СПОСОБ ОСВЕЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F21S10/00 

Изобретение имеет отношение к способу освещения и устройству для создания (проецирования) узоров или фигурных элементов освещения, которые изменяют свои свойства во времени. Устройство для освещения включает в себя хотя бы частично полупрозрачную и светопреломляющую оптическую деталь, несколько источников света, создающих конический узор света, прикрепленных таким образом, что одно и то же положение и угол могут быть отрегулированы по отношению друг к другу и/или к оптической детали, а также устройство электронного контроля и/или управления, которое электрически связывается с каждым источником света таким образом, что интенсивность света, производимого каждым источником света, может быть отрегулирована под контролем устройства управления, оптическую деталь, прикрепленную таким образом, что лучи света, создаваемые источниками света, организовываются для распространения хотя бы частично через оптическую деталь, чтобы оказаться высвеченными на мишени. В способе, чтобы сформировать источник освещения с различной формой и интенсивностью освещенности, конические узоры света формируются на мишени посредством нескольких источников света, от которых хотя бы некоторые из световых узоров направлены через хотя бы частично полупрозрачную и светопреломляющую оптическую деталь, чтобы высветиться на мишени, а также положение и угол источников света по отношению друг к другу и/или к оптической детали могут быть отрегулированы, а также интенсивность освещения хотя бы одного источника света тоже может быть отрегулирована.

В целом известно исполнение светового проектора, в котором свет от источника света распространяется через полупрозрачную и/или светопреломляющую деталь на поверхности мишени, создавая таким образом узор освещения, основанный на оптических свойствах вышеуказанной детали. Один недостаток вышеуказанного устройства - это стабильность узора изображения.

В целом известно исполнение видеопроектора, посредством которого возможно проецировать движущиеся освещенные изображения на поверхность мишени. Недостатки осуществления отдельных световых эффектов заключаются, например, в большом размере проектора, чувствительности к окружающим условиям и относительно высокой стоимости производства.

Патент US 4972305 раскрывает устройство для создания узора освещения, в котором используется деталь специальной формы, имеющая художественно рельефную форму. В этом устройстве узор повторяет формы рельефной детали и воспроизводится на экране или соответствующей поверхности. Деталь, имеющая определенную форму, является светоотражающей и/или полупрозрачной и располагается на основании. Свет направляют к детали, имеющей определенную форму, хотя бы от первичного источника света и хотя бы одного вторичного источника света, и далее форма детали проецируется на экран или соответствующую поверхность мишени. Цвет и интенсивность света, создаваемого первичным источником света, может регулироваться. К тому же, источник света и/или деталь определенной формы могут вращаться, таким образом получаемый узор освещения может изменяться соответствующим образом. Деталь также может быть позиционирована по отношению к источнику света таким образом, что луч света от источника освещения будет иметь ограничения. Узор освещения, создаваемый посредством источника света, согласно данной публикации в значительной степени повторяет форму соответствующей детали. Изменяя свойства различных источников света возможно влиять на затененность и цвета, но не на собственно форму основного узора.

Целью настоящего изобретения является устранить в основном вышеописанные недостатки и усилить доминанту искусства в данной области, а также представить способ и устройство для освещения и проецирования узоров освещения на мишень, которые изменяют свои свойства во времени. Изобретение основывается на идее, что конический свет создают посредством нескольких источников света, которые создают лучи света и направляют их на оптическую деталь. В оптической детали различные лучи света изменяются различными путями, а также различные лучи от различных источников света направляются на поверхность мишени с использованием описываемого способа.

Цель настоящего изобретения достигается за счет устройства освещения для создания узора освещения с различной формой и интенсивностью освещения на мишени, включающее, по крайней мере, следующие составляющие элементы:

- по крайней мере, одну полупрозрачную и светопреломляющую оптическую деталь,

- несколько источников света, создающих узор освещения, которые прикреплены таким образом, что их расположение и угол освещения могут регулироваться по отношению друг к другу и/или оптической детали, причем лучи, создаваемые каждым источником света, формируют только часть узора освещения, создаваемого устройством для освещения,

- электронное устройство управления, которое электрически соединено с каждым из источников света и включает программу для управления интенсивностью света, создаваемого каждым источником света, и/или для изменения местоположения составляющих элементов устройства относительно друг друга, с тем чтобы изменять узор освещения,

- при этом оптическая деталь прикреплена так, что лучи света, создаваемые каждым источником света, по крайней мере, частично проходят сквозь оптическую деталь таким образом, что изменяются форма и распределение интенсивности освещения, причем форма оптической детали не схожа с формой образуемого на мишени вышеуказанного узора освещения.

Кроме этого источники света выполнены в виде приборов типа СИД.

Электронное устройство управления выполнено на основе микропроцессора или по цифровой технологии, в котором используют частотно-импульсный модулятор (ЧИМ) для управления интенсивностью освещения источников света.

Оптическую деталь изготавливают из стекла или пластика намеренно неправильной формы, отличающейся, например, от прямоугольной призмы, или сегмента шара, или вращающегося параболоида, или другой фигуры правильной геометрической формы.

Несколько оптических деталей расположены последовательно и/или одна за другой.

Хотя бы один из светоизлучающих источников света представляет собой комбинацию источника света и оптического волокна таким образом, что один конец оптического волокна оптически связан со светоизлучающим источником света, а второй конец оптического волокна создает луч света, направленный на оптическую деталь.

Оптический путь устройства между оптической деталью и поверхностью мишени включает зеркало, которое направляет узор освещения.

Поверхность мишени является штатной частью устройства.

Устройство включает, по крайней мере, две группы источников света и/или, по крайней мере, две оптические детали, при том что узор освещения формируют каждой из групп источников света отдельно или совместно, а для направления лучей света используют одну или более оптические детали.

Хотя бы один из составляющих элементов устройства имеет возможность изменять свое положение относительно других составляющих элементов.

Оптический путь устройства между, по крайней мере, одним источником света и поверхностью мишени включает, по крайней мере, один дополнительный составляющий элемент, способный влиять на форму узора освещения и его световую интенсивность.

Кроме этого цель изобретения достигается за счет способа формирования узора освещения с различной формой и интенсивностью освещения на мишени, в котором узор освещения составляют комбинацией нескольких лучей света, создаваемых источниками света, причем лучи, создаваемые каждым источником света, формируют только часть узора освещения, создаваемого устройством освещения,

лучи света, создаваемые каждым источником света, по крайней мере, частично проходят сквозь полупрозрачную и светопреломляющую оптическую деталь таким образом, что изменяются форма и распределение интенсивности освещения, высвечивая иллюминируемую мишень, причем форма оптической детали не схожа с формой образуемого на мишени вышеуказанного узора освещения,

а расположение и угол освещения источников света имеют возможность регулировки по отношению друг к другу и/или к оптической детали, а для управления интенсивностью света, производимого каждым из источников света, и/или для перемещения составляющих элементов (оптической детали, источника света) устройства по отношению к другим составляющим элементам используют программу управления, изменяя таким образом узор освещения.

Устройство для освещения согласно данному изобретению в основном отличается тем, что лучи света, создаваемые каждым из источников света, организованы таким образом, чтобы создавать узор освещения, производимый посредством устройства для освещения, форма которого в значительной степени независима от внешней формы оптической детали.

Способ согласно данному изобретению первично отличается тем, что лучи света, создаваемые каждым из источников света, формируют часть узора освещения, производимого посредством устройства для освещения, форма которого в значительной степени независима от внешней формы оптической детали.

Значительные преимущества достигнуты в данном изобретении по сравнению со способами и устройствами прототипов. Устройства для освещения согласно изобретению могут быть выполнены в малых размерах и с относительной простотой исполнения. Акт изменения узора освещения не обязательно требует изменения оптической детали, особенно если различные узоры освещения могут быть выполнены с устройством для освещения и были включены в расчет при создании оптической детали. К тому же, производство устройств для освещения согласно изобретению экономично. Кроме того, так как подобные устройства для освещения малы по размеру, их легче располагать по сравнению с устройствами прототипами. К тому же, в устройствах согласно изобретению разогрев менее заметен, потому что светодиодные источники света могут быть использованы как источники света. В способе согласно второму предпочтительному варианту изобретения оптические волокна используются для проведения света, создаваемого источниками света, где источники света могут быть более свободно расположены, а также источники света могут быть более защищены от внешних условий, таких как влажность. Таким образом, узор освещения, создаваемый посредством источников света, может производиться даже при сложных внешних условиях.

Ниже изобретение будет описано более детально со ссылками на прилагающийся чертеж, который описывает устройство, основанное на способе освещения согласно предпочтительному варианту изобретения.

Устройство включает в себя несколько источников света 3, которые создают конический свет, и хотя бы одну оптическую деталь 1. Луч света, создаваемый хотя бы одним источником света, направляется на оптическую деталь 1 напрямую или через фоторезистор, такой как оптическое волокно. Таким образом, по крайней мере, некоторые из лучей света от источников света 3, направляемых на оптическую деталь 1, изменяют свое направление до того, как лучи света распространятся на поверхность мишени 5. Интенсивность света, создаваемого источниками света 3, контролируется посредством электронного контрольного устройства 4. В таком электронном контрольном устройстве 4 возможно выполнять прикладную программу или нечто подобное, посредством чего каждый из источников света 3 может быть проконтролирован, и могут производиться временно измененные узоры освещения на поверхность мишени 5. Одно из предпочтительных альтернативных исполнений устройства, контролирующее интенсивность освещения источников света, заключается в частотно-импульсном модуляторе (ЧИМ), но могут быть также использованы и другие способы контроля, известные для использования в подобных приложениях.

Источники света 3 могут быть прикреплены, например, на плоскую основу для сборки или на нечто подобное таким образом, что положение и/или направление хотя бы одного из источников света может изменяться. Энергия для источников света может подаваться через проводники 2, которые могут быть, например, гибкими проводами.

Центральным аспектом настоящего изобретения является выполнение оптической детали 1 и расположение источников света 3 таким образом, чтобы получился желаемый узор освещения. Недавно были разработаны трехмерные программы дизайна, посредством которых возможно создавать детали с различной формой и моделировать свойства этой детали, например направление источников света. Структурное планирование устройства основывается на способе освещения согласно изобретению и, таким образом, может быть выполнено при помощи современного компьютерного дизайна и инструментальных средств моделирования, предназначенных для трехмерного конструирования. Конструирование выражается в расположении виртуальных источников света и виртуальной оптической детали, подходящих для придания формы лучам света от источников света в трехмерном пространстве конструирования с использованием трехмерного инструментария. Изменяя позицию, интенсивность освещения источников света, а также форму и другие свойства оптической детали, можно конструировать и моделировать устройство, посредством которого можно создавать желаемый световой эффект.

Документация, необходимая для выполнения конструкции устройства, получена в результате конструкторской работы. Например, оптическая деталь, принадлежащая устройству, может быть изготовлена из отобранных материалов на основе документации. Если материал - стекло, возможно, необходимо сделать на производстве литейную форму на основе конструкторской документации.

В устройстве для освещения согласно изобретению внешняя форма оптической детали 1 необязательно должна напоминать узор освещения, создаваемый посредством устройства для освещения, желаемый узор освещения может создаваться, например, путем воздействия на направление хода лучей света посредством оптической детали 1. В устройстве для освещения согласно изобретению основная форма узора освещения не создается посредством оптической детали 1, но создается таким образом, что конечная форма узора освещения составляется из комбинации нескольких лучей света, создаваемых источником света 3, другими словами, зона освещения формируется отдельными лучами света. Форма, цвет и внутреннее распределение интенсивности этого освещения может изменяться посредством одной или больше оптических деталей 1, путем направления лучей света через одну или больше оптических деталей 1. Таким образом, желаемый узор освещения создается искусственно посредством лучей света. Можно считать, что каждый луч света соответствует одному цвету мазка в рисовании. Можно считать, что оптическая деталь 1 соответствует кисти в руке художника, которая приводит цвет в нужную форму и местоположение на картине. Более того, посредством устройства для освещения согласно изобретению возможно сделать создаваемый узор для освещения ярким, контролируя интенсивность узора для освещения как функцию времени во время данного процесса.

В устройстве для освещения также необходимо отдельное устройство управления 4, посредством которого выполняются контрольные функции при создании светового эффекта. Устройство управления обычно состоит из микропроцессора или микроконтроллера и периферийных компонентов (не указываются), а кроме того, из элемента питания. Желательно, чтобы электронное устройство управления 4 содержало программное управление функциями освещения устройства.

Согласно программе интенсивность освещения каждого из источников света 3 самостоятельна. Более того, устройство управления 4 может контролировать вспомогательные функции устройства, такие как изменение местоположения конструктивной части устройства, например оптической детали 1, или одного или нескольких из источников света 3 по отношению к другим конструктивным частям. Они являются инструментами для развития программы устройства управления, посредством которого возможно выполнить комплексное программное обеспечение. Очевидно, что в некоторых случаях возможно группирование источников света, где устройство управления 4 используется для контролирования данных групп, созданных из источников света 3 вместо или в дополнение к единственному источнику света.

Световой эффект, выполненный посредством устройства, согласно изобретению создается как комбинированный эффект конструкции устройства контрольных функций электронного устройства управления 4 устройства для освещения.

Способ освещения согласно данному изобретению может применяться, например, как подсветка, имитирующая настроение, создавая, например, световой эффект, имитирующий костер. Для этого изображения используется узор освещения с формой узкого конуса, что характерно для источника света 3, таким образом, что каждый отдельный луч света направлен перпендикулярно через оптическую деталь 1 на поверхность мишени 5, на которой формируются несколько вытянутых узоров освещения с формой, напоминающей языки пламени, вместе они создают узор освещения 6, напоминающий костер. Электронное устройство управления 4 используется для контроля интенсивности освещения источников света 3 в функции времени таким образом, что форма узора освещения 6 интенсивности освещения в различных частях узора пламени различается, тем самым имитируя реальный костер.

Второе изображение - это устройство, основанное на способе освещения, согласно изобретению, посредством которого осуществляется световой эффект, напоминающий северное сияние. Структура устройства схожа со структурой устройства согласно предыдущему примеру. Различия заключаются первично в расположении и цветах источников света 3 и в форме и расположений отеческой детали 1, а также в контрольной программе устройства управления 4.

При реализации настоящего изобретения основная идея заключается в использовании возможностей современной технологии дизайна и практического воплощения устройства для освещения способом, указанным выше. Основная структура устройства согласно изобретению достаточно проста, но требует достаточно сложного расположения различных конструктивных частей и контроля оптических свойств с тем, чтобы получить желаемый световой эффект, исполнение которого было невозможно или нерационально практически без применения современного конструктивного и модельного инструментария. Более того, что касается функций устройства, центральным аспектом является способность контролировать изображение узора, создаваемого патентуемым устройством.

В устройстве согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения источники света 3 являются светоизлучающими диодами (СИД).

Альтернативные исполнения устройства, выполненные на основе способа освещения согласно изобретению, также описаны в формуле изобретения с 2 по 12 пункт.

Очевидно, что изобретение не ограничено только вышеописанными исполнениями, но также может быть модифицировано в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к способу и устройству освещения, используемым для создания изменяющихся во времени узоров освещения. Устройство освещения включает, по крайней мере, одну полупрозрачную оптическую деталь, несколько источников света, создающих узор освещения, которые прикреплены таким образом, что их расположение и угол освещения могут регулироваться по отношению друг к другу и/или оптической детали, электронное устройство управления, которое электрически соединено с каждым из источников света и включает программу для управления интенсивностью света, создаваемого каждым источником света и/или для изменения местоположения составляющих элементов устройства относительно друг друга. Оптическая деталь прикреплена таким образом, что лучи света, создаваемые каждым источником света, по крайней мере, частично, проходят сквозь оптическую деталь так, что изменяются форма и распределение интенсивности освещения, причем форма оптической детали не схожа с формой образуемого на мишени вышеуказанного узора освещения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство освещения для создания узора освещения с различными формой и интенсивностью освещения на мишени, включающее, по крайней мере, следующие составляющие элементы:

по крайней мере, одну полупрозрачную и светопреломляющую оптическую деталь,

несколько источников света, создающих узор освещения, которые прикреплены таким образом, что их расположение и угол освещения могут регулироваться по отношению друг к другу и/или оптической детали, причем лучи, создаваемые каждым источником света, формируют только часть узора освещения, создаваемого устройством для освещения,

электронное устройство управления, которое электрически соединено с каждым из источников света и включает программу для управления интенсивностью света, создаваемого каждым источником света, и/или для изменения местоположения составляющих элементов устройства относительно друг друга с тем, чтобы изменять узор освещения,

при этом оптическая деталь прикреплена так, что лучи света, создаваемые каждым источником света, по крайней мере, частично проходят сквозь оптическую деталь таким образом, что изменяются форма и распределение интенсивности освещения, причем форма оптической детали не схожа с формой образуемого на мишени вышеуказанного узора освещения.

лучи света, создаваемые каждым источником света, по крайней мере, частично проходят сквозь полупрозрачную и светопреломляющую оптическую деталь таким образом, что изменяются форма и распределение интенсивности освещения, высвечивая иллюминируемую мишень, причем форма оптической детали не схожа с формой образуемого на мишени вышеуказанного узора освещения,

а расположение и угол освещения источников света имеют возможность регулировки по отношению друг к другу и/или к оптической детали, а для управления интенсивностью света, производимого каждым из источников света, и/или для перемещения составляющих элементов (оптической детали, источника света) устройства по отношению к другим составляющим элементам, используют программу управления, изменяя таким образом узор освещения.