Осветительное устройство, содержащее кольцеобразный светопропускающий элемент - RU2677626C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится, в общем, к области осветительных устройств, содержащих светоизлучающий элемент, испускающий свет в светопропускающий элемент, определяющий полость, и, в частности, к осветительным устройствам для имитации пламени свечи.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Осветительные устройства, имеющие подобный свече внешний вид, представляют интерес для различных целей освещения, включая такие применения, электрические лампы в виде свечи. Для таких целей особый интерес представляют осветительные устройства, способные испускать свет как из боковых сторон, так и вверх, а также имеющие эстетический внешний вид.

В одном примере обеспечена свечеобразная колба, имеющая форму стеклянного баллона, чтобы напоминать пламя свечи. В другом примере над светоизлучающим диодом (СИДом) расположен удаленный люминофор, которому придана такая форма, чтобы он выглядел как пламя.

В CN 102261568 раскрыто осветительное устройство, в котором для имитации света свечи применяют протяженный оптический элемент. Этот оптический элемент выполнен с возможностью приема и направления света, испускаемого из излучающего вверх СИДа. Направленный свет отражается внутри оболочки, определенной окружающим баллоном. Баллон выполнен так, чтобы обеспечить протяженное распределение света, который напоминает свет свечи, которая, как кажется, находится внутри оболочки.

US2012/0169235А1 раскрывает световую сборку, включающую в себя печатную плату источника света и множество светоизлучающих диодов, расположенных на этой печатной плате источника света. Из каждого светоизлучающего диода и рядом с ним простирается множество световых трубок. Каждая световая трубка имеет соответствующий первый конец, смежный со множеством светоизлучающих диодов, и второй конец, противоположный светоизлучающим диодам. Множество световых трубок проводит свет от светоизлучающих диодов через себя и образует между трубками полость.

Хотя такие осветительные устройства могут иметь внешний вид и обеспечивают освещение, подходящее, например, для свечеобразных ламп, тем не менее все еще существует потребность в новых, более компактных осветительных устройствах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В свете вышесказанного задачей настоящего изобретения является обеспечение осветительного устройства, способного к генерации света, и которое во время работы имеет внешний вид, который напоминает источник света в виде свечи. Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение осветительного устройства, которое более компактно, но еще способно испускать свет в широком диапазоне направлений.

Это достигнуто посредством осветительного устройства и способа, имеющих признаки, охарактеризованные в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы.

Таким образом, в соответствии с первым аспектом обеспечено осветительное устройство, которое содержит светопропускающий элемент, имеющий поверхность ввода света и поверхность вывода света. Этот светопропускающий элемент расположен вдоль периметра и имеет внутреннюю боковую стенку, внешнюю боковую стенку и верхнюю поверхность, так что этот светопропускающий элемент определяет полость. Дополнительно, поверхность вывода света выполнена с возможностью ввода света, испускаемого по меньшей мере одним светоизлучающим элементом, в светопропускающий элемент, при этом поверхность вывода света выполнена с возможностью вывода света из светопропускающего элемента. Частично светоотражающий баллон по меньшей мере частично окружает светопропускающий элемент и предназначен для создания отраженного изображения света, выводимого из светопропускающего элемента. Осветительное устройство может также содержать люминесцентный материал для преобразования света, испускаемого упомянутым по меньшей мере одним светоизлучающим элементом.

Изобретение использует понимание того, что светопропускающий элемент может быть выполнен с возможностью влияния на поперечное сечение или на форму распределения испускаемого осветительным устройством света. При расположении светопропускающего элемента вдоль периметра таким образом, что образуется полость, осветительное устройство становится способным испускать свет вдоль закрытого пути, окружающего двухмерную форму. Внутренняя стенка светопропускающего элемента простирается вдоль одной стороны периметра и определяет полость, а внешняя стенка светопропускающего элемента простирается вдоль противоположной стороны периметра или, другими словами, светопропускающий элемент простирается по обеим сторонам периметра. Другими словами, свет может направляться из светопропускающего элемента и испускаться с поверхности, имеющей широкое разнообразие форм, которые могут быть отражены в распределении света, испускаемого из осветительного устройства. Свет может быть испущен, например, из круговой, овальной или многоугольной формы, так что поперечное сечение или форма распределения света может соответствовать круговой, овальной или многоугольной форме. Дополнительно, поверхность вывода света может быть образована таким образом, чтобы испускать свет в нескольких направлениях.

Люминесцентный материал, который является материалом, предназначенным для приема (поглощения) света первой длины волны и испускания света второй длины волны, позволяет выполнять преобразование цвета света, испускаемого упомянутым по меньшей мере одним светоизлучающим элементом. Этот люминесцентный материал, который дополнительно может быть светодиффузным или рассеивающим, может быть включен, например, в светопропускающий элемент, нанесен на участок поверхности ввода света, на участок поверхности вывода света и/или на упомянутый по меньшей мере один светоизлучающий элемент. Этот люминесцентный материал может быть обеспечен, например, на поверхности вывода света и/или поверхности ввода света посредством процесса нанесения поверхностного покрытия, такого как ламинирование, покрытие напылением или покрытие погружением. Люминесцентное покрытие может полностью или частично закрывать поверхность светопропускающего элемента. При расположении люминесцентного материала на поверхности вывода света или смежно с ней может быть благоприятно уменьшено количество света с преобразованным цветом, поглощенного внутри светопропускающего элемента, и, следовательно, повышена эффективность преобразования цветов.

При включении люминесцентного материала в светопропускающий элемент, например, при распределении этого люминесцентного материала в объеме материала, может быть обеспечено более компактное и более эффективное осветительное устройство без необходимости в отдельном световодном средстве или цветопреобразующих элементах. Это позволяет уменьшить стоимость, а высвободившееся пространство может быть преимущественно использовано для приема в нем теплоотвода или какого-либо электрического средства. Люминесцентный материал может быть, например, относительно равномерно распределен в светопропускающем элементе с тем, чтобы улучшить распространение света и/или преобразование цвета внутри этого светопропускающего элемента, а также уменьшить вероятность бликов. Кроме того, распределение люминесцентного материала в различных участках светопропускающего элемента может варьироваться для обеспечения однородно распределенного испускания и/или преобразования цвета света, испускаемого из светопропускающего элемента. Комбинирование светопропускающего элемента с люминесцентным материалом позволяет свету быть и преобразованным по цвету, и направленным посредством одного и того же элемента.

Кроме того, будет также понятно, что люминесцентный материал может быть предусмотрен между светоизлучающим элементом и светопропускающим элементом. Дополнительно, в зависимости от требуемого цвета света, который должен быть испущен из осветительного устройства, могут быть скомбинированы различные типы люминесцентных материалов. Разные цвета могут быть получены также при использовании различных типов светоизлучающих элементов, таких как СИДы синего и красного свечения.

Светопропускающий элемент может быть, например, прозрачным или полупрозрачным и преимущественно может быть выполнен с возможностью рассеивания света так, чтобы обеспечить равномерное распределение света, испускаемого из осветительного устройства.

Светоизлучающий элемент может содержать светоизлучающую поверхность, простирающуюся вдоль периметра, или по меньшей мере вдоль участка периметра. Пример такого светоизлучающего элемента может, например, включать в себя кольцеобразный органический светоизлучающий диод (ОСИД). Альтернативно или дополнительно, осветительное устройство может содержать множество светоизлучающих элементов, расположенных вдоль периметра. В одном примере СИДы могут содержать куполообразную крышку.

Полость может быть выполнена с возможностью приема теплопроводящего материала для улучшения отвода тепла или светоотражающего материала для повышения эффективности светоиспускания. Обеспечение теплопроводящего материала внутри светопропускающего элемента, а не снаружи его, преимущественно в том, что получается более компактное осветительное устройство.

Дополнительно, настоящее изобретение является преимущественным в том, что форма поверхности вывода света, которая может соответствовать, например, кольцу или тороиду, может быть отражена на внутренней поверхности по меньшей мере частично светоотражающего баллона, расположенного, чтобы по меньшей мере частично окружать осветительное устройство. Отраженное изображение поверхности вывода света может казаться размещенным внутри оболочки, определенной баллоном и, как следствие формы этого баллона, может быть более или менее искаженным. В качестве примера баллон, образованный в виде стеклянной колбы, имеющей сужающуюся цилиндрическую форму, может обеспечивать отраженное изображение, которое напоминает пламя свечи, то есть изображение, имеющее относительно широкое основание и сужающийся вверх контур. Полость, определенная светопропускающим элементом, может быть отражена внутрь сымитированного пламени, таким образом обеспечивая сымитированное пламя, имеющее относительно темную внутреннюю область, окруженную относительно ярким контуром. Дополнительно, внутри полости, например, вдоль дополнительного периметра могут быть расположены дополнительные светоизлучающие элементы и/или светопропускающие элементы. Эти дополнительные светоизлучающие элементы могут испускать свет различных цветов. Свет, испускаемый дополнительными светоизлучающими элементами, может быть, например, отражен внутрь сымитированного пламени, тем самым улучшая визуальное восприятие сымитированного пламени. Изобретение в соответствии с настоящим аспектом преимущественно в том, что распределение света, выходящего из осветительного устройства, может соответствовать сымитированному пламени, чья форма, цвет и интенсивность могут быть отрегулированы посредством, например, формы периметра, цвета испускаемого света, а также размеров, способностей рассеяния света и преобразования цвета светопропускающего элемента.

В соответствии с одним вариантом осуществления полость может быть образована в виде сквозного отверстия с глубиной, простирающейся от поверхности ввода света до поверхности вывода света. Светопропускающий элемент может, например, соответствовать поверхности вида, такого как, например, тороид, кольцо, круг, овал или многоугольник, при этом отверстие может быть использовано для приема электрического средства, такого как блок питания и блок управления для подачи питания или для управления работой светоизлучающих элементов. Также внутри этого сквозного отверстия могут быть расположены дополнительные светоизлучающие элементы. Расположение электрического средства и/или дополнительных светоизлучающих элементов внутри сквозного отверстия светопропускающего элемента обеспечивает более компактное осветительное устройство. Дополнительно, внутри полости могут быть расположены теплопроводящие элементы, такие как, например, теплоотвод, и приведены в непосредственный тепловой контакт с лежащей под ними подложкой с тем, чтобы улучшить отвод тепла от осветительного устройства.

Поверхность вывода света может быть ориентирована в нескольких направлениях с тем, чтобы обеспечить многонаправленное испускание света. Эта поверхность вывода света может, например, содержать первый участок поверхности, простирающийся в вертикальном направлении параллельно глубине полости, и второй участок поверхности, простирающийся в горизонтальном направлении. При изменении соотношения между вертикальной протяженностью светопропускающего элемента, называемой также его высотой, и горизонтальной шириной светопропускающего элемента, может изменяться соотношение между высотой первого участка поверхности и шириной второго участка поверхности и, следовательно, соотношение между общими площадями участков поверхности. Чем больше соотношение между площадью первого участка поверхности и площадью второго участка поверхности светопропускающего элемента, тем больше света может быть испущено в горизонтальном направлении по сравнению с вертикальным направлением и наоборот. Осветительное устройство, в котором по существу весь свет испускается через поверхность, ориентированную в горизонтальном направлении, может называться также как осветительное устройство с верхним испусканием, в то время как осветительное устройство, в котором по существу весь свет испускается через вертикально ориентированную поверхность, может называться как осветительное устройство с горизонтальным испусканием. Если свет испускается из поверхности, ориентированной в двух или более направлениях, это осветительное устройство может называться как многонаправленное осветительное устройство.

В соответствии с одним вариантом осуществления светопропускающий элемент может быть образован таким образом, что в положении вдоль периметра он имеет горизонтальную ширину, которая больше чем его высота, измеренная вдоль глубины полости. В результате обеспечено осветительное устройство с по существу верхним типом испускания.

В соответствии с одним вариантом осуществления горизонтальная ширина светопропускающего элемента в положении вдоль периметра меньше, чем его высота в том же самом положении. В результате обеспечено осветительное устройство с по существу боковым типом испускания.

В соответствии с одним вариантом осуществления участок поверхности вывода света включает в себя по меньшей мере частично светоотражающий материал, который, преимущественно, обеспечивает возможность регулировки направления и/или интенсивности света, испускаемого осветительным устройством. Упомянутый по меньшей мере частично светоотражающий материал может быть, например, расположен на участках горизонтальной поверхности, то есть на верхней поверхности светопропускающего элемента так, чтобы увеличить количество бокового испускаемого света. Альтернативно или дополнительно, упомянутый по меньшей мере частично светоотражающий материал может быть обеспечен на вертикально ориентированных участках, то есть на внутренних и/или внешних стенках светопропускающего элемента, чтобы увеличить количество света, испускаемого вверх. Характер верхнего и/или бокового испускания осветительного устройства можно изменять в зависимости от степени покрытия светоотражающим материалом. Осветительное устройство с верхним испусканием, может быть получено, например, с помощью полного закрытия боковых стенок светоотражающим материалом, предназначенным для отражения всего падающего на него света или по меньшей мере большей его части. Аналогично, осветительное устройство с боковым испусканием может быть получено с помощью закрытия верхней поверхности таким образом, что весь свет или по меньшей мере большая часть света, падающего на покрывающий материал, отражается назад в светопропускающий элемент.

Обеспечение по меньшей мере частично светоотражающего материала на участках поверхности вывода света, которая определяет полость, то есть на внутренних стенках светопропускающего элемента, может уменьшить количество света, выводимого в полость. В результате эффективность светоиспускания осветительного устройства может увеличиться. Это может быть особенно преимущественным для осветительных устройств с боковым испусканием, поскольку свет, пропускаемый светопропускающим элементом, может быть выведен без прохождения через определяющие упомянутую полость внутренние стенки.

Упомянутый по меньшей мере частично светоотражающий материал может быть образован, например, из диффузно отражающего материала, такого как белый материал с обратным рассеянием, или зеркально отражающего материала, такого как, например, металл. Дополнительно, этот материал может быть обеспечен в форме покрытия, некоторого тела или фольги. Может быть добавлен дополнительный по меньшей мере частично светоотражающий или по меньшей мере частично светопоглощающий слой для того, чтобы еще больше уменьшить количество света, выводимого из лежащей под ним поверхности светопропускающего элемента.

В соответствии с вариантом осуществления полость по меньшей мере частично заполнена по меньшей мере частично светоотражающим материалом и/или теплопроводящим материалом. Этот теплопроводящий материал может действовать как теплоотвод и облегчать рассеяние тепла, выделяемого, например, светоизлучающими элементами. Материал, который является и теплопроводящим, и по меньшей мере частично светоотражающим, благоприятно уменьшает необходимость в дополнительном или отдельном средстве охлаждения и дополнительном или отдельном средстве отражения света. Дополнительно, расположение теплопроводящего материала таким образом, что он по меньшей мере частично заполняет полость, обеспечивает эффективный теплоотвод, поскольку он расположен смежно с источниками тепла. Кроме того, это обеспечивает относительно более компактное осветительное устройство, поскольку теплоотвод (и, возможно, также и светоотражающий материал) расположен внутри светопропускающего элемента.

В соответствии с вариантом осуществления светопропускающий элемент содержит светорассеивающий материал. Светопропускающий элемент может, например, быть образован из светорассеивающего материала или по меньшей мере содержать участки, которые включают в себя такой материал. В качестве альтернативы этому варианту осуществления светорассеивающий материал может быть предусмотрен также на поверхности ввода света и/или поверхности вывода света светопропускающего элемента. Этот материал может, например, быть образован из покрытия, которое частично или полностью закрывает участки поверхности светопропускающего элемента. Светорассеивающий материал может благоприятно улучшить равномерность, а также угловое распределение света, испускаемого множеством светоизлучающих элементов, приводя, тем самым к относительно более равномерному испусканию света из осветительного устройства.

В соответствии с вариантом осуществления поверхность вывода света может быть около упомянутого по меньшей мере одного светоизлучающего элемента, тем самым обеспечивая тепловой контакт между светопропускающим элементом и упомянутым по меньшей мере одним светоизлучающим элементом. Тем самым может быть улучшен отвод тепла или охлаждающая способность, что благоприятно для эффективности осветительного устройства. Светопропускающий элемент может быть, например, напрессован непосредственно на упомянутый по меньшей мере один светоизлучающий элемент или подложку, к которой может быть прикреплен упомянутый по меньшей мере один светоизлучающий элемент, тем самым получая упомянутый по меньшей мере один светоизлучающий элемент, внедренный в светопропускающий элемент. Это преимущественно обеспечивает уменьшенную вероятность утечки света, то есть света, который испускается, не будучи принят светопропускающим элементом.

В соответствии с вариантом осуществления поверхность вывода света может быть расположена на удалении от по меньшей мере одного светоизлучающего элемента. Светопропускающий элемент может быть, например, предварительно изготовленным или предварительно сформованным и расположенным поверх упомянутого по меньшей мере одного светоизлучающего элемента, например, с помощью связывания или приклеивания, или же прикрепленным зажимом или защелкой. Светопропускающий элемент может быть, например, расположен на прокладке, поддерживающей расстояние между упомянутой поверхностью ввода света и упомянутым по меньшей мере одним светоиспускающим элементом. Кроме того, прокладка может предотвращать выведение света, испускаемого упомянутым по меньшей мере одним светоизлучающим элементом, из осветительного устройства без прохождения через светопропускающий элемент, тем самым уменьшая вероятность утечки света. Эта прокладка также может упростить монтаж светопропускающего элемента.

В соответствии с вариантом осуществления по меньшей мере один светоизлучающий элемент расположен на подложке, при этом внешняя боковая стенка светопропускающего элемента выполнена с возможностью совпадения с краем подложки. В результате испускаемый свет и, в частности, направленный вниз свет, испускаемый сбоку, не может быть прегражден подложкой. Следовательно, угол испускания и, таким образом, распределение света может быть увеличено.

В соответствии с вариантом осуществления осветительное устройство дополнительно содержит частично светоотражающий баллон, предназначенный, чтобы по меньшей мере частично заключать светопропускающий элемент. Дополнительно, этот баллон может быть выполнен с возможностью отражения на участке внутренней поверхности баллона по меньшей мере некоторой части света, выведенного из светопропускающего элемента. В результате внутри определенной упомянутым баллоном оболочки может быть получено отраженное изображение светопропускающего элемента. Отражательную способность можно изменять так, чтобы изменять соотношение между количеством света, который испускается, чтобы освещать окружение, и количеством света, который наблюдается в виде сымитированного пламени. Количество света, отраженного внутренней поверхностью баллона, может быть увеличено, например, при увеличении коэффициента преломления баллона или при обеспечении по меньшей мере участка баллона частично светоотражающим слоем, таким как относительно тонкая полупрозрачная металлическая пленка или интерференционные фильтры, содержащие, например, дихроичные покрытия. Верхняя часть баллона, то есть участок, расположенный наиболее удаленно от светопропускающего элемента в горизонтальном направлении, может быть, например, более отражательным, чем участки баллона, расположенные ближе к источнику света. Это преимущественно обеспечивает ближе к верхнему участку отраженное изображение, являющееся относительно более ярким, в то время как потери света бокового испускания, испускаемого в окружение через участки баллона, близкие к светопропускающему элементу, благодаря относительно низкой отражательной способности могут быть уменьшены. Колба может быть образована в виде конуса или сужающегося цилиндра, и, например, содержать полимера или стекла.

Этот вариант осуществления является преимущественным в том, что внешний вид отраженного изображения можно регулировать относительно, например, формы, цвета, интенсивности и яркости, так, чтобы оно было похоже на внешний вид пламени свечи. Это может быть достигнуто, например, изменением соотношения между боковым и верхним характером испускания, расположением светорассеивающего материала и/или люминесцентного материала и изменением формы периметра. Регулировка внешнего вида сымитированного пламени будет описана более подробно со ссылкой на приложенные чертежи.

В соответствии с вариантом осуществления один или несколько из множества светоизлучающих элементов является(ются) управляемым для регулирования количества испускаемого света. Может казаться, что сымитированное пламя свечи мерцает или колеблется вперед и назад, например, при последовательном импульсном включении отдельных светоизлучающих элементов или изменения во времени величины генерируемого света в течении времени. В результате сымитированное пламя может казаться более натуральным.

Термин "светоизлучающий элемент" может относиться к любому элементу, который способен испускать излучение в любой области или комбинации областей электромагнитного спектра, например, в видимой области, в инфракрасной области и/или в ультрафиолетовой области при активации, например, приложением к нему разности потенциалов или пропусканием через него тока. Поэтому светоизлучающий элемент может иметь монохроматичные, квазимонохроматичные, полихроматичные или широкополосные спектральные характеристики испускания. Каждый светоизлучающий элемент имеет по меньшей мере один источник света. Примеры источников света включают в себя твердотельные излучатели, такие как лазерные диоды и полупроводниковые светоизлучающие диоды (СИДы), органические или полимер/полимерные СИДы, СИДы синего свечения, покрытые люминофором СИДы с оптической накачкой, нанокристаллические СИДы с оптической накачкой и любые другие подобные устройства. Альтернативно или дополнительно, упомянутый по меньшей мере один светоизлучающий элемент может содержать СИД, который выполнен с возможностью связи с внешним источником данных. Тем самым можно управлять работой светодиода, например, его интенсивностью. Эта связь может быть реализована, например, посредством электрического или беспроводного канала данных.

Заметим, что варианты осуществления изобретения относятся ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленных в формуле изобретения. Дополнительно следует принять во внимание, что различные описанные варианты осуществления осветительного устройства все являются комбинируемыми с вариантами осуществления, описанными для способа, который охарактеризован в соответствии со вторым аспектом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты теперь будут описаны более подробно со ссылкой на приложенный чертеж(и), показывающий вариант(ы) осуществления.

Фиг. 1a представляет собой вид сверху осветительного устройства в соответствии с вариантом осуществления.

Фиг. 1b представляет собой вид сбоку поперечного сечения осветительного устройства по фиг. 1a.

Фиг. 1c представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий форму светопропускающего элемента в соответствии с вариантом осуществления.

Фиг. 2а и 2b представляют собой виды сбоку поперечных сечений осветительных устройств в соответствии с вариантами осуществления.

Фиг. 3 представляет собой вид сбоку поперечного сечения осветительного устройства в соответствии с вариантом осуществления, на котором проиллюстрирован путь испускаемого света.

Фиг. 4а и 4b представляют собой виды сверху осветительных устройств в соответствии с другими вариантами осуществления.

Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе осветительного устройства в соответствии с дополнительным вариантом осуществления, иллюстрирующий сымитированное пламя свечи.

Фиг. 6 представляет собой условную схему способа в соответствии с настоящим изобретением.

Все фигуры являются схематичными, не обязательно выполненными в масштабе, и обычно лишь показывают части, которые необходимы для разъяснения вариантов осуществления, в то время как другие части могут быть исключенными или же просто подразумеваемыми. По всему описанию одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящие аспекты будут описаны более полно здесь далее со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны наиболее предпочтительные в настоящее время варианты осуществления. Однако изобретение может быть реализовано во многим различных формах, и не должно быть истолковано как ограниченное изложенными в них вариантами осуществления; скорее эти варианты осуществления приведены ради полноты и завершенности и для специалиста полностью покрывают объем настоящего аспекта.

Осветительное устройство в соответствии с вариантом осуществления будет описано со ссылкой на фиг. 1а-1с. Осветительное устройство 100 содержит светопропускающий элемент 120, который расположен вдоль периметра 105, определяя полость 130. Светопропускающий элемент 120, таким образом, расположен по обеим сторонам периметра 105. Например, внутренняя часть светопропускающего элемента 120 определяет полость 130 и расположена вдоль одной стороны периметра 105, а внешняя часть светопропускающего элемента 120 расположена вдоль другой, противоположной стороны периметра 105. Этот светопропускающий элемент 120 может, например, содержать прозрачный материал, полупрозрачный материал или светорассеивающий материал и, дополнительно, может быть люминофором, содержащим люминесцентные частицы, внедренные в матрицу из, например, силикона. Осветительное устройство 100, дополнительно, может содержать множество светоизлучающих элементов 110, таких как, например, СИДы, расположенные вдоль периметра 105. На фиг. 1а периметр 105 показан пунктирной линией и соответствует форме окружности. Как проиллюстрировано поперечным сечением осветительного устройства, показанным на фиг. 1b, СИДы 110 могут быть расположены на подложке 160, например, такой как печатная плата (ПП) для обеспечения электрического контакта СИДов. Светопропускающий элемент 120 выполнен таким образом, что свет, испускаемый СИДами 110, принимается светопропускающим элементом 120 через поверхность 121 ввода света, а выводится через поверхность 122 вывода света светопропускающего элемента 120. Дополнительно, на поверхности 122 вывода света может быть обеспечен светорассеивающий материал 140 для того, чтобы увеличить однородность света, испускаемого из осветительного устройства 100. СИДы 110 и/или светопропускающий элемент 120 могут быть, например, смонтированы на подложке 160. Фиг. 1с представляет собой вид в перспективе подобного светопропускающего элемента 120, как описанный со ссылкой на фиг. 1а и 1b. Как проиллюстрировано на фиг. 1с, светопропускающий элемент 120 может иметь тороидальную форму, содержащую сквозное отверстие 130 с глубиной, которая простирается от поверхности 121 ввода света до горизонтального верхнего участка 125 поверхности вывода света, которая также может содержать участки 123, 124 вертикальных боковых стенок. В этом варианте осуществления внутренний участок 124 вертикальной боковой стенки светопропускающего элемента 120 определяет полость 130 и расположен вдоль одной стороны периметра, а внешние участки 123 вертикальной боковой стенки светопропускающего элемента 120 расположены вдоль другой, противоположной стороны периметра.

Во время работы свет, испускаемый СИДами 110, такими как, например, синего или УФ свечения, может быть принят светопропускающим элементом 120 через поверхность 120 ввода света, передан дальше и частично преобразован светопропускающим элементом 120 в другой диапазон длин волн, приводя к появлению белого цвета, испускаемого через поверхность 122 вывода света и рассеиваемого рассеивателем 140. В результате относительно компактное осветительное устройство 100 в соответствии с вариантом осуществления, описанным со ссылкой на фиг. 1а-1с, может обеспечить относительно более равномерное и относительно всенаправленное освещение, которое кажется генерируемым из кольцеобразного трехмерного источника света, определенного поверхностью 122 вывода света светопропускающего элемента 120.

Со ссылкой на фиг. 2а и 2b будут описаны осветительные устройства в соответствии с другими вариантами осуществления. Осветительное устройство 200, показанное на фиг. 2а, может быть выполнено аналогичным образом, как осветительное устройство 100, описанное со ссылкой на фиг. 1а-1с, но в соответствии с вариантом осуществления по фиг. 2а на участках поверхности 122 вывода света может быть обеспечен светоотражающий материал 180.

На фиг. 2а светопропускающий элемент 120, например, такой как люминофор, может иметь горизонтальную ширину w верхнего горизонтального участка 125 поверхности, которая больше, чем высота h вертикального участка 123 боковой стенки, измеренная в направлении, параллельном простиранию глубины сквозного отверстия 130. Дополнительно светоотражающий материал 180 может быть нанесен на участки 123, 124 вертикальной поверхности поверхности 122 вывода света, то есть на участки поверхности, параллельные простиранию глубины сквозного отверстия 130. В результате свет может быть испущен главным образом из горизонтальных участков 125 поверхности, называемых также верхней поверхностью, тем самым делая осветительное устройство 200 верхним излучателем. Дополнительно между СИДами 110 и светопропускающим элементом 120 может быть обеспечен светорассеивающий материал 140 так, чтобы увеличить равномерность распределения света. Поэтому свет, испускаемый СИДами 110, может рассеиваться на светорассеивающем материале 140, распространяться через светопропускающий элемент 120 и выходить через верхнюю поверхность 125. Фактически, испускаемый СИДами свет первой длины волны частично поглощается в люминофоре 120, и при этом люминофором 120 испускаются вторичные фотоны с другой длиной волны. Свет, падающий на отражательное покрытие 180 на участках 123 вертикальной стороны люминофора 120, может быть отражен назад в люминофор 120.

Фиг. 2b иллюстрирует осветительное устройство 250, выполненное аналогичным образом, как осветительное устройство 200, описанное со ссылкой на фиг. 2а. Как показано на фиг. 2b, светопропускающий элемент 120 может иметь среднюю горизонтальную ширину w верхнего горизонтального участка 125 поверхности, которая меньше, чем средняя высота h вертикального участка 123 боковой стенки. Другими словами, площадь верхней горизонтальной поверхности 125 относительно невелика по сравнению с площадью вертикального участка 123 боковой стенки. Дополнительно, на верхней поверхности 125 светопропускающего элемента 120 может быть обеспечен светоотражающий и теплопроводящий материал с тем, чтобы отражать испускаемый вверх свет обратно в светопропускающий элемент 120. В результате может быть получено осветительное устройство с боковым излучением. Полость 130, образованная в этом варианте осуществления в виде сквозного отверстия, может быть заполнена теплопроводящим и светоотражающим материалом 172, который тем самым действует как светоотражающий теплоотвод. Тепло, вырабатываемое СИДами 110, затем может быть рассеяно посредством этого теплоотвода. Если сквозное отверстие 130 заполнено теплопроводящим и светоотражающим материалом 172, то свет, передаваемый через светопропускающий элемент 120 в направлении полости 130, может быть отражен обратно на участках 124 вертикальной поверхности поверхности вывода света, обращенной к сквозному отверстию 130. В одном примере это сквозное отверстие может быть заполнено двумя различными материалами, таким как относительно светоотражающий материал, который может быть обеспечен на поверхности вывода света или смежно с ней, и относительно теплопроводящим материалом, который заполняет оставшуюся часть сквозного отверстия 130. Относительно светоотражающим материалом может быть, например, серебряное покрытие, а относительно теплопроводящий материал может содержать, например, медь, алюминий или полимер, содержащий например, теплопроводные частицы. Сквозное отверстие 130 также может быть заполнено керамическим материалом, таким как светорассеивающий глинозем, который может быть и светоотражающим, и теплопроводящим. Материал заполнения также может быть образован как единое целое с подложкой 160, которая может быть, например, керамической подложкой 160. В настоящем варианте осуществления подложка 160 может включать в себя сквозное отверстие 130, в котором в эту полость 130 светопропускающего элемента 120 могут быть направлены электрические проводники 164 с тем, чтобы подавать на СИДы 110 электроэнергию.

Фиг. 3 показывает другой вариант осуществления, который может быть выполнен аналогично, как осветительные устройства 100, 200, 250, описанные со ссылкой на фиг. 1а-1с и 2а, и 2b. Светоизлучающие элементы 110, такие как СИДы могут быть выполнены с возможностью испускания света на, например, имеющий форму тороида светопропускающий элемент 120. Сквозное отверстие 130 может быть заполнено светоотражающим материалом 172, предназначенным для отражения света обратно в светопропускающий элемент 120. Вертикальные внешние боковые стенки 123 светопропускающего элемента 120, необязательно, могут быть снабжены люминесцентным материалом 150 и/или светорассеивающим материалом 140. Светорассеивающий материал 140 и люминесцентный материал 150 могут быть, например, обеспечены в виде тонкого слоя покрытия. Дополнительно, на верху осветительного устройства 300 может быть расположен светоотражающий или прозрачно-отражающий материал 180, образованный в виде кругового диска, таким образом, что он полностью закрывает горизонтальные участки 125 поверхности вывода света светопропускающего элемента 120. Как проиллюстрировано на фиг. 3, этот круговой диск может иметь диаметр, который слегка больше, чем соответствующий диаметр лежащего под ним светопропускающего элемента 120, так что посредством периферийного участка диска обеспечен выступ. Этот выступ 185 может затенять периферийную вертикальную боковую стенку 123 светопропускающего элемента 120 таким образом, что некоторая часть света, который выводится через эту вертикальную боковую стенку 123, может отразиться этим выступающим участком 185 диска.

Стрелки на фиг. 3 представляют предполагаемый путь света, испускаемого одним из СИДов 110. Этот испускаемый свет может быть передан светопропускающим элементом 120 в направлении участка 124 поверхности вывода света, определяющей полость 130. Затем свет может быть отражен светоотражающим материалом 172 в полости 130 и перенаправлен обратно в светопропускающий элемент 120, в котором он отражается отражательным диском 180, закрывающим верхние горизонтальные участки 125 светопропускающего элемента 120. В конце концов, свет может выходить из светопропускающего элемента 120 через внешнюю, вертикальную боковую стенку 123, на которой он преобразуется люминесцентным материалом 150 и рассеивается светорассеивающим слоем 140. На фиг. 3 рассеянный свет показан множеством стрелок или лучей света. Как показано, некоторая часть света, который выходит из внешней боковой стенки 123 в направлении вверх, может падать на выступающую часть 185 отражательного диска 180 и, следовательно, может быть отражена в направлении вниз. В результате количество света, испускаемого в направлении вверх, может быть уменьшено. Можно также заметить, что внешняя, вертикальная боковая стенка 123 светопропускающего элемента 120 может быть расположена таким образом, чтобы она совпадала с краем подложки 160, так, чтобы уменьшить вероятность эффектов затенения или заграждения света, тем самым увеличивая количество света, испускаемого в направлениях вниз.

Фиг. 4а и 4b показывают осветительные устройства в соответствии с другими вариантами осуществления. Осветительные устройства 400, 450 могут быть выполнены аналогично, как осветительные устройства, описанные со ссылкой на одну из предыдущих фигур, в которых внутри полости 130, определенной светопропускающим элементом 120, может быть расположен по меньшей мере один дополнительный источник 112 света. В соответствии с показанным на фиг. 4 примером, могут быть предусмотрены четыре дополнительных светоизлучающих элемента 112. Эти дополнительные светоизлучающие элементы 112 могут быть, например, СИДами, расположенными на соответствующем квадратном плоском без выводов корпусе (QFN) или на пластиковом кристаллодержателе с выводами (PLCC), или СИДами других типов, такими как, например, корпуса СИД с кристаллами на керамической подложке или с размерами микросхемы. Свет, испускаемый светодиодами 112, может быть, например, белым, синим, красным или любого другого подходящего цвета.

Как показано на фиг. 4b, вдоль другого периметра 107 могут быть установлены дополнительные светоизлучающие элементы 112. Этот другой периметр 107 может быть, например, расположен концентрично внутри внешнего периметра 105. Дополнительно, вдоль другого периметра 107 может быть расположен дополнительный светопропускающий элемент 126, такой как светопропускающий элемент. На фиг. 4b внешний светопропускающий элемент 120 может испускать свет, имеющий теплый белый цвет, в то время как внутренний светопропускающий элемент 126 испускает синий свет. Цвета могут быть созданы, например, люминесцентным материалом, включенным в светопропускающий элемент(ы) 120, 126 люминесцентным материалом, предусмотренным на поверхности светопропускающего элемента(ов) 120, 126, или люминесцентным материалом, предусмотренным на поверхности светоизлучающего элемента(ов), или на поверхности светоизлучающего элемента(ов) 110, 112.

Со ссылкой на фиг. 5 будет описано осветительное устройство 500 в соответствии с другим вариантом осуществления. Осветительное устройство 500 может быть выполнено аналогично, как любое из осветительных устройств, описанных со ссылкой на любую из предыдущих фигур. Осветительное устройство 500 может дополнительно включать в себя частично светоотражающий баллон 190, такой как, например, стеклянную колбу, предназначенную для окружения светопропускающего элемента 120. Как проиллюстрировано в варианте осуществления, раскрытом фиг. 5, светопропускающий элемент 120 может образовывать тороид, имеющий внутреннее цилиндрическое сквозное отверстие 130, и может быть выполнен с возможностью испускания более однородно распределенного света, тем самым образуя относительно равномерный трехмерный источник света, определенный поверхностью 122 вывода света.

Свет, испускаемый из этого источника света, может быть отражен на внутренней поверхности стеклянной колбы 190, тем самым образуя отраженное изображение 510 источника света. В зависимости от формы и ориентации стеклянной колбы 190 отраженное изображение 510 может быть более или менее искаженным. В качестве примера стеклянная колба 190, имеющая форму, соответствующую сужающемуся цилиндру, может отражать источник света таким образом, что отраженное изображение 510 напоминает пламя свечи, то есть имеет относительно широкое основание и сужающийся вверх участок. Сымитированное пламя может быть разделено на различные области или зоны. На фиг. 5 могут быть идентифицированы четыре различные области, основанные на геометрии светопропускающего элемента 120. Эти четыре области представляют собой: внутреннюю область 511, представляющую полость 130 светопропускающего элемента 120; среднюю область 512, представляющую свет, преимущественно испускаемый из внутренних боковых стенок, определяющих полость 130; периферийную область 514, представляющую свет, преимущественно испускаемый из верха 125 светопропускающего элемента 120, то есть из горизонтальных участков поверхности поверхности вывода света; и область 516 основания, представляющую свет, преимущественно испускаемый из внешних боковых стенок 123 светопропускающего элемента. Благодаря сужающейся форме изображенной на фиг. 5 цилиндрической стеклянной колбы 190, по меньшей мере периферийная область 514 является сужающейся в направлении своей вершины, напоминая таким образом периферийную форму пламени свечи.

При изменении цвета и интенсивности света, испускаемого из различных участков 123, 124, 125 поверхности светопропускающего элемента 120, например, из его верхней поверхности 125, с внешних боковых стенок 123 и внутренних боковых стенок 124, может быть отрегулирован цвет и/или интенсивность различных областей 511, 512, 514, 516 пламени 510. Далее со ссылкой на фиг. 5 описаны различные примеры конфигураций:

i) Внешние боковые стенки 123 и верхняя поверхность 125 светопропускающего элемента 120, но не внутренние боковые стенки 124, покрыты люминофором 150; светодиоды 110 синего свечения. В результате может быть сымитировано пламя 510, которое имеет теплый белый вид области 516 основания и периферийной области 514, синеватую среднюю область 512 и темноватую внутреннюю область 511.

ii) Подобная конфигурация, как в i), но с внутренними боковыми стенками 124, снабженными диффузно светоотражающим материалом 180. Может быть сымитировано пламя 510, которое имеет теплый белый вид области 516 основания и периферийной области 514 и темноватые среднюю область 512 и внутреннюю область 511^.

iii) Подобная конфигурация, как в i), но с расположенной рассеивающей фольгой 140 для закрытия верхней поверхности 125 и полости 130. Синий свет, просачивающийся из внутренних боковых стенок 124, может быть рассеян, и может быть сымитировано пламя 510, которое имеет теплый белый вид области 516 основания и периферийной области 514 и синеватую среднюю область 512 и внутреннюю область 511^.

iv) Подобная конфигурация, как в iii), но с рассеивателем 140, замененным полупропускающим и частично диффузно отражающим материалом. Может быть создана относительно яркая область 516 основания, в то время как внутренняя область 511, средняя область 512 и периферийная область 514 имеют относительно низкую интенсивность видимого света.

v) Подобная конфигурация, как в iv), но с зеркально отражающим металлическим зеркалом, закрывающим верхнюю поверхность 125 и полость 130. Поскольку большая часть света может быть испущена из внешних боковых стенок 123 светопропускающего элемента 120, область 516 основания сымитированного пламени 510 может быть относительно яркой, в то время как остальные области 511, 512, 514 являются темноватыми. Альтернативно, диаметр металлического зеркала может быть слегка меньше, чем внешний диаметр кольцеобразного светопропускающего элемента 120 так, чтобы открыть периферийный край верхней поверхности 125. В результате область 516 основания может быть снабжена ободком света, простирающимся из внешней периферии области 516 основания и ярко вдоль периферии 514 в вертикальном направлении, так что может быть получено U-образное виртуальное пламя 510, которое может напоминать языки пламени огня. Альтернативно или дополнительно, металлическое зеркало 180 может быть снабжено отверстиями, простирающимися через отражающий материал так, чтобы сделать возможной утечку света. Эти отверстия, через которые просачивается свет, могут быть представлены в виде точек пламени, подобных формам во внутренней области 511 и/или в средней области 512, обеспечивая таким образом более похожий на огонь внешний вид.

vi) Подобная конфигурация, как в ii), но с четырьмя дополнительными СИДами 112 (например, испускающими синий свет), расположенными внутри полости 130, тем самым делая возможным появление во внутренней области 511 сымитированного пламени 510 четырех локальных горячих пятен. Эта конфигурация обеспечивает возможность независимого возбуждения различных групп СИДов, тем самым изменяя яркость и/или цветовое соотношение различных частей пламени.

vii) Подобная конфигурация, как в vi), но с верхним отверстием полости 130, закрытым рассеивающей фольгой 140, рассеивающей свет, испускаемый четырьмя дополнительными СИДами синего свечения. Может быть создано пламя 510, в котором свет от четырех дополнительных СИДов 112 может быть распределен по внутренней области 511 относительно равномерно.

В соответствии с дополнительными примерами расположенные внутри полости 130 дополнительные СИДы 112 могут предназначены для испускания красного света так, чтобы дать возможность имитированному пламени 510 иметь красноватую внутреннюю область 511 и/или среднюю область 512. Эти дополнительные СИДы 112 могут также испускать холодный белый свет так, чтобы дать возможность имитированному пламени 510 иметь теплую белую периферию 514 и холодную белую внутреннюю область 511 и/или среднюю область 512, или наоборот. Дополнительно, внешняя боковая стенка 123 может быть снабжена теплым белым люминофором 150 с тем, чтобы обеспечить теплую белую область 516 основания, и/или верхняя поверхность 125 может быть снабжена холодным белым люминофором 150, чтобы обеспечить холодную белую периферийную область 514 сымитированного пламени 510. Светопропускающий элемент 120 также может содержать люминофор 150 красного свечения или принимать свет, испускаемый из СИДов 110 красного свечения, с тем, чтобы дать возможность сымитированному пламени 510 иметь красноватый внешний вид. Дополнительно, внутри полости 130 могут быть предусмотрены дополнительные СИДы 112, испускающие теплый белый свет, чтобы дать возможность сымитированному пламени 510 иметь красноватые область 516 основания и/или периферийную область 514 и теплую белую среднюю область 512 и/или внутреннюю область 511.

Дополнительно, осветительное устройство 100 может быть снабжено дополнительными светоизлучающими элементами 112 и/или дополнительными светопропускающими элементами 126, такими как, например, множество СИДов 112, расположенных вдоль одного или нескольких дополнительных периметров 107 внутри полости 130, и одним или несколькими дополнительными светопропускающими элементами 126, расположенными вдоль упомянутого дополнительного периметра(ов) 107. Кроме того, будет понятно, что рассеивающий и/или отражающий, и/или люминесцентный материал 140, 150, 180 может быть снабжен различными формами и рисунками с тем, чтобы обеспечить сымитированные пламени 510 разнообразных внешних видов. В качестве примера, на выбранные участки поверхности вывода света, например, посредством печати может быть выборочно добавлен люминофорный материал.

Как упоминалось выше, периметр 105 может определять круг, овал или различные типы многоугольников. Следовательно, светопропускающий элемент 120 может иметь протяженность, соответствующую упомянутому периметру, таким образом образуя тороид или тороидальный многогранник.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения один или несколько светоизлучающих элементов 110, 112 могут работать в импульсном режиме с тем, чтобы обеспечить динамический сдвиг, такой как мерцание сымитированного пламени 510. В одном примере дополнительные СИДы 112 внутри полости 130 можно неоднократно включать и выключать с тем, чтобы генерировать налагающееся мерцание средней области 512 и/или внутренней области 511 сымитированного пламени 510. Продолжительность соответствующих периодов включения и выключения, а также времен нарастания и затухания и частоты мерцания СИДов 110, 112 можно регулировать, чтобы получить сымитированное пламя 510, имеющее улучшенное сходство, например, с пламенем свечи. В других примерах множество расположенных вдоль периметра светоизлучающих элементов 110 могут включаться и выключаться случайным образом или же работать последовательным образом для того, чтобы получить сымитированное пламя 510, которое кажется колеблющемся вперед и назад. Кроме того, при постепенном включении и выключении множества светоизлучающих элементов вдоль внешнего периметра, множества светоизлучающих элементов вдоль среднего периметра и множества светоизлучающих элементов вдоль внутреннего периметра, пламя может восприниматься как увеличивающееся и сжимающееся с течением времени.

Фиг. 6 представляет собой условную схему способа, в котором получено осветительное устройство, которое выполнено подобно, как световое устройство в соответствии с любым из ранее описанных вариантов осуществления. Способ содержит этапы 610 расположения светопропускающего элемента 120 вдоль периметра 105 таким образом, что этот светопропускающий элемент 120 определяет полость 130, и расположения 620 люминесцентного материала таким образом, что он преобразовывает свет, испускаемый светоизлучающим элементом.

Специалисты в данной области понимают, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено вышеописанными предпочтительными вариантами осуществления. Наоборот, в рамках объема прилагаемой формулы изобретения возможны многочисленные модификации и изменения. Например, в точечных светильниках осветительное устройство с боковым испусканием может быть скомбинировано с отражателями. Поскольку осветительное устройство в соответствии с настоящим изобретением является относительно небольшим и компактным, может быть использован меньший угол пучка и/или меньший отражатель (то есть расстояние между дном отражателя и отверстием). Кроме того, благодаря источнику света с боковым испусканием такие светильники могут обеспечивать уменьшенные блики.

Дополнительно, при практической реализации заявленного изобретения специалистами в данной области техники могут быть придуманы и осуществлены изменения к раскрытым вариантам осуществления из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В этих пунктах слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а признак единственного числа не исключает множества. Тот простой факт, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что не может быть использована с выгодой комбинация этих мер. Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем.

Реферат

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано в осветительном устройстве для имитации пламени свечи. Техническим результатом является создание компактного устройства, испускающего свет в широком диапазоне направлений. Осветительное устройство содержит светопропускающий элемент, простирающийся вдоль периметра и имеющий внутреннюю боковую стенку, внешнюю боковую стенку и верхнюю поверхность, расположенные таким образом, что светопропускающий элемент определяет полость. Светопропускающий элемент содержит поверхность ввода света, выполненную с возможностью ввода света, испускаемого по меньшей мере одним светоизлучающим элементом, в данный светопропускающий элемент, при этом по меньшей мере один светоизлучающий элемент расположен по периметру, и поверхность вывода света, выполненную с возможностью вывода света из данного светопропускающего элемента. Кроме того, осветительное устройство содержит частично отражающий баллон, по меньшей мере частично окружающий светопропускающий элемент и предназначенный для создания отраженного изображения света, выводимого из светопропускающего элемента. 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула