ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК G02B19/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к осветительному устройству, содержащему множество источников света, причем каждый источник света из множества источников света выполнен с возможностью излучения света, и первую и вторую вторичную оптику.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как известно, в осветительных устройствах уровня техники один или более источников света располагаются позади экрана таким образом, чтобы наблюдатель не мог различить отдельные источники света, излучающие свет. Наиболее наглядным примером является рассеивающий экран или сфера, которая маскирует прямое изображение источников света, излучающих свет.

В настоящее время с возросшим использованием светоизлучающих диодов (СИД) в осветительных устройствах непосредственный вид источника света практически никогда не принимается во внимание, а маскировка СИД-источников является, как правило, неотъемлемой частью разработки осветительных устройств на основе СИД. Известно использование светорассеивателей способом, подобным тому, как это было сделано в отношении других источников света, таких как лампы накаливания.

Однако такая простая реализация имеет несколько недостатков. Чтобы эффективно маскировать источники света, расстояние до источников для светорассеивателя должно быть сравнимо с или больше, чем шаг СИД. Таким образом, форм-фактор светильника в значительной степени определяется этим маскированием СИД. Так как СИД становятся более эффективными, количество СИД уменьшается, и в результате увеличивается шаг. Желательно, чтобы форм-фактор светильника не зависел от шага СИД. В дополнение, в случае выхода из строя СИД на рассеивающем экране будет появляться темная зона, и в этом случае должен быть заменен весь модуль освещения.

Кроме того, высокая степень коллимации требуется, в частности, для приложений, связанных с узконаправленным освещением. Однако рассеивающий экран видоизменяет и даже ограничивает степень коллимации, которая требуется для приложений, связанных с узконаправленным освещением, и, следовательно, не считается идеальным решением для маскирования отдельных источников света.

В документе US 2006/0291203 A1 предпринята попытка решения вышеупомянутых проблем посредством модуля смешивания света, в котором красный, зеленый и синий СИД размещаются в маленьком отражающем корпусе, при этом свет, излучаемый СИД, отражается от стенок маленького корпуса и таким образом смешивается. Дополнительное смешивание света достигается посредством волоконно-оптического жгута, размещенного продолжающимся от световыводящей поверхности маленького корпуса.

Хотя отдельные источники света маскируются таким способом, это решение, однако, все еще оставляет у наблюдателя ощущение нескольких источников света, так как каждое волокно из волоконно-оптического жгута обеспечивает отдельное световое пятно. Кроме того, это решение не решает задачу обеспечения коллимации света в степени, достаточной, например, для приложений, связанных с узконаправленным освещением.

Таким образом, существует потребность в выполнении осветительного устройства, излучающего свет с яркостью, которая производит на наблюдателя впечатление того, что в осветительном устройстве находится только один единственный источник света. Кроме того, предпочтительно, чтобы пользователь мог выбрать источник света, имеющий размеры и форму, соответствующие его вкусу, например, однородный диск или кольцо круглого сечения. Это должно быть сделано таким образом, чтобы изображение источника не зависело от фактического количества источников света, предпочтительно СИД, находящихся в осветительном устройстве. К тому же, форм-фактор предпочтительно не должен зависеть от шага СИД и/или должен быть минимизирован, и степень коллимации предпочтительно не должна быть нарушена или нарушена минимальным образом.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть эти проблемы и выполнить осветительное устройство, в котором замаскированы отдельные источники света осветительного устройства, в котором минимизирован форм-фактор и в котором достигнута высокая степень коллимации.

Согласно первому аспекту изобретения, эта и другие задачи решены посредством осветительного устройства, которое описано в начале и содержит первую вторичную оптику и вторую вторичную оптику, причем множество источников света размещается в пределах первой вторичной оптики, первая вторичная оптика размещается таким образом, чтобы свет, излучаемый источниками света, вводился непосредственно в первую вторичную оптику, первая вторичная оптика вызывает излучение света по направлению ко второй вторичной оптике, вторичная оптика представляет собой светоотражающий коллимационный элемент, имеющий периферийную поверхность, расположенную таким образом, чтобы продолжаться вокруг множества источников света и первой вторичной оптики, первая вторичная оптика и вторая вторичная оптика побуждают свет, излучаемый каждым источником света из множества источников света, по существу взаимно перекрываться перед выводом из осветительного устройства, и первая вторичная оптика содержит один или более сегментов отражающей поверхности для отражения света обратно на упомянутую первую вторичную оптику и один или более сегментов световыводящей поверхности для вывода света из упомянутой первой вторичной оптики.

За счет оснащения источника света второй вторичной оптикой согласно изобретению обеспечивается высокая степень коллимации света, излучаемого осветительным устройством.

За счет оснащения источника света первой вторичной оптикой и второй вторичной оптикой согласно изобретению объединенное влияние первой и второй вторичной оптики обеспечивает такое распределение интенсивности или распределение яркости света, излучаемого осветительным устройством, что изображение источника света, воспринимаемое наблюдателем, становится независящим от действительного числа СИД в модуле, при этом получая данный эффект таким образом, что форм-фактор минимизирован. Таким образом, если один из источников света выходит из строя, наблюдатель будет просто воспринимать отказ как изменение интенсивности.

Вместе с тем, первая вторичная оптика может даже вносить вклад в повышение степени коллимации света, излучаемого осветительным устройством, и в любом случае только снижает степень коллимации до очень ограниченной величины или даже вовсе не снижает.

Таким образом, выполнено осветительное устройство, в котором замаскированы отдельные источники света осветительного устройства, в котором минимизирован форм-фактор и в котором обеспечена высокая степень коллимации.

За счет обеспечения первой вторичной оптики, содержащей один или более сегментов отражающей поверхности для отражения света обратно в упомянутую первую вторичную оптику и один или более световыводящих сегментов поверхности, предназначенных для вывода света из упомянутой первой вторичной оптики, выполнено осветительное устройство, в котором формирование света, излучаемого множеством источников света, разбивается на первый процесс, имеющий место исключительно в пределах первой вторичной оптики перед выводом света, и второй процесс, имеющий место исключительно в пределах второй вторичной оптики после вывода света. Это в свою очередь обеспечивает осветительное устройство, излучающее свет особенно высокого качества с точки зрения обычных приложений освещения.

Термин "вторичная оптика", который используется в данном документе в своем самом широком смысле, предназначен для охвата оптических элементов, имеющих только функцию или основную функцию формирования света, излучаемого источниками света таким образом, чтобы создавать требуемый или желаемый внешний вид и диаграмму направленности осветительного устройства согласно своему применению. Это значение термина "вторичная оптика" является общеизвестным для специалистов в области оптики СИД.

Кроме того, термин "множество источников света", который используется на всем протяжении данного описания, таким образом, предназначен принципиально для охвата любого типа или комбинации типов источника света и источников света при любом числе, большем единицы. Однако, в частности, термин "множество источников света" предназначен для охвата любого типа или комбинации из типов точечного источника света и точечных источников света при любом числе, большем единицы.

В варианте выполнения светоотражающий коллимационный элемент дополнительно содержит по существу плоскую нижнюю поверхность, при этом периферийная поверхность продолжается от нижней поверхности.

Таким образом, выполнена по существу плоская поверхность, на которой может быть монтирована первая вторичная оптика и множество источников света особенно простым и прочным способом.

В варианте выполнения светоотражающий коллимационный элемент содержит множество сегментов поверхности, образующих периферическую поверхность.

Таким образом, выполнено осветительное устройство, в котором коллимационные свойства второй вторичной оптики могут быть отрегулированы таким образом, чтобы различные сегменты поверхности содержали различные коллимационные свойства, которые, в свою очередь, обеспечивают повышенную степень коллимации света, излучаемого осветительным устройством.

В варианте выполнения осветительное устройство содержит рассеивающую световыводящую пластину, встроенную в или образующую по меньшей мере часть верхней поверхности светоотражающего коллимационного элемента.

Таким образом, выполнено осветительное устройство, в котором свет, излучаемый осветительным устройством, содержит особенно равномерную яркость.

Кроме того, и как будет более подробно описано ниже, различные формы рассеивающих световыводящих пластин (когда они присутствуют), различные формы верхней поверхности и/или частей верхней поверхности второй вторичной оптики, которая не является прозрачной, могут создавать для наблюдателя впечатление различных форм пятна света, излучаемого осветительным устройством. Таким образом, можно создать для наблюдателя впечатление, например, круглых, эллиптических, кольцеобразных или даже угловых светящихся пятен.

В варианте выполнения периферийная поверхность соединяет нижнюю поверхность и верхнюю поверхность.

Таким образом, выполнено осветительное устройство, содержащее вторую вторичную оптику особенно простой и прочной конструкции.

В варианте выполнения периферийная поверхность является параболической периферийной поверхностью.

Таким образом, может быть получена вторая вторичная оптика, имеющая особенно хорошие коллимационные свойства.

В варианте выполнения первая вторичная оптика представляет собой любое из следующего:

модуль смешивания света, в котором размещается множество источников света, и

по меньшей мере один оптический элемент, выполненный с возможностью осуществления эффекта коллимации света, проходящего через него, имеющий по меньшей мере одну поверхность, на которой падающий свет подвергается эффекту полного внутреннего отражения (TIR), и который находится в контакте с или в непосредственной близости от по меньшей мере одного из множества источников света.

За счет оснащения источника света первой вторичной оптикой в виде модуля смешивания света можно получить смешивание света, излучаемого отдельными источниками света, особенно простым и эффективным способом.

За счет оснащения источника света первой вторичной оптикой в виде по меньшей мере одного оптического элемента согласно изобретению можно получить особенно высокую степень коллимации света, излучаемого осветительным устройством, особенно простым и эффективным способом без ухудшения эффекта смешивания, полученного за счет объединенного влияния первой и второй вторичной оптики на свет, излучаемый отдельными источниками света.

В варианте выполнения первая вторичная оптика представляет собой модуль смешивания света, причем модуль смешивания света содержит световод и отражающий элемент, размещенный вдоль края световода, при этом отражающий элемент содержит один или более сегментов отражающей поверхности для отражения света обратно в световод, одно или более отверстий, выполненных в отражающем элементе, одно или более отверстий, образующих один или более сегментов световыводящей поверхности, предназначенных для вывода смешанного света из модуля смешивания света.

Таким образом, выполнено осветительное устройство, содержащее первую вторичную оптику, которая обеспечивает эффективное и полное смешивание света, излучаемого отдельными источниками света, и которая наряду с этим имеет простую конструкцию.

В варианте выполнения первая вторичная оптика представляет собой модуль смешивания света, причем модуль смешивания света содержит световод и отражающий элемент, размещенный вдоль края световода и обеспечивающий один или более сегментов отражающей поверхности для отражения света обратно в световод, при этом поверхность, смежная к краю световода, образует один или более сегментов световыводящей поверхности, предназначенных для вывода смешанного света из модуля смешивания света.

Таким образом, выполнено осветительное устройство, содержащее первую вторичную оптику, которая обеспечивает эффективное и полное смешивание света, излучаемого индивидуальными источниками света, и которое, наряду с этим, имеет очень простую конструкцию, которая проста в изготовлении.

В варианте выполнения на поверхности первой вторичной оптики размещается множество точек рассеяния. Данный вариант выполнения является особенно предпочтительным в случае, когда первая вторичная оптика представляет собой модуль смешивания света.

За счет обеспечения таких точек рассеяния усиливается эффект смешивания первой вторичной оптики, тем самым повышая качество изображения света, излучаемого осветительным устройством, как воспринимается наблюдателем.

В другом варианте выполнения первая вторичная оптика представляет собой по меньшей мере один оптический элемент, выполненный с возможностью осуществления эффекта коллимации в отношении света, проходящего через него, причем каждый из по меньшей мере одного оптических элементов имеет по меньшей мере одну первую часть поверхности, на которой падающий свет подвергается эффекту полного внутреннего отражения (TIR), при этом по меньшей мере одна первая часть поверхности образует один или более сегментов отражающей поверхности для отражения света обратно в по меньшей мере один оптический элемент, и по меньшей мере одна вторая часть поверхности образует один или более сегментов световыводящей поверхности, предназначенных для вывода света из по меньшей мере одного оптического элемента.

Таким образом, выполнено осветительное устройство, содержащее первую вторичную оптику, имеющую очень простую конструкцию и обеспечивающее особенно высокую степень коллимации света, излучаемого осветительным устройством, без ухудшения эффекта смешивания, который в этом случае получается за счет объединенного влияния первой и второй вторичной оптики на свет, излучаемый отдельными источниками света.

В варианте выполнения множество источников света содержит любой один или более из слоя люминофора и слоя рассеивающей поверхности.

В варианте выполнения по меньшей мере параболическая поверхность оптического коллимационного элемента изготовлена из металла.

В варианте выполнения по меньшей мере параболическая поверхность оптического коллимационного элемента содержит металлическое покрытие или пленку, размещенную на его внутренней поверхности.

Параболическая поверхность оптического коллимационного элемента, выполненная из металла или выполненная с металлическим покрытием или пленкой, обеспечивает, таким образом, особенно хорошие светоотражающие свойства, тем самым гарантируя минимальные потери света из-за поглощения.

Предпочтительно, множество источников света представляет собой любой один или более из множества точечных источников света, множества СИД, множества СИД с люминофором для преобразования исходного излучения, СИД-матрицы и СИД-матрицы с люминофором для преобразования исходного излучения.

Следует отметить, что, хотя изобретение направлено, в частности, на приложение, использующее СИД любого возможного типа в качестве источников света, также возможно использование других типов источников света.

Следует отметить, что изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, изложенных в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут описаны ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, показывающие вариант(ы) выполнения изобретения.

На фиг. 1 показана схематичная иллюстрация первого варианта выполнения осветительного устройства согласно изобретению, содержащего первую и вторую вторичную оптику, причем первая вторичная оптика представляет собой световод с отражающим элементом.

На фиг. 2 показана схематичная иллюстрация осветительного устройства согласно фиг. 1, содержащего первую и вторую вторичную оптику, причем первая вторичная оптика представляет собой световод с отражающим элементом в варианте выполнения, который отличается от варианта выполнения, показанного на фиг. 1.

На фиг. 3 показана схематичная иллюстрация первой вторичной оптики осветительного устройства согласно фиг. 1.

На фиг. 4 показана схематичная иллюстрация первой вторичной оптики осветительного устройства согласно фиг. 2.

На фиг. 5 показана схематичная иллюстрация второго варианта выполнения осветительного устройства согласно изобретению, содержащего первую и вторую вторичную оптику, причем первая вторичная оптика представляет собой два коллимационных элемента.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение теперь будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть воплощено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами выполнения, изложенными в данном документе; скорее, эти варианты выполнения обеспечиваются так, чтобы раскрытие было более полным и завершенным и полностью передавало концепцию изобретения специалистам.

На фиг. 1 показан первый вариант выполнения осветительного устройства 1 согласно изобретению. Осветительное устройство 1 содержит первую вторичную оптику 3, размещенную рядом с множеством источников 2 света. Точнее, первая вторичная оптика 3 размещается таким образом, чтобы свет, излучаемый множеством источников 2 света, вводился непосредственно в первую вторичную оптику 3, и чтобы первая вторичная оптика 3 побуждала свет излучаться из него по направлению ко второй вторичной оптике 4. Источники 2 света не показаны явно на фиг. 1, но размещаются в пределах первой вторичной оптики 3. Осветительное устройство дополнительно содержит вторую вторичную оптику 4, размещенную таким образом, чтобы окружать множество источников 2 света и первую вторичную оптику 3.

Следует отметить, что пунктирные стрелки, показанные на фиг. 1 и аналогично на фиг. 2 и 5, указывают части путей прохождения света через осветительное устройство 1.

В общем случае и независимо от варианта выполнения, первая вторичная оптика 3 и вторая вторичная оптика 4 выполнены с возможностью побуждать свет, излучаемый с помощью упомянутого множества источников 2 света и взаимодействующий с первой вторичной оптикой 3 и второй вторичной оптикой 4, в значительной степени или полностью перекрываться перед выводом из осветительного устройства 1. Таким образом, результирующий свет, излучаемый осветительным устройством 1, обеспечивается с равномерной яркостью и, таким образом, воспринимается как равномерный наружным наблюдателем.

Вторая вторичная оптика 4 является, в общем, светоотражающим коллимационным элементом 4 с периферийной поверхностью 43. Оптический коллимационный элемент 4, показанный в варианте выполнения, имеет оболочку с параболической периферийной поверхностью 43, по существу плоскую нижнюю поверхность 41 и верхнюю поверхность 42. Однако периферийная поверхность 43 может также принимать другие формы, отличные от параболической, например, цилиндрическую форму, коническую форму, форму усеченного конуса или даже форму гиперболоида.

Параболическая поверхность 43 представляет собой периферийную или по существу периферийную поверхность, которая, например, продолжается полностью или по существу полностью вокруг множества источников 2 света и первой вторичной оптики 3.

Параболическая периферийная поверхность 43 выполнена из материала, отражающего большую часть или предпочтительно весь падающий свет. Для этой цели параболическая периферийная поверхность 43 может быть выполнена, например, из металла или может быть снабжена отражающим покрытием или пленкой, например, металлическим покрытием или металлической пленкой. В качестве альтернативы, параболическая периферийная поверхность 43 может в принципе быть зеркалом.

Нижняя поверхность 41 может быть выполнена цельно с параболической периферийной поверхностью 43 или может, в принципе, даже быть исключена.

Верхняя поверхность 42 может быть частично или даже полностью покрыта прозрачным оптическим элементом, таким как светорассеиватель 13, который показан на фиг. 1 закрывающим часть верхней поверхности 42. В качестве альтернативы, верхняя поверхность 42 может представлять собой открытую верхнюю поверхность или верхнюю поверхность, имеющую одну или более частей, которые не являются прозрачными.

В общем случае и независимо от варианта выполнения, первая вторичная оптика 3 содержит один или более сегментов 5 отражающей поверхности для отражения света обратно в первую вторичную оптику 3 и один или более сегментов 6 световыводящей поверхности, предназначенных для вывода света из первой вторичной оптики 3.

Первая вторичная оптика 3 осветительного устройства 1, показанного на фиг. 1, более подробно показана на фиг. 3. В данном варианте выполнения первая вторичная оптика 3 представляет собой модуль смешивания света, изготовленный, например, из полиметилметакрилата (PMMA). Модуль смешивания света содержит световод 15 и отражающий элемент 9. Световод 15 выполнен с возможностью излучения света через свою боковую поверхность. Отражающий элемент 9 размещается вдоль края световода 15.

На отражающем элементе 9 выполнено одно или более отверстий. Одно или более отверстий образует один или более сегментов 6 световыводящей поверхности, предназначенных для вывода смешанного света из модуля смешивания света. Сегменты отражающего элемента 9, расположенные между или окружающие одно или более отверстий, образуют один или более сегментов 5 отражающей поверхности. Одно или более отверстий позиционируются таким образом, чтобы свет, который выходит из первой вторичной оптики 3, содержал высокую степень однородности независимо от количества выполненных источников 2 света. Один способ достижения этого состоит в распределении множества отверстий равномерно по поверхности отражающего элемента 9. Так как высокая степень отражения отражающего элемента 9 является предпочтительной, один или более сегментов 6 световыводящей поверхности занимает как можно меньшую площадь отражающего элемента 9. Кроме того, следует отметить, что один или более сегментов 6 световыводящей поверхности могут иметь в принципе любую подходящую форму и/или ориентацию на отражающем элементе 9, например, в направлении высоты или длины отражающего элемента, или любую их комбинацию.

Предпочтительно, отражающий элемент 9 представляет собой металлическую фольгу, пленку или покрытие, размещенное на краю световода 15. Однако также осуществимы и другие типы отражающих элементов, такие, например, как зеркало или зеркальное покрытие.

Таким образом, свет излучается из первой вторичной оптики 3, показанной на фиг. 1 и 3, в форме кольца.

Предпочтительно и как показано на фиг. 1 и 3, световод 15 имеет форму диска, поэтому источник света воспринимается наблюдателем как кольцевой или круглый. Однако световод не ограничивается формой диска, а также может принимать любую другую подходящую геометрическую форму, такую как прямоугольную, треугольную, эллиптическую, кольцевую и т.п.

На фиг. 3 показано шесть источников 2 света, причем каждый из шести источников света излучает свет. Каждый источник 2 света содержит рассеивающую поверхность 7 и поверхность 14 для ввода света. Свет, излучаемый источником 2 света, рассеивается на рассеивающей поверхности 7 и вводится в световод 15 через поверхность 14 для ввода света. Каждый источник 2 света может дополнительно содержать поверхность 8 люминофора, такую как слой люминофора, люминофорный элемент или люминофорное покрытие. Свет, излучаемый источником 2 света и падающий на люминофорную поверхность 8, побуждает люминофорную поверхность 8 излучать свет на других, в частности, более длинных длинах волн, по сравнению с источником 2 света, тем самым обеспечивая излучение по существу во всем диапазоне длин волн видимого света. Таким образом, люминофорная поверхность 8 предпочтительно размещается в или на светоизлучающей поверхности источника 2 света.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 3 и 4, поверхность 14 для ввода света представляет собой боковую поверхность источника 2 света, рассеивающая поверхность 7 представляет собой верхнюю поверхность, и люминофорная поверхность 8 представляет собой нижнюю поверхность, которая не видна на фиг. 3 и 4 и расположена напротив рассеивающей поверхности 7.

Однако возможны и другие размещения поверхности для ввода света, рассеивающей поверхности и люминофорной поверхности.

Следует отметить, что осветительное устройство 1, независимо от варианта выполнения, не ограничивается содержанием шести источников 2 света. Следовательно, осветительное устройство 1 согласно изобретению может содержать любое количество источников света, большее одного.

Кроме того, независимо от варианта выполнения, множество источников света представляет собой предпочтительно множество точечных источников света, наиболее предпочтительно множество СИД, но альтернативно может также представлять собой множество СИД с люминофором для преобразования исходного излучения, СИД-матрицу или СИД-матрицу с люминофором для преобразования исходного излучения.

На фиг. 2 показано осветительное устройство 1 согласно изобретению и аналогичное осветительному устройству согласно фиг. 1 за исключением варианта выполнения первой вторичной оптики 3. Таким образом, осветительное устройство 1 содержит первую вторичную оптику 3, размещенную смежно с множеством источников 2 света. Точнее, первая вторичная оптика 3 размещается таким образом, чтобы свет, излучаемый многочисленными источниками 2 света, вводился непосредственно в первую вторичную оптику 3, и чтобы первая вторичная оптика 3 побуждала излучать свет из нее в направлении второй вторичной оптики 4. Источники 2 света не показаны в явном виде на фиг. 2, но размещаются в пределах первой вторичной оптики 3. Осветительное устройство 1 дополнительно содержит вторую вторичную оптику 4, размещенную таким образом, чтобы окружать множество источников 2 света и первую вторичную оптику 3.

Первая вторичная оптика 3, показанная на фиг. 2, содержит один сегмент 5 отражающей поверхности для отражения света обратно в первую вторичную оптику 3. Край первой вторичной оптики образует первый сегмент 5 поверхности. Первая вторичная оптика 3, показанная на фиг. 2, дополнительно содержит один сегмент 6 световыводящей поверхности, предназначенный для вывода света из первой вторичной оптики 3. Горизонтальная поверхность первой вторичной оптики 3 образует второй сегмент 6 поверхности.

Первая вторичная оптика 3 осветительного устройства 1 (фиг. 2) показана более подробно на фиг. 4. Источники 2 света аналогичны источникам света, описанным относительно фиг. 3.

Первая вторичная оптика 3, показанная на фиг. 2 и 4, представляет собой модуль смешивания, содержащий световод 15 и отражающий элемент 9, размещенный вдоль края световода 15. Отражающий элемент 9 обеспечивает один или более сегментов 5 отражающей поверхности для отражения света обратно в световод 3. Поверхность световода 15 смежная с краем, в частности, горизонтально размещенная верхняя поверхность световода 15 образует один или более сегментов 6 световыводящей поверхности, которые предназначены для вывода смешанного света из световода 15.

Кроме того, множество точек 10 рассеяния размещены на поверхности световода 15, на фиг. 4 эта поверхность противоположна поверхности, которая образует сегмент 6 поверхности, для рассеяния света, излучаемого источниками 2 света. Таким образом, свет излучается из первой вторичной оптики 3, показанной на фиг. 2 и 4 в форме диска, в частности, диска с большой площадью поверхности.

Обратимся теперь к фиг. 5, на которой показан второй вариант выполнения осветительного устройства 1 согласно изобретению. Осветительное устройство 1 содержит множество источников 2 света, первую вторичную оптику 3 и вторую вторичную оптику 4.

Вторая вторичная оптика 4 аналогична второй вторичной оптике, которая описана выше относительно фиг. 1 и 2 с одним исключением, которое будет описано дополнительно ниже. Вторая вторичная оптика 4 второго варианта выполнения изобретения может быть также снабжена дополнительными признаками, аналогичными признакам, описанным выше относительно фиг. 1 и 2, таким, например, как светорассеиватель 13, размещенный на верхней поверхности 42 или образующий верхнюю поверхность 42 второй вторичной оптики 4.

Вторая вторичная оптика 4, показанная на фиг. 5, снабжена параболической поверхностью 43, которая содержит множество сегментов поверхности, в показанном варианте выполнения показано четыре сегмента 43, 43', 43'', 43''' поверхности.

Каждый или некоторые из сегментов 43, 43', 43'', 43''' поверхности могут быть параболическими, или сегменты поверхности могут иметь другую форму, например, по существу плоскую и могут быть соединены вместе таким образом, чтобы образовалась параболическая поверхность или периферийная поверхность другой подходящей формы, такой как цилиндрическая форма, коническая форма, форма усеченного конуса или даже форма гиперболоида.

Предпочтительно сегменты поверхности, например сегменты 43'', 43''' поверхности, показанные на фиг. 5, расположенные дальше всего от верхней поверхности 42, выполнены или размещены таким образом, чтобы иметь более высокий эффект коллимации для падающего на них света по сравнению с сегментами поверхности, например, сегментами 43, 43' поверхности, показанными на фиг. 5, ближе к верхней поверхности 42. Это может быть достигнуто путем выбора подходящей кривизны каждого из сегментов 43, 43', 43'', 43''' поверхности и/или путем размещения каждого сегмента 43, 43', 43'', 43''' поверхности под подходящим углом по отношению к первой вторичной оптике 3.

Первая вторичная оптика 3 второго варианта выполнения изобретения, в целом выполнена в виде по меньшей мере одного оптического элемента 11, 12, выполненного с возможностью осуществления эффекта коллимации для проходящего через него света.

В конкретном варианте выполнения, показанном на фиг. 5, выполнены два таких оптических элемента 11 и 12 по одному для каждого из двух присутствующих источников 2 и 2' света.

Каждый оптический элемент 11, 12 содержит по меньшей мере одну первую часть поверхности, на которой падающий свет подвергается эффекту полного внутреннего отражения (TIR). По меньшей мере одна первая часть поверхности образует один или более сегментов 5, 5' отражающей поверхности для отражения света обратно в по меньшей мере один оптический элемент 11, 12. Каждый оптический элемент 11, 12 дополнительно содержит по меньшей мере одну вторую часть поверхности. По меньшей мере одна вторая часть поверхности образует один или более сегментов 6, 6' световыводящей поверхности для вывода света из упомянутого по меньшей мере одного оптического элемента 11, 12.

Как уже упоминалось, на фиг. 5 показано два источника 2 и 2' света, причем каждый из источников света излучает свет. Каждый источник 2, 2' света содержит рассеивающую поверхность 7, 7' и поверхность 14, 14' для ввода света. Свет, излучаемый источником 2, 2' света, рассеивается на рассеивающей поверхности 7, 7' и вводится в соответствующий оптический элемент 11 или 12 через поверхность 14, 14' для ввода света. Каждый источник 2, 2' света дополнительно содержит люминофорную поверхность, из которых только люминофорная поверхность 8 источника 2 света показана на фиг. 5, такую как люминофорный слой, люминофорный элемент или люминофорное покрытие. Свет, излучаемый источником 2 света и падающий на люминофорную поверхность 8, побуждает люминофорную поверхность 8 излучать свет на других, в частности, более длинных длинах волн, по сравнению с источником 2 света, тем самым обеспечивая излучение по существу во всем диапазоне длин волн видимого света.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 5, поверхность 14 для ввода света представляет собой верхнюю поверхность источника 2 света, рассеивающая поверхность 7 представляет собой боковую поверхность, и люминофорная поверхность 8 расположена на или смежно с такой же поверхностью, как и поверхность 14 для ввода света. Однако возможны и другие размещения поверхности для ввода света, рассеивающей поверхности и люминофорной поверхности, и аналогично возможны и другие соответствующие размещения первой вторичной оптики 3.

Ниже будет описан общий принцип работы осветительного устройства 1 согласно изобретению посредством объяснения того, как свет направляется через компоненты осветительного устройства 1.

Сначала свет излучается каждым из множества источников 2 света.

Излучаемый свет рассеивается по меньшей мере на одной рассеивающей поверхности 7 источника 2 света и вводится через по меньшей мере одну поверхность 14 для ввода света в первую вторичную оптику 3, в которой излученный свет подвергается коллимации и/или смешивается.

В первом варианте выполнения, показанном на фиг. 1 и 2, свет прежде всего смешивается в первой вторичной оптике 3, тогда как во втором варианте выполнения, показанном на фиг. 5 свет в основном смешивается или только подвергается коллимации в первой вторичной оптике 3.

Как описано выше, первая вторичная оптика 3 содержит наружную поверхность с одним или более сегментами 5 отражающей поверхности и одним или более сегментами 6 световыводящей поверхности. Следовательно, в первой вторичной оптике 3 свет отражается на сегментах 5 отражающей поверхности и смешивается, и/или коллимированный свет выводится через сегменты 6 световыводящей поверхности и излучается в направлении второй вторичной оптики 4 и, в частности, в направлении ее параболической поверхности 43.

Свет, выходящий из первой вторичной оптики 3, затем коллимируется за счет взаимодействия со второй вторичной оптикой 4 и, в частности, за счет отражения от ее параболической поверхности 43 и отражается в направлении верхней поверхности 42 второй вторичной оптики 4. В частности, во втором варианте выполнения, описанном со ссылкой на фиг. 5, свет, выходящий из первой вторичной оптики 3, не только дополнительно коллимируется, но также смешивается за счет взаимодействия со второй вторичной оптикой 4 и, в частности, за счет отражения от ее параболической поверхности 43.

Наконец, таким образом смешанный и коллимированный свет излучается из верхней поверхности 42 второй вторичной оптики 4, возможно через рассеивающую световыводящую поверхность, такую как светорассеиватель 13, как описано выше.

Таким образом, осветительное устройство 1 согласно изобретению излучает свет с яркостью, которая на верхней поверхности 42 второй вторичной оптики 4 составлена из множества перекрывающихся световых пучков, берущих начало из множества источников 2 света. Таким образом, получается то, что излучаемый свет содержит равномерную яркость, и наблюдатель, который видит свет, излучаемый осветительным устройством 1, не сможет отличить друг от друга отдельные источники 2 света. Кроме того, в случае когда один из источников 2 света отсутствует, например, не функционирует, это не приведет к изменению профиля светового пучка устройства освещения и, таким образом, останется незаметным для наблюдателя.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается предпочтительными вариантами выполнения, описанными выше. Напротив, многие модификации и вариации возможны в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

В дополнение, изменения в раскрытых вариантах выполнения могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении на практике заявленного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы, и использование единственного числа не исключает множественного числа. Сам факт, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах изобретения, не указывает, что комбинация этих мер не может быть успешно использована.

Изобретение относится к осветительным устройствам. Устройство (1) содержит множество источников (2) света и первую вторичную оптику (3) и вторую вторичную оптику. Первая вторичная оптика выполнена таким образом, чтобы свет, излучаемый источниками света, направлялся непосредственно в первую вторичную оптику. Первая вторичная оптика обеспечивает излучение света в направлении второй вторичной оптики, а вторичная оптика представляет собой светоотражающий коллимационный элемент (4), имеющий периферийную поверхность (43), размещенную таким образом, чтобы продолжаться вокруг множества источников света и первой вторичной оптики. Свет, излучаемый каждым источником света из множества источников света, взаимно перекрывается перед выводом из осветительного устройства и первой вторичной оптики (3), содержащей один или более сегментов (5) отражающей поверхности для отражения света обратно в упомянутую первую вторичную оптику и один или более сегментов (6) световыводящей поверхности, предназначенных для вывода света из упомянутой первой вторичной оптики. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов, увеличение степени коллимации. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Осветительное устройство (1), содержащее:

множество источников (2) света, причем каждый источник света из упомянутого множества источников света выполнен с возможностью излучения света при эксплуатации, и

первую вторичную оптику (3) и вторую вторичную оптику,

при этом упомянутое множество источников света размещено в пределах упомянутой первой вторичной оптики,

упомянутая первая вторичная оптика выполнена таким образом, чтобы упомянутый свет, излучаемый упомянутыми источниками света, вводился непосредственно в упомянутую первую вторичную оптику, причем упомянутая первая вторичная оптика побуждает свет излучаться по направлению к упомянутой второй вторичной оптике,

упомянутая вторая вторичная оптика представляет собой светоотражающий коллимационный элемент (4), имеющий периферийную поверхность (43), выполненную таким образом, чтобы продолжаться вокруг упомянутого множества источников света и упомянутой первой вторичной оптики,

упомянутая первая вторичная оптика и упомянутая вторая вторичная оптика побуждают упомянутый свет, излучаемый каждым источником света из упомянутого множества источников света, по существу взаимно перекрываться перед выводом из упомянутого осветительного устройства, и

упомянутая первая вторичная оптика (3) содержит один или более сегментов (5) отражающей поверхности, предназначенных для отражения света обратно в упомянутую первую вторичную оптику, и один или более сегментов (6) световыводящей поверхности, предназначенных для вывода света из упомянутой первой вторичной оптики.

2. Осветительное устройство по п. 1, в котором светоотражающий коллимационный элемент (4) дополнительно содержит по существу плоскую нижнюю поверхность (41), причем упомянутая периферийная поверхность (43) продолжается от упомянутой нижней поверхности.

3. Осветительное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором светоотражающий коллимационный элемент (4) содержит множество сегментов (43, 43') поверхности, образующих упомянутую периферийную поверхность (43).

4. Осветительное устройство по п. 1 или 2, при этом осветительное устройство содержит рассеивающую световыводящую пластину (13), встроенную в или образующую по меньшей мере часть верхней поверхности (42) упомянутого светоотражающего коллимационного элемента.

5. Осветительное устройство по п. 4, в котором упомянутая периферийная поверхность (43) соединяет упомянутую нижнюю поверхность и упомянутую верхнюю поверхность.

6. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором упомянутая периферийная поверхность (43) является параболической периферийной поверхностью.

7. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором первая вторичная оптика (3) представляет собой любое из следующего:

модуль (9, 15) смешивания света, в котором размещено упомянутое множество источников света, и

по меньшей мере один оптический элемент (11, 12), выполненный с возможностью осуществления эффекта коллимирования в отношении света, проходящего через него, имеющий по меньшей мере одну поверхность, на которой падающий свет подвергается эффекту полного внутреннего отражения (TIR), и размещенный в контакте с или в непосредственной близости от по меньшей мере одного из множества источников света.

8. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором первая вторичная оптика (3) представляет собой модуль (9, 15) смешивания света, в котором размещено упомянутое множество источников света, причем модуль смешивания света содержит световод (15) и отражающий элемент (9), размещенный вдоль края световода, при этом отражающий элемент содержит один или более сегментов (5) отражающей поверхности для отражения света обратно в упомянутый световод, одно или более отверстий, выполненных в отражающем элементе, причем упомянутые одно или более отверстий образуют один или более сегментов (6) световыводящей поверхности, предназначенных для вывода смешанного света из упомянутого модуля смешивания света.

9. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором первая вторичная оптика (3) представляет собой модуль (9, 15) смешивания света, причем модуль смешивания света содержит световод (15) и отражающий элемент (9), размещенный вдоль края световода и обеспечивающий один или более сегментов (5) отражающей поверхности для отражения света обратно в упомянутый световод, причем поверхность, смежная с упомянутым краем упомянутого световода, образует один или более сегментов (6) световыводящей поверхности, предназначенных для вывода смешанного света из упомянутого модуля смешивания света.

10. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором первая вторичная оптика (3) представляет собой по меньшей мере один оптический элемент (11, 12), выполненный с возможностью осуществления эффекта коллимирования в отношении света, проходящего через него, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного оптического элемента (11, 12) имеет по меньшей мере одну первую часть поверхности, на которой падающий свет подвергается эффекту полного внутреннего отражения (TIR), причем упомянутая по меньшей мере одна первая часть поверхности образует один или более сегментов (5) отражающей поверхности для отражения света обратно в упомянутый по меньшей мере один оптический элемент и по меньшей мере одна вторая часть поверхности образует один или более сегментов (6) световыводящей поверхности, предназначенных для вывода света из упомянутого по меньшей мере одного оптического элемента.

11. Осветительное устройство по п. 7, в котором множество точек (10) рассеяния размещено на поверхности первой вторичной оптики.

12. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором упомянутое множество источников (2) света содержит любой один или более из люминофорного слоя и слоя рассеивающей поверхности.

13. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере упомянутая параболическая поверхность упомянутого светоотражающего коллимационного элемента (4) изготовлена из металла или содержит металлическое покрытие или пленку, размещенную на его внутренней поверхности.

14. Осветительное устройство по п. 1 или 2, в котором множество источников света представляет собой один или более из множества точечных источников света, множества СИД, множества СИД с люминофором для преобразования исходного излучения, массива СИД и массива СИД с люминофором для преобразования исходного излучения.