СВЕТОДИОДНАЯ ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СО СПИРАЛЬНЫМ ВОЛОКНОМ В КАЧЕСТВЕ "НИТИ НАКАЛА" Российский патент 2011 года по МПК F21S13/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Приоритет данной заявки испрошен по предварительной заявке на патент США №60/697781, поданной 08 июля 2005 года, описание которой целиком включено в данный документ посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение относится к осветительной системе на базе светодиода (СИД), имеющей спиральную волоконную «нить накала».

Легкие отказоустойчивые СИД высокой интенсивности продемонстрировали хорошую перспективу для заинтересованных в замене обычных источников света с нитью накала из вольфрама. Тем не менее проблема, связанная с подобными СИД, заключается в том, что имеющаяся видимая область спектра цветов ограничивается пределом цветов, создаваемых СИД. Поэтому в патенте США №7011421 и находящейся на рассмотрении заявке на патент США №11/025019, содержание которых целиком включено в данный документ посредством ссылки, приведено описание осветительных устройств, в которых используются флюоресцирующие и фосфоресцирующие красители, допускающих излучение света в цветовых решениях, которые обычно не могут быть получены использованием только СИД без значительного увеличения стоимости или сложности осветительного устройства. Однако является желательным получить легким способом настройку цвета света, излучаемого подобными устройствами на базе СИД/красителя.

Кроме того, флюоресцирующие красители будут мигрировать в неравномерном поле освещенности, которое вызывает вибрацию и «нагрев» красителей, подвергающихся воздействию более высокой интенсивности, что заставляет красители мигрировать из участка более высокой интенсивности. По мере миграции красителей результирующий цвет, излучаемый устройством на базе СИД/красителе, будет изменяться. Таким образом, желательно снизить или исключить миграцию красителя в системах на базе СИД/красителе.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение удовлетворяет эти и другие требования.

В общем смысле данное изобретение представляет собой осветительную систему, содержащую первое спиральное светопроводное волокно и СИД. Первое спиральное светопроводное волокно легировано первым преобразующим длину волны материалом и задает ось спирали. СИД содержит светоизлучающий участок, обеспечивающий излучение света первого цвета. Данный СИД установлен соосно с первым спиральным волокном, так что какая-то часть света, излучаемого СИД, проходит через открытую область между витками первого спирального волокна, а какая-то часть поглощается первым спиральным волокном и преобразуется в свет второго цвета.

В соответствии с аспектом данного изобретения первое спиральное волокно определяет границы цилиндрической внутренней области, а СИД является СИД с боковым излучением, причем расположен так, что светоизлучающий участок находится во внутренней области первого спирального волокна. Данная система дополнительно содержит чашеобразный светособирающий и микширующий элемент с боковой стороной, закрытым концом, открытым концом и внутренней областью. Светособирающий и микширующий элемент выполнен соосно с первым спиральным волокном так, что светоизлучающий участок СИД и первое спиральное волокно размещены во внутренней области светособирающего и микширующего элемента. Светособирающий и микширующий элемент собирает и микширует свет первого цвета и свет второго цвета и направляет смешанный свет из открытого конца. Данная система дополнительно содержит устройство регулирования сжатия первого спирального волокна для регулирования размера открытой области между его витками с изменением тем самым процентного соотношение света первого цвета и света второго цвета, излучаемых осветительной системой.

Более конкретно, устройство регулирования сжатия содержит первый разделительный элемент и первый узел штока. Данный разделительный элемент может быть светопроводной трубкой. Узел штока может содержать резьбовой вал и гайку, в которую входит резьбовой вал. СИД может содержать основной участок, присоединенный у одного конца светопроводной трубки. Резьбовая гайка может быть присоединена у другого конца светопроводной трубки. Первое спиральное волокно расположено во внутренней части светопроводной трубки. Резьбовой вал одним концом, смежным с одним концом первого спирального волокна, входит с возможностью вращения в резьбовую гайку, так что вращение резьбового вала будет регулировать сжатие первого спирального волокна и открытой области между его витками.

Осветительная система может также содержать светопроводный элемент, расположенный вокруг наружного участка светопроводной трубки, или светоотражающий элемент, расположенный вокруг участка внутренней поверхности светособирающего и микширующего элемента. Как светопроводный элемент, так и светоотражающий элемент будут содержать второй преобразующий длину волны материал для преобразования части света, излучаемой СИД, в третий цвет.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения осветительная система дополнительно содержит второе спиральное волокно с диаметром, превышающим диаметр первого спирального волокна, расположенное вокруг и соосно с первым волокном. Второе спиральное волокно легировано вторым преобразующим длину волны материалом. Осветительная система может дополнительно содержать устройство регулирования сжатия второго спирального волокна, которое содержит вторую светопроводную трубку и трубчатый шток, входящий с возможностью скольжения внутрь второй светопроводной трубки.

В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения осветительная система содержит тороидальный светопроводный элемент с оптическим волноводом и светорассеивающими свойствами, светонаправляющий кожух, предназначенный для направления света от СИД и первого спирального волокна в тороидальный светопроводный элемент. Светонаправляющий кожух может содержать дисковидный верхний отражающий элемент, закрывающий верхний участок отверстия, границы которого определяет тороидальный светопроводный элемент. Верхний отражающий элемент может дополнительно обладать упругостью, обеспечивающей регулирование сжатия первого спирального волокна.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения осветительная система может содержать светопроводный стержень, расположенный так, что по меньшей мере участок светопроводного стержня находится внутри первого спирального волокна. СИД представляет собой СИД с верхним излучением и расположен так, чтобы излучать свет в проксимальный конец светопроводного стержня. Дистальный конец данного стержня закрывает рефлектор. Стержень может быть выполнен в форме колбы.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения осветительная система может содержать светопроводную трубку, расположенную так, что по меньшей мере участок светопроводной трубки находится внутри первого спирального волокна. Рефлектор может быть выполнен внутри светопроводной трубки для обеспечения направления света наружу от боковых сторон данной трубки. Осветительная система может дополнительно содержать устройство регулирования сжатия первого спирального волокна, например соленоид. Кроме того, данная система может содержать множество волокон, легированных различными преобразующими длину волны материалами, намотка которых выполнена параллельно или по секциям вокруг светопроводной трубки.

В другом аспекте данного изобретения используется СИД с Ж-образной диаграммой излучения и волокно, выполненное, по существу, в виде куполообразной спирали с открытым верхом, соответствующим области равномерного центрального излучения СИД. Поверх открытого верха куполообразного спирального волокна помещена крышка, выполненная с соответствующими размерами.

В другом варианте выполнения светопроводный стержень содержит в себе первое спиральное волокно. Данный светопроводный стержень и первое спиральное волокно расположены соосно, а СИД с верхним излучением расположен так, чтобы излучать свет в конец светопроводного стержня.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой покомпонентный вид в аксонометрии первого примера варианта выполнения осветительной системы, содержащей спиральную волоконную «нить накала» по данному изобретению;

фиг.2 представляет собой вид сбоку первого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД, на котором вырезан участок светособирающего и микширующего элемента;

фиг.3 представляет собой покомпонентный вид в аксонометрии второго примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.4 представляет собой вид сбоку третьего примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению, на котором вырезан участок светособирающего и микширующего элемента;

фиг.5 представляет собой покомпонентный вид в аксонометрии четвертого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.6 представляет собой вид в аксонометрии пятого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.7А и 7В представляют собой виды сбоку в разрезе осветительной системы на базе СИД, показанной на фиг.6;

фиг.8 представляет собой покомпонентный вид сбоку шестого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.9 представляет собой вид сбоку сборки осветительной системы на базе СИД, показанной на фиг.8;

фиг.10А и 10В представляют собой виды сбоку седьмого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.11А и 11В представляют собой виды сбоку восьмого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.12А и 12В представляют собой виды сбоку девятого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.13 представляет собой вид сбоку десятого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.14 представляет собой график диаграммы излучения, создаваемого СИД, рассмотренного в качестве примера;

фиг.15 представляет собой вид сбоку в разрезе одиннадцатого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.16 представляет собой вид сбоку двенадцатого примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД по данному изобретению;

фиг.17 представляет собой вид сбоку разновидности примера варианта выполнения осветительной системы на базе СИД, показанной на фиг.16.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение представляет собой осветительную систему на базе СИД, содержащую спиральную волоконную «нить накала».

А. Первый примерный вариант выполнения: одиночное спиральное волокно.

Как показано на фиг.1 и 2, первый пример 10 варианта выполнения осветительной системы на базе СИД содержит спиральное волокно 12, СИД 14, устройство 16 регулирования сжатия спирального волокна 12 и светособирающий и микширующий элемент 18.

Спиральное волокно 12 по первому примерному варианту выполнения представляет собой светопроводное волокно, выполненное в форме цилиндрического витка, спирали или винтовой линии. Спиральное волокно 12 легировано преобразующим длину волны материалом, например флюоресцирующим и фосфоресцирующим красителем или пигментом. Ось спирали волокна 12 определяет центральную ось 20 осветительной системы 10 на базе СИД. Спиральное волокно 12 может быть выполнено либо из прозрачного, либо из матированного светопроводного материала, например акрила или ему подобного.

СИД 14 по первому примерному варианту выполнения представляет собой СИД с боковым излучением. СИД 14 расположен соосно с осью спирали волокна 12 и центральной осью 20 осветительной системы на базе СИД. Кроме того, СИД 14 расположен в цилиндрической внутренней области, границы которой определены спиральным волокном 12. СИД 14 имеет светоизлучающий участок 21 и основной участок 22. Основной участок 22 СИД выполнен для механического и электрического подсоединения СИД 14. Не показаны компоненты, предназначенные для работы СИД 14, однако которые являются известными в данной области техники, включая электропроводку для подачи питания в СИД 14, и некоторые необходимые компоненты теплоотвода, предназначенные для отведения тепла от СИД 14.

Устройство 16 регулирования сжатия спирального волокна 12 по первому примеру варианта выполнения содержит разделительный элемент 24, узел 26 штока и основной участок 22 СИД. Спиральное волокно 12 расположено между узлом 26 штока и основным участком 22, при этом разделительный элемент 24 отделяет узел 26 штока от основного участка 22 СИД. Более конкретно, разделительный элемент 24 по первому примеру варианта выполнения представляет собой светопроводную трубку 28, а узел 26 штока содержит резьбовой вал 30 и гайку 32, в которую входит резьбовой вал. Основной участок 22 СИД соединен у одного конца светопроводной трубки 28, позиционируя светоизлучающий участок 21 СИД во внутренней части светопроводной трубки 28. Спиральное волокно 12 расположено во внутренней части светопроводной трубки 28 вокруг светоизлучающего участка 21 СИД и смежно с основным участком 22 СИД. Резьбовой вал 30 помещен в гайку 23 так, что один конец вала 30 расположен смежно со спиральным волокном 12. Кроме того, устройство 26 регулирования сжатия спирально волокна может также содержать дисковый элемент 34. расположенный между резьбовым валом 30 и спиральным волокном 12.

Специалистам данной области техники следует понимать, что для регулирования сжатия спирального волокна примерных вариантов 25 выполнения, рассмотренных в данном контексте, могут быть использованы другие механические и электромеханические регулирующие устройства, например соленоиды или им подобные, без отклонения от сущности или объема правовой охраны данного изобретения, описанного и заявленного в данном документе.

Светособирающий и микширующий элемент 18 имеет чашеобразную форму и расположен соосно с центральной осью 20 осветительной системы 10 на базе СИД и вокруг светоизлучающего участка 21 СИД, спирального волокна 12 и участка светопроводной трубки 28. Светособирающий и микширующий элемент 18 имеет закрытый конец 36 и открытый конец 38. Как показано на фиг.1 и 2, гайка 32 может быть прикреплена снаружи закрытого конца 36, который может иметь отверстие с размером, допускающим выход резьбового вала 30 через закрытый конец 36 во внутреннюю часть светособирающего и микширующего элемента 18.

При работе светоизлучающий участок 21 СИД излучает свет первой длины волны или цвета. Часть излучаемого света проходит через открытую область между витками спирального волокна 12, а часть излучаемого света поглощается спиральным волокном 12 и преобразуется в свет второй длины волны или цвета. Светособирающий и микширующий элемент 18 собирает и микширует свет первого цвета и свет второго цвета и направляет микшированный свет из открытого конца 38. Предпочтительно СИД 14 излучает свет с длиной волны в синей области спектра цветов (с относительно высокой энергией и короткой длиной волны), при этом преобразующий длину волны материал в спиральном волокне 12 преобразует часть излучаемого света во второй цвет, так что микшированный свет приближается по цвету и интенсивности к обычному источнику света с вольфрамовой нитью накала.

Преимущественно узел 26 штока допускает регулирование открытой области между витками спирального волокна 12 посредством сжатия или уменьшения сжатия спирального волокна 12 с изменением тем самым процентного соотношения света первого цвета и света второго цвета, которые присутствуют в микшированном свете, и воспринимаемого цвета микшированного света. Вращение резьбового вала 30 относительно гайки 32 вызывает сжатие или уменьшение сжатия спирального волокна 12. Дисковый элемент 34 предотвращает захват и скручивание спирального волокна 12 посредством резьбового вала 30.

Кроме того, преимущественно площадь относительно малого поперечного сечения волокна спирального волокна 12 служит для уменьшения или устранения неравномерности поля освещения у какой-либо точки вдоль волокна и тем самым уменьшает или исключает любую миграцию красителя, которая может возникнуть в результате неравномерности поля освещения.

В. Второй пример варианта выполнения: светопроводный элемент, расположенный вокруг светопроводной трубки.

Фиг.3 показывает второй пример 40 варианта выполнения, аналогичный вышеприведенной системе, за исключением дополнительного небольшого светопроводного элемента 42, например полупрозрачной ленты, второго волокна, или светопроводного элемента тороидальной формы (как показано), легированного другим преобразующим длину волны материалом, расположенным вокруг наружного участка светопроводной трубки 28. При использовании светопроводный элемент 42 обеспечивает дополнительный уровень настройки цвета микшированного света, направленного из открытого конца 38 светособирающего и микширующего элемента 18.

С. Третий пример варианта выполнения: светопроводный элемент, расположенный вокруг внутренней поверхности светособирающего и микширующего элемента.

Подобным образом фиг.4 показывает третий пример 50 варианта выполнения, аналогичный системе, рассмотренной со ссылкой на фиг.1 и 2, за исключением дополнительного светоотражающего элемента 52, например кольца из отражающей ленты, слоя краски или подобных им, содержащий преобразующий длину волны материал, расположенный вдоль окружности участка внутренней поверхности светособирающего и микширующего элемента 18. При использовании светоотражающий элемент 52 также обеспечивает дополнительный уровень настройки цвета микшированного света, направленного из открытого конца 38 светособирающего и микширующего элемента 18.

D. Четвертый пример варианта выполнения: двойная нить накала.

Фиг.5 показывает еще один пример 60 варианта выполнения осветительной системы на базе СИД. Как показано, аналогично системе, рассмотренной со ссылкой на фиг.1 и 2, примерная осветительная система на базе СИД содержит первое спиральное волокно 12, СИД 14, устройство 16 регулирования сжатия первого спирального волокна 12 и светособирающий и микширующий элемент 18. Однако пример варианта выполнения, показанный на фиг.5, кроме того, содержит второе спиральное волокно 62 и устройство 66 регулирования сжатия второго спирального волокна 62.

Первое спиральное волокно 12 и второе спиральное волокно 62 - оба являются светопроводными волокнами, выполненными в виде цилиндрического витка, спирали или винтовой линии. Однако второе спиральное волокно 62 имеет диаметр, превышающий диаметр первого спирального волокна 12. Второе спиральное волокно 62 расположено соосно с первым спиральным волокном 12 и вокруг него. Первое спиральное волокно 12 легировано первым преобразующим длину волны материалом, а второе спиральное волокно 62 легировано вторым преобразующим длину волны материалом.

СИД 14 также является СИД с боковым излучением, имеющим светоизлучающий участок 21 и основной участок 22. СИД 14 расположен так, что светоизлучающий участок 21 находится в цилиндрической внутренней области, границы которой определены первым спиральным волокном 12. Поскольку второе спиральное волокно 62 расположено вокруг первого спирального волокна 12, СИД 14 также расположен в цилиндрической внутренней области, границы которой определены вторым спиральным волокном 62. Кроме того, показаны электрические выводы 68 для подачи питания к СИД 14 и тыльная пластина 70, которая действует в качестве теплоотвода для отведения тепла от СИД 14.

Устройство 16 регулирования сжатия первого спирального волокна 12 содержит первую светопроводную трубку 28 и цилиндрический шток 72. Внутренний диаметр первой светопроводной трубки 28 превышает диаметр первого спирального волокна 12, а наружный диаметр первой светопроводной трубки 28 меньше диаметра второго спирального волокна 62. Первая светопроводная трубка 28 расположена между первым спиральным волокном 12 и вторым спиральным волокном 62. Диаметр цилиндрического штока 72 несколько меньше внутреннего диаметра первой светопроводной трубки 28. Цилиндрический шток 72 с возможностью скольжения одним концом, смежным с одним концом первого спирального волокна, помещен в первую светопроводную трубку 28. Первое спиральное волокно 12 расположено во внутренней части первой светопроводной трубки 28 вокруг излучающего свет участка 21 СИД и между основным участком 22 СИД и цилиндрическим штоком 72.

Устройство 66 регулирования сжатия второго спирального волокна 62 содержит вторую светопроводную трубку 74 и трубчатый шток 76. Внутренний диаметр второй светопроводной трубки 74 слегка превышает диаметр второго спирального волокна 62. Вторая светопроводная трубка 74 расположена вокруг второго спирального волокна 62. Диаметр трубчатого штока 76, по существу, равен диаметру второго спирального волокна 62. Трубчатый шток 76 одним концом, смежным с одним концом второго спирального волокна 62, с возможностью скольжения вмещен между второй светопроводной трубкой 74 и первой светопроводной трубкой 28. Второе спиральное волокно 62 расположено между первой светопроводной трубкой 28 и второй светопроводной трубкой 74 вокруг светоизлучающего участка 21 СИД и между основным участком 22 СИД и трубчатым штоком 76.

Светособирающий и микширующий элемент 18 имеет чашеобразную форму и содержит в себе по меньшей мере светоизлучающий участок 21 СИД, первое спиральное волокно 12 и второе спиральное волокно 62. Светособирающий и микширующий элемент 18 используется для сбора и микширования света от излучающего свет участка 21 СИД, первого спирального волокна 12 и второго спирального волокна 62. Светособирающий и микширующий элемент 18 имеет закрытый конец 36 и открытый конец 38. Закрытый конец может быть выполнен из отражающей пластины 80, имеющей внутреннюю отражающую поверхностью. Закрытый конец 36 может дополнительно содержать отверстие с размером, допускающим выход второй светопроводной трубки 74 через закрытый конец 36 во внутреннюю часть светособирающего и микширующего элемента 18 и удержание второй светопроводной трубки 74 в фиксированном положении.

Предпочтительно трубчатый шток 76 также содержит продольную прорезь 78, допускающую прохождение опорной конструкции (не показана) между второй светопроводной трубкой 74 и первой светопроводной трубкой 28 для удержания первой светопроводной трубки 28 в фиксированном положении.

При работе светоизлучающий участок 21 СИД излучает свет первой длины волны или цвета. Часть излучаемого света проходит через открытую область между витками спирального волокна 12 и второго спирального волокна 62. Часть излучаемого света поглощается первым спиральным волокном 12 и преобразуется в свет второй длины волны или цвета. Часть излучаемого света поглощается вторым спиральным волокном 62 и преобразуется в свет третьей длины волны или цвета. Кроме того, часть света второй длины волны может также восприниматься вторым спиральным волокном 62 и преобразовываться в свет третьей длины волны. Светособирающий и микширующий элемент 18 собирает и микширует свет первого цвета, свет второго цвета и свет третьего цвета и направляет микшированный свет из своего открытого конца 38.

Преимущественно цилиндрический шток 72 и трубчатый шток 76 допускают регулирование открытых областей между витками первого спирального волокна 12 и второго спирального волокна 62 посредством сжатия и уменьшения сжатия первого и второго спиральных волокон 12 и 62 с изменением, таким образом, процентного соотношения света первого цвета, второго цвета и третьего цвета, которые присутствуют в микшированном свете, и воспринимаемого цвета микшированного света.

Е. Пятый пример варианта выполнения: осветительное устройство для имитирования неонового освещения или подобного ему в виде тороида.

Фиг.6 представляет собой вид в аксонометрии пятого примера 90 варианта выполнения осветительной системы на базе СИД со спиральной волоконной нитью накала. Пятый пример 90 варианта выполнения представляет собой осветительное устройство для имитации неонового освещения или подобного ему в виде тороида, например, такого как описано в находящейся на рассмотрении заявке №11/421,502, описание которой целиком включено в данный документ посредством ссылки.

Пятый пример 90 варианта выполнения содержит светопроводную трубку 92, выполненную из светопроводной среды в форме тороида. Светопроводный элемент 92 имеет светоизлучающую поверхность 94. При использовании светопроводный элемент 92 излучает свет, по существу, равномерной интенсивности или яркости вдоль светоизлучающей поверхности 94 с имитацией неонового освещения или подобного ему в форме тороида.

Фиг.7А представляет собой вид сбоку в разрезе пятого примера 90 варианта выполнения, показанного на фиг.6. Как показано, пример 90 варианта 25 выполнения содержит тороидальный светопроводный элемент 92, спиральное волокно 12, СИД 14, устройство 16 регулирования сжатия спирального волокна 12 и светонаправляющий кожух 96.

Светопроводный элемент 92 представляет собой волновод с «утечками», обладающий характеристиками как оптического волновода, так и свойством светорассеяния. В результате светопроводный элемент 92 излучает свет вдоль светоизлучающей свет поверхности 94 с равномерностью и яркостью, свойственными характеристике неонового освещения или подобного ему.

СИД 16 расположен по центральной оси тороидального светопроводного элемента 92.

Спиральное волокно 12 расположено соосно с светопроводным элементом 92 и СИД 16.

Светонаправляющий кожух 96 в проиллюстрированном варианте выполнения содержит верхний отражающий элемент 98 и нижний отражающий элемент 100 для направления света от СИД 14 к светопроводному элементу 92. Верхний отражающий элемент 98 выполнен в форме диска и закрывает верхний участок отверстия, границы которого определены тороидальным светопроводным элементом 92. Нижний отражающий элемент 100 выполнен в форме кольца и зарывает нижний участок отверстия, границы которого определены тороидальным светопроводным элементом 92. СИД 14 вмещен в отверстие, границы которого определены кольцеобразным нижним отражающим элементом 100. Таким образом, светонаправляющий кожух 96 проводит свет от СИД 14 в светопроводный элемент 92, так что излучение света происходит только через светопроводный элемент 92.

Как показано на фиг.7В, верхний отражающий элемент 98 обладает упругостью, допускающей его использование в качестве устройства 16 регулирования сжатия спирального волокна 12. Посредством регулирования сжатия спирального волокна 12 выполняется микширование света от СИД 14 и света от спирального волокна 12, достигаемое светопроводным элементом 92 с изменением воспринимаемого цвета света, излучаемого через светопроводный элемент 92.

F. Шестой пример варианта выполнения: светопроводный стержень.

Фиг.8 показывает шестой пример 110 варианта выполнения осветительной системы на базе СИД, содержащей спиральное волокно 12, СИД 14, светопроводный стержень 112, рефлектор 114, по существу прозрачную наружную оболочку 116 и отражательное кольцо/теплоотвод 118/держатель СИД. СИД 14, расположенный в отражательном кольце/теплоотводе 118/держателе СИД, обеспечивает излучение света в проксимальный конец 120 стрежня 112. Предпочтительно СИД 14 представляет собой СИД с верхним излучением. Спиральное волокно 12 расположено вокруг стрежня 112 с охватом по меньшей мере участка стержня 112. Рефлектор 114 закрывает дистальный конец 122 стержня 112 (напротив СИД 14). Стержень 112 и спиральное волокно 12 заключены, по существу, в прозрачную наружную оболочку 116.

Фиг.9 показывает шестой пример 110 варианта выполнения осветительной системы на базе СИД в сборке. Кроме того, источник света может содержать герметик (не показан) между СИД 14 и светопроводным стержнем 112. Далее, осветительная система на базе СИД может содержать проводящую смазку (не показана) между СИД 14 и отражательным кольцом/теплоотводом 118/держателем СИД. Дополнительно, проксимальный конец 120 стержня 112 может быть гладким, шероховатым (ламбертовская поверхность) или изогнутым. Оболочка 116 удерживает текучую среду (не показана) с согласованными показателями преломления для обеспечения оптического сопряжения стержня 112 со спиральным волокном 12. Как вариант, если стержень 112 выполнен из светорассеивающего материала, например DR-акрила, тогда не требуется оболочки 116 и текучей среды с согласованными показателями преломления для сопряжения стрежня 112 со спиральным волокном 12.

В ходе эксплуатации свет, в общем, направляется по оси стержня 112, который функционирует в качестве волновода. Текучая среда с согласованными показателями преломления разрывает поверхность раздела между спиральным волокном 12 и стержнем 112 и заставляет спиральное волокно принимать часть света, излучаемого стрежнем 112. Преобразующий длину волны материал спирального волокна 12, заставляет свет, проходящий через спиральное волокно 12 приобретать цвет, отличный от цвета СИД 14. Рефлектор 114 также направляет свет в спиральное волокно 12. Кроме того, у проксимального конца 120 стержня 113 для обеспечения направления света в спиральное волокно 12 может быть расположен другой рефлектор или зеркало (не показано). Таким образом, спиральное волокно 12 работает в качестве «нити накала».

Настройка цвета (или оттенка цвета) излучаемого света осуществляется в зависимости от следующих шести переменных: (а) длины волны или цвета света, излучаемого СИД 14, (b) плотности намотки спирального волокна 12, (с) формы спирального волокна 12 в сечении, (а) толщины спирального волокна 12, (е) цвета и плотности красителей в спиральном волокне 12 и (f) цвета и плотности любых красителей в стержне 112 или оболочке 116. Несмотря на то, что многие переменные должно быть установлены заранее, в плотность намотки спирального волокна 12 можно легко вносить изменения.

G. Седьмой пример варианта выполнения: светопроводная трубка с регулировкой соленоидом.

В седьмом примере 130 варианта выполнения, как показано на фиг.10А и 10В, для сжатия спирального волокна 12 может быть использован соленоид 132. Седьмой пример 130 варианта выполнения содержит светопроводную трубку 131, имеющую в середине фасонный рефлектор 134, обеспечивающий направление света наружу от боковых сторон стержня 112. Следует отметить, что может быть использовано устройство сжатия, отличное от соленоида 132. Кроме того, возможно использование других схем расположений рефлектора без отклонения от изложения данного изобретения. Например, возможно перемещение фасонного рефлектора 134 по длине стержня 112 для достижения желательного результата.

Изменением плотности намотки спирального волокна 12 в этом способе можно по желанию изменять цвет (или оттенок цвета) излучаемого света. Важно отметить, что в случае, показанном на фиг.10А, происходит излучение большего количества неизмененного света, чем в случае, показанном на фиг.10В. В соответствии с конструкцией, показанной на фиг.10В, оттенок цвета смещается от неизмененного цвета света, излучаемого СИД 14, к оттенку света, излучаемого преобразующим длину волны материалом спирального волокна 12.

При использовании флюоресцирующего красителя спиральное волокно 12 будет продолжать излучать свет, даже после выключения СИД 14. Этот эффект «послесвечения» может быть запроектирован, если источник света на базе СИД поместить в фокальную точку системы рефлектора или коллектора.

Дополнительные преимущества можно получить добавлением красителя к трубке 131.

Н. Восьмой пример варианта выполнения: светопроводная трубка с множеством спиральных волокон параллельной намотки.

Фиг.11А и 11В показывают восьмой пример 140 варианта выполнения, содержащий множество спиральных витков 12, 62, 142, каждый из которых легирован преобразующим длину волны материалом. Множество спиральных витков 12, 62, 142 выполнено с параллельной намоткой.

I. Девятый пример варианта выполнения: светопроводная трубка с множеством спиральных волокон, намотка которых выполнена отдельными секциями.

Фиг.12А и 12В показывают девятый пример 150 варианта выполнения, содержащий множество спиральных витков 12, 62, 142, каждый из которых легирован преобразующим длину волны материалом. Множество спиральных витков 12, 62, 142 выполнено с намоткой отдельными секциями.

J. Десятый пример варианта выполнения: колбообразный стержень.

Фиг.13 показывает десятый пример 160 варианта выполнения осветительной системы на базе СИД, содержащий колбообразный стержень 162 с проксимальным концом 164 и дистальным концом 166, и рефлектор 168, расположенный у дистального конца 166. СИД (не показан) может быть расположен так, чтобы излучать свет в проксимальный конец 164 колбообразного стержня 162. В одном варианте колба 36 легирована красителем. Спиральное волокно 12 расположено вокруг колбообразного стержня 162. Спиральное волокно 12 легировано преобразующим длину волны материалом.

К. Одиннадцатый пример варианта выполнения: спиральное волокно куполообразной формы.

Выбором устойчивой к миграции красителя конфигурации и материалов можно создать осветительную систему на базе СИД, в которой снижена или устранена миграция красителя. Одним аспектом устойчивой к миграции красителя конфигурации является выбор СИД, который имеет, по существу, равномерный участок в диаграмме излучения. Например, фиг.14 показывает диаграмму 170 излучения, называемую Ж-образной диаграммой, создаваемую маркой СИД / №LXHL-MB1C, выпускаемый компанией Lumileds Lighting, U.S. LLC. Как показано, диаграмма 170 излучения довольно равномерна в центральном участке, приблизительно в диапазоне -20°+20°. Однако градиенты интенсивности излучения, которые могут вызвать миграцию красителя, находятся за пределами центрального участка.

Фиг.15 показывает одиннадцатый пример варианта выполнения осветительной системы на базе СИД, содержащий СИД 14, куполообразное спиральное волокно 182 и торцевую крышку 184. Более конкретно, в этом варианте выполнения СИД 14 выбран с диаграммой излучения, в которой, по существу, равномерная интенсивность излучения приходится на участок, проходящий приблизительно на 20° вокруг оси излучения СИД 14, наподобие вышерассмотренного СИД компании Lumiled. Торцевая крышка 184 отнесена от СИД 14 и расположена так, что ее края пересекают диаграмму равномерной интенсивности излучения СИД 14 в соответствии с плоским участком, показанным на Ж-образной диаграмме распределения. Торцевая крышка 184 может быть выполнена как из прозрачного, так и полупрозрачного материала, легированного красителем. Поскольку диаграмма интенсивности излучения, по существу, равномерна в участке пересечения торцевой крышкой 184, миграция любого красителя сводится к минимуму. В центре куполообразного спирального волокна 182 проходит ось излучения СИД 14 между СИД 14 и торцевой крышкой 184. Диаметр данного волокна выбран так, что в любой точке спирального волокна 182 изменение относительной интенсивности излучения составляет менее 10%.

К. Двенадцатый пример варианта выполнения: спиральное волокно, заключенное в светопроводный стержень.

Фиг.16 и 17 показывают двенадцатый пример варианта выполнения данного изобретения, содержащего СИД 14, спиральное волокно 12 и светопроводный стержень 112. Спиральное волокно 12 заключено в светопроводный стержень 112. Свет, излучаемый СИД 14, удерживается светопроводным стержнем 112 и симметрично распределяется перпендикулярно оси. Светопроводный стержень 112 может быть выполнен из прозрачного или рассеивающего материала. В соответствии с фиг.17 дистальный конец светопроводного стержня покрыт красителем или сведен на конус для обеспечения отражения света.

Специалистам в данной области техники следует понимать, что возможно выполнение дополнительных элементов без отклонения от изложения данного изобретения или объема правовой охраны последующей формулы изобретения. Данное подробное описание и, в частности, конкретные детали примерного варианта выполнения, описанные в данном документе, приведены в основном для ясности понимания, а не для ограничения. Следует иметь в виду, что возможно выполнение модификаций, которые будут очевидными для специалистов данной области техники по мере изучения изобретения, без отклонения от сущности или объема правовой охраны заявленного изобретения.

Изобретение относится к осветительным системам на базе светодиодов. Осветительная система содержит первое спиральное светопроводное волокно, выполненное в форме спирали, легированное первым преобразующим длину волны материалом, светодиод (СИД), содержащий светоизлучающий участок, обеспечивающий излучение света первого цвета, и устройство регулирования сжатия указанного первого спирального волокна для регулирования размера открытой области между витками указанного первого спирального волокна с изменением тем самым процентного соотношения света первого цвета и света второго цвета, излучаемых осветительной системой. СИД установлен соосно с указанным первым спиральным волокном, так что некоторая часть света, излученного СИД, проходит через открытую область между витками первого спирального волокна, а какая-то часть поглощается первым спиральным волокном и преобразуется в свет второго цвета. Технический результат - возможность регулирования цвета результирующего света системы, уменьшение миграции красителей в волокне. 26 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Осветительная система, содержащая:
первое спиральное светопроводное волокно, выполненное в форме спирали, причем указанное первое спиральное волокно легировано первым преобразующим длину волны материалом, при этом указанное первое спиральное волокно задает ось спирали,
светодиод (СИД), содержащий светоизлучающий участок, обеспечивающий излучение света первого цвета, причем указанный СИД установлен соосно с указанным первым спиральным волокном, так что некоторая часть света, излученного СИД, проходит через открытую область между витками первого спирального волокна, а какая-то часть поглощается первым спиральным волокном и преобразуется в свет второго цвета,
и устройство регулирования сжатия указанного первого спирального волокна для регулирования размера открытой области между витками указанного первого спирального волокна с изменением тем самым процентного соотношения света первого цвета и света второго цвета, излучаемых осветительной системой.

2. Осветительная система по п.1, в которой указанное первое спиральное волокно дополнительно определяет границы цилиндрической внутренней области, в которой указанный СИД является СИД с боковым излучением, содержащим светоизлучающий участок, и в которой указанный светоизлучающий участок СИД расположен во внутренней цилиндрической области указанного первого спирального волокна.

3. Осветительная система по п.2, дополнительно содержащая чашеобразный светособирающий и микширующий элемент с боковой стороной, закрытым концом, открытым концом и внутренней областью, расположенный соосно с указанным первым спиральным волокном так, что указанный светоизлучающий участок СИД и указанное первое спиральное волокно размещены в указанной внутренней области светособирающего и микширующего элемента, вследствие чего указанный светособирающий и микширующий элемент собирает и микширует свет первого цвета и свет второго цвета, и направляет смешанный свет из открытого конца.

4. Осветительная система по п.1, в которой указанный СИД с боковым излучением дополнительно содержит основной участок для механического и электрического подсоединения указанного СИД с боковым излучением, и в которой указанное устройство для регулирования сжатия указанного первого спирального волокна содержит первый разделительный элемент и первый узел штока, причем указанный первый разделительный элемент отделяет указанный первый узел штока от указанного основного участка СИД, при этом указанное первое спиральное волокно расположено между указанным первым узлом штока и указанным основным участком СИД.

5. Осветительная система по п.4, в которой указанный разделительный элемент представляет собой светопроводную трубку, указанный узел штока содержит резьбовой вал и гайку, в которую входит резьбовой вал, указанный основной участок СИД присоединен с одного конца указанной светопроводной трубки, указанная надетая на резьбовой вал гайка присоединена с другого конца указанной светопроводной трубки, указанное первое спиральное волокно расположено во внутренней части светопроводной трубки, указанный резьбовой вал входит с возможностью вращения в указанную гайку, один конец указанного вала расположен смежно с одним концом указанного первого спирального волокна так, что вращение указанного резьбового вала регулирует сжатие указанного первого спирального волокна и открытой области между его витками.

6. Осветительная система по п.5, дополнительно содержащая светопроводный элемент, расположенный вокруг наружного участка светопроводной трубки, указанный светопроводный элемент легирован вторым преобразующим длину волны материалом.

7. Осветительная система по п.5, дополнительно содержащая светоотражающий элемент, расположенный вокруг участка внутренней поверхности светособирающего и микширующего элемента, причем указанный светоотражающий элемент содержит второй преобразующий длину волны материал.

8. Осветительная система по п.1, дополнительно содержащая второе спиральное волокно с диаметром, превышающим диаметр указанного первого спирального волокна, указанное второе спиральное волокно расположено вокруг указанного первого спирального волокна соосно с ним, причем указанное второе спиральное волокно легировано вторым преобразующим длину волны материалом так, что какая-то часть света, излучаемого указанным СИД, проходит через открытые области между витками указанного второго спирального волокна, а какая-то часть поглощается указанным вторым спиральным волокном и преобразуется в свет третьего цвета.

9. Осветительная система по п.8, в которой указанное первое спиральное волокно дополнительно определяет границы цилиндрической внутренней области, в которой указанный СИД является СИД с боковым излучением, содержащим светоизлучающий участок, и в которой указанный светоизлучающий участок СИД расположен в пределах указанной внутренней цилиндрической области первого спирального волокна.

10. Осветительная система по п.9, дополнительно содержащая чашеобразный светособирающий и микширующий элемент с боковой стороной, закрытым концом, открытым концом и внутренней областью, расположенный соосно с указанным первым спиральным волокном так, что указанный светоизлучающий участок СИД, указанное первое спиральное волокно и указанное второе спиральное волокно расположены в указанной внутренней области светособирающего и микширующего элемента, в соответствии с чем указанный светособирающий и микширующий элемент собирает и микширует свет первого цвета, свет второго цвета и свет третьего цвета и направляет смешанный свет из открытого конца.

11. Осветительная система по п.10, дополнительно содержащая устройство регулирования сжатия указанного второго спирального волокна, предназначенное для регулирования размера открытой области между витками указанного второго спирального волокна с обеспечением изменения процентного соотношения света третьего цвета, излучаемого данной системой.

12. Осветительная система по п.11, в которой указанный СИД с боковым излучением дополнительно содержит основной участок для механического и электрического подсоединения указанного СИД с боковым излучением, в которой указанное устройство регулирования сжатия указанного первого спирального волокна сдержит первую светопроводную трубку и цилиндрический шток, помещенный с возможностью скольжения в указанную первую светопроводную трубку, причем указанная светопроводная трубка расположена между указанным первым спиральным волокном и указанным вторым спиральным волокном, при этом указанное первое спиральное волокно расположено между указанным основным участком СИД и указанным цилиндрическим штоком, и в которой указанное устройство регулирования сжатия указанного второго спирального волокна содержит вторую светопроводную трубку и трубчатый шток, помещенный с возможностью скольжения в указанную вторую светопроводную трубку, причем указанная вторая светопроводная трубка расположена вокруг указанного второго спирального волокна, при этом указанное второе спиральное волокно расположено между указанным основным участком СИД и указанным трубчатым штоком.

13. Осветительная система по п.12, в которой указанный трубчатый шток имеет продольную прорезь, допускающую прохождение опорной конструкции между указанной второй светопроводной трубкой и указанной первой светопроводной трубкой для удержания указанной первой светопроводной трубки в фиксированном положении.

14. Осветительная система по п.1, дополнительно содержащая:
тороидальный светопроводный элемент с волноводными и светорассеивающими свойствами, расположенный соосно с указанным первым спиральным волокном, и светонаправляющий кожух, предназначенный для направления света от указанного СИД и указанного первого спирального волокна в указанный тороидальный светопроводный элемент так, что указанный тороидальный светопроводный элемент излучает свет по существу равномерной интенсивности или яркости с имитацией неонового источника света в форме тороида.

15. Осветительная система по п.14, в которой указанный светонаправляющий кожух содержит: дисковидный верхний отражающий элемент, закрывающий верхний участок отверстия, границы которого определены тороидальным светопроводным элементом, и кольцеобразный нижний отражающий элемент, закрывающий нижний участок указанного отверстия, границы которого определены указанным тороидальным светопроводным элементом, причем указанный СИД расположен в отверстии, границы которого определены указанным кольцевым нижним отражающим элементом.

16. Осветительная система по п.15, в которой указанный верхний отражающий элемент обладает упругостью, обеспечивающей регулирование сжатия указанного первого спирального волокна.

17. Осветительная система по п.1, дополнительно содержащая:
светопроводный стержень, расположенный так, что по меньшей мере участок указанного светопроводного стержня находится внутри указанного спирального волокна, причем указанный светопроводный стержень имеет проксимальный конец и дистальный конец, и рефлектор, покрывающий указанный дистальный конец указанного светопроводного стержня,
в которой указанный СИД представляет собой СИД с верхним излучением, расположенный так, чтобы излучать свет в указанный проксимальный конец указанного светопроводного стержня.

18. Осветительная система по п.17, в которой указанный светопроводный стержень выполнен из светорассеивающего материала для обеспечения оптической связи указанного первого спирального волокна с указанным светопроводным стрежнем.

19. Осветительная система по п.17, дополнительно содержащая:
по существу прозрачную наружную оболочку, в которую заключен указанный светопроводный стержень и указанное первое спиральное волокно, и текучую среду с согласованным показателем преломления, заполняющую полость между указанной наружной оболочкой и указанным светопроводным стержнем для обеспечения оптического сопряжения указанного спирального волокна с указанным светопроводным стержнем.

20. Осветительная система по п.17, в которой указанный светопроводный стержень выполнен в форме колбы.

21. Осветительная система по п.1, дополнительно содержащая:
светопроводную трубку, расположенную так, что по меньшей мере участок указанной светопроводной трубки находится внутри первого спирального волокна, и фасонный рефлектор внутри указанной трубки, обеспечивающий направление света наружу от боковых сторон указанной трубки.

22. Осветительная система по п.21, в которой указанное устройство регулирования сжатия указанного первого спирального волокна представляет собой соленоид.

23. Осветительная система по п.21, дополнительно содержащая второе светопроводное волокно, легированное вторым преобразующим длину волны материалом, и третье светопроводное волокно, легированное третьим преобразующим длину волны материалом, причем указанное первое спиральное волокно, второе спиральное волокно и третье спиральное волокно выполнены параллельной намоткой вокруг указанной светопроводной трубки.

24. Осветительная система по п.21, дополнительно содержащая второе светопроводное волокно, легированное вторым преобразующим длину волны материалом, и третье светопроводное волокно, легированное третьим преобразующим длину волны материалом, причем указанное первое спиральное волокно, второе спиральное волокно и третье спиральное волокно выполнены намоткой отдельными секциями вокруг указанной светопроводной трубки.

25. Осветительная система по п.1, в которой указанный СИД имеет Ж-образную диаграмму излучения с равномерным центральным участком относительно оси излучения указанного СИД, в которой указанное первое спиральное волокно выполнено по существу в виде куполообразной спирали с открытым верхом, соответствующим указанному участку равномерного центрального излучения СИД, и дополнительно содержит торцевую крышку, с размером, при котором круглый край крышки соответствует указанному открытому верху указанного первого спирального волокна, при этом крышка расположена так, что указанный край пересекает указанную диаграмму излучения равномерной интенсивности указанного СИД, при этом диаметр указанного первого спирального волокна выбран так, что в любой точке указанного первого спирального волокна изменение относительной интенсивности составляет менее 10%.

26. Осветительная система по п.1, дополнительно содержащая светопроводный стержень, охватывающий указанное первое спиральное волокно, при этом указанный светопроводный стержень имеет проксимальный конец, в которой указанный СИД представляет собой СИД с верхним излучением, расположенный так, что обеспечивает излучение в указанный проксимальный конец указанного светопроводного стержня.

27. Осветительная система по п.26, в которой указанный светопроводный стержень дополнительно имеет дистальный конец со светоотражающим покрытием, обеспечивающим отражение света в обратном направлении в указанный светопроводный стержень.