Изделие со светящейся поверхностью, обеспечиваемой светодиодом

Изделие со светящейся поверхностью, обеспечиваемой светодиодом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к изделию со светящейся поверхностью, например, осветительному изделию, содержащему световод, образующий упомянутую светящуюся поверхность, причем упомянутый световод содержит множество рассеивающих элементов для получения практически равномерного светового выхода по упомянутой светящейся поверхности; и первый твердотельный осветительный элемент, выполненный с возможностью излучения света в световод.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Твердотельные осветительные элементы, такие как, например, светоизлучающие диоды (СИД), в последнее время все чаще используются во многих изделиях, включая осветительные приборы, ввиду их малого потребления энергии и большого срока службы. Такие приборы могут встречаться во многих технических областях, таких как, например, автомобильное освещение, бытовое освещение, применения в коммерческих целях, такие как, например, реклама, освещение лампами дневного света в фальш-потолках и т.д. Также станет очевидным еще множество примеров.

В некоторых применениях свет твердотельного элемента вводится в световод, где им манипулируют, чтобы создать световой выход конкретной формы.

К примеру, US 7374323 раскрывает устройство отображения, включающее в себя световод, соединенный с поверхностью, содержащей сформированные на ней символы, и светоотражающую часть в световоде, расположенную по меньшей мере частично поверх одного из символов, для освещения по меньшей мере одного из упомянутых символов, которое используется для освещения символов в приборной панели, например, транспортного средства.

EP 0 006 361 A1 раскрывает панель циферблата, включающую в себя световодные пластины, которые направляют свет к отражающей поверхности для фокусировки света около отверстия панели циферблата, через которую проходит ось прозрачного указателя, тем самым освещая прозрачный указатель.

JP 2010-134151 раскрывает светоизлучающее устройство отображения, в котором планарный световод принимает свет от СИД, установленных на одной стороне световода. Поверхность световода содержит множество форм, которые повторяются внутри световода посредством соответствующих светоизлучающих слоев, простирающихся глубже в световод по мере того, как они располагаются дальше от СИД. Светоизлучающие слои извлекают свет из планарного световода и освещают формы на его поверхности.

Особенно интересной областью применения являются панели рассеянного освещения, которые дают практически равномерный световой выход на своей светящейся поверхности, и, более конкретно, панели рассеянного освещения, которые являются прозрачными при отсутствии вводимого в панели света, такие как, например, лист Acrylite® Endlighten, поставляемый на рынок компанией Evonik Industries AG (Essen, Германия), в который заделаны бесцветные светорассеивающие частицы, которые рассеивают свет, поступающий на границу листа, вследствие чего обеспечивается ярко и равномерно освещенная светящаяся поверхность.

С функциональной или эстетической точки зрения может вызвать интерес создание изображений (узоров) в таком осветительном изделии с практически равномерным освещением. Однако все вышеупомянутые решения уровня техники используют некую разновидность извлечения света из световода для освещения тела на поверхности световода, что изрядно затрагивает и снижает эстетику световода.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении изделия согласно вступительным абзацам, в котором оптические изображения (световые узоры) могут быть созданы без потребности в теле на поверхности световода.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложено изделие со светящейся поверхностью, содержащее световод, обеспечивающий упомянутую светящуюся поверхность, причем упомянутый световод содержит множество рассеивающих элементов для получения практически равномерного светового выхода по упомянутой светящейся поверхности; и первый твердотельный осветительный элемент, выполненный с возможностью излучения пучка света в световод; причем световод дополнительно содержит тело, выполненное с возможностью создавать затененную область в световоде посредством исключения воздействия на упомянутую область упомянутым пучком.

Посредством использования твердотельного осветительного элемента, имеющего световой выход, который коллимирован в некоторой степени, то есть имеет ограниченное расхождение пучка, в сочетании с телом, таким как, например, отражающее тело, черное тело, цветной фильтр, элемент вывода излучения или их комбинация, что блокирует по меньшей мере часть пучка, в световоде может быть создана затененная область, которая может быть использована для создания изображений (узоров) в светящейся поверхности, например, в эстетических или функциональных целях.

В варианте осуществления положение первого твердотельного осветительного элемента по отношению к световоду является регулируемым. Это позволяет смещать затененную область в пределах световода, так что в пределах световода могут быть созданы динамические изображения.

Альтернативно или дополнительно, изделие содержит множество твердотельных осветительных элементов, включая упомянутый первый твердотельный осветительный элемент, причем каждый из упомянутых твердотельных осветительных элементов выполнен с возможностью излучения пучка света в световод, при этом тело выполнено с возможностью создания соответствующих затененных секций в световоде посредством исключения воздействия на упомянутые секции упомянутыми соответствующими пучками. Каждый из упомянутых твердотельных осветительных элементов может быть индивидуально управляемым. Это также позволяет создавать динамические изображения в пределах световода.

В варианте осуществления первый твердотельный осветительный элемент приспособлен для излучения света первого цвета, причем множество твердотельных осветительных элементов дополнительно содержат второй твердотельный осветительный элемент, приспособленный для излучения света второго цвета. Это позволяет формировать в оставшейся части световода затененные области с различным цветом, поскольку в оставшейся части световода цвета имеют возможность смешиваться, но из затененной области может быть исключен один или более цветов.

В варианте осуществления динамическое изображение используется по функциональным назначениям, причем затененная область образует индикатор. К примеру, такой индикатор может быть использован в качестве индикатора, например, времени, такого как стрелка часов. Осветительное изделие может дополнительно содержать второй твердотельный осветительный элемент, имеющий регулируемое положение по отношению к световоду и выполненный с возможностью излучения дополнительного пучка света в световод, так что тело создает дополнительную затененную область, образующую дополнительный индикатор в световоде, посредством исключения воздействия на упомянутую дополнительную область упомянутого дополнительного пучка. К примеру, комбинация таких индикаторов может быть использована для создания часов в световоде.

Упомянутые один или более твердотельных осветительных элементов могут быть расположены вдоль одной или более кромок световода. Альтернативно, твердотельный осветительный элемент установлен по центру в упомянутом световоде, и при этом тело окружает твердотельный осветительный элемент, например, для создания радиального изображения в световоде.

К примеру, это может быть достигнуто посредством тела, содержащего множество проемов. Например, тело может содержать множество искривленных зеркал, пространственно отделенных друг от друга упомянутыми проемами.

К примеру, в изделии по настоящему изобретению тело может быть выбрано из отражающего тела, черного тела, цветного фильтра, элемента вывода излучения или их комбинации.

Не является необходимым, чтобы тело непосредственно освещалось упомянутым по меньшей мере одним твердотельным осветительным элементом. В альтернативном варианте осуществления световод дополнительно содержит дополнительное отражающее тело, такое как зеркало, для перенаправления упомянутого пучка к телу.

Также не является необходимым, чтобы тело было встроено в световод. В альтернативном варианте осуществления световод содержит полость, при этом упомянутое тело установлено в этой полости.

В варианте осуществления световод дополнительно содержит часть из фотолюминесцентного материала (также называемого люминофором) для регулировки цвета упомянутого пучка. К примеру, это может быть желательным в случае, если нужно создавать цветовые эффекты в световоде с использованием твердотельных осветительных элементов белого или синего свечения. Могут быть использованы множественные части из различных люминофоров для создания множественных цветов в различных местоположениях в световоде.

Предпочтительно, световод имеет высокую степень прозрачности, так что в выключенном состоянии задний план позади световода (фон) становится видимым, что улучшает эстетический эффект осветительного изделия. В частности, подходящим материалом для реализации такого высокопрозрачного световода является полиметилметакрилат (РММА). Световод может быть листом Acrylite® Endlighten.

Предпочтительно, изделие может быть осветительным изделием, таким как панель (рассеянного) освещения, или изделием трехмерного освещения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Варианты осуществления изобретения более подробно описываются посредством неограничивающих примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - 8 схематически изображают различные варианты осуществления изделия по настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Следует понимать, что фигуры являются только схематическими и не изображены в масштабе. Также следует понимать, что одинаковые ссылочные позиции используются на всех чертежах для указания одинаковых или аналогичных частей.

Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления изделия по настоящему изобретению. Изделие содержит световод 10, включающий в себя распределение рассеивающих элементов 12, например светорассеивающих частиц, для снабжения изделия практически равномерно светящейся поверхностью. К примеру, такая равномерно светящаяся поверхность желательна в тех областях применения, где изделие является осветительным изделием, например стеновыми осветительными панелями, такими как, например, кухонные задние панели, рекламные консоли, например рекламные стенды, в коммерческих средах, таких как, например, аэропорты, большие торговые центры, рестораны, железнодорожные вокзалы, крытые автобусные остановки и т.д.

Предпочтительно, световод 10 выполнен из высокопрозрачного материала, такой как, например, РММА. Неограничивающие примеры подходящих световодов 10 включают в себя ассортимент изделий Acrylite® EndLighten, в частности, Acrylite® EndLighten T, которое является высокопрозрачным даже при отсутствии света, излучаемого в световод 10. Предпочтительно, рассеивающие элементы 12 также могут быть прозрачными, хотя это и не обязательно. Примером подходящего рассеивающего материала является TiO₂, хотя специалистам в данной области техники будут очевидны и другие подходящие материалы (например, ITO).

Изделие дополнительно содержит по меньшей мере один твердотельный осветительный элемент 20, который может быть выполнен и расположен любым подходящим образом для того, чтобы твердотельный осветительный элемент 20 вводил свет в световод 10. В варианте осуществления, изображенном на Фиг. 1, твердотельный осветительный элемент 20 расположен вдоль кромки световода 10. Предпочтительно, твердотельный осветительный элемент 20 содержит светоизлучающий диод, хотя также могут быть предусмотрены твердотельные осветительные элементы других типов.

В варианте осуществления твердотельный осветительный элемент 20 имеет узкий пучок с углом α раствора пучка для получения почти коллимированного светового пучка 30 в световоде 10, например, для предотвращения освещения всего световода 10 полностью. Например, угол α может быть равен 40 градусам или менее, 30 градусам или менее, или даже 20 градусам или менее. Однако необходимым условием настоящего изобретения не является то, чтобы твердотельный осветительный элемент 20 имел узкий пучок 30 с таким углом, хотя это предпочтительно.

Световод 10 дополнительно содержит тело 40, которое помещено на пути пучка 30 так, что предотвращено прямое освещение секции 50 световода 10 твердотельным осветительным элементом 20, несмотря на то что она располагается в пределах профиля пучка 30. В контексте настоящего изобретения такая секция 50 будет называться затененной секцией, однако следует понимать, что такая затененная секция может оставаться светящейся секцией; она попросту затеняется от твердотельного осветительного элемента 20 посредством тела 40.

Тело 40 может быть сформировано в световоде 10 любым подходящим методом. Например, тело 40 может быть встроено, например, заформовано (залито), в световод 10. Альтернативно, световод 10 может содержать углубление, в котором сформировано тело 40. Такое углубление может иметь любую подходящую форму, например, отверстие, щель и т.д., а также может быть сформировано во время или после изготовления световода 10, например, посредством, сверления или (лазерной) резки.

Тело 40 может принимать любой подходящий вид и может создавать затененную область 50 любым подходящим образом. К примеру, тело 40 может быть черным телом, которое поглощает падающий световой пучок 30. Альтернативно, тело 40 может быть отражающим телом, таким как, например, зеркало, которое перенаправляет часть пучка 30 для создания затененной области 50. В другом варианте осуществления тело 40 может быть элементом вывода излучения, например, отверстием в световоде 10 для вывода падающей части пучка 30 из световода 10 для создания затененной области 50. Еще в одном варианте осуществления тело 40 может содержать цветной фильтр для отфильтровывания по меньшей мере части спектра падающего пучка 30. В этом варианте осуществления затененная область 50 может иметь отличающийся цвет от оставшейся части пучка 30. Еще в одном варианте осуществления тело 40 содержит фотолюминесцентный материал (люминофор) для создания области 50 с отличающимся от оставшейся части пучка 30 цветом. Могут быть использованы множественные люминофоры для создания множественных цветов в световоде 10. Предпочтительно, чтобы твердотельный осветительный элемент 20 мог излучать свет синего цвета, поскольку свет синего цвета является особенно подходящим для генерирования других цветов с использованием люминофоров, хотя твердотельный осветительный элемент 20 может излучать свет любого подходящего цвета, например, белый свет. Другие варианты осуществления будут очевидны специалисту.

В варианте осуществления положение твердотельного осветительного элемента 20 по отношению к световоду 10 может быть регулируемым, так что затененная область 50 может быть динамически изменена посредством регулировки местоположения твердотельного осветительного элемента 20. К примеру, как изображено на Фиг. 1, твердотельный осветительный элемент 20 может быть поступательно перемещен вдоль кромки световода 10 для регулировки местоположения пучка 30 так, что затененная область 50 может возникнуть в другом местоположении в пределах пучка 30. Может быть использовано любое подходящее приспособление для того, чтобы сделать регулируемым положение твердотельного осветительного элемента 20. Так как монтаж твердотельных осветительных элементов регулируемым образом сам по себе широко известен, для краткости изложения он подробно разъясняться не будет.

На Фиг. 1 изображен один единственный твердотельный осветительный элемент 20 только в качестве неограничивающего примера. Следует понимать, что вдоль одной или более кромок световода 10 может быть расположено множество твердотельных осветительных элементов 20. Управление по меньшей мере некоторыми из множества твердотельных осветительных элементов 20 может осуществляться индивидуально, так что затененные области 50 могут быть созданы в разных местоположениях световода 10 посредством включения/выключения отдельных твердотельных осветительных элементов 20. Различные твердотельные осветительные элементы 20 могут излучать свет различных цветов для создания динамических цветных эффектов в световоде 20. Световод 20 может дополнительно содержать множество тел 40 для взаимодействия с одним или более пучками 30 от упомянутых одного или более твердотельных осветительных элементов 20.

На Фиг. 1 световод 10 имеет прямоугольную форму только в качестве неограничивающего примера. Световод может принимать любую подходящую форму. На Фиг. 2 изображен альтернативный примерный вариант осуществления, в котором световод 10 имеет круглую форму. Твердотельный осветительный элемент 20 может быть установлен регулируемым образом вдоль кромки световода 10 так, что затененная область 50, созданная в пучке 30 телом 40, может быть использована в качестве индикатора. В этом варианте осуществления световод 10 может представлять собой циферблат, например, в качестве части (детали) измерительного прибора, который может быть установлен в приборной панели, и в этом случае регулируемое положение твердотельного осветительного элемента 20 определяется измеренной величиной представляющей интерес единицы, такой как, например, время, скорость, давление, температура и т.д.

Фиг. 3 изображает примерный вариант осуществления, в котором центральное тело 40 в световоде 10 использовано для создания часов. Первый твердотельный осветительный элемент 20 и второй твердотельный осветительный элемент 20' регулируемо установлены вдоль кромки световода 10, так что затененная область 50 в пучке 30 первого твердотельного осветительного элемента 20 образует первый индикатор или стрелку часов, а затененная область 50' в пучке 30' второго твердотельного осветительного элемента 20' образует второй индикатор или стрелку часов.

Фиг. 4 изображает примерный вариант осуществления, в котором в световоде 10 создают области различных цветов, используя концепцию настоящего изобретения. Первый твердотельный осветительный элемент 20, производящий пучок 30 с первым цветом, и второй твердотельный осветительный элемент 20', производящий пучок 30' со вторым цветом, который отличается от первого цвета, установлены вдоль разных кромок световода 10. Первый твердотельный осветительный элемент 20 и второй твердотельный осветительный элемент 20' могут быть управляемыми индивидуально и/или регулируемо установленными вдоль кромок световода 10, хотя на Фиг. 4 это не демонстрируется.

Световод 10 содержит первое тело 40 для блокировки части пучка 30 и второе тело для блокировки части пучка 30'. Пучки 30 и 30' пересекаются в области световода 10, где различные цвета пучков 30 и 30' будут смешиваться с образованием третьего цвета. Однако в пределах такого пересечения свет от первого твердотельного осветительного элемента 20 будет исключаться первым телом 40 из областей 52, так чтобы в цвете этих областей будет преобладать второй цвет второго пучка 30', тогда как свет от второго твердотельного осветительного элемента 20' будет исключаться вторым телом 40' из областей 52', так чтобы в цвете областей 52' будет преобладать первый цвет первого пучка 30. В результате формирования пучков 30, 30' и тел 40, 40', области 52, 52', а также и пересечение между пучками 30, 30' могут быть сформированы любым подходящим образом, то есть таким методом может быть создано любое подходящее изображение. Хотя Фиг. 4 изображает вариант осуществления с двумя твердотельными осветительными элементами 20, 20' и двумя телами 40, 40', следует понимать, что этот замысел может распространяться на любое подходящее число твердотельных осветительных элементов 20 и тел 40, так что таким образом может быть создано любое подходящее число цветовых сочетаний и форм.

Фиг. 1-4 изображают варианты осуществления изделия по настоящему изобретению, в которых тело 40 напрямую освещается твердотельным осветительным элементом 20. Однако следует особо подчеркнуть, что это служит лишь неограничивающим примером. К примеру, как изображено на Фиг. 5, световод 10 может дополнительно содержать отражающий элемент, такой как зеркало 60, для перенаправления пучка 30 от твердотельного осветительного элемента 20 на тело 40 для создания затененной области 50. Аналогично вышеупомянутому, твердотельный осветительный элемент 20 может быть установлен регулируемым образом по отношению к световоду 10.

На Фиг. 1-5 упомянутые один или более твердотельных осветительных элементов 20 были помещены вдоль кромки световода 10 только в качестве неограничивающего примера. Фиг. 6 изображает альтернативный вариант осуществления, в котором твердотельный осветительный элемент 20 установлен по центру в световоде 10, например, внутри отверстия, высверленного или вырезанного в световоде 10, с телом 40, окружающим твердотельный осветительный элемент 20. В этом варианте осуществления тело 40 содержит кольцевое вогнутое зеркало, подразделенное проемами 42, так что генерируемый твердотельным осветительным элементом 20 свет отражается внутрь полости, образованной телом 40, и выходит из упомянутой полости только через проемы 42, так что в световоде 10 формируется радиальная картина освещения (оптическое изображение), в которой позади зеркальных участков тела 40 формируются затененные области 50.

Изделие по настоящему изобретению, кроме того, не ограничивается планарными световодами 10, например осветительными листами. Фиг. 7 изображает примерный вариант осуществления осветительного изделия по настоящему изобретению, в котором световод 10 образует трехмерный (т.е. непланарный) объем, включающий в себя распределение рассеивающих элементов, таких как частицы TiO₂, по всему объему, в котором твердотельный осветительный элемент (не изображен) отделен от толщи материала световода телом 40, содержащим множество проемов, через которые свет, излучаемый твердотельным осветительным элементом, может поступать в световод 10, тем самым давая эффект световых пучков в пределах световода 10, как изображено на Фиг. 7.

Другой вариант осуществления изделия по настоящему изобретению изображен на Фиг. 8, на которой световод 10 изотропно освещен источником света (не изображен) первым цветом, например, оранжевым светом, при твердотельном осветительном элементе 20, излучающем свет второго цвета, например, синий свет, так что в световоде 10 вследствие смешивания оранжевого и синего цветов создается пучок 30 белого света. Однако вследствие исключения света синего цвета из затененной области 50, созданной телом 40, затененная область 50 будет оранжевой, поскольку в этой области присутствует только изотропное освещение.

В сущности, настоящее изобретение основывается на том представлении, что в световоде, который может быть равномерно освещен, световые эффекты могут быть созданы в световоде посредством частичной блокировки падающего пучка из твердотельного осветительного элемента при помощи тела в световоде. Некоторые неограничивающие примеры таких световых эффектов были изображены на Фиг. 1-8, однако специалисту, несомненно, будет понятно, что можно будет добиться многочисленных изменений и улучшений раскрытых световых эффектов с использованием принципов настоящего изобретения.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления демонстрируют, а не ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут разработать множество альтернативных вариантов осуществления в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, заключенные в круглые скобки, не следует рассматривать в качестве ограничивающих формулу изобретения. Термин "содержащий" не исключает наличия иных элементов или этапов, отличных от перечисленных в формуле изобретения. Если элемент указывается в единственном числе, то не исключается возможность наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано при помощи аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов. В пункте формулы на устройство с несколькими перечисленными средствами, некоторые из этих средств могут быть реализованы при помощи одного и того же элемента аппаратных средств. Лишь тот факт, что определенные меры приведены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что невозможно использовать с выгодой сочетание этих мер.

1. Изделие со светящейся поверхностью, содержащее:

- световод, обеспечивающий упомянутую светящуюся поверхность, причем световод содержит множество рассеивающих элементов для получения практически равномерного светового выхода по светящейся поверхности, и

- множество твердотельных осветительных элементов, причем каждый из упомянутых твердотельных осветительных элементов выполнен с возможностью излучения пучка света в световод,

при этом световод дополнительно содержит первое тело, выполненное с возможностью создавать соответствующие оптические изображения в световоде посредством создания соответствующих областей в световоде, которые затенены от соответствующих пучков света.

2. Изделие по п. 1, причем упомянутое множество твердотельных осветительных элементов содержит первый твердотельный осветительный элемент, и при этом положение первого твердотельного осветительного элемента является регулируемым по отношению к световоду.

3. Изделие по п. 1, причем каждый из упомянутых твердотельных осветительных элементов является индивидуально управляемым.

4. Изделие по п. 1, причем упомянутое множество твердотельных осветительных элементов содержит первый твердотельный осветительный элемент, который приспособлен для излучения света первого цвета, и при этом множество твердотельных осветительных элементов дополнительно содержит второй твердотельный осветительный элемент, который приспособлен для излучения света второго цвета.

5. Изделие по п. 1, содержащее множество тел, включая упомянутое первое тело, для создания множества областей в световоде, причем каждая из упомянутого множества областей затеняется от пучка света.

6. Изделие по п. 1, причем упомянутое множество твердотельных осветительных элементов содержит первый

твердотельный осветительный элемент, выполненный с возможностью излучать первый пучок света в световод так, что первое тело создает первую область, образующую первый индикатор в световоде, посредством затенения первой области от первого пучка света, и при этом упомянутое множество твердотельных осветительных элементов содержит второй твердотельный осветительный элемент, имеющий регулируемое положение по отношению к световоду и выполненный с возможностью излучать второй пучок света в световод так, что первое тело создает вторую область, образующую второй индикатор в световоде, посредством затенения второй области от второго пучка света.

7. Изделие по п. 1, причем упомянутое множество твердотельных осветительных элементов содержит первый твердотельный осветительный элемент, который установлен по центру световода, и при этом первое тело окружает первый твердотельный осветительный элемент.

8. Изделие по п. 7, причем первое тело содержит множество проемов.

9. Изделие по п. 1, причем первое тело выбрано из группы, состоящей из отражающего тела, черного тела, цветного фильтра, элемента вывода излучения и любой их комбинации.

10. Изделие по п. 1, причем световод дополнительно содержит отражающее тело для перенаправления по меньшей мере одного из пучков света к первому телу.

11. Изделие по п. 1, причем световод содержит полость, причем первое тело установлено в этой полости.

12. Изделие по п. 1, причем световод дополнительно содержит часть из фотолюминесцентного материала для регулировки цвета по меньшей мере одного из упомянутых пучков света.

13. Изделие по п. 1, причем световод является прозрачным, так что задний план за световодом является видимым в выключенном состоянии изделия.

14. Изделие по п. 1, причем изделие является осветительным прибором.