ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, СВЕТИЛЬНИК И ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2017 года по МПК G02B5/04 F21V5/02 G02B6/00 G02F1/13357 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему корпус с по меньшей мере первым отсеком, при этом первый отсек содержит соответственно:

- светоизлучающее окно, ограниченное внешней кромкой отсека;

- держатель для по меньшей мере одного источника света;

- набор скрещенных призматических листов, расположенных в корпусе, при этом каждый призматический лист имеет гладкую сторону и снабженную канавками сторону;

свет, излучаемый источником света во время работы, распространяется по световому пути, при этом указанный световой путь продолжается от источника света через листы и впоследствии через светоизлучающее окно, по меньшей мере частично вдоль центральной оси, перпендикулярной к светоизлучающему окну, оба призматических листа повернуты гладкими сторонами к светоизлучающему окну.

Изобретение также относится к светильнику и осветительной системе, в которой содержится такое осветительное устройство.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Подобное осветительное устройство известно из WO2009099547. Известное осветительное устройство имеет светоизлучающие диоды в качестве источника света и представляет собой тонкое, дважды коллимирующее свет распределительное устройство, предназначенное для использования в прикладной области общего освещения, особенно предпочтительное вследствие тонкой конструкции. Выходной свет этих осветительных устройств тонкого профиля имеет заданную степень угловой коллимации по каждому из двух ортогональных выходных меридианов и квадратную или прямоугольную картину освещения в дальнем поле. Известное осветительное устройство одного вида характеризуется единственным входным излучателем света и единственной квадратной выходной апертурой. В известном осветительном устройстве второго многосегментного вида в каждом сегменте устройства размещен один излучатель света, так что общий выходной световой поток определяется количеством сегментов. Тонкие осветительные устройства обоих видов создают входной свет, коллимированный по одному меридиану, и содержат распределяющий свет элемент, который сохраняет входную коллимацию при коллимации выходного света по неколлимированному ортогональному меридиану таким образом, что выходной свет устройств в дальнем поле является коллимированным по обоим ортогональным выходным меридианам. Известное осветительное устройство также включает в себя специальные структурированные оптические пленки, которые обрабатывают дважды коллимированный выходной свет устройства для повышения угловой протяженности освещения по одному или обоим выходным меридианам при сохранении вида пучка. Хотя известное осветительное устройство воспроизводит пространственно равномерный световой пучок с резкой границей регулируемого углового конуса системы в дальнем поле, оно имеет недостаток, заключающийся в том, что изменение пучка от заранее установленного вида до пучка желаемого вида является довольно трудной задачей и должно осуществляться с помощью внутренних элементов, например, путем добавления отражателей и/или элементов углового наклона.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения заключается в создании осветительного устройства типа описанного в начальном абзаце, в котором устранен по меньшей мере один из упомянутых выше недостатков. Для достижения этого осветительное устройство отличается тем, что образован по меньшей мере второй отсек, в котором по меньшей мере один призматический лист повернут снабженной канавками стороной к светоизлучающему окну. Ранее было раскрыто, что в известных осветительных системах скрещенные призматические листы расположены так, что их снабженные канавками стороны, то есть стороны, на которых имеются канавки призматической формы, отвернуты от светоизлучающего окна. Вследствие особенности распространения света через призматические листы и преломления это приводит к тому, что осветительное устройство излучает единственный световой пучок с относительно небольшим углом при вершине. При перевороте призматического листа так, чтобы его снабженная канавками сторона была обращена к светоизлучающему окну, вместо единственного светового пучка с относительно небольшим углом при вершине получается удлиненный «полый» световой пучок по форме крыльев летучей мыши. В пучке по форме крыльев летучей мыши свет излучается при относительно больших углах к центральной оси и почти нет света, излучаемого при небольших углах к центральной оси. Для ясности, ориентация скрещенных призматических листов является такой, что основные поверхности призматических листов, то есть гладкая сторона и снабженная канавками сторона, продолжаются взаимно параллельно. Кроме того, в этой связи «скрещенные» означает, что направления длины канавок призматических листов находятся под углом α, где α находится в пределах 30°<=α<=90°. В сечении канавки имеют треугольную форму с верхним углом около 90°, однако указанный верхний угол может быть в пределах от 70 до 110°, при этом не исключаются другие верхние углы. Однако верхний угол 90° является очень эффективным для генерации пучков различных видов.

Когда осветительное устройство имеет два отсека с разными ориентациями призматических листов в отсеках, световые пучки, излучаемые из отсеков, являются различными. Например, в первом отсеке оба скрещенных призматических листа обращены гладкими сторонами к светоизлучающему окну, а во втором отсеке по меньшей мере один из двух скрещенных призматических листов обращен снабженной канавками стороной к светоизлучающему окну. При независимом управлении источниками света в обоих отсеках пользователь может легко выбирать единственный световой пучок с относительно небольшим углом при вершине, или удлиненный «полый» световой пучок по форме крыльев летучей мыши, или удлиненный «заполненный» световой пучок по форме крыльев летучей мыши. Таким образом, можно легко задавать световые пучки различных видов, излучаемые осветительным устройством.

Ясно, что когда осветительное устройство имеет три или большее количество отсеков, например четыре, шесть или двадцать, каждый с соответствующим набором скрещенных призматических листов, возможен ряд сочетаний ориентаций и скрещенных положений при угле α призматических листов, при этом осветительное устройство в соответствии с каждым сочетанием излучает во время работы особый световой пучок. В случае независимого управления источниками света в отсеках из относительно большого количества возможных пучков легко выбирать пучок с желаемой формой, излучаемый осветительным устройством.

Например, два отсека с призматическими листами можно образовать так, чтобы в каждом отсеке один лист был обращен снабженной канавками стороной к светоизлучающему окну, наборы листов во втором отсеке и третьем отсеке были взаимно повернуты на 90° вокруг оси поворота, которая проходит параллельно центральной оси. Оба призматических листа в первом отсеке обращены гладкими сторонами к светоизлучающими окну. В таком осветительном устройстве при независимо управляемых отсеках можно легко выбирать вид пучка из ряда пучков, то есть:

- излучаемый только первым отсеком;

- удлиненный «полый» световой пучок по форме крыльев летучей мыши в первом направлении, излучаемый только вторым отсеком;

- удлиненный «полый» световой пучок по форме крыльев летучей мыши во втором направлении, излучаемый только третьим отсеком;

- удлиненный «заполненный» световой пучок по форме крыльев летучей мыши в первом направлении, излучаемый совокупностью первого и второго отсеков;

- удлиненный «заполненный» световой пучок по форме крыльев летучей мыши во втором направлении, излучаемый совокупностью первого и третьего отсеков;

- относительно широкий, более или менее круговой, «полый» световой пучок, излучаемый совокупностью второго и третьего отсеков;

- относительно широкий, более или менее круговой, «заполненный» световой пучок, излучаемый совокупностью трех отсеков, если наборы листов во втором отсеке и третьем отсеке взаимно повернуты на 90°.

Вариант осуществления осветительного устройства отличается тем, что набор призматических листов второго отсека содержит по меньшей мере три листа, при этом два призматических листа скрещены и повернуты соответствующими, снабженными канавками сторонами к светоизлучающему окну. В таком случае во время работы первый отсек излучает единственный световой пучок с относительно небольшим углом при вершине, а второй отсек излучает относительно широкий, более или менее круговой, «полый» световой пучок. В таком случае возможные виды пучков, получаемых с помощью осветительного устройства, включают в себя единственный световой пучок с относительно небольшим углом при вершине, относительно широкий, более или менее круговой, «полый» световой пучок и относительно широкий, более или менее круговой, «заполненный» световой пучок. Такое осветительное устройство обладает преимуществом, заключающимся в том, что оно может излучать круговые пучки различных видов, и в том, что является все же относительно дешевым.

Обычно указанные листы представляют собой повышающие яркость листы (повышающие яркость пленки), изготавливаемые 3М. В этом осветительном устройстве указанные повышающие яркость листы особенно подходят для замены микролинзовых оптических пластин (МЛО-пластин), обычно применяемых в светильниках, и поскольку повышающие яркость листы намного легче и дешевле в производстве, чем МЛО-пластины, достигается снижение стоимости по сравнению с обычными светильниками. Осветительное устройство может быть с боковым источником и направленным источником, то есть с источником света напротив светоизлучающего окна. В случае осветительного устройства с боковым источником свет от источника света вводится в световод, в котором свет смешивается. Предпочтительно, чтобы световод был, например, коническим и/или с отчетливо выраженным градиентом плотности, или был снабжен средством извлечения света для вывода более равномерного света к призматическим листам. В случае осветительного устройства с направленным источником предпочтительно, чтобы свет от источника света излучался равномерно. Например, в случае когда источник света представляет собой множество светоизлучающих диодов, это можно получать равномерным распределением светоизлучающих диодов по основным поверхностям призматического листа и/или размещением рассеивающей пленки между источником света и набором призматических листов или между набором листов и светоизлучающим окном. Размещением рассеивателей по обеим сторонам набора призматических листов можно дополнительно повышать равномерность света, излучаемого из осветительного устройства.

Вариант осветительного устройства отличается тем, что первый отсек плотно пригнан между вторым и третьим отсеками. Предпочтительно, осветительное устройство отличается тем, что первый отсек окружен вторым и третьим отсеками, второй и третий отсеки имеют конгруэнтные формы и/или расположены так, что каждый является зеркальным изображением другого. Хотя форму индивидуальных отсеков или объединенных отсеков можно выбирать без ограничения, предпочтительно, чтобы три отсека имели вид единого целого, когда отсеки плотно пригнаны, вместо проявления двух, трех или большего количества осветительных устройств, когда отсеки не пригнаны плотно. Не только форму каждого отсека можно свободно выбирать, но также для совокупности плотно пригнанных отсеков можно задавать любую форму. Кроме того, первый отсек, излучающий единственный световой пучок с относительно небольшим углом при вершине и расположенный между вторым и третьим отсеками, можно считать наилучшим образом расположенным для заполнения оптического зазора, возможно, имеющегося в световых пучках, излучаемых вторым и третьим отсеками. Второй и третий отсеки, имеющие конгруэнтные формы, позволяют получать более дешевое осветительное устройство, которое проще в сборке, поскольку осветительное устройство содержит меньшее количество различных деталей.

Осуществление осветительного устройства отличается тем, что каждый отсек снабжен пропускающей свет пластиной, расположенной в соответствующем светоизлучающем окне и обращенной первой стороной наружу и второй стороной внутрь корпуса. Пластина защищает призматические листы или рассеиватель от случайного повреждения пользователями или объектами, перемещающимися вблизи осветительного устройства. Чтобы снижать затраты при изготовлении и сборке и делать осветительное устройство более похожим на одно целое, соответствующие пластины каждого отсека предпочтительно образовывать в виде составляющей единое целое пластины.

Осуществление осветительного устройства отличается тем, что отсеки взаимно отделены светоотражающей перегородкой или светоотражающими перегородками. Благодаря этому повышается эффективность осветительного устройства. Предпочтительно, чтобы светоотражающая стенка была диффузно отражающей, это способствует получению более равномерного света, излучаемого отсеком. Эффективность осветительного устройства может быть 80% или выше, когда отражательная способность отсека составляет 98% или больше, например при использовании микроячеистого полиэтилентерефталата с высокой отражающей способностью от компании Furakawa.

Изобретение также относится к светильнику, содержащему осветительное устройство согласно изобретению. Такой светильник может содержать одно или несколько осветительных устройств согласно изобретению и также может быть снабжен средством, которое позволяет легко устанавливать светильник, например, в офисах, залах ожидания, вестибюлях и т.д. Изобретение также относится к осветительной системе, содержащей блок управления и по меньшей мере один светильник согласно изобретению. Предпочтительно, чтобы блок управления был блоком дистанционного управления, и в этом случае светильник должен быть снабжен приемником и процессором для приема и выполнения соответствующего действия в ответ на сигнал, принимаемый с блока дистанционного управления. Посредством блока управления легко задавать установки для светового пучка.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь изобретение будет дополнительно пояснено с помощью сопровождающих чертежей, на которых:

фиг.1 - разрез отсека осветительного устройства согласно изобретению;

фиг.2А - вид сбоку осветительного устройства согласно первому осуществлению изобретения, содержащего первый и второй отсеки;

фиг.2В-С - иллюстрация световых пучков, излучаемых осветительным устройством из фиг.2А, и работы первого или второго отсека;

фиг.3А-D - виды осветительных приборов с различными сочетаниями взаимных положений и форм трех или большего количества отсеков; и

фиг.3E-3F - иллюстрация световых пучков, излучаемых осветительным устройством из фиг.3D, и работы всех трех отсеков и двух отсеков, соответственно.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЙ

На фиг.1 показан разрез первого отсека 3, который представляет собой типичный пример других отсеков осветительного устройства 1 согласно изобретению. Отсек 3 размещен в корпусе 5 со стенкой 7. Отсек имеет держатель 9 для источника 11 света, на фигуре в виде множества белых светоизлучающих диодов, но как вариант источник света представляет собой по меньшей мере одну галогенную лампу накаливания, газоразрядную лампу высокой интенсивности или ртутную газоразрядную лампу низкого давления, например цилиндрическую люминесцентную лампу или компактную люминесцентную лампу. Во время работы свет, излучаемый светоизлучающими диодами, распространяется вниз по потоку, то есть на расстояние от источника света к светоизлучающему окну 15, которое ограничено внешней кромкой 12 отсека. Свет распространяется по световому пути 13 и по существу вдоль центральной оси 4. Начиная от светоизлучающих диодов и вниз по потоку по световому пути, свет последовательно пересекает набор слоев 16, содержащих последовательно первый рассеиватель 17, набор 10 из первого призматического листа 19 и второго призматического листа 21, второй рассеиватель 23 и прозрачную пластину 25, которая расположена в светоизлучающем окне. Первый призматический лист и второй призматический лист скрещены, при этом первый призматический лист повернут гладкой стороной 20 к светоизлучающему окну и снабженной канавками стороной 22 к светоизлучающим диодам, второй призматический лист повернут снабженной канавками стороной 22 к светоизлучающему окну и гладкой стороной 20 к светоизлучающим диодам. Снабженная канавками сторона содержит множество параллельно вытянутых канавок 18, канавки в первом призматическом листе вытянуты перпендикулярно к плоскости Р чертежа, тогда как канавки второго призматического листа вытянуты параллельно плоскости Р. Световые лучи, падающие на отражающие световые лучи стенку 14 отсека, отражаются диффузно, что способствует получению более равномерного пучка, излучаемого из отсека осветительного устройства. Световые лучи, падающие на первый рассеиватель, на фигуре это «классическая» рассеивающая пленка жидкокристаллического дисплея, рассеиваются, как показано картинами 27 рассеяния, что способствует получению более равномерного пучка. Призматические листы вносят вклад в заданную форму пучка, а второй рассеиватель, подобно первому рассеивателю, способствует получению более равномерного пучка. Прозрачную пластину располагают по желанию, и в частности, она служит для облегчения очистки и для защиты, например для защиты от повреждений и пыли.

На фиг.2А показан вид сбоку осветительного устройства 1 согласно первому осуществлению изобретения, содержащего первый 3 и второй 33 отсеки, которые отделены диффузно отражающей световые лучи перегородкой 31. Каждый отсек имеет свое соответствующее светоизлучающее окно 15, независимо работающий источник 11 света и набор слоев 16. Источники света на фигуре представляют собой компактные люминесцентные лампы, размещенные на держателях 9. Набор слоев из первого отсека содержит два скрещенных призматических листа, из которых первый призматический лист повернут снабженной канавками стороной к светоизлучающему окну и второй призматический лист повернут гладкой стороной к светоизлучающему окну. Набор слоев из второго отсека содержит два скрещенных призматических листа, которые оба повернуты гладкими сторонами к светоизлучающему окну.

На фиг.2В-С показаны световые пучки, излучаемые осветительным устройством из фиг.2А во время работы первого или второго отсека. На фиг.2В два скрещенных призматических листа 19, 21 имеют одинаковую ориентацию, то есть, как показано в правой части фиг.2В, оба повернуты гладкими сторонами 20 к светоизлучающему окну. Следствием этой ориентации является единственный световой пучок 41 вдоль центральной оси 4, показанный в левой части фиг.2В, с относительно небольшим углом при вершине. На фиг.2С два скрещенных призматических листа 19, 21 имеют различные ориентации, то есть, как показано в правой части фиг.2С, один призматический лист повернут гладкой стороной 20 к светоизлучающему окну, а другой призматический лист повернут снабженной канавками стороной 22 к светоизлучающему окну. Следствием этой ориентации являются световые пучки 43 по форме крыльев летучей мыши, показанные в левой части фиг.2С, которые излучаются под относительно большими углами к центральной оси 4, и почти нет света при небольших углах к центральной оси.

На фиг.3A-D показаны осветительные устройства 1 с различными сочетаниями взаимных положений и форм отсеков 3, 33, 53, 73, 93. На фиг.3А первый отсек 3 заключен между вторым 33 и третьим 53 отсеками таким образом, что указанные три отсека образуют единое целое и совместно составляют светильник. На фиг.3В первый отсек 3 окружен вторым 33, третьим 53, четвертым 73 и пятым 93 отсеками, при этом каждый отсек имеет свой набор листов и независимо работающий источник света. Предпочтительно, чтобы первый отсек 3, также показанный как центральный отсек, излучал единственный световой пучок с небольшим углом при вершине, а второй 33, третий 53, четвертый 73 и пятый 93 отсеки, также показанные как боковые отсеки, все излучали световые пучки по форме крыльев летучей мыши при относительно больших углах к центральной оси. На фиг.3C-3D к первому отсеку 3 плотно прилегают второй 33 и третий 53 отсеки. На фиг.3С отсеки имеют произвольную форму, тогда как на фиг.3D первый, второй и третий отсеки совпадают по форме, при этом второй и третий отсеки расположены так, что каждый является зеркальным отображением другого. На фиг.3С показано осветительное устройство 1 с боковой подсветкой, имеющее источник 11 света, светоизлучающие диоды на фиг.3С, закрепляемое на стене помещения. Благодаря ориентации, задаваемой для призматических листов, световые пучки по форме крыльев летучей мыши, излучаемые из обоих боковых отсеков, можно ориентировать так, чтобы они были параллельными, но в качестве варианта можно ориентировать так, чтобы они были взаимно перпендикулярными, как в случае на фиг.3D, или находились под углом α, и чтобы в этом случае угол α находился в диапазоне от 30° до 90°.

На фиг.3E-3F показаны световые пучки, излучаемые осветительным устройством из фиг.3D, и режимы работы всех трех отсеков 3, 33, 53 и только двух боковых отсеков 33, 53, соответственно. Каждый из двух боковых отсеков 33, 53 имеет призматические листы, в каждом отсеке один лист обращен к светоизлучающему окну снабженной канавками стороной 22, указанные призматические листы 19, 21 во втором отсеке 33 повернуты на 90° вокруг оси 44 поворота (которая проходит параллельно центральной оси 4) относительно призматических листов 19, 21 третьего отсека 53. Оба призматических листа 19, 21 в первом отсеке 3 обращены гладкими сторонами 20 к светоизлучающему окну. При независимо работающих отсеках пользователь может легко выбирать между пучками нескольких видов, показанным на фиг.3Е пучком, когда в действии находятся все три отсека, то есть осветительным устройством излучается относительно широкий, более или менее круговой, «заполненный» световой пучок 45, и показанным на фиг.3F пучком, когда в действии находятся только два боковых отсека, и осветительным устройством излучается более или менее круговой, «полый» световой пучок 47.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение контрастности, яркости экрана и равномерности освещения. Осветительное устройство содержит корпус (5) со множеством отсеков (3), при этом каждый отсек содержит соответствующее светоизлучающее окно (15), источник (11) света и набор скрещенных призматических листов (10). Свет, излучаемый источником (11) света во время работы, распространяется через призматические листы и впоследствии через светоизлучающее окно. Ориентация набора призматических листов (10) является различной для каждого отсека, в результате чего каждый отсек излучает отличающийся пучок света. Источник (10) света каждого отсека может быть переключен отдельно, что позволяет легко установить вид пучка, излучаемого из осветительного устройства. Рассеиватель (17, 23) может быть установлен на одной стороне или на обеих сторонах набора призматических листов. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Осветительное устройство, содержащее корпус (5) с по меньшей мере первым отсеком (3), при этом первый отсек содержит соответственно:

- светоизлучающее окно (15), ограниченное внешней кромкой (12) отсека;

- держатель для по меньшей мере одного источника (11) света;

- набор (10) скрещенных призматических листов, расположенных в корпусе, при этом каждый лист (19, 21) имеет гладкую сторону (20) и снабженную канавками сторону (22);

свет, излучаемый источником света во время работы, распространяется по световому пути (13), при этом указанный световой путь продолжается от источника света через призматические листы и впоследствии через светоизлучающее окно, по меньшей мере частично вдоль центральной оси (4), перпендикулярной к светоизлучающему окну, оба призматических листа повернуты гладкими сторонами к светоизлучающему окну,

отличающееся тем, что образован по меньшей мере второй отсек (33), в котором по меньшей мере один призматический лист повернут снабженной канавками стороной к светоизлучающему окну.

2. Осветительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что образован третий отсек (53).

3. Осветительное устройство по п. 2, отличающееся тем, что как во втором, так и в третьем отсеке один призматический лист повернут снабженной канавками стороной к светоизлучающему окну.

4. Осветительное устройство по п. 3, отличающееся тем, что набор скрещенных призматических листов во втором отсеке и набор скрещенных призматических листов в третьем отсеке взаимно повернуты на 90° вокруг оси (44) вращения, которая проходит параллельно центральной оси.

5. Осветительное устройство по любому из пп. 2, 3 или 4, отличающееся тем, что первый отсек плотно пригнан между вторым и третьим отсеками.

6. Осветительное устройство по п. 5, отличающееся тем, что первый отсек окружен вторым и третьим отсеками, при этом второй и третий отсеки имеют конгруэнтные формы и расположены так, что каждый является зеркальным изображением другого.

7. Осветительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что набор призматических листов второго отсека содержит по меньшей мере три листа, два призматических листа скрещены и повернуты соответствующими снабженными канавками сторонами к светоизлучающему окну.

8. Осветительное устройство по любому из пп. 1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что рассеиватель (17, 23) предусмотрен на одной стороне или обеих сторонах набора призматических листов.

9. Осветительное устройство по любому из пп. 1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что источник света каждого отсека выполнен отдельно переключаемым.

10. Осветительное устройство по любому из пп. 1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что каждый отсек снабжен пропускающей свет пластиной (25), расположенной в соответствующем светоизлучающем окне и обращенной первой стороной наружу и второй стороной внутрь корпуса.

11. Осветительное устройство по п. 10, отличающееся тем, что

соответствующие пластины каждого отсека совместно образованы в виде одной составляющей единое целое пластины.

12. Осветительное устройство по любому из пп. 1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что отсеки взаимно отделены светоотражающей перегородкой (31).

13. Светильник, содержащий осветительное устройство по любому одному из предшествующих пунктов.

14. Осветительная система, содержащая блок управления и по меньшей мере один светильник по п. 13.