ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И СВЕТИЛЬНИК ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВНЕШНЕГО ВИДА ЗЕНИТНОГО ФОНАРЯ Российский патент 2017 года по МПК F21S8/04 F21V11/08 E04B9/32 E06B7/28 G02B6/00 F21Y101/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относятся к оптическим элементам, которые используются для обеспечения внешнего вида зенитного фонаря.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

В опубликованной заявке на патент US2008/0273323A1 описывается специальная конструкция светильника для излучения света, который воспринимается пользователями как приятный. Светильник содержит основной источник света и дополнительный источник света. Дополнительный источник света излучает свет цветового спектра, который отличается от цветового спектра основного источника света. Свет от основного источника света и дополнительного источника света смешивается перед излучением через окно выхода света светильника. Кроме того часть света, излучаемого дополнительным источником света, направляется на боковую сторону или заднюю сторону светильника с целью излучения через дополнительное окно выхода света на упомянутой боковой стороне или упомянутой задней стороне светильника. Такой светильник обеспечивает возможность излучения белого света через основное окно выхода света и, кроме того, излучение света другого цвета, например, синего света через дополнительное окно выхода света. В некоторой степени это обеспечивает ощущение зенитного фонаря, поскольку излучаются белый свет и, возможно, синий свет. Однако если наблюдатель смотрит в направлении светильника, независимо от угла наблюдения данный светильник воспринимается как светильник, излучающий белый свет, а область вокруг него (крыша или стена) воспринимается как область, отражающая синий свет. Зенитный фонарь в крыше в солнечные дни обеспечивает направленный луч солнечного света и синий свет в других направлениях. Таким образом, наблюдатель, который смотрит в направлении зенитного фонаря и которое находится внутри направленного луча солнечного света, видит белый зенитный фонарь, в то время как наблюдатели за пределами направленного луча солнечного света видят синий зенитный фонарь. Иными словами, светильник указанной заявки на патент обеспечивает ограниченное ощущение зенитного фонаря.

Кроме того, светильник в соответствии с указанной заявкой на патент имеет сложную конструкцию и требует относительно большого числа оптических элементов, например, по меньшей мере, два источника света, каждый из которых излучает свет со своим цветовым распределением, средство для смешения света от обоих источников света и световодную конструкцию для пропускания света от дополнительного источника света по направлению к дополнительному окну выхода света. Таким образом, известный светильник для обеспечения привлекательного светового излучения является относительно дорогостоящим.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является обеспечение более экономически эффективного оптического элемента для обеспечения внешнего вида зенитного фонаря.

В первом аспекте изобретения предлагается оптический элемент по п. 1. Во втором аспекте изобретения предлагается осветительная система по п. 6. В третьем аспекте изобретения предлагается дополнительная осветительная система по п. 9. В четвертом аспекте изобретения предлагается светильник по п. 11. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Оптический элемент в соответствии с первым аспектом изобретения содержит пластину и множество коллимирующих средств. Оптический элемент пригоден для использования перед источником света, содержащим светоизлучающую поверхность, при этом оптический элемент выполнен с возможностью получения внешнего вида зенитного фонаря. Пластина должна размещаться параллельно светоизлучающей поверхности. Пластина является непрозрачной и содержит множество отверстий. Пластина дополнительно содержит отражающую поверхность, которая должна размещаться параллельно светоизлучающей поверхности. Отражающая поверхность является светоотражающей в заданной спектральной области для получения синего светового излучения. Множество коллимирующих средств коллимирует часть света, принимаемого от источника света, для получения коллимированного светового луча в конкретном направлении. Каждое из коллимирующих средств содержит одно из множества отверстий пластины.

Оптический элемент в соответствии с изобретением использует коллимирующие средства, которые включают в себя множество отверстий в пластине, для получения коллимированного светового луча, имеющего те же характеристики, что и свет, который принимается от источника света. В частности, если принимается практически белый свет, коллимированный световой луч воспринимается людьми как прямой солнечный свет, падающий через зенитный фонарь или окно. В солнечные дни относительно большая часть солнечного света представляет собой направленный белый свет. Таким образом, коллимированный световой луч обеспечивает часть ощущения дневного света. Кроме того, поверхность, которая является отражающей в заданной спектральной области, с помощью отражения обеспечивает синий свет. Полученное синее световое излучение соответствует синеватому цвету, который также присутствует в дневном свете, падающем через зенитный фонарь или окно. Наблюдатель, который смотрит в направлении оптического элемента и который не находится внутри направленного коллимированного светового луча белого света, видит источник синего света, который соответствует цвету неба в солнечные дни, которое также видно сквозь зенитный фонарь или окно. Следовательно, если перед источником света, который излучает белый свет, используется оптический элемент, этот оптический элемент обеспечивает световое излучение, содержащее направленный коллимированный (белый) световой луч и синеватый свет. Таким образом, оптический элемент обеспечивает световое излучение, которое воспринимается как зенитный фонарь в солнечный день.

Оптический элемент не имеет сложной конструкции и, следовательно, может изготавливаться относительно дешево. Кроме того, поскольку он является пластиной, оптический элемент может изготавливаться при относительно низких затратах и больших размеров, сопоставимых с размером окна или зенитного фонаря. В совокупности с источником света, имеющим относительно большую светоизлучающую поверхность, оптический элемент может создавать внешний вид окна или зенитного фонаря, через который дневной свет в солнечный день падает в комнату. Если в комнате имеются такие условия освещенности, это оказывает положительное влияние на самочувствие людей, при этом, например, у людей может повыситься производительность труда.

Свет, который принимается от источника света, может представлять собой белый свет. Это означает, что белый свет имеет такое распределение по длинам волн, что цветовая точка белого света является цветовой точкой на линии черного тела цветового пространства или вблизи нее. Невооруженный глаз человека воспринимает свет с цветовой точкой на линии черного тела, находящейся в диапазоне от холодного белого до теплого белого света. Прямой солнечный свет также является белым светом и имеет цветовую точку вблизи линии черного тела цветового пространства или на ней. Прямой солнечный свет в зависимости от времени суток и метеорологических условий также изменяется между холодным белым и теплым белым.

Излучение синего света имеет спектральное распределение, в котором длины волн в синей спектральной области являются преобладающими относительно длин волн за пределами синей спектральной области, поэтому невооруженный глаз человека воспринимает этот свет как свет синего цвета.

Следует отметить, что светоизлучающая поверхность может являться поверхностью источника света или, например, светорассеивателя, который рассеивает свет, принимаемый от одного или более светоизлучателей. Кроме того, светоизлучающая поверхность может являться мнимой плоскостью, в которой расположено множество светоизлучателей, при этом множество светоизлучателей действует как ламбертовский источник света, и все они излучают свет на одной и той же стороне мнимой плоскости.

Пластина является непрозрачной, что означает, что пластина не является хорошим излучателем света. Через материал пластины проходит не более 10% света, который падает на непрозрачную пластину. Свет проходит через отверстия.

Необязательно, по меньшей мере, часть излучения синего света находится вне коллимированного светового луча.

Необязательно, пластина не является пластиной из синего синтетического материала.

Необязательно, пластина содержит первую сторону для приема света от источника света, и пластина содержит вторую сторону, которая находится напротив первой стороны. Вторая сторона обращена к внешней среде, а отражающая поверхность выполнена с возможностью отражения окружающего света. Обеспечивается отражение синего окружающего света. Отражающая поверхность оптического элемента ориентирована по направлению к внешней среде, и по этой причине окружающий свет используется для получения излучения синего света. Таким образом, для получения излучения синего света не требуется никаких дополнительных источников света или дополнительных оптических средств, и, следовательно, конструкция оптического элемента не является сложной и остается экономически эффективной.

Необязательно, отверстия представляют собой светопроводящие каналы сквозь пластину для образования коллимирующих средств, при этом отверстия продолжаются от первой стороны ко второй стороне в конкретном направлении. Светопроводящие каналы являются коллимирующими средствами, поэтому обеспечивается коллимирующее средство относительно простой конструкции. Для обеспечения достаточного уровня коллимирования диаметр светопроводящих каналов меньше длины канала, а необязательно, диаметр значительно меньше длины канала. Конструкция оптического элемента не является сложной, поскольку оптический элемент является пластиной с множеством сквозных каналов и, по меньшей мере, одной (синей) отражающей поверхностью. Каналы сквозь пластину в конкретном направлении могут изготавливаться посредством сверления или лазерной резки для обеспечения каналов. Таким образом, расходы на изготовление такого оптического элемента являются низкими.

Необязательно, светопроводящие каналы имеют стенки, являющиеся поверхностями пластины, обращенными к внутренней стороне светопроводящих каналов. По меньшей мере, часть стенок светопроводящих каналов является светоотражающей в заданной спектральной области для обеспечения излучения синего рассеянного света при относительно больших углах светового излучения относительно конкретного направления. Таким образом, помимо отражающей поверхности стенки светопроводящих каналов также являются отражающими в заданной спектральной области, поэтому свет, который принимается от источника света с помощью светопроводящих каналов и который падает на стенки, отражается как рассеянный синий свет. Свет, который падает на стенки (и отражается стенками), имеет относительно небольшие углы светового излучения относительно конкретного направления коллимированного светового луча. Свет, который имеет относительно небольшие углы светового излучения относительно конкретного направления, по всей вероятности, оказывается в коллимированном световом луче вместо того, чтобы отражаться стенками. Таким образом, если окружающий свет отсутствует, свет от источника света используется для обеспечения излучения синего света, при этом зависимость от условий окружающего света для обеспечения излучения синего света уменьшается.

Необязательно, оптический элемент содержит дополнительную пластину, расположенную параллельно пластине и отделенную от пластины зазором. Каждая из пластины и дополнительной пластины содержат множество отверстий. Множественные отверстия пластины образуют пару с ближайшим отверстием в дополнительной пластине. Линия через центральную точку отверстий пары образует воображаемую центральную ось пары. Все воображаемые центральные оси пары расположены параллельно. Пары отверстий коллимируют часть света, принимаемого от источника света, для получения коллимированного светового луча в направлении воображаемых центральных осей пар. Таким образом, каждая пара отверстий образует одно из коллимирующих средств. Дополнительная пластина содержит дополнительную отражающую поверхность. Отражающая поверхность пластины обращена к дополнительной отражающей поверхности дополнительной пластины.

В данной конструкции свет от источника света, который имеет путь прохождения света через оба отверстия каждой из пары отверстий, пропускается через оптический элемент и, следовательно, коллимируется в коллимированный световой луч. Свет, который оказывается в коллимированном световом луче, имеет относительно небольшой угол светового излучения относительно воображаемых центральных осей пар. Свет, который падает через одно из отверстий одной из пар отверстий, но не через другое отверстие конкретной одной из пар отверстий, падает на пластину или дополнительную пластину и отражается один или множество раз между пластиной и дополнительной пластиной. Этот свет имеет относительно большие углы светового излучения относительно воображаемых центральных осей пар. Поскольку отражающая поверхность является отражающей лишь для света в заданной спектральной области, свет, который отражается между пластинами, становится синим светом. Свет, который отражается один или множество раз, распространяется посредством отражения через зазор между пластинами и выходит из зазора через некоторое отверстие пластины или дополнительной пластины, а затем излучается во внешнюю среду. Излучение во внешнюю среду происходит при относительно больших углах светового излучения относительно воображаемых центральных осей пар. Таким образом, оптический элемент излучает (белый) свет в направленном коллимированном световом луче и излучает синий свет, по меньшей мере, вне направленного коллимированного светового луча. Такое световое излучение соизмеримо со световым излучением от зенитного фонаря или окна в солнечный день, и, следовательно, оптический элемент обеспечивает внешний вид зенитного фонаря. Конструкция оптического элемента относительно проста, поскольку он содержит две пластины с отверстиями и, следовательно, может изготавливаться экономически эффективно.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается осветительная система, которая содержит оптический элемент в соответствии с первым аспектом изобретения и световод. Световод содержит окно вывода света и окно ввода света. Окно вывода света обращено к оптическому элементу и выполнено с возможностью светового излучения в направлении оптического элемента. Окно ввода света выполнено с возможностью приема света от источника света. Световод является эффективным и действенным средством для обеспечения относительно большой светоизлучающей поверхности, и, следовательно, может быть получена относительно экономически эффективная осветительная система, которая имеет внешний вид зенитного фонаря вдоль относительно большой светоизлучающей поверхности. Необязательно, световод расположен в так называемой конструкции бокового свечения, в которой окно ввода света расположено перпендикулярно окну вывода света.

Необязательно, осветительная система дополнительно содержит отражатель, расположенный на стороне световода напротив окна выхода света световода. Световод содержит конструкции вывода света. Множественные отверстия пластины образуют пару с ближайшей конструкцией вывода света. Линия через центральную точку отверстия и центральную точку конструкции вывода света образует воображаемую центральную ось пары. Все воображаемые центральные оси пар расположены параллельно для коллимирования части света, принимаемого от источника света, для получения коллимированного светового луча в направлении воображаемых центральных осей пар. Таким образом, каждая пара образует одно из коллимирующих средств. Отражающая поверхность пластины обращена к окну выхода света световода для обеспечения излучения синего света, по меньшей мере, при углах светового излучения вне углов светового излучения коллимированного светового луча.

В рассмотренной выше компоновке конструкции вывода света действуют как точечные источники, которые излучают свет в направлении оптического элемента. Свет, который выводится конструкциями вывода света и который падает через отверстия, имеет угол светового излучения, близкий к воображаемым центральным осям пар, и этот свет образует направленный коллимированный световой луч. Световые лучи, исходящие из конструкций вывода света и имеющие углы светового излучения вне углов светового излучения направленного коллимированного светового луча, падают на отражающую поверхность оптического элемента и отражаются в заданной спектральной области таким образом, что свет становится синеватым. Впоследствии этот синеватый свет отражается один или более раз между отражателем и отражающей поверхностью перед тем, как свет выйдет из осветительной системы через отверстие (при относительно большом угле светового излучения относительно воображаемых осей пары). Следовательно, осветительная система обеспечивает внешний вид зенитного фонаря. Конструкция осветительной системы не является очень сложной из-за небольшого числа используемых компонентов, и, следовательно, может быть получена экономически эффективная осветительная система.

Отражатель может быть светоотражающим с обеих сторон либо с одной стороны, которая является стороной, обращенной к световоду.

Необязательно, осветительная система содержит дополнительный световод, расположенный на стороне оптического элемента, которая находится напротив другой стороны оптического элемента, обращенной к световоду. Дополнительный световод имеет две параллельные поверхности, расположенные параллельно пластине оптического элемента. Отражающая поверхность пластины обращена к дополнительному световоду. Дополнительный световод содержит конструкции вывода света в подобластях, по меньшей мере, одной из параллельных поверхностей световода. Подобласти отделены от подобластей указанной, по меньшей мере, одной из параллельных поверхностей световода, через которые пропускается коллимированный световой луч. Конструкции вывода света выполнены с возможностью излучения света в направлении отражающей поверхности пластины.

В рассмотренной выше возможной конструкции коллимирующие средства оптического элемента обеспечивают направленный коллимированный световой луч, который пропускается через дополнительный световод, при этом дополнительный световод излучает свет в направлении отражающей поверхности пластины таким образом, что этот свет отражается как синий свет. Дополнительный световод принимает свет от дополнительного источника света. Следовательно, дополнительный световод используется для активного излучения синего света, и осветительная система в соответствии с рассмотренной выше возможной конструкцией не зависит, например, от наличия окружающего света для обеспечения излучения синего света. Конструкции вывода света дополнительного световода расположены в подобластях, которые находятся вне направленного коллимированного светового луча, для предотвращения искажений коллимированного светового луча.

В соответствии с третьим аспектом изобретения предлагается дополнительная осветительная система, которая содержит оптический элемент в соответствии с первым аспектом изобретения и которая также содержит трубчатые светодиодные лампы (TLeds). Трубчатые светодиодные лампы включают в себя светопроводящую трубку, размещаемую в качестве окна выхода света и содержащую светодиоды. Трубчатые светодиодные лампы установлены для излучения света в направлении оптического элемента и расположены в мнимой плоскости.

Дополнительная осветительная система аналогична рассмотренной выше осветительной системе, однако световод с конструкциями вывода света заменен множеством трубчатых светодиодных ламп. Свет от трубчатых светодиодных ламп является коллимированным и пропускается с помощью совокупности оптического элемента и относительного положения оптического элемента и трубчатых светодиодных ламп. В ближайшем будущем трубчатые светодиодные лампы станут относительно недорогими и будут составлять предпочтительные источники света для построения экономически эффективной дополнительной осветительной системы.

Трубчатые светодиодные лампы в сущности представляют собой модифицированные световые трубки, в которых свет генерируется с помощью светодиодов (LED). Светодиоды могут излучать белый свет, а световая трубка содержит рассеивающий материал для получения относительно равномерного излучения света в части световой трубки. В других вариантах осуществления трубчатые светодиодные лампы содержат светодиоды, которые излучают свет конкретного цвета или которые излучают УФ излучение, а световая трубка содержит люминесцентный материал, который поглощает, по меньшей мере, часть света, излучаемого светодиодами, и преобразует этот свет в свет другого цвета таким образом, что обеспечивается выходное излучение практически белого цвета.

Необязательно, между трубчатыми светодиодными лампами и оптическим элементом размещается светорассеиватель. Светорассеиватель действует как светоизлучающая поверхность, которая имеет относительно равномерное распределение светового излучения по своей поверхности.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления предлагается альтернативная осветительная система, содержащая Органический светодиод (OLED), которая включает в себя светоизлучающую поверхность и которая включает в себя оптический элемент в соответствии с первым аспектом изобретения для приема света от органического светодиода.

В соответствии с четвертым аспектом изобретения предлагается светильник, который включает в себя оптический элемент в соответствии с первым аспектом изобретения, либо который включает в себя осветительную систему в соответствии со вторым аспектом изобретения, либо который включает в себя дополнительную осветительную систему в соответствии с третьим аспектом изобретения.

Светильник в соответствии с четвертым аспектом изобретения обеспечивает те же преимущества, что и оптический элемент в соответствии с первым аспектом изобретения, осветительная система в соответствии со вторым аспектом изобретения и дополнительная осветительная система в соответствии с третьим аспектом изобретения, и имеет аналогичные варианты осуществления с аналогичными эффектами, как и соответствующие варианты осуществления, соответственно, оптического элемента, осветительной системы или дополнительной осветительной системы.

Эти и другие варианты осуществления станут понятны из описываемых ниже вариантов осуществления и будут объяснены применительно к ним.

Специалистам должно быть ясно, что два или более из вышеупомянутых вариантов, реализаций и/или аспектов изобретения могут быть объединены любым способом, считающимся целесообразным.

Модификации и изменения системы, способа и/или компьютерного программного продукта, которые соответствуют описываемым модификациям и изменениям системы, могут осуществляться специалистом на основе настоящего описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

на фиг. 1 схематически изображено сечение оптического элемента в соответствии с первым аспектом изобретения,

на фиг. 2 схематически изображено сечение осветительной системы в соответствии со вторым аспектом изобретения,

на фиг. 3 схематически изображено сечение осветительной системы, которая содержит два световода,

на фиг. 4 схематически изображено сечение осветительной системы, которая содержит оптический элемент, выполненный из двух пластин,

на фиг. 5а схематически изображено сечение осветительной системы, в которой конструкции вывода света и отверстия в пластине образуют коллимирующие средства,

на фиг. 5b схематически показано трехмерное изображение осветительной системы в соответствии с фиг. 5а,

на фиг. 6 схематически изображено сечение дополнительной осветительной системы в соответствии с третьим аспектом изобретения, и

на фиг. 7 схематически показано трехмерный вид комнаты, которая содержит светильник в соответствии с четвертым аспектом изобретения.

Следует отметить, что элементы, обозначенные одними и теми же ссылочными позициями на различных чертежах, имеют одни и те же конструктивные особенности и одни и те же функции либо являются одинаковыми сигналами. В тех случаях, когда функция и/или конструкция такого элемента объяснена, нет необходимости в их повторном объяснении в подробном описании.

Чертежи являются исключительно схематическими и выполнены без соблюдения масштаба. В частности, для наглядности некоторые размеры значительно преувеличены.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Первый вариант осуществления изображен на фиг. 1. На фиг. 1 схематически изображено сечение оптического элемента в соответствии с первым аспектом изобретения. Оптический элемент включает в себя пластину 100, содержащую множество светопроводящих каналов 104, которые действуют как коллимирующее средство. Пластина 100 расположена параллельно светоизлучающей поверхности 106, например, источника света с большой светоизлучающей поверхностью либо осветительной системы, которая содержит множество светоизлучателей в мнимой плоскости.

Верхняя поверхность 102 пластины, которая является поверхностью, расположенной параллельно светоизлучающей поверхности 106, является светоотражающей в заданной спектральной области для получения синего светового излучения. Верхняя поверхность 102, например, имеет синее покрытие или сплошной слой из синего материала. Окружающий свет 108, который падает на верхнюю поверхность 102, отражается, при этом отражается, главным образом, синий свет 110. Если верхняя поверхность 102 является диффузно-отражающей, синий свет отражается в различных направлениях. Как правило, окружающий свет является относительно рассеянным, и, следовательно, отраженный синий свет будет представлять собой рассеянное синее световое излучение. Таким образом, наблюдатель 120, который смотрит в направлении пластины 100, видит синюю поверхность в результате синего светового излучения 110 верхней поверхности 102.

Множество светопроводящих каналов 104 расположено между верхней поверхностью 102 и поверхностью пластины 100, принимающей свет от светоизлучающей поверхности 106. Каждый светопроводящий канал обеспечивает прямое пропускание света от светоизлучающей поверхности 106 под углом между максимальным и минимальным углом светового излучения. Световое излучение светоизлучающей поверхности 106 включает в себя больше углов светового излучения, и, следовательно, светопроводящие каналы 104 коллимируют принимаемый свет. Каждый светопроводящий канал 104 имеет центральную ось 116, при этом, по меньшей мере, значительное число центральных осей расположено параллельно для получения множества коллимированных световых лучей в направлении параллельно расположенных центральных осей 116. На фиг. 1 изображены внешние световые лучи из двух коллимированных световых лучей 112 в направлении центральных осей 116. В частности, если светопроводящие каналы 104 имеет относительно небольшой диаметр по сравнению с их длиной, коллимированные световые лучи включают в себя лишь направления светового излучения, которые образуют небольшой угол относительно центральных осей 116 светопроводящих каналов 104. На фиг. 1 центральные оси 116 светопроводящих каналов 104 образуют угол α относительно нормали 118 к пластине 100, и в результате среднее направление светового излучения коллимированных световых лучей 112 равно углу α, который образуется относительно нормали 118 к пластине 100. Следовательно, это конкретное направление может описываться углом α. Стенки 114 светопроводящих каналов являются светопоглощающими для поглощения света, который излучается в светопроводящие каналы 104 при углах светового излучения вне углов светового излучения коллимированных световых лучей 112.

На фиг. 2 схематически изображено сечение осветительной системы 200 в соответствии со вторым аспектом изобретения. Осветительная система 200 включает в себя светоизлучатель 203, световод 206 и оптический элемент 202 в соответствии с первым аспектом изобретения. Светоизлучатель 203 излучает белый свет 204 в световод 206. Световод 206 содержит конструкции 208 вывода, которые перенаправляют свет, проходящий по световоду, в направлении оптического элемента 202. Оптический элемент 202 принимает белый свет от совокупности светоизлучателя 203 и световода 206. Оптический элемент 202 аналогичен оптическому элементу 100 на фиг. 1, однако стенки 210 светопроводящих каналов 104 являются светоотражающими в заданной спектральной области для обеспечения синего светового излучения при углах светового излучения вне коллимированных световых лучей 112. На фиг. 2 белый световой луч 212, который падает на стенку 210 конкретного светопроводящего канала 104, отражается стенкой 210, при этом компоненты не синего света поглощаются таким образом, что во внешнюю среду излучается синий световой луч 214. Таким образом, если светоизлучатель 203 функционирует, оптический элемент 202 излучает коллимированные световые лучи 112 белого света в конкретном направлении, а оптический элемент 202 излучает рассеянный синий свет при углах светового излучения вне коллимированных световых лучей 112. Кроме того, отражающая поверхность 102 оптического элемента все еще отражает синие компоненты окружающего света 108.

Световод 206 может изготавливаться из светопроводящего материала, такого как, например, стекло или силикон. Конструкции 208 вывода могут, например, представлять собой канавки в световоде 206, выступы, выступающие из световода 206, насечки, сделанные на поверхности световода 206 или диффузно-отражающую краску, нанесенную на поверхность световода 206. Кроме того, плотность конструкций вывода может быть равномерной или неравномерной и может быть выполнена такой, что на всем протяжении окна выхода света световода 206 обеспечивается практически однородное световое излучения.

На фиг. 3 схематически изображено сечение осветительной системы 300. Осветительная система 300 содержит первый световод 308, оптический элемент 100, второй световод 206, светоизлучатель 203 и дополнительный светоизлучатель 303. Светоизлучатель 203 и второй световод 206 имеют то же назначение и конструктивные особенности, что и рассматриваемые применительно к фиг. 2. Оптический элемент 100 имеет те же конструктивные особенности, что и рассматриваемые применительно к фиг. 1, однако назначение отражающей поверхности 102 состоит не в отражении окружающего света, а в отражении света, который принимается от первого световода 308. Первый световод 308 принимает свет от дополнительного светоизлучателя 303 через окно ввода света. Дополнительный светоизлучатель 303 излучает свет 302, который включает в себя, по меньшей мере, свет в синей спектральной области - необязательно, дополнительный светоизлучатель 303 излучает белый свет в первый световод 308. Первый световод 308 содержит конструкции 310 вывода света, которые перенаправляют свет, пропускаемый по первому световоду 308 в направлении отражающей поверхности 102 оптического элемента. Конструкции вывода отсутствуют в подобластях первого световода, через которые пропускаются коллимированные световые лучи 112, для предотвращения искажения коллимированных световых лучей 112. На фиг. 3 конструкции 310 вывода света имеются на поверхности первого световода 308, который обращен к оптическому элементу 100. В соответствии с другим вариантом конструкции 310 вывода света имеются на поверхности первого световода 308, который обращен к внешней среде, и в данной конструкции они все еще перенаправляют свет, пропускаемый по первому световоду 308, в направлении оптического элемента 100. На фиг. 3 изображен световой луч 307, который выводится из первого световода 308 и который падает на отражающую поверхность 102. Отражающая поверхность 102 поглощает не синюю компоненту светового луча 307 и отражает синий свет 304 в различных направлениях. Синий свет 304 пропускается по первому световоду 308 и излучается во внешнюю среду осветительной системы 300 при различных углах светового излучения. Таким образом, наблюдатель 122, главным образом, видит белый свет коллимированных световых лучей 112, в то время как наблюдатель 120 видит синий свет 304.

На фиг. 4 схематически изображено сечение еще одного варианта осуществления осветительной системы 400. Осветительная система 400 содержит светоизлучатель 203, световод 206 и оптический элемент 405. Светоизлучатель 203 и второй световод 206 имеют то же назначение и конструктивные особенности, что и рассматриваемые применительно к фиг. 2.

Оптический элемент 405 содержит первую пластину 402 и вторую пластину 408. Первая пластина 402 и вторая пластина 408 расположены параллельно друг другу, при этом между пластинами 402, 408 имеется зазор. Первая пластина 402 имеет синюю отражающую поверхность 404, которая обращена к зазору. Если свет падает на синюю отражающую поверхность 404, свет в синей спектральной области отражается в направлении второй пластины 408. Вторая пластина 408 имеет отражающую поверхность 406, которая отражает свет. В первой пластине 402 имеется множество отверстий 412, 416. Во второй пластине 408 также имеется множество отверстий 418, 422. Каждое отверстие первой пластины 402 образует пару с ближайшим отверстием второй пластины 408. Например, первая пара образуется отверстием 416 и отверстием 422, при этом воображаемая центральная ось через центры отверстий 416, 422 образует центральную ось 424 первой пары. Например, вторая пара образуется отверстием 412 и отверстием 418, при этом воображаемая центральная ось через центры отверстий 412, 418 образует центральную ось 414 второй пары. Центральная ось 424 первой пары и центральная ось 414 второй пары расположены параллельно друг другу.

Если свет из световода 206 падает через отверстия второй пластины 408, часть этого света прямо пропускается в направлении отверстий первой пластины 402, а коллимированный световой луч 112 пропускается во внешнюю среду. Центральная ось коллимированного светового луча 112 имеет по существу то же направление, что и центральные оси 424, 414 пар. Не весь свет, пропускаемый через отверстия второй пластины 408, прямо пропускается через отверстие первой пластины 402 - часть света падает на синюю отражающую поверхность 404, как показано для светового луча 419. Световой луч 419 отражается синей отражающей поверхностью 404 и становится синим световым лучом. После еще одного отражения на отражающей поверхности 406 второй пластины 408 синий световой луч 410 излучается во внешнюю среду. Синий световой луч 410 имеет угол прохождения вне коллимированных световых лучей 112 белого света. Свет, который входит в зазор между второй пластиной 408 и первой пластиной 402 при углах прохождения света вне коллимированных световых лучей 112, по меньшей мере, отражается дважды перед тем, как он излучается во внешнюю среду, при этом во время, по меньшей мере, одного отражения длины волн света в не синей спектральной области поглощаются. Таким образом, при углах светового излучения вне коллимированных световых лучей 112 синий свет излучается во внешнюю среду. На фиг. 4 два наблюдателя, присутствующие во внешней среде, смотрят в направлении осветительной системы 400. Наблюдатель 122 находится внутри коллимированных световых лучей 112 и видит белое световое излучение осветительной системы 400. Наблюдатель 120 находится снаружи коллимированных световых лучей 112 и видит синее световое излучение. Это воспринимается наблюдателями 120, 122 как внешний вид зенитного фонаря.

На фиг. 5а схематически изображено сечение альтернативной осветительной системы 500. Эта осветительная система содержит отражатель 510, световод 516, два источника 502 света и оптический элемент 518. Оптический элемент 518 представляет собой пластину 506, в которой имеются отверстия 517. У пластины 506 имеется синяя отражающая поверхность 504, которая обращена к световоду 516. В варианте осуществления на фиг. 5а световод 516 имеет два окна ввода света. Световод 516 принимает белый свет от источников 502 света через окна ввода света. Световод 516 дополнительно содержит конструкции 512 вывода света, которые выводят белый свет в направлении оптического элемента 518 в различных направлениях светового излучения. Конструкции 512 вывода представляют собой, например, диффузно-отражающие пятна белой краски. Вблизи каждого отверстия 517 оптического элемента 518 имеется одна конструкция 512 вывода, при этом каждая конструкция 512 вывода образует пару с ближайшим отверстием 517 пластины 518. Воображаемая ось через центр конструкции вывода и отверстие пары задает конкретное направление, в котором испускается излучение белого света, а размер отверстия 517 по сравнению с расстоянием от конструкции 512 вывода до отверстия 517 задает степень коллимирования. Следует отметить, что воображаемые оси большого числа пар расположены параллельно друг другу таким образом, что излучение белого света осветительной системой 500 осуществляется по существу в конкретном направлении. Таким образом, большое число коллимированных световых лучей 507 белого света излучается в направлении, например, наблюдателя 122. Конструкции 512 вывода излучают свет в большем числе направлений, чем только направления излучения света, ведущие к формированию коллимированных световых лучей 507 белого света. Свет в других направлениях излучения света падает на синюю отражающую поверхность 504 оптического элемента 518 и отражается в виде синего света 514 в направлении световода 516. На другой стороне световода 516 выполнен отражатель 510, отражающий синий свет 514 назад в направлении оптического элемента 518 таким образом, что он может излучаться во внешнюю среду через одно из отверстий 517. Синий свет 514, излучаемый через отверстия 517, имеет углы светового излучения вне коллимированных световых лучей 507 и может быть виден наблюдателем 120, который не находится внутри белого светового излучения осветительной системы 500.

На фиг. 5b схематически показано трехмерное изображение осветительной системы 500. В осветительной системе 500 имеется множество отверстий 522, каждое из которых излучает коллимированный белый световой луч 556 и каждое из которых излучает синий свет 554 при углах светового излучения вне коллимированных световых лучей 556.

На фиг. 6 схематически изображено сечение другого варианта осуществления в соответствии с изобретением. Изображена осветительная система 600, которая содержит оптический элемент 400, светорассеиватель 604 и трубчатые светодиодные лампы 602. Оптический элемент 405 имеет те же назначение и конструкцию, что и оптический элемент 405 на фиг. 4. Светорассеиватель 604 образует светоизлучающую поверхность, которая излучает белый свет в направлении оптического элемента 405. За светорассеивателем, который виден в направлении от оптического элемента 405, трубчатые светодиодные лампы 602 расположены в воображаемой плоскости 603 и выполнены с возможностью излучения белого света в направлении светорассеивателя 604. Светорассеиватель 604 используется для получения относительно равномерного светового излучения в направлении оптического элемента 405 и для предотвращения видимости центров световых пятен для наблюдателей 120, 122. Трубчатые светодиодные лампы представляют собой трубки из светопроводящего материала, которые излучают белый свет через трубку. Внутри трубчатой светодиодной лампы установлено множество светодиодов, которые непосредственно излучают белый свет в направлении трубки или которые испускают синее или УФ излучение в направлении люминесцентного материала, нанесенного на поверхность светопроводящей трубки. Такой люминесцентный материал преобразует, по меньшей мере, часть синего или УФ излучения в излучение другой спектральной области таким образом, что обеспечивается излучение белого света через трубку.

В соответствии с другим вариантом светорассеиватель 604 отсутствует, и трубчатые светодиодные лампы непосредственно излучают белый свет в направлении оптического элемента 405. В таком варианте осуществления может оказаться целесообразным использование одного трубчатой светодиодной лампы для одного ряда пар отверстий 412, 416, 418, 422 и размещение трубчатой светодиодной лампы также на центральной оси 414, 424 пар.

На фиг. 7 схематически показан интерьер комнаты 700. Цилиндрический светильник 706, который содержит осветительную систему (не показана) в соответствии со вторым аспектом изобретения предусмотрен на потолке 704 комнаты 700. В соответствии с другим вариантом, светильник содержит оптический элемент (не показан) в соответствии с первым аспектом изобретения, либо светильник содержит дополнительную осветительную систему (не показана) в соответствии с третьим аспектом изобретения.

Светильник 706 излучает коллимированный направленный световой луч 708, имеющий круглое световое пятно 712 на полу 710 комнаты 700. Присутствующие в комнате люди воспринимают это световое излучение как солнечный свет, который падает сквозь зенитный фонарь. Светильник 706 также излучает синий свет 702, по меньшей мере, в различных направлениях вне коллимированного направленного светового луча 708. Таким образом, если человек смотрит в направлении светильника 706, когда он не находится внутри коллимированного направленного светового луча 708, он воспринимает светильник 706 как синюю поверхность, которая сравнима с синим небом в солнечный день.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют изобретение, чем ограничивают его, и специалисты способны осуществить множество альтернативных вариантов осуществления в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные в скобки, не следует трактовать как ограничивающие пункт формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов помимо указанных в пункте формулы изобретения. Элемент в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством оборудования, содержащего несколько отдельных элементов. В пункте формулы изобретения на устройство, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы с помощью одного и того же элемента оборудования. Сам по себе тот факт, что некоторые критерии излагаются в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что совокупность этих критериев не может использоваться с пользой.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение эффективности освещения. Оптический элемент содержит пластину (100) и множество коллимирующих средств (104). Оптический элемент предназначен для установки перед источником света, содержащим светоизлучающую поверхность (106), при этом оптический элемент выполнен с возможностью получения внешнего вида зенитного фонаря. Пластина (100) размещена параллельно светоизлучающей поверхности (106) и выполнена непрозрачной, причем одна из ее сторон имеет отражающую поверхность (102), которая размещена параллельно светоизлучающей поверхности (106). Отражающая поверхность (102) является светоотражающей в заданной спектральной области для получения синего светового излучения. Множество коллимирующих средств коллимирует часть света, принимаемого от источника света, для получения коллимированного светового луча 112 в конкретном направлении. Каждое из коллимирующих средств содержит одно из множества отверстий (104) пластины (100). 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Оптический элемент для использования перед источником света, содержащим светоизлучающую поверхность (106), причем оптический элемент выполнен с возможностью получения внешнего вида зенитного фонаря, включая эффект прямого солнечного света или синеватое световое излучение, при этом упомянутый оптический элемент содержит:

- пластину (100, 202, 402, 518), выполненную с возможностью располагаться параллельно светоизлучающей поверхности (106), причем пластина (100, 202, 402, 518) является непрозрачной и содержит множество отверстий (412, 416, 418, 422, 517, 552), пластина (100, 202, 402, 518) дополнительно содержит отражающую поверхность (102, 404, 504), которая должна располагаться параллельно светоизлучающей поверхности (106), причем отражающая поверхность (102, 404, 504) является светоотражающей в заданной спектральной области для получения синего светового излучения (110, 304, 410, 514, 554), и

- множество коллимирующих средств для получения коллимированного светового луча (112, 507, 556) в конкретном направлении путем пропускания части света, принимаемого от источника света, причем упомянутая часть света имеет угол светового излучения по существу в конкретном направлении, причем каждое из коллимирующих средств содержит одно из множества отверстий (412, 416, 418, 422, 517, 552) пластины (100, 202, 402, 518),

при этом упомянутый оптический элемент выполнен так, что, когда упомянутая пластина и упомянутая отражающая поверхность расположены параллельно упомянутой светоизлучающей поверхности, свет, излученный из стороны упомянутой пластины, выводящей упомянутый коллимированный световой луч, выглядит как имеющий первый цвет вдоль конкретного направления и выглядит более синеватым, чем упомянутый первый цвет, вдоль направления, которое отличается от упомянутого конкретного направления.

2. Оптический элемент по п. 1, в котором пластина (100, 202, 402, 518) содержит:

- первую сторону для приема света от источника света, и

- вторую сторону, которая находится напротив первой стороны, причем вторая сторона обращена к внешней среде и является отражающей поверхностью (102, 404, 504) для отражения окружающего света (108) с целью получения отражения (110) синего окружающего света.

3. Оптический элемент по п. 2, в котором отверстия (104) являются светопроводящими каналами (104) сквозь пластину (100, 202, 402, 518) для формирования коллимирующих средств и отверстия (104) продолжаются от первой стороны ко второй стороне в конкретном направлении.

4. Оптический элемент по п. 3, в котором светопроводящие каналы (104) имеют стенки (210), являющиеся поверхностями пластины (100, 202, 402, 518) и обращенные к внутренней стороне светопроводящих каналов (104), по меньшей мере, часть стенок (210) светопроводящих каналов являются отражающими в заданной спектральной области для получения синего рассеянного светового излучения (214) при относительно больших углах светового излучения относительно конкретного направления.

5. Оптический элемент по п. 1, содержащий дополнительную пластину (408), расположенную параллельно пластине (100, 202, 402, 518) и отделенную от пластины (100, 202, 402, 518) зазором,

причем

- каждая одна из пластины и дополнительной пластины (408) содержит множество отверстий (412, 416, 418, 422),

- множественные отверстия (412, 416) пластины (100, 202, 402, 518) образуют пару с ближайшим отверстием (418, 422) в дополнительной пластине (408), а линия через центральную точку отверстий (412, 416, 418, 422) пары образует воображаемую центральную ось пары (414, 424), все воображаемые центральные оси пар (414, 424) расположены параллельно, а пары отверстий (412, 416, 418, 422) выполнены с возможностью коллимирования части света, принимаемого от источника света, для получения коллимированного светового луча (112, 507, 556) в направлении воображаемых центральных осей пар (414, 424), причем каждая пара отверстий (412, 416, 418, 422) образует одно из коллимирующих средств,

- дополнительная пластина (408) содержит дополнительную отражающую поверхность (406), причем отражающая поверхность (102, 404, 504) пластины (100, 202, 402, 518) обращена к дополнительной отражающей поверхности (406) дополнительной пластины (408).

6. Осветительная система (200, 300, 400, 500), содержащая:

- оптический элемент по п. 1,

- световод (204, 516), содержащий окно вывода света и окно ввода света, причем окно вывода света обращено к оптическому элементу и выполнено с возможностью излучения света в направлении оптического элемента, при этом окно ввода света выполнено с возможностью приема света от источника (203) света.

7. Осветительная система (200, 300, 400, 500) по п. 6, содержащая отражатель (510), расположенный на стороне световода (204, 516) напротив окна выхода света световода (204, 516),

причем

- световод (204, 516) содержит конструкции (512) вывода света, множественные отверстия (412, 416, 418, 422, 517, 552) пластины образуют пару с ближайшей конструкцией (512) вывода света, линия через центральную точку отверстия (412, 416, 418, 422, 517, 552) и центральную точку конструкции (512) вывода света образует воображаемую центральную ось пары, все воображаемые центральные оси пар расположены параллельно для коллимирования части света, принимаемого от источника света, для получения коллимированного светового луча (112, 507, 556) в направлении воображаемых центральных осей пар, причем каждая пара образует одно из коллимирующих средств,

- отражающая поверхность (102, 404, 504) пластины (100, 202, 402, 518) обращена к окну выхода света световода (204, 516) для получения синего светового излучения (514, 554) при углах светового излучения вне углов светового излучения коллимированного светового луча (112, 507, 556).

8. Осветительная система (200, 300, 400, 500) по п. 6, содержащая дополнительный световод (308), расположенный на стороне оптического элемента напротив другой стороны оптического элемента, обращенной к световоду (204, 516), причем дополнительный световод (308) имеет две параллельные поверхности, расположенные параллельно пластине (100, 202, 402, 518) оптического элемента, при этом

- отражающая поверхность (102, 404, 504) пластины (100, 202, 402, 518) обращена к дополнительному световоду (308), и

- дополнительный световод (308) содержит конструкции (310) вывода света в подобластях, по меньшей мере, одной из параллельных поверхностей дополнительного световода (308), упомянутые подобласти отделены от подобластей упомянутой, по меньшей мере, одной из параллельных поверхностей дополнительного световода (308), через которые пропускается коллимированный световой луч (112, 507, 556), конструкции (310) вывода выполнены с возможностью излучения света в направлении отражающей поверхности (102, 404, 504) пластины (100, 202, 402, 518).

9. Дополнительная осветительная система (600), содержащая:

- оптический элемент по п. 1,

- трубчатые светодиодные лампы (TLeds) (602), содержащие светопроводящую трубку, выполненную в качестве окна выхода света, и содержащие светоизлучающие диоды, причем трубчатые светодиодные лампы (602) выполнены с возможностью излучения света в направлении оптического элемента и расположены в мнимой плоскости (603).

10. Дополнительная осветительная система (600) по п. 9, дополнительно содержащая светорассеиватель (604), расположенный между трубчатыми светодиодными лампами (602) и оптическим элементом.

11. Светильник (706), содержащий оптический элемент по п. 1, или содержащий осветительную систему (200, 300, 400, 500) по п. 6, или содержащий дополнительную осветительную систему (600) по п. 9.