различные спектры электролюминесценции, которые при объединении смешиваются и образуют по существу белый цвет. В другом варианте исполнения светодиод белого цвета может быть связан с фосфорным материалом, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в различные вторичные спектры. В одном примере такого исполнения электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и узкую ширину спектра “накачивает” фосфорный материал, который, в свою очередь, испускает излучение с большей длиной волны, имеющее несколько большую ширину спектра.
Следует также понимать, что термин “светодиод” не ограничивает физический и/или электрический тип “упаковки” светодиода. Например, как описывалось выше, понятие “светодиод” может относиться к одному светоиспускающему устройству, имеющему множество кристаллов, которые сконфигурированы для испускания, соответственно, излучения различного спектра (например, которые могут быть или не могут быть управляемыми по отдельности). Кроме того, светодиод может быть связан с фосфором, который считается неотъемлемой частью светодиода (например, некоторых типов белых светодиодов). Вообще говоря, термин “светодиод” может относиться к скомпонованным светодиодам, к нескомпонованным светодиодам, к поверхностным светодиодам, светодиодам с кристаллом на печатной плате, к светодиодам с Т-образной компоновкой, к светодиодам с радиальной компоновкой, мощным скомпонованным светодиодам, к светодиодам, включающим в себя какой-либо тип корпуса и/или оптической элемент (например, рассеивающую линзу) и т.д.
Термин “источник света” следует понимать как любой один или большее количество из множества источников излучения, включая, но ими не ограничиваясь, источники на основе светодиодов (включая один или больше светодиодов, в том виде, как они определены выше), накальные источники света (например, лампы с нитями накала, галогенные лампы), флуоресцентные лампы, источники высокоинтенсивного разряда (например, на парах натрия, на парах ртути, а также металлогалогенидные лампы), лазеры, другие типы электролюминесцентных источников, пиролюминесцентные источники (например, пламя), свече-люминесцентные источники (например, газовые горелки, источники излучения на основе угольной дуги), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники света), катодно-люминесцентные источники с использованием электронного насыщения, гальванолюминесцентные источники, кристалло-люминесцентные источники, кинелюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.
Данный источник света может быть сконфигурирован для генерации электромагнитного излучения в видимом спектре, вне видимого спектра или в их комбинации. Следовательно, термины “свет” и “излучение” здесь используются взаимозаменяемо. Кроме того, источник света может включать в себя в качестве интегрального компонента один или больше фильтров (например, цветовых фильтров), линз или другие оптические компоненты. Следует также понимать, что источники света могут быть сконфигурированы для множества применений, включая, но этим не ограничиваясь, индикации, воспроизведения изображения и/или освещения. “Источник освещения” - источник света, который сконфигурирован специально для генерации излучения, имеющего достаточную интенсивность, чтобы эффективно освещать внутреннее или внешнее пространство. В этом контексте “достаточная интенсивность” относится к достаточной лучистой энергии в видимом спектре, испущенной в пространство или окружающую среду (часто, чтобы в терминах лучистой энергии или “светового потока” представить общее световое выходное излучение из источника света во всех направлениях, используется единица измерения “люмен”) для обеспечения внешнего освещения (то есть свет, который может быть воспринят косвенным образом, и который может быть, например, отраженным от одной или большего количества из множества промежуточных поверхностей, прежде чем будет воспринят, целиком или частично).
Термин “спектр” следует понимать как одну частоту или большее количество частот (или длин волн) излучения, сформированного одним или большим количеством источников света. Соответственно, термин “спектр” относится к частотам (или к длинам волн) не только в видимом диапазоне, но также и частотам (или к длинам волн) в инфракрасной, ультрафиолетовой и в других областях всего электромагнитного спектра. Кроме того, данный спектр может иметь относительно узкую полосу частот (например, полная ширина на полумаксимуме, имеющая по существу несколько частотных составляющих или составляющих длин волн) или относительно широкую полосу частот (несколько частотных составляющих или составляющих длин волн, имеющих различные относительные интенсивности). Следует также понимать, что данный спектр может быть результатом смешения двух или более других спектров (например, смешения излучения, испущенного, соответственно, многочисленными источниками света).
В целях настоящего описания термин “цвет” используется взаимозаменяемо с термином “спектр”. Однако термин “цвет” обычно используется для упоминания, главным образом, свойства излучения, которое воспринимается наблюдателем (хотя такое его использование не имеет намерения ограничить объем этого термина). Соответственно, термины “разные цвета” определенно относятся к множественным спектрам, имеющим составляющие с различными длинами волн и/или ширинами спектральных полос. Следует также понимать, что термин “цвет” может быть использован как в отношении белого, так и в отношении не белого цвета.
Термин “световое устройство” используется здесь, чтобы указать на исполнение или компоновку одной или большего количества световых модулей в конкретном типоразмере, сборке или оформлении. Термин “световой модуль” используется здесь, чтобы указать на устройство, включающее в себя один или больше источников света одного и того же или различных типов. Данный световой модуль может иметь любое из множества установочных приспособлений для источника (источников) света, любой из видов и форм кожуха/корпуса и/или любую из конфигураций электрического и механического соединения. Дополнительно данный световой модуль может быть связан с (например, включать в себя, быть подсоединен к и/или выполнен вместе с) различными другими компонентами (например, с управляющей схемой), относящимися к работе этого источника (источников) света. “Световой модуль на основе светодиодов” относится к световому модулю, который включает в себя один или больше источников света на основе светодиодов, в том виде, как он описан выше, один или в комбинации с другими источниками света, выполненными не на основе светодиодов. “Многоканальный” световой модуль относится к световому модулю на основе светодиодов или не на основе светодиодов, который включает в себя по меньшей мере два источника света, сконфигурированных для генерации соответственно различных спектров излучения, при этом каждый различный спектр источника света может упоминаться как “канал” многоканального светового модуля.
Термин “контроллер” используется здесь, как правило, чтобы описать какое-либо устройство, относящееся к работе одного или больше источников света. Контроллер для реализации различных описанных здесь функций может быть выполнен самыми разными способами (например, с помощью специализированных аппаратных средств). “Процессор” является одним из примеров контроллера, который использует один или больше микропроцессоров, которые для выполнения описанных здесь функций могут быть запрограммированы, используя программное обеспечение (например, микрокоды). Контроллер может быть выполнен с использованием или без использования процессора и, кроме того, может быть выполнен как комбинация специализированных аппаратных средств для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или большего количества запрограммированных микропроцессоров и соответствующий схем) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут быть использованы в различных вариантах исполнения настоящего описания, включают в себя, но ими не ограничены, обычные микропроцессоры, специализированные интегральные микросхемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).
Следует понимать, что все комбинации вышеописанных концепций, а также дополнительные концепции, далее описанные более подробно (при условии, что такие концепции не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как часть раскрытого здесь объекта изобретения. В частности, все комбинации заявленного объекта изобретения, изложенного в конце данного описания, рассматриваются как часть раскрытого здесь объекта изобретения. Кроме того, следует понимать, что использованная здесь в совершенно определенном смысле терминология, которая может присутствовать и в любом описании, введенном сюда в качестве ссылки, должна быть согласована со значением, наиболее совместимым с конкретными раскрытыми здесь концепциями.
Краткое описание чертежей
На чертежах на всех видах одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе - акцент, как правило, сделан на иллюстрацию принципов изобретения.
Фиг. 1 иллюстрирует первый вариант исполнения светового устройства, содержащего поперек своего выходного светового отверстия текстурированную линзу; световое устройство показано рядом с освещенной поверхностью.
Фиг. 2 иллюстрирует вид в сечении участка текстурированной линзы по Фиг. 1.
Фиг. 3 показывает вид сверху текстурированной линзы по Фиг. 1.
Фиг. 4 иллюстрирует второй вариант исполнения светового устройства, содержащего поперек своего выходного светового отверстия текстурированную линзу; световое устройство показано рядом с освещенной поверхностью.
Фиг. 5 иллюстрирует вид в сечении участка текстурированной линзы по Фиг. 4.
Осуществление изобретения
Некоторые световые устройства могут включать в себя один или больше светодиодов, которые содержат более одного кристалла. Однако световое выходное излучение, испущенное некоторыми из таких световых устройств, содержит на крае диаграммы излучения нежелательные полосы и/или цветовые затенения, обусловленные, например, вырезанием из светового устройства составляющих и/или неуправляемым светом от одного или большего количества светодиодных кристаллов. Таким образом, изобретатели признали и поняли, что было бы полезно предложить линзы, которые могли бы быть использованы в световом устройстве на основе светодиодов для уменьшения в световом выходном излучении этого светового устройства присутствия цветовых полос и/или цветовых затенений. В более общем виде, изобретатели признали и поняли, что было бы полезно использовать линзу с текстурированным участком, который может включать в себя - поперек своей ширины - на выбор, множество индивидуальных текстур.
В соответствии с вышесказанным, различные варианты исполнения и осуществления настоящего изобретения относятся к текстурированной линзе.
В нижеследующем подробном описании в целях объяснения, а не ограничения изложены показательные варианты исполнения, раскрывающие характерные элементы, с тем, чтобы обеспечить полное понимание заявленного изобретения. Однако обычному специалисту в данной области, который понял полезность настоящего описания, будет очевидно, что в соответствии с настоящими концепциями возможны другие варианты исполнения, которые отличны от раскрытых здесь конкретных деталей, остающиеся в пределах объема приложенных пунктов формулы изобретения. Кроме того, здесь могут быть опущены описания хорошо известных устройств и способов, с тем, чтобы не усложнять описание этих показательных вариантов исполнения. Такие способы и устройства определенно находятся в объеме заявленного изобретения. Например, раскрытые здесь различные варианты исполнения текстурированных линз изображены в комбинации с конкретными световыми устройствами, имеющими конкретные светодиодные источники света. Однако могут быть придуманы другие световые устройства на основе светодиодов, включающие в себя текстурированные линзы без отклонения от объема или сущности заявленного изобретения. Например, текстурированные линзы могут быть выполнены в других световых устройствах на основе светодиодов, где нежелательны обусловленное многими источниками затенение или цветовые полосы вблизи краев диаграммы излучения. Кроме того, текстурированные линзы могут быть выполнены, например, в световых устройствах, в которых нежелательный свет, идущий по одному направлению из светового устройства, должен быть смешан с основным пучком, не вызывая заметного изменения в интенсивности или в угле расходимости пучка.
Обратимся сначала к Фиг. 1 - в одном варианте исполнения световое устройство 10 на основе светодиодов оснащено текстурированной линзой 30. Световое устройство 10 схематично показано на Фиг. 1 и включает в себя корпус 12. Этот корпус 12 удерживает текстурированную линзу 30 поперек выходного светового отверстия 14. Линза 30 есть внешняя линза светового устройства 10. Однако в других вариантах исполнения снаружи линзы 30 поперек выходного светового отверстия может быть установлена другая линза (например, нетекстурированная линза), а линза 30 может быть расположена внутри по отношению к ней, поперек внутреннего выходного светового отверстия. Корпус 12, кроме того, содержит источник света на основе светодиодов, имеющий красный светодиод 20R, зеленый светодиод 20G и синий светодиод 20В. Эти светодиоды 20R, 20G и 20В могут быть смонтированы на печатной плате и/или на теплоотводе, установленном внутри корпуса 12. Светодиоды 20R, 20G и 20В могут быть одновременно запитаны токами заданных уровней, чтобы вместе давать по существу белый свет, могут быть одновременно запитаны токами различных уровней, чтобы вместе давать свет других цветов, и/или могут быть запитаны по отдельности и/или в комбинации с каким-либо другим одним из светодиодов 20R, 20G и 20В, чтобы давать свет других цветов. Для управления создаваемым таким образом световым выходным излучением может быть использован возможный контроллер в комбинации со светодиодами 20R, 20G и/или 20В.
Хотя на Фиг. 1 показаны три светодиода 20R, 20G и 20В, обычный специалист в данной области, который осознал полезность настоящего описания, признает и поймет, что в альтернативных вариантах исполнения может быть использовано большее или меньшее количество светодиодов, включая светодиоды дополнительных и/или альтернативных цветов. Например, в некоторых вариантах исполнения в дополнение к светодиодам 20R, 20G и 20В может быть использован один или больше белых светодиодов. Кроме того, обычный специалист в данной области, который понял полезность настоящего описания, признает и поймет, что в альтернативных исполнениях светодиоды внутри светового устройства могут быть расположены и/или скомпонованы альтернативно. Например, в некоторых вариантах исполнения светодиоды могут быть не расположенными в одной плоскости один относительно другого, не лежащими в одной плоскости относительно линзы 30 светового устройства 10, нецентрированными внутри корпуса 12 и/или, альтернативно, распределенными внутри корпуса 12.
Вокруг светодиодов 20R, 20G и 20В установлен отражатель 22. На Фиг. 1 показаны только две части отражателя 22, но следует понимать, что в некоторых исполнениях, как вариант, этот отражатель 22 может быть продолжен полностью вокруг светодиодов 20R, 20G и 20В. Обычный специалист в данной области, который понял полезность настоящего описания, признает и поймет, что в альтернативных исполнениях, как вариант, в комбинации со светодиодами могут быть установлены альтернативные оптические элементы для направления на линзу 30 требуемого распределения света. Например, в некоторых вариантах исполнения вокруг одного или большего количества светодиодов может быть установлен несимметричный отражатель, при этом отражатель вокруг светодиодов может быть установлен лишь частично, и/или над одним или большим количеством светодиодов может быть установлена оптическая линза. Отражатель 22 сконфигурирован для общего направления светового выходного излучения от светодиодов 20R, 20G и 20В в направлении текстурированной линзы 30.
Изображены также три примерных световых луча, исходящие из каждого из светодиодов 20R, 20G и 20В. Следует понимать, что помимо тех, которые изображены здесь, каждый из светодиодов будет испускать много других световых лучей, некоторые из которых могут контактировать с отражателем 22 и перенаправляться им один или большее количество раз. Световые лучи 20R1, 20G1 и 20В1 направлены по существу перпендикулярно линзе 30, контактируют с ее по существу нетекстурированным участком 32 и передаются через него, не будучи по существу рассеянными. Другие световые лучи будут падать на по существу нетекстурированный участок 32 под неперпендикулярными углами (некоторые - после контакта с отражателем 22 один или большее количество раз) и, аналогично, передаваться через, не будучи по существу рассеянными. По существу нетекстурированный участок 32 может изменить путь пропущенных через него световых лучей в зависимости от одного или большего количества факторов, таких как, например, показатель преломления по существу нетекстурированного участка 32, угол падения светового луча (лучей) и/или толщина по существу нетекстурированного участка 32. Свет, пропущенный через по существу нетекстурированный участок 32, обычно направлен в сторону участка 3 основного пучка освещенной области 2.
Световые лучи 20R2, 20G2 и 20В2 направлены чуть повыше верхнего продолжения отражателя 22, падают на текстурированный участок 40 линзы 30 и пропускаются через него, рассеиваясь этим текстурированным участком 40. Другие световые лучи будут падать на текстурированный участок 40 (некоторые - после контакта с отражателем 22 один или большее количество раз) и, подобным же образом, будут пропущены через него и рассеяны линзой 30. Вследствие постепенно усиливающейся текстуры описанной здесь линзы 30 световой луч 20R2, который падает на текстурированный участок 40 наиболее близко по соседству с нетекстурированным участком 32, рассеивается меньше, чем световой луч 20G2 (который падает на текстурированный участок 40 дальше от по существу нетекстурированного участка 32, чем световой луч 20R2). Подобным же образом, световой луч 20G2 рассеивается меньше, чем световой луч 20В2 (который падает на текстурированный участок 40 дальше от по существу нетекстурированного участка 32, чем световой луч 20G2). Текстурированный участок 40, возможно, может также изменить путь пропущенных через него световых лучей, прежде чем эти световые лучи попадут на текстурированную поверхность, в зависимости от одного или большего количества факторов, таких как, например, показатель преломления текстурированного участка 40, угол падения светового луча и/или толщина текстурированного участка 40.
Другие световые лучи 20R3, 20G3 и 20В3, также направленные чуть повыше верхнего продолжения отражателя 22, падают на другую часть текстурированного участка 40, пропускаются через него и рассеиваются текстурированным участком 40. Вследствие постепенно увеличивающейся текстуры описанной здесь линзы 30 световой луч 20В3 рассеивается меньше, чем световой луч 20G3, а оба луча 20В3 и 20G3 рассеиваются меньше, чем световой луч 20R3. Свет, пропущенный через по существу текстурированный участок 40, обычно направлен в сторону участка 4 рассеянного пучка освещенной области 2. В световых устройствах, которые не используют текстурированные линзы 30, некоторые или все из таких участков периферийной освещенной области участка 5 основного пучка могут иметь нежелательные цветовые полосы и/или затенения.
Обратимся к Фиг. 2. На ней показан вид в сечении участка текстурированной линзы 30 по Фиг. 1. Сечение включает в себя край 31 линзы 30 и выполнено вдоль части текстурированного участка 40 и вдоль части нетекстурированного участка 32. Показано, что нетекстурированный участок 32 имеет по существу гладкую нетекстурированную внешнюю поверхность 34, и что световые лучи, пропущенные через нее, такие как луч 39, не являются по существу рассеянными. Воображаемая пунктирная линия 41А представляет собой, в общем, начало текстурированного участка 40 и начало его слаботекстурированной части 41. Пунктирная линия 42А представляет собой, в общем, начало среднетекстурированной части 42 текстурированного участка 40, а пунктирная линия 43А представляет собой, в общем, начало сильнотекстурированной части 43 текстурированного участка 40. Показано, что степень текстурирования по каждой части 41, 42, 43 по мере перемещения наружу от по существу нетекстурированного участка 32, постепенно возрастает. Например, степень текстурирования в среднетекстурированной части 42 выше ближе к пунктирной линии 43А, чем она ближе к пунктирной линии 42А. Световые лучи 491, 492, 493 показаны пропущенными через соответствующие части 41, 42, 43. Показано, что степень рассеяния световых лучей 491, 492, 493 увеличивается по мере того, как увеличивается степень текстурирования.
В некоторых вариантах исполнения степень текстурирования может увеличиваться линейно по всему текстурированному участку 40 или в частях текстурированного участка 40. В других вариантах исполнения степень текстурирования может - дополнительно или альтернативно - увеличиваться по всему текстурированному участку 40 или в частях текстурированного участка 40 экспоненциально и/или изменяться в соответствии с какой-либо другой зависимостью. Например, в некоторых альтернативных вариантах исполнения слаботекстурированная часть 41 может содержать первую по существу постоянную степень текстурирования, среднетекстурированная часть 42 может содержать большую вторую по существу постоянную степень текстурирования, и сильнотекстурированная часть 43 может содержать еще большую третью по существу постоянную степень текстурирования. Варианты исполнения, которые используют слабое текстурирование сразу же смежно с нетекстурированной областью 32 и постепенно увеличивают текстурирование, могут не иметь наличие видимой переходной линии между текстурированным и нетекстурированным участками в световом выходном излучении. Хотя по существу нетекстурированная область 32 показана как не имеющая какой-либо текстуры вообще, в альтернативных вариантах исполнения по существу нетекстурированная зона 32 может содержать слабую текстуру поперек всей зоны или ее участков, которая в минимальной степени влияет на интенсивность пропущенного через нее света. Например, в некоторых вариантах исполнения по существу нетекстурированная зона 32 будет иметь текстуру на ее внешней поверхности, которая более слабая, чем текстура слаботекстурированной части 41.
В некоторых вариантах исполнения слаботекстурированная часть 41 может иметь среднюю глубину примерно в 0,0004 дюйма (0,01 мм) с сужением один градус, среднетекстурированная зона 42 может иметь среднюю глубину примерно в 0,002 дюйма (0,05 мм) с сужением три градуса, и сильнотекстурированная зона 43 может иметь среднюю глубину примерно в 0,0045 дюйма (0,1 мм) с сужением шесть с половиной градусов. В версиях этих вариантов исполнения глубина может быть по существу одинаковой по ширине каждой из зон 41-43. В других вариантах исполнения глубина может изменяться по ширине одной или большего количества зон 41-43. Например, в некоторых вариантах исполнения глубина в каждой из зон может увеличиваться в зависимости от расстояния от по существу нетекстурированного участка 32. В некоторых вариантах исполнения слаботекстурированная часть 41 может иметь текстуру, которая по существу соответствует стандарту Mold-Tech 11000, среднетекстурированная зона 42 может иметь текстуру, которая по существу соответствует стандарту Mold-Tech 11030, и сильнотекстурированная зона 43 может иметь текстуру, которая по существу соответствует стандарту Mold-Tech 11050.
Поверхность текстурированного участка 40 с целью рассеяния или перенаправления света может быть текстурирована многими способами. Например, в некоторых вариантах исполнения текстура может быть создана посредством инструмента с инжекционной пресс-формой, инструмента с прессовочной пресс-формой или инструмента с экструдировочной пресс-формой, которые используются для изготовления линзы и/или создания текстуры линзы формированием этой текстуры на поверхности инструмента. Текстура может быть создана, например, с использованием кислотного травления и/или пескоструйной обработкой поверхности инструмента. Временная длительность, в течение которой поверхность инструмента подвергается кислотному травлению и/или пескоструйной обработке, будет определять глубину текстуры вдоль таких частей. Кроме того, в других вариантах исполнения на поверхности линзы 30 могут быть, например, нанесены и/или интегрально выполнены внутри ее призмы, выпуклости, произвольные шероховатости и/или усеченные пирамиды. В некоторых вариантах исполнения вся текстура или ее участки также могут по существу соответствовать одному или большему количеству стандартов по текстуре, таких как Mold-Tech, Yick Sang, VDI и т.д., или же они могут быть образованы с использованием соответствующих процессов. Кроме того, например, в некоторых вариантах исполнения для создания текстуры могут быть использованы голографический рассеиватель, микроструктурный рассеиватель и/или рассеивающая пластина другого типа. Например, голографическая рассеивающая пленка может быть помещена внутри линзы 30 и/или приклеена к линзе 30.
Обратимся к Фиг. 3. На ней показан вид сверху текстурированной линзы по Фиг. 1. Линза 30 является плоской, обычно - прямоугольной, и сконфигурирована так, чтобы перекрывать обычно прямоугольное выходное световое отверстие 14 светового устройства 10. В других вариантах исполнения эта линза может иметь геометрические формы, иные, чем прямоугольная и может быть неплоской. Текстурированная часть 40 на Фиг. 3 везде обозначена кружочками, размер и плотность которых, в общем, соответствует степени текстурирования. Текстурированная часть 40 продолжается вокруг всей по существу нетекстурированной части 32, и доходит до края 31 линзы 30. В альтернативных вариантах исполнения текстурированная часть 40 может не продолжаться вокруг всей по существу нетекстурированной части 32 и/или может не доходить до края 31. Например, в некоторых вариантах исполнения текстурированная часть 40 может продолжаться только вдоль одной стороны по существу нетекстурированной части 32 и может прекратиться рядом с краем 31. Кроме того, например, в некоторых вариантах исполнения текстурированная часть 40 может быть сконфигурирована так, чтобы по существу соответствовать выходному световому распределению, испущенного конкретным световым устройством. Если, например, выходное световое распределение смещено в одну сторону, то текстурированный участок вдоль всей этой стороны или ее некоторой части может быть более широким, более тонким и/или не существовать вовсе. Кроме того, если, например, выходное световое распределение имеет два отчетливых главных пучка, то могут быть обеспечены два отдельных по существу нетекстурированных участка, каждый, возможно, окруженный текстурой. Кроме того, в некоторых вариантах исполнения нетекстурированный участок может быть образован, например, между текстурированным участком 40 и краем 31. В качестве альтернативы, такой нетекстурированный участок, когда он используется в световом устройстве, может передавать через себя минимальное количество света, и/или он может быть закрыт кромкой или другой конструкцией, используемой для крепления линзы внутри светового устройства.
Изображенная по существу нетекстурированная часть 32 составляет по существу большую часть площади поверхности линзы 30. В некоторых вариантах исполнения по существу нетекстурированная часть 32 может составлять более девяноста процентов площади поверхности линзы 30. Кроме того, изображенная по существу нетекстурированная часть 32 перекрывает по существу большую часть интенсивности светового выходного излучения, испущенного светодиодами 20R, 20G и 20В светового устройства 10. В некоторых вариантах исполнения по существу нетекстурированная часть 32 может перекрывать более девяноста процентов интенсивности светового выходного излучения, испущенного этими светодиодами. Например, в некоторых из таких вариантов исполнения световое устройство 10 может испускать свет, имеющий интенсивность светового выходного излучения с по существу нормальным распределением интенсивности светового выходного излучения, а по существу нетекстурированная часть 32 может перекрывать пик интенсивности светового выходного излучения и примерно сорок пять процентов интенсивности светового выходного излучения по обеим сторонам от этого пика.
Теперь обратимся к Фиг. 4. На ней показано второй вариант исполнения светового устройства 110 с дугообразной текстурированной линзой 130. Схематично изображенное на Фиг. 4 световое устройство 110 включает в себя корпус 112. Этот корпус 112 удерживает линзу 130, установленную поперек выходного светового отверстия 114 светового устройства 110. Кроме того, корпус 112 содержит источник света на основе светодиодов, имеющий мультикристаллический светодиод 120. Светодиод может содержать множество кристаллов, испускающих индивидуальные спектры света. С одной стороны светодиода 120 установлен отражатель 122, который сконфигурирован для общего направления светового выходного излучения от светодиода 120, которое падает на него, в направлении текстурированной линзы 130.
Изображены три типичных примерных луча 1201, 1202 и 1203, исходящие из светодиода 120. Следует понимать, что светодиод, помимо тех, которые изображены, будет испускать много других световых лучей, некоторые из которых будут падать на отражатель 122 и перенаправляться им. Световые лучи 1201-1203 могут быть испущены из единственного кристалла светодиода 120, или же они могут быть испущены из множества его кристаллов. Каждый из лучей 1201 и 1202 направлен в сторону по существу нетекстурированного участка 132 линзы 130 и пропущены через него, не будучи по существу рассеяны. Аналогичным образом, другие световые лучи будут падать на по существу нетекстурированный участок 132 линзы 130 и будут пропущены через него, не будучи по существу рассеяны. Этот по существу нетекстурированный участок 132, возможно, может изменять путь переданных через него световых лучей в зависимости от одного или большего количества факторов, таких как, например, показатель преломления по существу нетекстурированного участка 132, угол падения светового луча (лучей) и/или толщина по существу нетекстурированного участка 132. Свет, пропущенный через по существу нетекстурированный участок 132, обычно направлен в сторону участка 103 основного пучка освещенной области 102. По существу нетекстурированный участок 132, возможно, может иметь нанесенную на него световую текстуру.
Световой луч 1203 падает на текстурированный участок 140 линзы 130 и пропускается через него, рассеиваясь этим текстурированным участком 140. Начало текстурированного участка 140 линзы 130 обычно указано воображаемой пунктирной линией 141А, и он продолжается к краю линзы 130. Текстурированный участок 140 выполнен по периферии по существу нетекстурированного участка 132, но он выполнен только вдоль одной его стороны в направлении нижнего края линзы 130. В альтернативных вариантах исполнения текстурированный участок 140, дополнительно или альтернативно, может быть нанесен вдоль верхнего края линзы 130 и/или одной или большего количества сторон линзы 130. Другие световые лучи будут падать на текстурированный участок 140 (некоторые - после контакта с отражателем 122 один или большее количество раз), и, подобным же образом, будут пропускаться через него и рассеиваться этим текстурированным участком 140. Как описано здесь, глубина текстуры текстурированного участка 140, по мере того, как он продолжается от пунктирной линии 141А к краю линзы 140, может постепенно увеличиваться. Текстурированный участок 140, возможно, может изменять путь пропущенных через него световых лучей (в дополнение к изменению этого пути вследствие обусловленного текстурой рассеяния) в зависимости от одного или большего количества факторов, таких как, например, показатель преломления текстурированного участка 140, угол падения светового луча (лучей) и/или толщина текстурированного участка 140.
Фиг. 5 иллюстрирует вид в сечении участка текстурированной линзы по Фиг. 4. Сечение включает в себя нижний край 131 линзы 130 и выполнено вдоль части текстурированного участка 140 и нетекстурированного участка 132. Показано, что нетекстурированный участок 132 имеет по существу гладкую нетекстурированную внешнюю поверхность 134. Воображаемая пунктирная линия 141А представляет, в общем, начало текстурированного участка 140 и начало его слаботекстурированной части 141. Пунктирная линия 142А представляет собой, в общем, начало среднетекстурированной части 142 текстурированного участка 140, а пунктирная линия 143А представляет собой, в общем, начало сильнотекстурированной части 43 текстурированного участка 140. Показано, что степень текстурирования по каждой части 141, 142, 143 по мере перемещения наружу от по существу нетекстурированного участка 132, постепенно возрастает. Например, степень текстурирования в слаботекстурированной части 141 значительно ближе к пунктирной линии 142А, чем к пунктирной линии 141А. Световые лучи 591, 592, 593 показаны пропущенными через соответствующие части 141, 142, 143. Показано, что степень рассеяния световых лучей 591, 592, 593 увеличивается по мере того, как увеличивается степень текстурирования.
В некоторых вариантах исполнения степень текстурирования может увеличиваться линейно по всему текстурированному участку 140 или в частях текстурированного участка 140. В других вариантах исполнения степень текстурирования может - дополнительно или альтернативно - увеличиваться по всему текстурированному участку 140 или в частях текстурированного участка 140 экспоненциально и/или изменяться в соответствии с какой-либо другой зависимостью. В версиях таких вариантов исполнения глубина может быть по существу одинаковой по ширине каждой из зон 141-143. В других версиях глубина может изменяться по ширине одной или большего количества зон 141-143. Поверхность текстурированного участка 140 с целью рассеяния или перенаправления света может быть текстурирована многими способами, и всё текстурирование или его участки могут соответствовать одному или большему количеству стандартов текстурирования.
В некоторых вариантах исполнения текстурирование может быть применено только приблизительно для от одного до двух процентов линзы. В некоторых версиях таких вариантов исполнения текстурирование может быть выполнено вдоль периферии линзы. В некоторых вариантах исполнения текстурированием может быть покрыто до половины линзы. В некоторых версиях таких вариантов исполнения текстурирование может быть нанесено вдоль периферии линзы внутрь. В некоторых вариантах исполнения текстурированный участок линзы может в любом месте перекрывать от одного до пятидесяти процентов интенсивности общего светового выходного излучения, которое падает на линзу. Обычный специалист в данной области, который понял полезность настоящего описания, признает и поймет, что, используя приведенные здесь идеи, могут быть реализованы другие варианты нанесения текстурирования на линзу.
Хотя здесь были описаны и проиллюстрированы несколько вариантов исполнения согласно изобретению, обычный специалист в данной области легко придумает множество других средств и/или текстур для выполнения данной функции и/или получения результатов и/или одного или большего количества описанных здесь преимуществ, и предполагается, что каждое из таких изменений и/или модификаций соответствует объему описанных здесь вариантов исполнения согласно изобретению. В более общих словах, обычный специалист в данной области легко поймет, что подразумевается, что все описанные здесь параметры, размеры, материалы и конфигурации являются иллюстративными, и что реальные параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, для которого или для которых используются эти инновационные идеи. Специалист в данной области найдет или будет способен создать с использованием всего лишь обычного экспериментирования множества эквивалентов конкретных инновационных описанных здесь вариантов исполнения. Поэтому следует понимать, что вышеописанные варианты исполнения представлены только лишь в виде примеров, и что в пределах объема приложенных пунктов формулы изобретения и их эквивалентов варианты исполнения согласно изобретению могут быть на практике реализованы иным образом, чем это конкретно описано и заявлено. Варианты исполнения настоящего описания согласно изобретению имеют непосредственное отношение к каждому отдельному описанному здесь признаку, системе, изделию, материалу, комплекту и/или способу. Кроме того, любая комбинация двух или большего количества таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включена в объем изобретения по настоящему описанию.
Следует понимать, что все определения в том виде, как они здесь определены и использованы, доминируют над словарными определениями, над определениями во веденных сюда в качестве ссылке документах, и/или обычными значениями определенных терминов.
Признаки единственного числа в том виде, как они здесь использованы в описании и в пунктах формулы изобретения, если определенно не указано иное, должны пониматься как имеющие значение “по меньшей мере один”. Фраза “и/или” в том виде, как она здесь использована в описании и в пунктах формулы изобретения, должна пониматься как имеющая значение “любой или оба” из объединенных таким образом элементов, то есть элементов, которые в одних случаях присутствуют совместно, а в других случаях присутствуют порознь. Многочисленные элементы, перечисленные в обороте “и/или”, должны пониматься тем же самым образом, то есть “один или большее количество” объединенных таким образом элементов. Возможно, могут присутствовать и другие элементы, помимо элементов, специально определенных оборотом “и/или”, имеющие или не имеющие отношение к тем специально определенным элементам.
В том виде, как она здесь использована в описании и в пунктах формулы изобретения, фраза “по меньшей мере один” применительно к перечню из одного или большего количества элементов должна пониматься как имеющая в виду по меньшей мере одни элемент, выбранный из любого одного или большего количества элементов в этом перечне элементов, но не обязательно включая в себя по меньшей мере один из любого и каждого элемента, специально включенного в этот перечень элементов, и не исключая любую комбинацию элементов из этого перечня элементов. Это определение, кроме того, разрешает возможное присутствие элементов, иных, чем элементы, специально идентифицированные внутри перечня элементов, к которым относится фраза “по меньшей мере один”, имеющих или не имеющих отношение к тем специально определенным элементам. Таким образом - в качестве не ограничивающего примера - “по меньшей мере один из А и В” (или, что равнозначно “по меньшей мере один из А и В” или, что равнозначно “по меньшей мере один из А или В”) в одном варианте исполнения может относиться к по меньшей мере одному, возможно, включая более одного А без никакого В (и, возможно, включая иные элементы, чем В); в другом варианте исполнения - к по меньшей мере одному - возможно включая более одного В без никакого А (и, возможно, включая иные элементы, чем А); а еще в одном другом варианте исполнения - к по меньшей мере одному, возможно включая более одного А, и к по меньшей мере одному, возможно включая более одного В (и, возможно, включая иные элементы); и т.д.
Следует также понимать, что, если определенно не указано иное, в любом заявленном здесь способе, который включает в себя более чем один этап или действие, порядок этих этапов или действий данного способа не обязательно ограничен порядком, в котором перечислены эти этапы или действия данного способа. Кроме того, любые ссылочные позиции, указанные в пунктах формулы изобретения в скобках, использованы лишь для удобства и не должны никоим образом интерпретироваться как ограничивающие.
В пунктах формулы изобретения, а также в вышеприведенном описании все промежуточные фразы, такие как “содержащий”, “включающий в себя”, “несущий”, “имеющий”, “вмещающий”, “касающийся”, “держащий”, “образованный из” и т.п. должны пониматься как «открытые», то есть означающие включение, но этим не ограниченные. Только промежуточные фразы “состоящий из” и “состоящий по существу из” являются, соответственно, «закрытыми» или «полузакрытыми» фразами.