Светоиспускающие устройства с имитацией пламени и относящиеся к ним способы - RU2689149C2

Чертежи

Описание

Область техники

[0001] Настоящее изобретение, в общем, относится к светоиспускающим устройствам. Более конкретно, - раскрытые здесь различные инновационные способы, устройства и аппаратура относятся к созданию посредством светоиспускающих устройств эффекта мерцающего пламени свечи.

Уровень техники

[0002] Цифровые световые технологии, то есть освещение на основе полупроводниковых источников света, таких как светоиспускающие диоды (светодиоды), предлагают конкурентоспособную альтернативу обычным флуоресцентным лампам, газоразрядным лампам высокой интенсивности и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгода от светодиодов включают в себя высокую оптическую эффективность и эффективность преобразования энергии, долговечность, низкие эксплуатационные расходы, и многое другое. Последние достижения в области светодиодных технологий обусловили создание эффективных и надежных источников света во всем спектре, которые дают возможность создавать множество световых эффектов во многих приложениях. Некоторые из приборов, использующих эти источники света, имеют световой модуль, включающий в себя один или более светодиодов, способных давать разные цвета, например, красный, зеленый и синий, а также процессор для независимого управления выходами этих светодиодов, для того чтобы, например, излучать множество цветов и создавать световые эффекты с изменением цвета, как это подробно описано в патентах США № 6.016.038 и 6.211.626, включенных в настоящее описание в виде ссылки.

[0003] Один эстетический световой эффект, который может быть воссоздан в разной степени посредством светодиодов, представляет собой эффект освещения свечой. Для создания низкоуровневого фонового освещения использовались известные светодиодные лампы, с помощью которых пытались в точности сымитировать пламя свечи. Однако, использование светодиодных устройств этих типов для основного освещения, такого, как, например, от большой люстры, относительно сложно, так как общий эффект таких светодиодных устройств может проявляться в виде флуктуации в общем световом потоке, а не в виде дрожания света, как у свечи. Кроме того, устройства, которые основываются на световодных конструкциях, чтобы имитировать пламя свечи, "стараются" обеспечить эффект сверкания, а не дрожания, чего, как правило, ждешь от пламени свечи.

[0004] Таким образом, в данной области существует потребность в улучшенном светоиспускающем устройстве, которое обеспечивает более точный эффект дрожания свечи, и которое может сохранять уровень общего светового потока для целей основного освещения.

Сущность изобретения

[0005] Настоящее изобретение направлено на создание новаторских способов, устройств и аппаратуры для имитации пламени свечи. Например, дрожание пламени свечи в световой системе может быть имитировано посредством рандомизации светового выхода с использованием множества разобщенных наборов светодиодов. В частности, каждый из разобщенных наборов, используя рандомизированный или повторяющийся процесс, может быть независимо управляемым. При этом световые элементы этих разобщенных наборов могут быть распределены между собой для создания пространственно изменяющегося светового эффекта в дополнение к световому эффекту с изменениями во времени посредством использования алгоритма управления, который эффективно использует рандомизированный или повторяющийся процесс, наряду с геометрическим позиционированием световых элементов в каждом наборе для оптимизации эффекта дрожания. В соответствии с одним преимущественным аспектом использование разобщенных наборов с независимо формируемыми управляющими сигналами может обеспечить, чтобы общий световой поток системы сохранялся неизменным. Этот признак является чрезвычайно желательным, если световая система используется с целью своего основного светового назначения, как, например, в случае люстры.

[0006] Вообще говоря, в одном аспекте светоиспускающая система для имитации пламени содержит множество разобщенных наборов светоиспускающих элементов. Светоиспускающие элементы данного набора разобщенных наборов светоиспускающих элементов выполнены с возможностью регулировки соответствующих интенсивностей испущенного света в зависимости от соответствующего управляющего сигнала. Кроме того, по меньшей мере один параметр соответствующего управляющего сигнала представляет собой независимую переменную по отношению к тому параметру другого управляющего сигнала, по которому светоиспускающие элементы другого набора разобщенных наборов выполняют регулировку соответствующих интенсивностей испущенного света. Группирование светоиспускающих элементов в разобщенные наборы и управление светоиспускающими элементами посредством независимых управляющих сигналов обеспечивает реалистичный световой эффект дрожания и позволяет системе сохранять уровень общего светового потока.

[0007] В соответствии с одним вариантом осуществления светоиспускающие элементы внутри данного набора регулируют соответствующие интенсивности испущенного света в соответствии с множеством сигналов светового излучения, которые основаны на соответствующих управляющих сигналах, таким образом, что параметр(ы) каждого сигнала светового излучения из множества сигналов светового излучения представляет(ют) собой зависимую переменную по отношению к тому же параметру (параметрам) каждого другого сигнала светового излучения из множества сигналов светового излучения. Зависимость между параметрами светоиспускающих элементов внутри данного набора наделяет систему способностью сохранять уровень общего светового потока системы, тем самым обеспечивая, что дрожание не примет форму дезориентирующего светового эффекта. Этот признак является благоприятным, если система используется для своего основного светового назначения.

[0008] В одном варианте осуществления соответствующую интенсивность каждого из светоиспускающих элементов данного набора регулируют в соответствии с фазой соответствующего управляющего сигнала, которая отлична от фазы упомянутого соответствующего управляющего сигнала, по которому отрегулирована соответствующая интенсивность по меньшей мере одного другого светоиспускающего элемента данного набора. Использование разных фаз таким образом обеспечивает превосходное средство сохранения уровень общего светового потока. Таким образом, в этом конкретном варианте осуществления каждая из фаз выполнена таким образом, что общая интенсивность света, испускаемого данным набором, является по существу постоянной. "По существу постоянная" следует понимать как означающее, что эта интенсивность изменяется в пределах диапазона ±15% от средней интенсивности света, испускаемого данным набором. Более предпочтительно, - интенсивность может изменяться в пределах диапазона ±10% от средней интенсивности света, испускаемого данным набором, а еще более предпочтительно, - чтобы интенсивность могла изменяться в пределах диапазона ±5% от средней интенсивности света, испускаемого данным набором. Наиболее предпочтительно, чтобы интенсивность могла изменяться в пределах диапазона в ±1% от средней интенсивности света, испускаемого данным набором.

[0009] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления светоиспускающая система дополнительно включает в себя контроллер, выполненный с возможностью динамического формирования каждого из управляющих сигналов посредством регулировки параметра (параметров) опорного сигнала. В одной версии этого варианта осуществления контроллер выполнен с возможностью формирования каждого из управляющих сигналов посредством использования рандомизированного процесса, для того чтобы определить последовательность величин этого параметра (параметров). Использование процесса этого типа обеспечивает возможность получения рандомизированного светового эффекта, тем самым лучше имитирующего пламя. В соответствии с одним возможным признаком система дополнительно включает в себя датчик, выполненный с возможностью получения какого-либо замера по меньшей мере одной характеристики состояния окружающей среды. При этом контроллер выполнен с возможностью динамического формирования каждого из упомянутых управляющих сигналов посредством дополнительной регулировки параметра (параметров) опорного сигнала в соответствии с замером характеристики (характеристик) состояния окружающей среды. Так что световая система, таким образом, может реагировать на окружающие обстоятельства, такие как, например, воздушный поток, температура и (или) движение, что еще больше увеличивает эффект дрожания, делая его более правдоподобным.

[0010] В одном иллюстративном варианте осуществления светоиспускающие элементы разобщенных наборов являются пространственно распределенными таким образом, что по меньшей мере один светоиспускающий элемент из каждого из разобщенных наборов, иного, чем данный набор, расположен между по меньшей мере двумя светоиспускающими элементами данного набора. Пространственное распределение и взаимное перемешивание светоиспускающий элемент разобщенных наборов еще более рандомизирует и улучшает эффект дрожания.

[0011] В соответствии с примерным вариантом осуществления система дополнительно может содержать световодную конструкцию, включающую в себя множество световодов, в которой каждый из световодов выводит свет из другого одного из разобщенных наборов светоиспускающих элементов. В одной версии этого варианта осуществления множество световодов является вложенным в световодную конструкцию. Признак вложенности световода обеспечивает вертикальные вариации светового эффекта в дополнение к горизонтальным вариациям, чтобы еще лучше имитировать дрожание пламени свечи. Система может включать в себя другой возможный признак, заключающийся в том, что каждый набор из разобщенных наборов испускает свет с цветом, который отличен от света, испущенного любым другим набором из разобщенных наборов. Назначение разного цвета каждому из вложенных светоиспускающих элементов таким образом обуславливает реалистичную имитацию цветовых вариаций пламени свечи. Для того чтобы точно имитировать огонь эти цвета, предпочтительно, должны изменяться в диапазонах от теплого белого до холодного белого.

[0012] Другой аспект направлен на обеспечение способа имитации пламени со светоиспускающей системой. В этом способе для множества разобщенных наборов светоиспускающих элементов формируется, соответственно, множество управляющих сигналов. Дополнительно, в каждом наборе из множества разобщенных наборов интенсивности светоиспускающих элементов набора регулируются в зависимости от соответствующего управляющего сигнала из множества управляющих сигналов, при этом по меньшей мере один параметр соответствующего управляющего сигнала для любого из наборов представляет собой независимую переменную по отношению к параметру (параметрам) соответствующего управляющего сигнала для любого другого набора из разобщенных наборов. Параметром (параметрами) сигнала может быть период, амплитуда и (или) смещение постоянного тока. Как отмечалось выше, Группирование светоиспускающих элементов в разобщенные наборы и регулировка интенсивностей светоиспускающих посредством независимых управляющих сигналов обеспечивает правдоподобный световой эффект дрожания и позволяет системе сохранять уровень общего светового потока.

[0013] В одном примерном вариантом осуществления для каждого из светоиспускающих элементов в каждом соответствующем наборе из множества разобщенных наборов формируется соответствующий сигнала светового излучения, который основан на соответствующем управляющем сигнале для соответствующего набора, таким образом, что параметр(ы) каждого сигнала светового излучения для соответствующего набора является зависимой переменной по отношению к по параметру (параметрам) каждого другого сигнала светового излучения для соответствующего набора. Кроме того, способ дополнительно содержит регулировку интенсивности каждого соответствующего светоиспускающего элемента соответствующего набора в зависимости от сигнала светового излучения для соответствующего светоиспускающего элемента. Как описано выше, зависимость между параметрами светоиспускающих элементов внутри данного набора обуславливает сохранение системой уровень общего светового потока.

[0014] В соответствии с примерным вариантом осуществления способ содержит применение в каждом соответствующем наборе множества разобщенных наборов множества фаз соответствующего управляющего сигнала к светоиспускающим элементам соответствующего набора таким образом, чтобы фаза, примененная к любому светоиспускающему элементу набора, была отлична от фазы, примененной к любому другому светоиспускающему элементу соответствующего набора. Как отмечалось выше, разные фазы могут быть выполнены таким образом, чтобы общая интенсивность света, испускаемого набором, являлась по существу постоянной.

[0015] В одном варианте осуществления каждый из управляющих сигналов может быть сформирован посредством модуляции параметра (параметров) опорного сигнала. Этим параметром (параметрами) сигнала может быть период, амплитуда и (или) смещение постоянного тока. В одной версии этого варианта осуществления каждый из управляющих сигналов может быть сформирован посредством определения последовательности величин параметра (параметров). При этом последовательность величин вычисляется посредством определения последовательности состояний в соответствии с рандомизированным процессом. Как описано выше, рандомизация светового эффекта таким образом обеспечивает улучшенную и более точную имитацию пламени свечи. Необязательно, каждый из управляющих сигналов формируется посредством восприятия замера по меньшей мере одной характеристики состояния окружающей среды и для каждого управляющего сигнала из множества управляющих сигналов - посредством дополнительной регулировки параметра (параметров) опорного сигнала, в соответствии с замером характеристик(и) состояния окружающей среды. Как описано выше, световой эффект может быть адаптирован к обстоятельствам окружающей среды, например, к воздушному потоку, температуре и (или) движению, для того чтобы еще более увеличить правдоподобие эффекта дрожания. Эта адаптация может быть выполнена множеством путей. Например, в соответствии с этим замером могут быть отрегулированы параметры фильтра нижних частот, посредством которого фильтруется последовательность величин. Альтернативно, если, например, рандомизированный процесс является марковским процессом, то по меньшей мере одна вероятность используемой в марковском процессе матрицы вероятностей перехода состояний может быть отрегулирована в соответствии с этим замером.

[0016] В соответствии с одним примерным аспектом настоящего изобретения светоиспускающая система может включать в себя по меньшей мере один светоиспускающий элемент и контроллер. При этом светоиспускающий элемент(ы) выполнен с возможностью регулировки соответствующей интенсивности испускаемого света в соответствии с управляющим сигналом. Контроллер выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала посредством регулировки по меньшей мере одного параметра опорного сигнала и выполнения этой регулировки применением модели вероятностей перехода. В этой модели первая вероятность заключающаяся в том, что светоиспускающий элемент(ы) остается в состоянии первого набора состояний, отличается от второй вероятности, заключающейся в том, что светоиспускающий элемент(ы) остается в состоянии второго набора состояний, при этом первая величина параметра (параметров) первого набора состояний отлична от второй величины параметра (параметров) второго набора состояний. Эта конфигурация модели вероятностей перехода может наделить систему возможностью управлять интенсивностью света системы и изменять ее таким образом, который в точности воспроизводит дрожание огня. В одном варианте осуществления первая вероятность, предпочтительно, больше чем вторая вероятность, а параметр включает в себя период опорного сигнала, и при этом вторая величина меньше, чем первая величина. Эти признаки обеспечивают продолжительные относительно устойчивые состояния, а также краткие состояния значащих перемещений имитированного пламени, что представляет собой более точную имитацию дрожания пламени свечи. В одном варианте осуществления контроллер, предпочтительно, выполнен с возможностью выполнения регулировки в соответствии с марковским процессом, при этом модель вероятности перехода является матрицей вероятностей перехода.

[0017] Следует отметить, что вышеописанные способы могут быть воплощены посредством компьютерночитаемой программы, которая хранится на компьютерночитаемом носителе и может быть реализованы с помощью компьютера, который исполняет инструкции программы в соответствии с этим способом.

[0018] Термин "светодиод", в том виде, как он здесь используется для целей настоящего описания, следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или другой тип системы на основе перехода с инжекцией носителей заряда, которая в ответ на электрический сигнал способна формировать световое излучение. Таким образом, термин "светодиод" включает в себя, но только ими не ограничивается, различные структуры на основе полупроводников, которые в ответ на электрический ток излучают свет - светоиспускающие полимеры, органические светоиспускающие диоды (OLED), электролюминесцентные полоски и тому подобное. В частности, термин "светодиод" относится к светоиспускающим диодам всех типов (включая полупроводниковые и органические светоиспускающие диоды), которые могут быть выполнены с возможностью формирования излучения в одном или более из инфракрасного спектра, ультрафиолетового спектра и различных участков видимого спектра (обычно включающего в себя излучение длин волн от, приблизительно, 400 нм до, приблизительно, 700 нм). Некоторые примеры светодиодов включают, но ими не ограничиваются, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовых светодиодов, красных светодиодов, синих светодиодов, зеленых светодиодов, желтых светодиодов, янтарных светодиодов, оранжевых светодиодов и белых светодиодов (более подробно обсуждается ниже). Кроме того, следует также понимать, что светодиоды могут быть выполнены или могут управляться с возможностью формирования излучения, имеющего различную ширину полосы частот (например, полную ширину на половине максимума или FWHM) для данного спектра (например, излучения с узкой полосой частот, с широкой полосой частот), а также различные доминирующие длины волн внутри данной общей цветовой систематизации.

[0019] Например, одна реализация светодиода, выполненного с возможностью испускания существу белого света (например, "белый" светодиод), может включать в себя несколько кристаллов, которые соответственно испускают различные спектры электролюминесценции, которые, в комбинации смешиваются с образованием по существу белого света. В другой реализации белый светодиод может быть связан с люминофорным материалом, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в иной, второй спектр. В одном примере этой реализации электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и узкую спектральную полосу излучения "накачивает" материал люминофора, который, в свою очередь, испускает излучение более длинной волны, имеющее несколько более широкий спектр.

[0020] Следует также понимать, что термин "светодиод" не ограничивает тип физической и/или электрической светодиодной сборки. Например, как обсуждалось выше, "светодиод" может относиться к одному светоиспускающему устройству, имеющему множественные кристаллы, выполненные с возможностью испускания соответственно разных спектров излучения (которые, например, могут быть, а могут и не быть индивидуально управляемыми). Кроме того, светодиод может быть связан с люминофором, который рассматривается в качестве интегральной части светодиода (например, некоторые виды белых светодиодов). В общем, термин "светодиод" может относиться к светодиодам в сборке, к отдельным светодиодам, к поверхностно установленным светодиодам, к светодиодным микросхемам на печатной плате, к светодиодным сборкам для сквозного монтажа, к светодиодным сборкам для радиального монтажа, к светодиодным сборкам высокой мощности, к светодиодам, содержащим определенный тип корпуса и/или оптический элемент (например, рассеивающую линзу) и т.д.

[0021] Термины "источник света" и "светоиспускающий элемент" следует понимать как включающие в себя один или более из множества источников излучения, включая, но ими не ограничиваясь, источники на основе светодиодов (включающие в себя один или более светодиодов, как определено выше), накальные источники (например, нитевые лампы накаливания, галогенные лампы), флуоресцентные источники, фосфоресцентные источники, газоразрядные источники высокой интенсивности (например, натриевые лампы, ртутные лампы, и металлогалогенные лампы), лазеры, электролюминесцентные источники других типов, фотолюминесцентным источники (например, газоразрядные источники), катодолюминисцентные источники с использованием электронного насыщения, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинелюминесцентные источники, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентным источники и люминесцентные полимеры.

[0022] Данный светоиспускающий элемент может быть выполнен с возможностью формирования электромагнитного излучения внутри видимого спектра, вне видимого спектра, или в комбинации и того, и другого. Следовательно, термины "свет" и "излучение" в данном тексте используются взаимозаменяемо. Дополнительно источник света может включать в себя в виде интегрального компонента один или более фильтров (например, цветовые фильтры), линзы или другие оптические компоненты. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть выполнены для различных приложений, включая, но этим не ограничиваясь, индикацию, воспроизведение изображения и/или освещение. "Источник освещения" представляет собой источник света, который специально выполнен с возможностью формирования излучения, имеющего достаточную интенсивность, чтобы эффективно освещать внутреннее или внешнее пространство. В этом контексте "достаточная интенсивность" относится к достаточному светового потоку в видимом спектре, созданному в пространстве или в окружающей среде (для представления общего светового выхода от источника света во всех направлениях в смысле "световой поток" часто используется единица измерения "люмен"), чтобы обеспечить внешнее освещение (то есть свет, который может быть воспринят косвенным образом, и который может являться, например, отраженным от одной или более из множества промежуточных поверхностей, прежде чем будет воспринят, полностью или частично).

[0023] Термин "спектр" следует понимать как относящиеся к какой-либо одной или к большему количеству частот (или длин волн) излучения, испускаемого одним или несколькими источниками света. Соответственно, термин "спектр" относится к частотам (или длинам волн) не только в видимом диапазоне, но и к частотам (или длинам волн) в инфракрасной, ультрафиолетовой и в других областях всего электромагнитного спектра. Кроме того, данный спектр может иметь относительно узкую полосу частот (например, имеющий FWHM - полуширину на полумаксимуме по существу, с несколькими частотами или длинами волн). Следует также понимать, что данный спектр может быть результатом смешения двух или более других спектров (например, смешения излучения, испущенного, соответственно, из множественных источников света).

[0024] Для целей настоящего описания термин "цвет" используется взаимозаменяемо с термином "спектр". Однако термин "цвет", как правило, используется, главным образом, для того, чтобы говорить о том свойстве излучения, которое является воспринимаемым наблюдателем (хотя это его использование не предназначено для ограничения области значения этого термина). Соответственно, термин "различные цвета" косвенным образом относится к нескольким спектрам, имеющим различные компоненты длины волны и/или ширины полосы частот. Следует также понимать, что термин "цвет" может быть использован как в связи с белым, так и с не белым светом.

[0025] Термин " цветовая температура" в общем случае используется здесь в связи с белым светом, хотя это использование не предназначено для ограничения области значения этого термина. Цветовая температура по существу относится к определенному содержанию цвета или оттенка (например, красноватый, синеватый) белого света. Цветовая температура данного излучающего образца обычно характеризуется в соответствии с температурой в градусах Кельвина (К) излучателя черного тела, который излучает по существу тот же самый спектр, что и рассматриваемый излучающий образец. Цветовая температура излучателя черного тела обычно находится в пределах диапазона от приблизительно 700 градусов К (соответствующий цвет, как правило, считается первым видимым человеческим глазом) до более чем 10.000 градусов K; белый свет обычно воспринимается при цветовой температуре выше 1.500-2.000 градусов К.

[0026] Более низкие цветовые температуры обычно указывают на белый свет, имеющий более значительную красную компоненту, или придают ему "более теплое" свойство, в то время как более высокие цветовые температуры обычно указывают на белый свет, имеющий более значительную синюю компоненту или придают ему "более холодное" свойство. В качестве примера, - огонь имеет цветовую температуру около 1.800 градусов K, обычная лампа накаливания имеет цветовую температуру приблизительно 2.848 градусов K, ранний утренний свет имеет цветовую температуру приблизительно 3.000 градусов K, а пасмурные полуденное небо имеет цветовую температуру примерно в 10.000 градусов К. Цветное изображение, рассматриваемое при белом свете, имеющем цветовую температуру приблизительно 3.000 градусов K, имеет слегка красноватый тон, в то время как то же цветное изображение, рассматриваемое при белом свете с цветовой температурой приблизительно 10.000 градусов K, имеет слегка голубоватый тон.

[0027] Термин "световой прибор" используется здесь для отсылки к оформлению или к конфигурации одного или более световых устройств в виде конкретного "конструктивного фактора", сборки или компоновочного узла. Термин "световое устройство" используется здесь для обозначения аппарата, включающего в себя один или более источников света одного и того же или разных типов. Данное световое устройство может иметь любое из множества монтажных приспособлений для источника (источников) света, конфигураций и форм оболочек или корпусов, и/или конфигураций электрических и механических разъемов. Кроме того, данное световое устройство, необязательно, может быть связано с (например, включая: можетбыть подсоединено к и/или можетбыть собрано вместе с) различными другими компонентами (например, со схемой управления), связанными с работой источника (источников) света. "Световое устройство на основе светодиода" относится к световому устройству, которое включает в себя один или более источников света на основе светодиода, как описанные выше, отдельных или в сочетании с другими, не светодиодными источниками света. "Многоканальное" световое устройство относится к световому устройству, на основе светодиода или не на основе светодиода, которое включает в себя по меньшей мере два источника света, выполненные с возможностью испускания, соответственно, разных спектров излучения, при этом каждый разный спектр источника может быть назван "каналом" многоканального светового устройства.

[0028] Термин "контроллер" используется здесь, как правило, для описания различных устройств, имеющих отношение к работе одного или более источников света. Контроллер может быть реализован различными способами (например, так, как со специализированными аппаратными средствами) для выполнения различных описанных здесь функций. "Процессор" является одним из примеров контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы, используя программное обеспечение (например, микрокод) для выполнения различных описанных здесь функций. Контроллер может быть реализован с использованием или без использования процессора, а, кроме того, может быть реализован в виде комбинации специализированных аппаратных средств, предназначенных для выполнения некоторых функций, и процессора (например, одного или более запрограммированных микропроцессоров вместе со связанными с ними схемами) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут быть использованы в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, включают в себя, но ими не ограничиваются, обычный микропроцессор, специализированные, ориентированные на приложение интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).

[0029] В различных вариантах осуществления процессор или контроллер может быть связан с одним или более носителями сохраненной информации (обычно называемые здесь "памятью", например, энергозависимая и энергонезависимая память компьютера, такая как оперативное запоминающее устройство (RAM), программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM) и электронно-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), флоппи-диски, компакт-диски, оптические диски, магнитные ленты и т.д.). В некоторых вариантах осуществления носители информации могут кодироваться посредством одной или более программ, которые, будучи исполняемыми на одном или более процессорах и (или) контроллерах, выполняют, по меньшей мере некоторые из описанных здесь функций. Различные носители информации могут быть установлены внутри процессора или контроллера, или могут быть переносными, так что одна или более записанных на них программ могут быть загружены в процессор или контроллер, с тем, чтобы реализовать различные описанные здесь аспекты настоящего изобретения. Термины "программа" или "компьютерная программа" используются здесь в общем смысле для обозначения компьютерного кода любого типа (например, программного обеспечения или микрокода), которые могут быть использованы для программирования одного или нескольких процессоров или контроллеров.

[0030] Термин "адресуемый" используется здесь для обозначения устройства (например, источника света в целом, светового устройства или светового прибора, контроллера или процессора, связанного с одним или более источников света или световыми устройствами, других, не световых связанных с ним устройств, и т.д.), которое выполнено с возможностью приема информации (например, данных), предназначенной для множественных устройств, включая самого себя, и избирательного ответа на предназначенную для него конкретную информацию. Термин "адресуемый" часто используется в связи с сетевым окружением (или с "сетью", что обсуждается далее), в которой множественные устройства соединены друг с другом через некую коммуникационную среду или среды.

[0031] В одном сетевом варианте осуществления одно или более устройств, соединенных с сетью, могут служить в качестве контроллера для одного или более других устройств, подключенных к сети (например, в отношении типа "главный-подчиненный"). В другом варианте осуществления сетевое окружение может включать в себя один или более выделенных контроллеров, которые выполнены с возможностью управления одним или более устройств, подсоединенных к сети. Как правило, при наличии подсоединенных к сети множественных устройств каждое из них может иметь доступ к данным, которые присутствуют в коммуникационной среде или средах; однако данное устройство может быть "адресуемым" в том смысле, что оно выполнено с возможностью выборочного обмена данными с сетью (то есть, "получения данных от" и (или) "передачи данных на") на основе, например, приписанных к нему одного или более конкретных идентификаторов (например, "адресов").

[0032] Термин "сеть", в том смысле, как он здесь используется, относится к любому взаимному соединению двух или более устройств (включая контроллеры или процессоры), которое облегчает передачу информации (например, для управления устройством, для хранения данных, для обмена данными и т.д.) между любыми двумя или более устройствами и (или) с подключенными к сети множественными устройствами. Как можно легко понять, различные варианты осуществления сетей, подходящих для взаимного соединения нескольких устройств, могут включать в себя любую из множества сетевых топологий и использовать любой из множества протоколов связи. Кроме того, в различных сетях в соответствии с настоящим изобретением любое одно соединение между двумя устройствами может представлять собой выделенное соединение между двумя системами, или, альтернативно, - не выделенное соединение. Помимо передачи информации, предназначенной для этих двух устройств, такое не выделенное соединение может передавать информацию, не обязательно предназначенную для любого одного из этих двух устройств (например, "открытое сетевое соединение"). Кроме того, должно быть сразу понятно, что различные описанные здесь сетевые устройства для облегчения передачи по сети информации могут использовать одну или более из беспроводных, проводных, кабельных и (или) волоконно-оптических линий связи.

[0033] Термин "пользовательский интерфейс", в том смысле, как он здесь используется, относится к интерфейсу между пользователем-человеком или оператором и одним или более устройств, который обеспечивает связь между пользователем и устройством (устройствами). Примеры пользовательских интерфейсов, которые могут быть использованы в различных примерах осуществления настоящего изобретения, включают в себя, но ими не ограничиваются, переключатели, потенциометры, кнопки, наборные циферблаты, ползунки, манипулятор "мышь", клавиатура, кнопочная панель, различные типы игровых контроллеров (например, джойстики), шаровые манипуляторы, экраны дисплеев, различные типы графических пользовательских интерфейсов (GUI), сенсорные экраны, микрофоны и другие типы чувствительных устройств, которые могут получать идущие от человека в некоторой форме стимулирующие воздействия и в ответ на них формируют сигнал.

[0034] Должно быть понятно, что фраза "первый параметр является независимой переменной по отношению к", в том смысле, как она определяется здесь, означает, что второй параметр при изменении значения первого параметра не изменяет значение второго параметра, и наоборот. Кроме того, следует также понимать, что фраза "первый параметр является зависимой переменной по отношению к", в том смысле, как она определяется, означает, что второй параметр при изменении значения первого параметра изменяет значение второго параметра, и наоборот.

[0035] Следует иметь в виду, что все комбинации вышеупомянутых общих соображений и дополнительных идей, обсуждаемых более подробно ниже (при условии, такие идеи не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как часть раскрытого здесь предмета изобретения. В частности, все комбинации заявленного предмета изобретения, которое содержатся в конце настоящего описания, рассматриваются как являющиеся частью раскрытого здесь предмета изобретения. Кроме того, следует также иметь в виду, что используемые здесь явным образом терминология и терминология, которая может присутствовать в любом описании, введенным сюда в качестве ссылки, должны быть согласованы между собой, имея в виду значения терминов, в наибольшей степени соответствующие раскрытым здесь конкретным концепциям.

Краткое описание чертежей

[0036] На всех чертежах на всех разных видах одни и те же ссылочные позиции, как правило, относятся к одним и тем же частям. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого акцент сделан на иллюстрацию принципов изобретения.

[0037] Фиг. 1 показывает схемы видов сверху иллюстративных конфигураций светоиспускающих элементов в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0038] Фиг. 2 показывает схему одной иллюстративной световодной конструкции, которая может быть использована с различными конфигурациями светоиспускающих элементов в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0039] Фиг. 3A-3C показывают схемы альтернативной световодной конструкции, которые могут быть использованы с различными конфигурациями светоиспускающих элементов в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0040] Фиг. 4A, 4B показывает схемы световодной конструкции, которая включает в себя вложенные световоды, которые могут быть использованы для обеспечения вертикального изменения дрожания в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0041] Фиг. 5 иллюстрирует блок-схему или функциональную схему способа имитации пламени свечи в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0042] Фиг. 6 иллюстрирует блок-схему или функциональную схему системы для имитации пламени свечи в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0043] Фиг. 7 иллюстрирует схемы светоиспускающих систем, которые используют трехмерное позиционирование с вертикально расположенными светоиспускающими элементами в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

[0044] Современные светодиодные системы, которые пытаются имитировать пламя свечи, как правило, не обеспечивают точного эффекта дрожания, поскольку им не хватает в достаточной степени как пространственных, так и временных изменений. Заявители осознали и оценили, что для того, чтобы лучше имитировать дрожание пламени и поддерживать, при желании, общий световой поток основного освещения, было бы полезно использовать разобщенные наборы светоиспускающих элементов с независимыми сигналами управления для каждого из наборов.

[0045] С учетом вышеизложенного различные варианты осуществления и реализации настоящего изобретения направлены на создание светоиспускающих систем, способов, аппаратов и устройств, имитирующих пламя. Предпочтительные варианты осуществления включают в себя несколько способов и систем, которые имитируют естественное поведение пламени обычных свечей и факелов в продуктах на светодиодной основе, используемых для декоративного внутреннего и наружного освещения. Эти варианты могут управлять множественными светодиодами как индивидуально, так и в группах и могут использовать алгоритм управления, который оптимизирует управление светодиодами для выбранных геометрических светодиодных конфигураций и, предпочтительно, сохраняют уровень общего светового потока. Для того чтобы должным образом имитировать естественное поведение пламени, светодиоды могут управляться таким образом, чтобы общее трехмерное поведение освещения (в направлениях х, у, z) имитировало пламя. Для того чтобы в еще большей степени имитировать естественное поведение пламени, может быть использован датчик потока воздуха, чтобы динамически адаптировать имитированное пламя к направлению и (или) к изменению локального воздушного потока. В дополнение к имитации форм пламени свечи, могут быть использованы цветовые светодиоды, такие как, например, беловатый и красный светодиоды, чтобы имитировать также и цветовые изменения пламени.

[0046] Обратимся к фиг. 1, - на них иллюстративно изображены виды сверху приведенных в качестве примеров конфигураций 100 и 150 светоиспускающих элементов. Светоиспускающими элементами на фиг. 1, предпочтительно являются светодиоды, но ими может быть любой из множества источников света, которые описаны выше. Конфигурация 100 включает в себя три разобщенных набора 120, 130, 140 светоиспускающих элементов. В частности, набор 120 обозначен вертикальной линией штриховки и включает в себя светоиспускающие элементы 101, 104, 107 и 110, в то же время набор 130 обозначен горизонтальной линией штриховки и включает в себя светоиспускающие элементы 102, 105, 108 и 111. В свою очередь, набор 140 обозначен наклонной линией штриховки и включает в себя светоиспускающие элементы 103, 106, 109 и 112. Конфигурация 100 может быть расположена в световоде 115, который обозначает, в целом, один из разнообразных световодов, которые могут быть использованы так, как описано более подробно далее. Светоиспускающие элементы 101-112 в любой из конфигураций 100 или 150 могут быть расположены на двумерной печатной плате с выходами, связанными со световодной конструкцией для этой конфигурации или же, альтернативно, в трехмерной геометрии со световодом или без него. Как показано на конфигурации 100, светоиспускающие элементы разобщенных наборов 120, 130 и 140 распределены пространственно таким образом, что для любого данного набора по меньшей мере один светоиспускающий элемент из каждого из других разобщенных наборов расположен, по меньшей мере, между двух светоиспускающих элементов данного множества. Например, в конфигурации 100 светоиспускающие элементы 101 и 102 из наборов 120 и 130 расположены, соответственно, между светоиспускающими элементами 112 и 103 набора 140. Предпочтительно, как показано в конфигурации 100, световые элементы разобщенных наборов максимально разнесены друг от друга, чтобы оптимальным образом рандомизировать обусловленный наборами 120, 130 и 140 эффект комбинированного освещения и в точности сымитировать пламя. Как далее описано более подробно, каждый из наборов 120, 130 и 140 может быть управляемым посредством соответствующих независимых сигналов управления, чтобы реалистично имитировать дрожание пламени, максимально используя при этом геометрическое расположение светодиодов этих разобщенных наборов.

[0047] Как было отмечено выше, для того чтобы увеличить пространственное отклонение света, конфигурация 100 может быть расположена внутри световода 115. Фиг. 2 иллюстрирует один взятый в качестве примера световод 200, который может быть выполнен в виде световода 115. В этом случае конфигурация 100 может быть расположена в области 204 внутри световода 200 и может быть соединена с двумерной платой 202 для управления мощностью и светоиспусканием. Верхняя часть световода 200 может содержать расположенные под углом ребра 206 в верхней части соответствующих оптических каналов внутри световода 200. Световод 200 может дополнительно включать в себя поверхность (поверхности) 208, через которую свет выводится в различных направлениях для обеспечения эффекта дрожания, когда интенсивности светоиспускающих элементов конфигурации 100 управляются в соответствии с описанными далее рандомизированными или повторяющимися процессами. Фиг. 3А, 3В и 3С иллюстрируют альтернативный световод 300, который может быть реализован в виде световодов 115. В этом варианте осуществления, а также в любом другом описанным здесь варианте осуществления система может быть заключена в прозрачную крышку 350, как это показано на фиг. 3C. Световод 300 включает в себя изогнутые ребра 302 в верхней части оптических каналов внутри световода, а также поверхности 304, через которые свет может быть выведен в различных направлениях, чтобы, как было отмечено выше, имитировать эффект дрожания. В конкретном примере, показанном на фиг. 3A, 3B и 3C, световод 300, предпочтительно, вмещает в себя девять светоиспускающих элементов в области 306, которые могут быть расположены на двумерной схемной плате, как описано выше. В этом случае светоиспускающие элементы могут быть разделены на три разобщенных набора из трех светоиспускающих элементов каждый, которые максимально распределены, как и в распределении светоиспускающих элементов конфигурации 100 по фиг. 1. Однако следует понимать, что описанные здесь принципы могут быть применены к любому числу светоиспускающих элементов и к любому числу разобщенных наборов светоиспускающих элементов.

[0048] В световодах, показанных на фиг. 2 и 3A-C, бóльшая часть света покидает световоды через поверхности 208 и 304. Для того чтобы более точно сымитировать пламя, с помощью ламповой системы может быть имитировано и вертикальное дрожание. Оно может быть реализовано посредством формирования неких световыводящих структур, расположенных вертикально вдоль боковых поверхностей световодов, предпочтительно с "невращательной" симметрией. Эти структуры, предпочтительно, могут быть построены таким образом, чтобы каждая из них выводила свет только от одного или из двух светоиспускающих элементов, как это показано конструкцией, изображенной на фиг. 3А-3С.

[0049] Альтернативно или дополнительно световод можно разделить на отдельные вертикальные участки, которые выводят свет отдельных наборов светоиспускающих элементов на разных высотах. Фиг. 4A и 4B иллюстрируют пример 400 такого световодной конструкции. Здесь, световодная конструкция 400 составлена из вложенных друг в друга световодов 402 и 404, при этом разобщенные наборы светоиспускающих элементов какой-либо конфигурации могут быть расположены внутри зоны 408 световодной конструкции 400. Подобно описанным выше вариантам осуществления, эта конфигурация может быть расположена на двумерной схемной плате с целью подачи питания и для управления. Эти световоды могут быть выполнены также в виде конструкций, похожих на лампы накаливания.

[0050] Показанная на фиг. 1 конфигурация 150, которая включает в себя разобщенные наборы 160, 170 и 180, может быть использована внутри вложенной световодной конструкции. В частности, конфигурация 150, предпочтительно, используется со световодной конструкцией, которая включает в себя три вложенных световода. Набор 160 обозначен штриховкой с наклонными линиями и включает в себя светоиспускающие элементы 103, 106, 109 и 112, а набор 170 обозначен вертикальной штриховкой и включает в себя светоиспускающие элементы 101, 104, 107 и 110. Кроме того, набор 180 обозначен линиями горизонтальной штриховки и включает в себя светоиспускающий элементы 102, 105, 108 и 111. Как показано в конфигурация 150, светоиспускающие элементы набора 160 расположены в световоде 162, светоиспускающие элементы набора 170 расположены в световоде 172 и светоиспускающих элементов набора 180 расположены внутри световода 182. При этом для простоты иллюстрации световодная конструкция 400 включает в себя два вложенных световода. В соответствии с одним иллюстративным вариантом, в котором в световой системе используются только наборы 180 и 170, световодов 402 и 404 световодной конструкции 400 выполнены, соответственно, в виде световодов 182 и 172, при этом набор 180 расположен в области 410, а набор 170 расположен в области 412. Таким образом, в этом случае свет, испускаемый из центрально расположенных светоиспускающих элементов, таких как, например, из набора 180, и свет, испускаемый из внешне расположенных светоиспускающих элементов, таких, как, например, из набора 170, будет виден как свет, исходящий, соответственно из световодов 402 и 404 на разной высоте. Там, где световодная конструкция включает в себя три вложенных световода, в качестве наружного световода 162 может использоваться дополнительный внешний световод, в котором световоды 172 и 182 могут быть вложенными, подобно вложенным световодам, показанным на фиг. 4. В этом примере свет, испускаемый из внешнего световода 162, будет восприниматься как испускаемый с большей высоты, чем свет, испускаемый из световодов 172 и 182.

[0051] В дополнение к созданию вертикально изменяющегося эффекта дрожания для имитации вариации цвета пламени свечи могут быть использованы также вертикально разделенные световодные конструкции. Например, со световодной конструкцией 400 или аналогичной конструкцией как, это описано ранее, могут использоваться наборы конфигураций 150. Но в этом случае каждый из разобщенных наборов 160, 170 и 180 испускает свет разного цвета. Предпочтительно, чтобы свет, испускаемый набором 180, являлся относительно теплым белым светом, свет, испускаемый набором 170, являлся относительно более холодным белым светом, который холоднее, чем свет, испускаемый набором 180, а свет, испускаемый набором 160, являлся бы относительно холодным белым светом, который холоднее, чем свет, испускаемый набором 170. Таким образом, цвета света, излучаемого множеством разобщенных наборов 160, 170 и 180 могут изменяться от теплого белого до холодного белого. А раз так, то при управлении в соответствии с сигналами управления, описанными далее более подробно, конфигурация 150 может обеспечить эффект трехмерности дрожания, а также изменение цвета, которое имитирует пламя свечи.

[0052] В соответствии с альтернативным или дополнительным иллюстративным аспектом настоящего изобретения, световодная конструкция может быть разделена на отдельные радиальные части, в которых световоды в радиальном направлении находятся в той же плоскости, что и светоиспускающие элементы, как это показано с помощью световодов 402 и 404 на фиг. 4A, 4B. В этом случае радиальные части или световоды выводят свет отдельных светоиспускающих элементов в соответствующих разных сегментах. Альтернативно или дополнительно, световодная конструкция может включать в себя фасеты, через которые выводится свет от светоиспускающих элементов. Кроме того, световодная конструкция может включать в себя световыводящую структуру, образованную, например, с помощью лазера или краски, что увеличивает контраст динамического эффекта передаваемого из конструкции света.

[0053] Альтернативно или дополнительно, эффект вертикального дрожания пламени может быть улучшен с трехмерным позиционированием обнаженных, вертикально упорядоченных светоиспускающих элементов с некоторой "спрятанной" оптикой или без нее. Фиг. 7 показывает пример светоиспускающей системы 700, которая включает в себя такие вертикально расположенных светоиспускающие элементы 702, а также пример светоиспускающего системы 750, которая использует спрятанную оптику 752 с такими вертикально расположенными светоиспускающих элементами 702. Светоиспускающими элементами в одной или обоих из систем 700 и 750 можно управлять по отдельности или в группах. Кроме того, конструкция может включать в себя прозрачный теплоотвод.

[0054] Обратимся теперь к фиг. 5, которая иллюстративно изображает блок-схему или функциональную схему способа 500 имитации пламени со светоиспускающей системой в соответствии с различными примерными вариантами осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что способ 500 может быть применен к любой из вышеописанных светоиспускающих систем, включающих в себя конфигурации 100 и (или) 150. В соответствии со способом 500 интенсивность светоиспускающих элементов может быть управляема по отдельности или по группам, для того чтобы имитировать любой один или более из следующих эффектов: перемещение имитируемого пламени внутри лампы, искрение, и (или) динамическое пространственное распределение цвета пламени.

[0055] В иллюстративных целях обратимся также к фиг. 6, который представляет блок-схему примерной системы 600, которая может быть выполнена с возможностью выполнения способа 500. Система 600 включает в себя контроллер или модуль 602 управления и светоиспускающие элементы 608₁-608_n. При этом светоиспускающие элементы 608₁-608_n могут быть светоиспускающими элементами из любого набора 120, 130 или 140 конфигурации 100, из любого набора 160, 170 или 180 из конфигурации 150 или из любого набора любой другой подходящей конфигурации. Например, светоиспускающие элементы 608₁-608_n могут быть светоиспускающими элементами 101, 104, 107 и 110 из набора 120, где n=4. Следует отметить, что на фиг. 6, чтобы сохранить ясность иллюстрации, изображен только один разобщенный набор светоиспускающих элементов. Однако следует понимать, что каждый разобщенный набор в данной конфигурации работает подобным же образом с соответствующим управляющим сигналом для данного набора. Модуль управления или контроллер 602 может представлять собой микроконтроллер, который выполнен с возможностью выполнения компьютерночитаемой программы для осуществления способа 500. Программа может быть сохранена на необязательном компьютерночитаемом носителе 604 данных, который может обеспечить память для контроллера 602, чтобы исполнять сохраненный на ней набор команд способа 500. Альтернативно, как было указано выше, контроллер может быть реализован посредством специализированных аппаратных средств, таких как программируемая логическая схема.

[0056] Следует отметить, что, хотя способ 500 описан далее как выполняемый для нескольких наборов светоиспускающих элементов, способ 500 может быть выполнен посредством системы 600 только для одного набора, при этом ссылка на каждый набор светоиспускающих элементов будет относиться только к одному набору. Кроме того, в одном или более иллюстративных вариантах осуществления данный набор может состоять только из одного светоиспускающего элемента, двух светоиспускающих элементов, трех светоиспускающих элементов, пяти светоиспускающих элементов, или из любого другого подходящего количества светоиспускающих элементы.

[0057] Способ 500 может начинаться на этапе 502, на котором контроллер 602 может - для каждого разобщенного набора из множества разобщенных наборов светоиспускающих элементов - формировать управляющий сигнал посредством модуляции периодического опорного сигнала. Например, для конфигурации 100 по фиг. 1 контроллер 602 может формировать один управляющий сигнал для набора 120, другой управляющий сигнал - для набора 130 и еще один управляющий сигнал - для набора 140. Периодический опорный сигнал может быть синусоидальным сигналом. Контроллер 602 может динамически формировать множество управляющих сигналов, соответственно, для множества разобщенных наборов светоиспускающих элементов различными способами. В одном предпочтительном варианте осуществления контроллер 602 может быть выполнен с возможностью динамического формирования каждого из управляющих сигналов посредством регулировки и (или) модуляции по меньшей мере одного параметра опорного сигнала. При этом параметром (параметрами) может быть, например, период, амплитуда или прямое смещение тока сигнала (сигналов). Предпочтительно, для того чтобы получить эффект дрожания пламени, модулируется период сигнала.

[0058] Например, для осуществления этапа 502 контроллер 602 на этапе 504 может определить последовательность имитационных параметров пламени. В частности, контроллер 602 может определить последовательность периода, амплитуды и (или) прямого смещения тока опорного сигнала. Например, в одном варианте осуществления этап 504 может быть осуществлен в соответствии с блоком 506, где формируется предопределенный процесс повторения. Например, последовательность параметров может являться списком предопределенных параметров, которые представляют собой выход в цикл повторения по этому списку.

[0059] Альтернативно и предпочтительно, этап 504 может быть осуществлен в соответствии с блоком 508, где исполняется рандомизированный процесс для определения последовательности величин параметров. В этом случае для того чтобы исполнить блок 508, контроллер 602 на этапе 510 может определить последовательность состояний в соответствии с рандомизированным процессом. В предпочтительном варианте осуществления этот рандомизированный процесс является цепью или процессом Маркова. Процесс Маркова представляет собой стохастический процесс Х, определенный последовательностью случайных переменных Х={Х_t}_t≥1={Х₁, Х₂, …}, где величина Х_t в любое время t зависит от непосредственно предшествующей величины переменной Х_t-1. Здесь Х_t может обозначать параметр опорного сигнала. Переменная Х_t может принимать любые значения из дискретного набора ε состояний, в котором поведение марковского процесса определено матрицей A=(p_tj) вероятностей переходов условных вероятностей p_tj. Элементы p_tj матрицы вероятностей переходов обеспечивают вероятность того, что процесс в момент времени t+1 будет находиться в состоянии j, при условии, что в момент времени t процесс находился в состоянии i

p_tj={Х_t+i= j⎜Х_t=i}. Один предпочтительный пример матрицы A=(p_tj) вероятностей переходов состояний приведен далее в табл. 1, а в табл. 2 ниже приведен предпочтительный пример набора ε состояний модулированного параметра сигнала, который в этом случае является периодом.

[0060] Таблица 1. Пример матрицы вероятностей переходов состояний

[0061] Таблица 2. Связанная длина периода на состояние

[0062] Матрица вероятностей перехода, предпочтительно, построена таким образом, что по меньшей мере два набора состояний имеют различную среднюю вероятность пребывания в текущем состоянии. Например, в таблицах 1 и 2 состояния могут быть определены как два набора состояний, где первый набор составлен из состояний 1-4, а второй набор составлен из состояния 5. В этом случае вероятность того, что система останется в состоянии первого набора в среднем существенно выше, чем вероятность того, что система останется в состоянии второго набора. Кроме того, значения состояний в этих двух множествах состояний, предпочтительно, являются разными. Например, если параметр управления является периодом сигнала, то периоды во втором наборе меньше, чем периоды в первом наборе. Например, в таблице 2 средний период первого набора составляет около одной секунды, в то время как средний период второго набора меньше, чем средний период первого набора на 0,2 секунды. Предпочтительная конфигурация матрицы вероятностей перехода и величины параметра (параметров) управления обеспечивают колебание интенсивности светоиспускающих элементов, которые точно имитирует дрожание пламени.

[0063] Раз так, то, в общем случае, контроллер 602 может применить модель вероятности перехода, в которой первая вероятность того, что один или более светоиспускающих элементов данного набора светоиспускающих элементов остается в состоянии первого набора состояний, больше, чем вторая вероятность того, что светоиспускающий элемент (элементы) остается в состоянии второго множества состояний. При этом первая величина одного или более управляющих параметров первого набора состояний отлична от второй величины одного или более параметров второго набора состояний. Как указано выше, матрица вероятностей перехода, предпочтительно есть матрица вероятностей перехода марковского процесса или модели, а один или более параметров управления, предпочтительно, включают в себя период опорного сигнала, где первая вероятность больше, чем вторая вероятность, и где вторая величина меньше, чем первая величина.

[0064] Следует отметить, что обсуждение управляющего параметра в том, что касается периода, может быть эквивалентно применено к частоте. Здесь, период (Т) связан с частотой (f) как Т=1/f, и вышеописанные отношения, примененные к двум наборам состояний, могут быть модифицированы в соответствии с этой обратной зависимостью между периодом и частотой. Таким образом, в соответствии с описанными здесь аспектами использование частоты в качестве управляющего параметра эквивалентно использованию в качестве управляющего параметра периода.

[0065] Соответственно, на этапе 510, контроллер 602 может использовать цепь Маркова 610 в соответствии с матрицей А вероятностей перехода состояния, такой как, например, матрица, показанная в таблице 1, для того чтобы обеспечить последовательность состояний модуля 612 параметра. На этапе 512, модуль 612 контроллера 602 может определить связанные параметры для каждого полученного состояния посредством картографического отображения состояния соответствующего параметра. Например, картографическое отображение может быть выполнено в соответствии с таблицей 2, где параметром является период сигнала. В этом случае модуль 612 параметра может тогда обеспечить последовательность величин параметра для генератора 616 функций контроллера 602. Необязательно, контроллер 602 может включать в себя сглаживающий фильтр 614, который может представлять собой, например, фильтр нижних частот. В этом случае модуль 612 параметра может обеспечить последовательность величин параметров сглаживающему фильтру 614, который прилагает сглаживающие параметры фильтра к величинам параметров, полученных от модуля 612, и обеспечивает для генератора 616 функций результирующие, прошедшие фильтрацию параметры. После этого, переходя на этап 502, генератор 616 функций может формировать сигнал управления посредством модуляции опорного, периодического сигнала, такого как, например, синусоидальный сигнал, так что при этом опорный сигнал будет иметь значения параметров от модуля 612 параметров или от фильтра 614.

[0066] Необязательно, на этапе 514 контроллер 602 может воспринимать какой-либо замер характеристики состояния окружающей среды и производить дополнительную регулировку опорного сигнала на основе воспринятого замера. Например, контроллер 602 может включать в себя внешний датчик 606, выполненный с возможностью получения замера по меньшей мере одной характеристики состояния окружающей среды. В этом случае контроллер 602 может быть выполнен с возможностью динамического формирования каждого из управляющих сигналов посредством дополнительной регулировки параметра (параметров) опорного сигнала в соответствии с измеренной величиной одного или более характеристик состояния окружающей среды. Таким образом, использование внешнего датчика может еще больше повысить реализм результирующего светового эффекта. Например, датчик 606 может быть выполнен с возможностью восприятия воздушного потока, температуры и (или) движения. При этом датчик 606 может включать в себя микрофон, чтобы воспринимать поток воздуха, термометр чтобы воспринимать температуру, и (или) акселерометр, чтобы воспринимать движение. Таким образом, чтобы обеспечить более реалистичную имитацию пламени свечи, световой выход системы может быть адаптирован к воспринятому замеру характеристики состояния окружающей среды. Например, если воздушный поток или скорость перемещения увеличивается или уже относительно высоки, то период и (или) амплитуда управляющего сигнала может быть уменьшена; в свою очередь, если воздушный поток или скорость движения уменьшается или является относительно низки, то период и (или) амплитуда сигнала управления может быть увеличена. Аналогичным же образом, если увеличивается температура или она является относительно высокой, то период и (или) амплитуда сигнала управления может быть увеличена, а если температура снижается или является относительно низкой, то период и (или) амплитуда сигнала управления может быть уменьшена.

[0067] Система может модулировать сигнал(ы) управления в соответствии с состоянием окружающей среды, воспринятым в различных видах. Например, необязательно, на этапе 516 контроллер 602 может непосредственно модулировать каждый из соответствующих управляющих сигналов для разобщенных наборов светоиспускающих элементов посредством применения произведенного замера (замеров) непосредственно к сигналам управления, сформированных генератором 616 функций. Например, генератор 616 функций может прилагать произведенный замер в качестве коэффициента умножения к параметрам сигналов, модулированных системой. Более предпочтительно, - на необязательном этапе 518 контроллер 602 может регулировать параметры фильтра сглаживающего фильтра 614. Например, модуль 620 параметра фильтра может должным образом нормировать выходные значения датчика посредством датчика 606 для определения соответствующих параметров фильтра. При этом модуль 620 параметра фильтр может должным образом нормировать и прилагать выходной сигнал датчика в качестве коэффициента фильтра, посредством которого фильтр 614 сглаживает последовательность значений параметров, полученных из модуля 612 параметров. После этого генератор 616 функций может формировать сигнал управления путем модуляции опорного сигнала таким образом, чтобы, как было отмечено ранее, сигнал имел величины параметров, обеспеченные фильтром 614.

[0068] Более предпочтительно, чем на этапе 516 либо 518, на необязательном этапе 520 контроллер 602 может регулировать одно или более значений матрицы A вероятностей перехода в соответствии с воспринятым замером (замерами). Например, для любого заданного текущего состояния случайных величин(ы) и (или) параметр(ов) сигнала, для которого датчик получает один или более замеров окружающей среды, контроллер 602 может увеличить вероятность того, что в течение последующего временного интервала параметр остается в текущем состоянии, если величина сигнала датчика или величина замера является низким или ниже пороговой величины или порогового замера. Например, если измеренная величина воздушного потока, температуры или движения низкая или опускается ниже первого порогового значения, то контроллер 602 может увеличить вероятность того, чтобы этот параметр оставался в текущем состоянии. Дополнительно контроллер 602 может увеличить вероятность того, что параметр перейдет в другое состояние в течение последующего временного интервала, если величина сигнала датчика или величина замера является высокой или больше, чем второй порог, который для этой величины или замера может отличаться от первого порога. Например, если измеренная величина воздушного потока, температуры или движения является высокой или превышает порог, то тогда контроллер 602 может увеличить вероятность того, что параметр перейдет в другое состояние. Регулировка матрицы вероятностей может быть произведена таким образом, чтобы эти регулировки носили временный характер, и чтобы эта матрица вероятностей спустя короткий промежуток времени возвращалась в свою исходную конфигурацию. Альтернативно или дополнительно, модуль 618 матрицы вероятностей может обеспечивать отрегулированную матрицу вероятностей перехода цепи Маркова блока 610 в каждом временном интервале. Таким образом, как описано выше, посредством матрицы вероятностей перехода цепи Маркова блок 610 в каждом временном интервале может обеспечить последовательность состояний. После этого идет этап 502, на котором генератор 616 функций может формировать управляющий сигнала путем модуляции опорного периодического сигнала таким образом, чтобы опорный сигнал имел значения параметров, полученных от модуля 612 параметров или от фильтра 614, которые были откорректированы в соответствии с восприятыми замерами окружающей среды.

[0069] Как указано выше, контроллер 602 может выполнять этап 502, чтобы формировать соответствующий управляющий сигнал для каждого из разобщенных наборов светоиспускающих элементов в системе. Например, если контроллер 602 осуществляет способ 500 для конфигурации 150, то контроллер 602 выполняет этап 502 и его составляющие этапы как три независимые одновременные ветви с формированием первого управляющего сигнала для набора 160, второго управляющего сигнала для набора 170 и третьего управляющего сигнала для набора 180, при этом каждый из управляющих сигналов является полностью независимым от каждого из других управляющих сигналов. Контроллер 602 может также выполнять этап 502 и составляющие его этапы для конфигурации 100, где контроллер 602 формирует - независимо друг от друга - первый управляющий сигнал для набора 120, второй управляющий сигнал для набора 130 и третий управляющий сигнал для 140. Разумеется, способ 500 может быть осуществлен для любого количества разобщенных наборов с формированием соответствующих управляющих сигналов. Таким образом, если модулированный параметр является периодом, то период для соответствующего управляющего сигнала для любого из разобщенных наборов является независимой переменной по отношению к периоду соответствующего сигнала управления для любого другого набора разобщенных наборов. Например, период для набора 120 является независимой переменной по отношению к периоду для набора 130, поскольку изменение величины периода для набора 120 не изменяет величину периода для набора 130, и наоборот.

[0070] На этапе 522 для каждого из разобщенных наборов светоиспускающих элементов система может формировать сигнал светового излучения для каждого светоиспускающего элемента в наборе. При этом сигнал светового излучения могут быть сформированы посредством контроллера 602 и (или) светоиспускающих элементов 608_i-608_n. Как отмечено выше, светоиспускающие элементы 608_i-608_n могут быть светоиспускающими элементами в одном разобщенном наборе светоиспускающих элементов. Для выполнения шага 522 система может - на этапе 524, формировать множество фазы управляющего сигнала для заданного набора из разобщенных наборов светоиспускающих элементов для данной конфигурации. Например, для первого управляющего сигнала из набора 120 в конфигурации 100, генератор 616 функций может формировать сигналы светового излучения таким образом, что каждый из сигналов светового излучения представляет собой другой, сдвинутый по фазе вид первого управляющего сигнала. Например, генератор 616 функций может формировать первый сигнал светового излучения посредством сдвига управляющего сигнала для светоиспускающего элемента 608₁ на фазу ϕ₁, второй сигнал светового излучения - посредством сдвига управляющего сигнала для светоиспускающего элемента 608₂ на фазу ϕ₂,.... и n-й сигнал светового излучения - посредством сдвига управляющего сигнала для светоиспускающего элемента 608_n на фазу ϕ_n, где каждая из фаз является отличной от любых из других фаз. Контроллер 602 может формировать сигналы излучения света для каждого из других разобщенных наборов таким же образом, - посредством соответствующего управляющего сигнала для соответствующего набора. Альтернативно, каждый из светоиспускающих элементов 608_i-608_n может принимать управляющий сигнал для своего набора и может налагать на этот управляющий сигнал свою собственную соответствующую фазу, тем самым, - формировать свой собственный сигнал светового излучения. Например, светоиспускающий элемент 608₁ может формировать первый сигнал светового излучения посредством фазового сдвига управляющего сигнала на фазу ϕ₁, светоиспускающий элемент 608₂ может формировать первый сигнал светового излучения посредством фазового сдвига управляющего сигнала на фазу ϕ₂, и т.д. Аналогичным же образом, светоиспускающие элементы каждого из других разобщенных наборов могут формировать свои собственные соответствующие сигнал светового излучения таким же самым образом, используя соответствующий управляющий сигнал для своего набора. При этом, если управляемый параметр(ы) представляе(ю)т собой, например, период сигнала, тогда период для данного сигнала светового излучения для данного разобщенного набора является зависимой переменной по отношению к периоду любого другого сигнала светового излучения этого разобщенного набора, поскольку изменение величины периода для одного сигнала светового излучения набора изменяет величину периода для другого сигнала светового излучения этого набора. Это происходит так потому, что в этом варианте осуществления сигнала светового излучения являются сдвинутыми по фазе формами управляющего сигнала для этого набора. Следует отметить, что в описанных здесь вариантах осуществления любая одна из фаз ϕ₁-ϕ_n может быть равна нулю градусам.

[0071] На этапе 526 светоиспускающие элементы могут управлять интенсивностями излучаемого ими света и регулировать их в соответствии со своими сигнала светового излучения, которые основаны на соответствующем управляющем сигнале для их соответствующего набора. Таким образом, светоиспускающие элементы могут управлять интенсивностями излучаемого ими света и регулировать их также и в соответствии с соответствующим управляющим сигналом для их соответствующего набора. Например, интенсивность света, испущенного любым данным светоиспускающим элементом, может быть пропорциональна амплитуде соответствующего сигнала светового излучения этого элемента. При этом светоиспускающий элемент 608₁ может регулировать интенсивность своего излучаемого света в соответствии с первым сигналом светового излучения, который является сдвинутым по фазе управляющим сигналом для соответствующего разобщенного набора, сдвинутым по фазе ϕ₁, светоиспускающий элемент 608₂ может регулировать интенсивность своего излучаемого света в соответствии со вторым сигналом светового излучения, который является сдвинутым по фазе управляющим сигналом для соответствующего разобщенного набора, сдвинутым по фазе ϕ₂ и т.д. Аналогичным же образом, светоиспускающие элементы каждого из других разобщенного набора могут корректировать свои собственные соответствующие интенсивности светового излучения таким же образом, с использованием своего соответствующего сигнала светового излучения. Таким образом, соответствующая интенсивность каждого из светоиспускающих элементов данного набора может быть отрегулирована в соответствии с фазой своего соответствующего управляющего сигнала, которая отлична от фазы соответствующего управляющего сигнала, с которой отрегулирована соответствующая интенсивность, по меньшей мере, одного другого светоиспускающего элемента данного набора. Как отмечено выше, предпочтительно, все из фаз, примененных к светоиспускающим элементам, являются разными.

[0072] В соответствии с одним иллюстративным вариантом сигналы светового излучения для любого из одного или более разобщенного набора в конфигурации могут быть определены таким образом, чтобы полная интенсивность света, излучаемого набором, по существу являлась постоянной. Например, фазовые сдвиги, примененные к управляющему сигналу для данного набора светоиспускающих элементов могут выполняться с возможностью удержания общей интенсивности света, излучаемого данным набором. Например, для синусоидального управляющего сигнала с двумя светоиспускающих элементами в данном наборе фазовый сдвиг может быть выбран равным нулю градусов для первого сигнала светового излучения и π градусам для второго сигнала светового излучения. В общем случае, для синусоидального управляющего сигнала с n светоиспускающими элементами в наборе фазы могут быть выбраны таким образом, чтобы они были целыми кратными 2π/n. Как отмечалось выше, удержание таким образом общего светового потока или интенсивности света является важным, если, например, световая система используется в качестве основного источника освещения, как, например, в люстре. Удержание полного потока является желательным, поскольку изменяющейся общий световой поток в качестве основного источника света часто воспринимается раздражающим, поскольку в этих условиях человеку трудно сосредоточиться на каких-либо объектах или читать.

[0073] Использование разобщенных наборов светоиспускающих элементов в различных вышеописанных геометрических конфигурациях, увеличивает способность световой системы по точной имитации пламени свечи. Взаимовлияние светоиспускающих элементов разобщенных наборов и использование вышеописанных независимых управляющих сигналов с разобщенными наборами рандомизирует эффект освещения таким образом, который реалистично имитирует пламя и, в то же время, дает возможность системе удерживать общий световой поток. Имитация дрожания может быть дополнительно повышена посредством использования различных световодов и цветовых светоиспускающих элементов и конфигураций, как это описано ранее.

[0074] Хотя здесь были описаны и проиллюстрированы некоторые инновационные варианты осуществления изобретения, специалисты в этой области техники легко представляют себе множество других средств и (или) конструкций для выполнения описанных здесь функции, и (или) для получения результатов и (или) одного или более из описанных здесь преимуществ, и предполагается, что каждый из таких альтернативных вариантов и (или) модификаций находится в рамках объема описанных здесь инновационных вариантов осуществления. В более общем смысле, - специалисты в данной области техники легко поймут, что имелось в виду, что все описанные здесь параметры, размеры, материалы и конфигурации являются иллюстративными, и что реальные параметры, размеры, материалы и конфигурации будут зависеть от конкретного приложения или приложений, для которых и применима или применимы эти инновационные идеи. Специалисты в данной области техники понимают или в состоянии - с использованием не более чем обычных экспериментов - убедиться в том, что существует множество эквивалентов описанных здесь конкретных инновационные вариантов осуществления. Например, вместо использования разобщенных наборов способ 500 и система 600 могут быть построены для формирования рандомизированного управляющего сигнала для каждого светоиспускающего элемента в системе. Например, этап 502 может выполняться независимо для каждого светоиспускающего элемента таким образом, чтобы каждый светоиспускающий элемент управлялся посредством другого независимого управляющего сигнала. В этом случае не обязательно выполнять этап 522, поскольку светоиспускающие элементы могут управлять своими соответствующими интенсивностями на основе своих индивидуальных управляющих сигналов. Поэтому, следует понимать, что изложенные выше варианты осуществления представлены всего лишь в качестве примеров, и что в пределах объема приложенных пунктов формулы изобретения и их эквивалентов на практике инновационные варианты осуществления могут быть осуществлены иным образом, чем так, как это конкретно описано и заявлено. Под инновационными вариантами осуществления настоящего описания имеются в виду каждый описанный здесь отдельный признак, система, часть, материал, комплект, и (или) способ. Кроме того, любая комбинация двух или более таких элементов, систем, частей, материалов, комплектов и (или) способов, если такие признаки, системы, части, материалы, комплекты и (или) способы не являются взаимно несовместимыми, включена в инновационный объем настоящего изобретения.

[0075] Все определения, в том виде, как они здесь сделаны и используются, следует понимать как превалирующие над словарными определениями, определениями, содержащимися в документах, включенных сюда посредством ссылки, и (или) обычными значениями этих определенных здесь терминов.

[0076] Признаки единственного числа, в том виде, как они здесь используются в описании и в пунктах формулы изобретения, если явно не указано обратное, следует понимать в значении "по меньшей мере один".

[0077] Фразу "и (или)", в том виде, как она здесь используется в описании и в пунктах формулы изобретения, следует понимать в значении "один из или все" из соединенных таким образом между собой элементов, то есть, речь идет об элементах, которые в некоторых случаях присутствуют конъюнктивно, а в других случаях присутствуют дизъюнктивно. Множественные элементы, перечисленные посредством фразы "и (или)", следует истолковывать таким же образом, т.е., "один или более" из соединенных таким образом между собой элементов. Помимо элементов, специально определенных выражением "и (или)", необязательно, могут присутствовать другие элементы, независимо от того, имеют или не имеют они какое-либо отношение к этим таким образом определенным элементам. Таким образом, в качестве не ограничивающего примера, - ссылка на "А и (или) В", при использовании в сочетании с открытым выражением, таким как "содержащий", может относиться, в одном из вариантов, - только к А (необязательно, включающий в себя элементы, помимо Б); а в другом варианте, - только к В (необязательно, включающий элементы, помимо А); а в еще одном варианте, - и к А, и к В (необязательно, включающий в себя другие элементы); и т.д.

[0078] В том смысле, как он здесь используются в описании и в приложенных пунктах формулы изобретения, термин "или" следует понимать как имеющий то же самое значение, что и "и (или)", как это определено выше. Например, при разделении элементов в перечне, "или" или "и (или)", должны быть интерпретированы как являющиеся включающими, то есть, включающие в себя по меньшей мере одно, но также включающие в себя более чем одно из количества или из перечня элементов, и, необязательно, включающие в себя элементы, не входящие в перечень. Только термины, ясно указывающие на противоположное, такие, как "только один из" или "точно один из", или, когда они использованы в выражениях "состоящий из", будут относиться к включению исключительно одного элемента из какого-либо количество или из перечня элементов. В общем, термин "или" в том смысле, как он здесь используется, может быть истолкован лишь как указание на исключающие альтернативы (т.е. "один или другой, но не оба"), когда ему предшествуют термины эксклюзивности, такие как "либо", "один из", "только один из" или" точно один из". Термин "состоящий по существу из ", когда он используется в пунктах формуле изобретения, должен иметь свое обычное значение, какое он имеет в области патентного законодательства.

[0079] В том смысле, как она используется, в данном описании и в формуле изобретения, фразу «по меньшей мере один" при ссылке на перечень из одного или более элементов, следует понимать как по меньшей мере один элемент, выбранный из любого одного или более из элементов в перечне элементов, но не обязательно включая по меньшей мере один из любого и каждого элемента, специально перечисленного внутри перечня элементов, и не исключая любые комбинации элементов в этом списке элементов. Это определение также допускает, что, необязательно, могут присутствовать иные элементы, кроме элементов, специально, определенных внутри списка элементов, к которому относится фраза "по меньшей мере один", независимо от того, имеют или не имеют они какое-либо отношение к тем элементам, которые определены таким образом. Таким образом, в качестве не ограничивающего примера, - "по меньшей мере, один из А и В" (или, что то же самое, "по меньшей мере, один из А или В" или, что то же самое, "по меньшей мере один из А и (или) В") может относиться в одному из вариантов, к по меньшей мере одному А, необязательно, включая более одного А, без присутствия B (и, необязательно, включая элементы, отличные от B); в другом варианте, - к по меньшей мере одному, необязательно, включая более чем одного B, без присутствия А (и, необязательно, включая элементы, отличные от А); а в еще одном варианте, - к по меньшей мере, одному, необязательно, включая более, чем одного A, и, по меньшей мере, необязательно, включая более, чем одного В (и, необязательно, включая другие элементы), и т.д.

[0080] Следует также понимать, что, если явно не указано обратное, в любых заявленных здесь способах, которые включают в себя более чем один этап или действие, порядок этапов или действий способа не обязательно ограничен тем порядком, в котором эти шаги или действие способа перечислены.

[0081] В приложенных пунктах формулы изобретения, а также в вышеприведенном описании все транзитивные фразы, такие как "содержащий", "включающий в себя", "несущий", "имеющий", "содержащий", "включающий", "держащий", "выполненный из" и тому подобные, следует понимать в «открытом смысле», то есть, имея в виду "включая, но этим не ограничиваясь". Только транзитивные фразы "состоящий из" и "состоящий по существу из" должны, соответственно, считаться закрытыми или полузакрытыми переходными фразами, как это указано в Руководстве по проведению процедур патентной экспертизы Патентного ведомства Соединенных Штатов, раздел 2111.03.

Реферат

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является создание светоиспускающего устройства, обеспечивающего более точный эффект дрожания свечи с сохранением уровня общего светового потока для целей основного освещения. В светоиспускающей системе и в способе использованы пространственно распределенные разобщенные наборы светоиспускающих элементов, которые управляются независимо друг от друга рандомизированными управляющими сигналами для имитирования пламя свечи посредством формирования изменяющихся в пространстве и во времени световых эффектов. Кроме того, разобщенные наборы могут быть управляемыми таким образом, чтобы, по существу, сохранялась общая интенсивность света. Дополнительно, система и способ могут использовать модель вероятности перехода для регулировки интенсивностей светоиспускающих элементов таким образом, который в точности имитирует пламя свечи. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула