具有利用可控的中間擴散燈組的背景照明的led燈具的制作方法
【專利摘要】公開了具有以至少兩個光源組來布置的多個光源的照明設備，所述兩個光源組單獨可控。第一組光源（203）具有光采集器（209），例如內反射(TIR)透鏡、混合器或其它透鏡，所述光采集器（209）放置在所述光源之上以采集所述光源的光并將所述光轉換成多個光源光束。第二組光源（205）使光穿過以包括在燈殼體中的擴散罩形式的擴散器(213)的擴散區(qū)（215）以擴散所述光，并為所述第一組光源產生背景光。來自所述第一組光源的光穿過擴散罩的非擴散區(qū)（211）而不被擴散。所述第二組光源通過具有在非擴散區(qū)之間的一個或幾個擴散區(qū)的所述擴散器與所述第一組光源交錯。通過基于相同的目標顏色來控制兩組光源，可去除LED光源的帶點外觀，或通過基于兩種不同的顏色來控制兩組光源，可得到光效果。所述照明設備可包括在具有底部、可旋轉地連接到所述底部的軛和可旋轉地連接到頭部的頭部的移動頭部光源中。
【專利說明】具有利用可控的中間擴散燈組的背景照明的LED燈具
[0001]本申請是2011年4月5日提交、并于2012年10月16日進入中國的中國申請201180018962.4的分案申請。
發(fā)明領域
[0002]本發(fā)明涉及包括布置在殼體中的多個光源和多個光采集裝置的照明設備。所述多個光采集裝置從所述光源中的至少一個采集光，并將所采集的光轉換成多個光源光束，且所述光源光束從所述殼體發(fā)射。
[0003]發(fā)明背景
[0004]產生各種效果的燈具被越來越多地用在娛樂業(yè)中，以便結合現(xiàn)場節(jié)目、電視節(jié)目、體育項目或作為建筑安裝上的一部分產生各種燈光效果和情緒照明。
[0005]娛樂燈具一般產生具有光束寬度和發(fā)散的光束，并可例如是產生具有均勻的光分布的相對寬的光束的沖洗/洪水器具，或它可以是適合于將圖像投影到目標表面上的仿形器具。存在越來越多的這種類型的器具用在每個節(jié)目或每個安裝中且器具因此對區(qū)域或電視觀眾變得越來越明顯的趨勢。燈具一般在離燈具本身的一段距離處產生照明效果，且燈具因此看起來不是那么引人入勝和悅目。器具制造商因此試圖提供具有美學設計的器具，以便使器具看起來更引人入勝。然而，這非常困難，因為器具的殼體一般取決于由器具例如光學器件、機械器件、電子器件、冷卻機等的技術規(guī)范定義的物理要求。
[0006]當使用多個LED來代替單個光源時，LED部件進一步作為光源改變大部分照明發(fā)光體的外觀。這暗指所有的照明工業(yè)——通用的、家用的、工業(yè)的、娛樂等。最明顯的變化是，所有多個光源現(xiàn)在都暴露于觀看者，且光從較大的區(qū)域發(fā)射?，F(xiàn)在大部分LED器具具有可見的LED，一些消費者不喜歡多個光點的外觀。替代地，更一致、均勻的光出射被要求，以避免具有極端數(shù)量的光源的看起來廉價的“游樂場”外觀。帶點的“游樂場”外觀出現(xiàn)在在光從殼體發(fā)射之前混合顏色的燈具上以及還有在顏色在空中或在墻上被混合的燈具。
[0007]發(fā)明描述
[0008]本發(fā)明的目的是解決與現(xiàn)有技術有關的上述局限。這由如在獨立權利要求中所述的照明設備和方法實現(xiàn)。從屬權利要求描述本發(fā)明的可能實施方案。本發(fā)明的優(yōu)點和益處在本發(fā)明的詳細描述中被描述。
[0009]附圖描述
[0010]圖1a和Ib不出根據(jù)現(xiàn)有技術的移動頭部燈具的例子；
[0011]圖2a_2c示出根據(jù)本發(fā)明的照明設備的實施方案；
[0012]圖3a_3b示出根據(jù)本發(fā)明的移動頭部燈具的圖1a-1b的修改的照明設備；
[0013]圖4a_4c示出根據(jù)本發(fā)明的移動頭部燈具的另一實施方案；
[0014]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的照明設備的方框圖。
[0015]本發(fā)明的詳細描述
[0016]考慮到包括產生光束的多個LED的移動頭部燈具來描述本發(fā)明，然而，本領域技術人員認識到，本發(fā)明涉及使用任何類型的光源例如放電燈、0LED、等離子體源、鹵素源、熒光光源等和/或其組合的照明設備。應理解，所示實施方案被簡化，并示出本發(fā)明的原理而不是示出確切的實施方案。技術人員將因此理解，本發(fā)明可體現(xiàn)在很多不同的方法中，且還包括除了所示部件以外的另外的部件。
[0017]圖1a-1b示出根據(jù)現(xiàn)有技術的照明設備，其中圖1a是透視圖，而圖1b是分解圖。照明設備是包括底部103、可旋轉地連接到底部的軛105以及可旋轉地連接到軛的頭部107的移動頭部燈具101。
[0018]在所示實施方案中，頭部包括布置在頭部殼體111中的多個光源和多個光采集裝置109。光采集裝置采集來自光源的光并將所采集的光轉換成多個光源光束113 (只示出一個)，且其從殼體發(fā)射。
[0019]在所示實施方案中，頭部殼體107是“桶”形頭部殼體111，其中顯示器115(從頭部的后側可見)、主PCB(印刷電路板)117、風扇119、散熱器121、LED PCB 123和透鏡組件被堆疊。LED PCB 123包括多個LED 124，且透鏡組件包括透鏡夾持器125和透鏡陣列，其中透鏡構成光采集裝置109。每個光采集裝置適合于采集來自每個LED的光并將所采集的光轉換成多個光源光束113。頭部由兩個俯仰軸承127可旋轉地連接到軛105，俯仰軸承127由軛105支撐。俯仰電動機129適合于通過連接到俯仰軸承127之一的俯仰皮帶131旋轉頭部。軛包括安裝到軛框架134的兩個互鎖的軛外殼零件132，其中俯仰軸承、俯仰電動機、搖移電動機和搖移軸承布置在軛框架134上。LED PCB 123包括多個發(fā)光LED，且其與透鏡陣列中的光采集裝置109協(xié)作產生多個光源光束。主PCB包括控制電路和驅動電路(未示出)用于控制LED，如在照明設備的領域中已知的。主PCB還包括穿過頭部殼體111中的多個孔延伸的多個開關(未示出)。開關和顯示器充當允許用戶與移動頭部燈具通信的用戶接口。
[0020]軛連接到可旋轉地連接到底部103的搖移軸承133。搖移電動機135適合于通過連接到搖移軸承133的搖移皮帶137旋轉軛。底部包括如在娛樂照明領域中已知的對DMX信號的5-管腳XLR公連接器139和母連接器141、輸入功率連接器143和輸出功率連接器145、電源PCB (未示出)和風扇(未示出)。風扇迫使空氣通過通風孔147進入底部中。
[0021]如在LED部件的已知現(xiàn)有介紹中已知的，現(xiàn)有技術照明設備使用多個LED來代替單個光源作為廣泛使用的光源。然而，這樣的照明設備改變其可見的外觀，因為多個光源現(xiàn)在暴露于觀看者且光從較大的區(qū)域發(fā)射。如果發(fā)光體是具有單色LED的顏色混合形式，則所使用的所有LED顏色都是可見的。然而，一些消費者不喜歡多個光點的外觀。替代地，更一致、均勻的光出射被要求，以避免具有極端數(shù)量的光源的看起來廉價的“游樂場”外觀。
[0022]圖1a和Ib所示的照明設備僅僅是現(xiàn)有技術照明設備的一個例子，且技術人員認識到，由大量制造商提供的大量不同的實施方案存在。
[0023]圖2a_c示出根據(jù)本發(fā)明的照明設備201的簡化實施方案。圖2a示出頂視圖，圖2b示出沿著線A-A的橫截面視圖，而圖2c示出移除了擴散罩的頂視圖。
[0024]照明設備201包括以第一組光源203 (被示為白四邊形)和第二組光源205 (被示為黑四邊形)布置的多個光源。光源安裝在PCB 207(印刷電路板)上，且這兩組光源可單獨地例如由控制器(未示出)控制，如在照明領域中已知的。控制器因此適合于處理這兩組光源作為可被單獨地控制的至少兩個單獨的光源。然而，技術人員認識到，照明設備也可適合于將每組光源分成多個子組，其也可被單獨地控制，并且單獨地控制每個單光源也是可能的。多個光采集裝置209布置在第一組光源203之上和周圍，并適合于采集來自第一組光源的光和將所采集的光轉換成多個光源光束211。光采集裝置209可被體現(xiàn)為能夠采集來自光源的光并將光轉換成光束的任何光學部件，且可以例如是光學透鏡、光混合器、TIR透鏡等。在所示實施方案中，光采集裝置209被體現(xiàn)為如現(xiàn)有技術中已知的TIR透鏡，且技術人員認識到，TIR透鏡可根據(jù)光源的光輸出和光源光束211的期望光學特性來設計。當?shù)秸彰髟O備的距離增加時，光束211將合并成一個大的光束。
[0025]照明設備包括布置在PCB 207之上的擴散罩213，且擴散罩包括至少一個擴散區(qū)215和至少一個非擴散區(qū)217。擴散區(qū)215接收第二組光源203所產生的光，并在箭頭219所示的很多方向上擴散所接收的光。結果是，當光束之間的區(qū)域可具有由第二組光源發(fā)射的另一顏色時，新的光效果可產生。如果第一組光源和第二組光源單獨地被控制，該外觀可以是動態(tài)的，如在娛樂照明領域中已知的。第二組光源也可適合于發(fā)射具有實質上與第一組光源所發(fā)射的光相同的顏色的光，由此，照明設備的表面表現(xiàn)為具有相同顏色的一個表面。擴散區(qū)可布置在非擴散區(qū)之間，由此，帶點的外觀可被避免，因為非擴散區(qū)之間的區(qū)域現(xiàn)在具有實質上與照明設備穿過非擴散區(qū)出射的光束211相同的顏色。
[0026]第二組光源可以起具有自己的DMX控制的背景照明的作用，且顏色和強度都可獨立于第一組光源而改變。它們也可以是以預定的方式與第一目標顏色關聯(lián)的強度和顏色，或對對比顏色或其它強度有單獨的控制。光源的這種調節(jié)/控制可以離中央控制單元遠程地完成或在器具本身完成。
[0027]本發(fā)明可通過將第二組光源布置在LED PCB 123處的原始LED 124之間并使來自這些光源的光由透鏡夾持器125的區(qū)域126擴散來例如集成到圖1a-1b所示的現(xiàn)有技術照明設備中，區(qū)域126位于透鏡夾持器125之間。
[0028]圖3a和圖3b分別是圖la_lb的照明設備的透視圖和側視圖，該照明設備被修改成根據(jù)本發(fā)明的照明設備。
[0029]在這個實施方案中，多個LED 301 (被示為黑四邊形)安裝在光采集裝置109之間的透鏡夾持器125處。這可例如通過將透鏡夾持器體現(xiàn)為具有多個孔的PCB來實現(xiàn)，其中可通過將PCB添加到原始透鏡夾持器來布置光采集裝置。原始LED 124(見圖1b)和添加的LED 301適合于分別起可被單獨地控制的第一組光源和第二組光源的作用。
[0030]此外，頭部殼體包括擴散罩303 (從圖3a中的殼體分解并在圖3b中安裝)，擴散罩303包括至少一個擴散區(qū)315和至少一個非擴散區(qū)317。擴散區(qū)317接收第二組光源所產生的光的至少一部分，并如箭頭319所示的擴散所接收的光(為了簡單起見只在圖1b上示出)。多個光源光束113的至少一部分穿過非擴散區(qū)315而不被擴散。應注意，為了簡單起見，只示出光源光束中的一些。結果是，當光從非擴散區(qū)和擴散區(qū)發(fā)射且透鏡之間的區(qū)域使用從LED擴散到周圍環(huán)境中的現(xiàn)有內部雜散光被照射時，帶點的LED前外觀被移除。
[0031]擴散罩303的至少一部分從殼體突出，且一部分光因此相對于光源光束橫向和后向擴散(如箭頭319a所指示的)。擴散罩的擴散區(qū)可從表面后面并從側面被照亮，從而起光導向裝置的作用。燈具因此可從多個角度被觀看，且突出的擴散罩向燈具提供新的光效果。
[0032]非擴散區(qū)可被體現(xiàn)為透明的區(qū)域，如布置在光采集裝置之上的平面透明表面。這樣的透明平面透光表面將允許光源光束穿過而不擴散光源光束。然而，透明的區(qū)域可適合于調節(jié)光源光束的光束發(fā)散，但外向的光束仍然是清晰可辨的光束。擴散罩因此可體現(xiàn)在透明的聚合物中，其中擴散區(qū)通過蝕刻擴散罩的表面來產生。擴散區(qū)也可通過涂覆擴散區(qū)將位于的區(qū)域來產生。擴散罩還可被模制，其中模子適合于界定非擴散區(qū)和擴散區(qū)。非擴散區(qū)還可體現(xiàn)為布置在所述光采集裝置之上的孔口或開孔。
[0033]擴散罩還可包括使用戶能夠將擴散罩連接到照明設備的緊固裝置。擴散罩因此可被設置為標準部件或任選的附件。
[0034]圖4a_4c示出根據(jù)本發(fā)明的照明設備的另一實施方案；其中圖4a是透視圖，圖4b是頭部的分解圖，而圖4c是頭部的橫截面視圖。照明設備是包括底部403、可旋轉地連接到底部的軛405和可旋轉地連接到軛的頭部407的移動頭部燈具401。
[0035]在所示實施方案中，頭部407包括相互連接并構成頭部殼體的前殼體409和后殼體411。下面的部件布置在頭部殼體內部:
[0036]?顯示器413 (從頭部的后側可見)
[0037]?風扇 415
[0038]?主 PCB 417
[0039]?空氣導向裝置419
[0040]?散熱器 421
[0041]?第一 LED PCB 423
[0042]?光采集組件425
[0043]?多個變焦電動機427
[0044]?第二 LED PCB 429
[0045]?擴散罩 431
[0046]?變焦透鏡433
[0047]風扇適合于穿過主PCB 413和空氣導向裝置419從殼體的后側吹空氣?？諝鈱蜓b置適合于在空氣在徑向方向上逸出殼體之后將空氣吹到散熱器421的中心部分。因此，熱可從第一 LED PCB 423被耗散。第一 LED PCB 423包括布置在第一組LED中的多個第一類型的LED 424(只在圖4c中示出)。光采集組件425包括布置在保持裝置437中的多個光采集裝置435，且每個保持裝置437適合于將每個光采集裝置定位在第一類型的LED中的一個之上。在這個實施方案中，第一類型的LED是包括紅管芯、綠管芯、藍管芯和白管芯的四合一 RGBW LED，且每個光采集裝置適合于采集并混合來自第一類型的LED的光并將所采集的光轉換成光束。多個光束438 (只在圖4a中示出)將因此由第一類型的LED和光采集器產生。光采集器可例如被體現(xiàn)為在由本 申請人:提交的并通過引用并入本文的未決專利申請DK PA 2010 70580中描述的。
[0048]第二 LED PCB 429布置在保持裝置437的下部分處的第一 LED PCB 423之上。LEDPCB包括多個第二類型的LED (未示出)以及可穿過光采集裝置435和保持裝置437的上部分的多個孔439。在這個實施方案中，第二類型的LED是包括紅管芯、綠管芯、藍管芯和白管芯的四合一 RGBW LED。與第一類型的LED比較，第二類型的LED是低功率LED并因此需要較少的冷卻。然而，技術人員將認識到，使第二類型的LED與第一類型的LED相同是可能的。
[0049]擴散罩431布置在第二 LED PCB 429之上，并包括體現(xiàn)為孔441的多個非擴散區(qū)，其中光采集裝置435的頂部被布置，且由第一類型的LED產生的光束將因此穿過擴散罩而不被擴散。與此相反，來自第二類型的LED的光將射到擴散罩431并被擴散，且因此擴散罩431表現(xiàn)為一個照明表面。
[0050]照明設備還包括通過多個棒443連接到多個變焦電動機427的變焦透鏡433，棒443可被變焦電動機427來回移動,如箭頭445所示的。在這個實施方案中,變焦透鏡包括多個光學透鏡447，且每個光學透鏡447適合于改變存在于光采集裝置中的光束的發(fā)散。結果是，光束的發(fā)散可通過來回移動變焦透鏡來改變。變焦透鏡被體現(xiàn)為例如聚合物或塑料的一個透明固體，并將表現(xiàn)為一個照明表面，因為擴散的光將穿過變焦透鏡。在光學透鏡447之間的區(qū)域設置有成角度的表面449，其防止來自周圍環(huán)境的光在同一方向上反射，這使照明設備看起來更好看。應理解，變焦透鏡可體現(xiàn)在很多不同的方式中，例如作為一個公共光學透鏡。此外，應理解，變焦透鏡也可體現(xiàn)為擴散罩，其中光學透鏡447之間的區(qū)域449可適合于接收并擴散第二類型的光源所產生的光。因此且在這樣的實施方案中，擴散罩431可被省略。
[0051]軛和底部可被體現(xiàn)為如現(xiàn)有技術中已知的，例如，如在圖1a-1b中描述的。然而，技術人員將能夠以很多不同的方式構造這些零件。
[0052]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的照明設備的方框圖。照明設備包括控制單元501，控制單元501包括處理器503和存儲器505。第一組光源507和第二組光源509連接到控制單元501并根據(jù)本發(fā)明來布置。處理器充當控制裝置，并適合于單獨地控制第一組光源507和第二組光源。意味著處理裝置可控制這些組光源中的一組而不控制另一組光源。該控制可例如適合于控制光源的顏色和/或強度，并可基于在照明領域中已知的任何類型的通信信號，例如PWM、AM、FM、二進制信號等。第一組光源陣列507和第二組光源陣列509可因此被單獨地控制，且獨立于彼此可因此被處理為兩組單獨和獨立的光源。應理解，每組光源單獨地由同一控制信號控制，被提供有單獨的控制信號和/或分組成子組，其中每個子組接收相同的控制信號。
[0053]在一個實施方案中，控制裝置適合于基于指示所述第一組光源的第一目標顏色的輸入信號511來控制所述第一組光源。輸入信號511可以是有通信參數(shù)能力的任何信號，并可以例如基于下列協(xié)議 USITT DMX 512、USITT DMX 512 1990、USITT DMX 512-A、DMX-512-A中的一個，包括如ANSI El.11和ANSI El.20RDM標準所涵蓋的RDM或無線DMX。ACN指定控制網絡的架構(ANSI El.17 - 2006)。
[0054]輸入信號可例如指示第一目標顏色是定義第一組光源應產生的光的顏色的任何參數(shù)，例如RGB值、色彩圖中的顏色坐標等?？刂蒲b置可適合于基于指示第一目標顏色的輸入信號來控制第二組光源，由此第二組光源可適合于產生與第一組光源所產生的顏色實質上相同的顏色。然而，也可能合并顏色方案，使得第二陣列的顏色被調節(jié)，使得第二組光源的顏色是不同的，但根據(jù)預定的顏色方案在美學上匹配彼此。輸入信號還可指示第二目標顏色，且第二組光源的顏色可基于這個第二目標顏色參數(shù)來控制。
[0055]技術人員認識到，照明設備也可包括可用于產生各種效果的另外組的光源。例如，第三組光源511可以用與其它兩組光源類似的方式被控制。
[0056]第二組和第三組光源可以起具有自己的DMX控制的背景光的作用，且顏色和強度二者可獨立于第一組光源而改變。它們也可以是以預定的方式與LED主顏色關聯(lián)的強度和顏色，或對對比顏色或其它強度有單獨的控制。光源的這種調節(jié)/控制可以離中央控制單元遠程地完成或在器具本身完成。結果是，當光束之間的區(qū)域可具有由第二組光源發(fā)射的另一顏色時，新的光效果可產生。如果第一組光源和第二組光源單獨地被控制，該外觀可以是動態(tài)的，如在娛樂照明領域中已知的。
[0057]注意:
[0058]-本發(fā)明適用于多個LED和單色LED。
[0059]-本發(fā)明適用于仿形和沖洗發(fā)光體。
[0060]-本發(fā)明適用于任何光源技術。
[0061]-本發(fā)明消除或最小化了具有暴露于觀眾的多個LED透鏡的LED照明器具的帶點外觀。
[0062]-第二組光源可用作在器具上的新的額外效果特征，且當在多單元設置中使用時作為注意噱頭但更重要地作為單獨的像素起作用。所以它是半空中光束和照亮的表面。
[0063]-第二組光源也可用于指示誤差或其它器具狀態(tài)信息。
[0064]-本發(fā)明產生使光/顏色從與純粹從前方不同的角度變得可見的可能性。
[0065]-第二光源可根據(jù)周圍環(huán)境用作器具-反應的交互部分。
[0066]-根據(jù)本發(fā)明的照明設備在器具用在多單元設置(例如大規(guī)模矩陣)中時，初級光源可被關閉或變暗，所以器具從自動半空中光束改變以變成具有發(fā)光的不耀眼表面的圖形像素。適當?shù)男Чl(fā)生器控制裝置(例如媒體服務器)于是能夠在完整的器具設置上顯示視頻內容或簡單的彩色波/圖案。
[0067]-用戶將能夠在同一器具上運行兩個單獨的燈序列或媒體內容——由第一組光源產生的一個內容和由第二組光源產生的另一內容。
[0068]-誤差消息或器具狀態(tài)可經由顏色、顏色組合、閃光或其它效果由次級光源傳遞。
[0069]-經由內部或外部感測/跟蹤技術，次級光源可根據(jù)預先定義的反應模式(顏色、強度或閃光)起作用。輸入可以是個人行為、溫度變化、房間光水平、濕度等)。
【權利要求】
1.一種照明設備(101)，其包括: 多個光源(201，203)和多個光采集裝置，布置在殼體(111)中，每個所述光采集裝置(109)采集來自所述光源(201)中的至少一個的光并將所采集的光轉換成光源光束(113)，從而多個光源光束從所述殼體發(fā)射，所述殼體包括擴散罩(115)，所述擴散罩包括至少一個擴散區(qū)(117)，所述擴散區(qū)接收由所述光源產生的所述光的至少一部分，并擴散所述接收的光，所述擴散罩還包括多個非擴散區(qū)(121 )，其特征在于，所述多個光源光束(113)等于所述多個非擴散區(qū)(123)，并且所述光源光束中的每一個的至少一部分穿過所述非擴散區(qū)中的相對應一個同時不被擴散，所述非擴散區(qū)(123)中的每一個被所述擴散區(qū)(117)的至少一部分圍繞。
2.如權利要求1所述的照明設備，其特征在于，所述擴散罩的至少一部分從所述殼體突出。
3.如權利要求1-2中任一項所述的照明設備，其特征在于，至少一個非擴散區(qū)是布置在所述光采集裝置之上的透明區(qū)域。
4.如權利要求1-3中任一項所述的照明設備，其特征在于，至少一個非擴散區(qū)是布置在所述光采集裝置之上的孔口。
5.如權利要求1-4中任一項所述的照明設備，其特征在于，所述多個光源至少布置為第一組光源(201)和第二組光源(203)，所述多個光采集裝置(109)采集來自所述第一組光源(201)的光并將所采集的光轉換成多個光源光束(113)，所述擴散區(qū)(117)接收由所述第二組光源(203)產生的光，并擴散(I 19)所述接收的光。
6.如權利要求5所述的照明設備，其特征在于，所述第一組光源和所述第二組光源獨立控制。
7.一種移動頭部燈具，其包括: 底部(103)， 可旋轉地連接到所述底部的軛(105)， 可旋轉地連接到所述軛的頭部(107)， 其特征在于，所述頭部包括根據(jù)權利要求1-6所述的照明設備。
【文檔編號】F21V14/06GK103791321SQ201310659104
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2011年4月5日 優(yōu)先權日:2010年4月23日
【發(fā)明者】T·溫瑟, C·漢森 申請人:馬丁專業(yè)公司