專利名稱：用于照明的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于照明的方法和一種用于產(chǎn)生(投影)相對(duì)于時(shí)間而改變其特征的照明圖形的設(shè)備。照明設(shè)備包括至少部分半透明和光反射的光學(xué)元件；產(chǎn)生圓錐形光圖形的幾個(gè)光源，其以以下方式被附著其位置和角度可相對(duì)于彼此和/或光學(xué)元件而被調(diào)節(jié)；電子控制單元，其以以下方式被電耦合于每個(gè)光源由每個(gè)光源產(chǎn)生的光的強(qiáng)度可在控制單元的控制下被調(diào)節(jié)，并且光學(xué)元件以以下方式被固定由光源產(chǎn)生的光束被安排以使其至少部分地通過光學(xué)元件擴(kuò)展到待照明的目標(biāo)。在所述方法中，為形成有可變形狀和發(fā)光強(qiáng)度的照明圖形，圓錐形光圖形借助幾個(gè)光源形成于目標(biāo)，在光圖形中，至少一些通過至少部分半透明和光反射光學(xué)元件導(dǎo)向待照明的目標(biāo)，并且光源相對(duì)于彼此和/或光學(xué)元件的位置和角度可被調(diào)節(jié)，并且至少一個(gè)光源的發(fā)光強(qiáng)度被調(diào)節(jié)。
通常公知的實(shí)施光投影儀，在其中光源的光通過半透明和/或光反射元件傳播到目標(biāo)表面，由此基于所述元件的光學(xué)特性而產(chǎn)生光圖形。所述設(shè)備的一個(gè)缺點(diǎn)是光圖形的穩(wěn)定性。
通常公知的實(shí)施視頻投影儀，借助它，有可能將移動(dòng)的照明圖形投影于目標(biāo)表面上。在實(shí)施單光效應(yīng)過程中的缺點(diǎn)是例如投影儀的大尺寸、對(duì)環(huán)境條件敏感的結(jié)構(gòu)和相對(duì)高的制造成本。
專利US 4,972,305公開了一種用于產(chǎn)生光圖形的系統(tǒng)，在其中使用了專門的成形元件，如技術(shù)上設(shè)計(jì)的經(jīng)刻蝕的元件。在該系統(tǒng)中，重復(fù)經(jīng)刻蝕元件的形狀的圖形被產(chǎn)生于屏幕或?qū)?yīng)的表面上。成形元件是被置于底座上的光反射和/或半透明元件。光至少?gòu)闹鞴庠春椭辽僖粋€(gè)次光源被導(dǎo)向成形元件，其中成形元件的形式被投影于屏幕或?qū)?yīng)的目標(biāo)表面上。由主光源產(chǎn)生的光的顏色和強(qiáng)度可被調(diào)節(jié)。此外，光源和/或成形元件可被旋轉(zhuǎn)，其中待產(chǎn)生的光圖形以對(duì)應(yīng)的方式變化。結(jié)合光源，亦有可能安排一個(gè)元件，借助它，光源的光束被限定。依照該出版物借助光源產(chǎn)生的光圖形主要重復(fù)了成形元件的形式。通過改變不同光源的特性，有可能僅影響陰影和顏色而不是基本圖形本身的形式。
本發(fā)明的目的是在大的程度上消除上述缺點(diǎn)并且提高本領(lǐng)域內(nèi)普遍技術(shù)的狀態(tài)并引入一種用于照明的方法和設(shè)備以將相對(duì)于時(shí)間而改變其特征的光圖形投影于目標(biāo)。本發(fā)明基于借助幾個(gè)光源產(chǎn)生圓錐形光的思想，其中所產(chǎn)生的光束被導(dǎo)向光學(xué)元件。在光學(xué)元件中，不同的光束以不同的方式被改變，并且不同光源的光束被導(dǎo)向目標(biāo)表面。此外，至少光束的發(fā)光強(qiáng)度被改變，其中時(shí)間上的變化的光圖形借助所述方法而產(chǎn)生于目標(biāo)表面上。
依照本發(fā)明的照明設(shè)備的主要特征在于，由每個(gè)光源產(chǎn)生的光束被安排以形成借助照明設(shè)備產(chǎn)生的照明圖形的一部分，其形式基本上獨(dú)立于光學(xué)元件的外部形狀。
依照本發(fā)明的方法的主要特征在于，由每個(gè)光源產(chǎn)生的光束被安排形成借助照明設(shè)備產(chǎn)生的照明圖形的一部分，其形式基本上獨(dú)立于光學(xué)元件的外部形狀。
當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)的方法和設(shè)備比較時(shí)，通過本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)顯著的優(yōu)點(diǎn)。依照本發(fā)明的照明設(shè)備能以小尺寸和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施。改變光圖形的動(dòng)作不必改變光學(xué)元件，特別是如果在設(shè)計(jì)光學(xué)元件時(shí)已考慮了用照明設(shè)備可能實(shí)施的不同光圖形。此外，依照本發(fā)明的照明設(shè)備的制造是經(jīng)濟(jì)的。而且，由于這種照明設(shè)備在尺寸上是小的，當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備比較時(shí)，較容易定位它們。此外，在依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備中，發(fā)熱是不明顯的，這是因?yàn)長(zhǎng)ED光源可被用作光源。在依照本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例方法中，光纖被用于傳導(dǎo)由光源產(chǎn)生的光，其中光源可被較自由地定位并且光源可被較好地保護(hù)而不受環(huán)境條件如濕度的影響。這樣，即使在不利的環(huán)境條件下，借助光源產(chǎn)生的光圖形亦可被處置。
以下將參考所附的附圖
來(lái)較詳細(xì)地描述本發(fā)明，該附圖描述了基于依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的照明方法的設(shè)備。
該設(shè)備包括產(chǎn)生圓錐形光的幾個(gè)光源3和至少一個(gè)光學(xué)元件1。由至少一個(gè)光源產(chǎn)生的光束直接或通過光導(dǎo)體如光纖而導(dǎo)向光學(xué)元件1。這樣，被導(dǎo)向光學(xué)元件1的光源3的至少一些光束在光束傳播到目標(biāo)表面5之前改變其方向。由光源3產(chǎn)生的光的強(qiáng)度借助電子控制單元4來(lái)控制。在這種電子控制單元4中，有可能實(shí)施應(yīng)用程序等，借助它，每個(gè)光源3可被控制并且時(shí)間上的變化的光圖形可被產(chǎn)生于目標(biāo)表面5上。用于控制光源發(fā)光強(qiáng)度的一個(gè)有利的實(shí)施替換是脈沖寬度調(diào)制(PWM)，但其它控制方法亦能以同樣已知的方式來(lái)使用。
光源3能以至少一個(gè)光源的放置和/或方向可被改變的方式被附著于例如平面安裝底座上。用于光源的能量通過導(dǎo)體2來(lái)傳遞，該導(dǎo)體可以是例如彈性導(dǎo)體。
在本發(fā)明的實(shí)施中，中心方面是以可產(chǎn)生所需光圖形的方式的光源3的放置和光學(xué)元件1的實(shí)施。最近已開發(fā)了三維設(shè)計(jì)程序，借助它，有可能設(shè)計(jì)有不同形狀的元件并模擬元件的特征，例如光源的方向?；谝勒毡景l(fā)明的照明方法的設(shè)備的結(jié)構(gòu)規(guī)劃可由此用這種欲用于三維設(shè)計(jì)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和模擬工具來(lái)實(shí)施。通過在3D工具的三維設(shè)計(jì)空間中定位適合于成形光源光束的虛擬光源和虛擬光學(xué)元件，可進(jìn)行該設(shè)計(jì)。通過改變光源的位置和發(fā)光強(qiáng)度以及光學(xué)元件的形式和其它特征，有可能設(shè)計(jì)和模擬一種結(jié)構(gòu)，借助它有可能產(chǎn)生所需的光效果。實(shí)施設(shè)備結(jié)構(gòu)所必要的資料作為設(shè)計(jì)工作的結(jié)果而被獲得。例如，屬于該結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件可在該資料的基礎(chǔ)上由所選材料制成。如果所述材料為玻璃，有可能實(shí)施在設(shè)計(jì)資料基礎(chǔ)上的制造中所必要的鑄型(cast mould)。
在依照本發(fā)明的照明設(shè)備中，光學(xué)元件1的外部形狀不必類似于借助照明設(shè)備產(chǎn)生的照明圖形，而所需的照明圖形是例如通過借助光學(xué)元件1影響光線傳播方向而產(chǎn)生的。在依照本發(fā)明的照明設(shè)備中，照明圖形的基本形式不是借助光學(xué)元件1產(chǎn)生的，而是以以下方式產(chǎn)生照明圖形的最終形狀由借助光源3產(chǎn)生的幾個(gè)光束即分離光束所形成的照明區(qū)域的組合而組成。這些照明區(qū)域的形狀、顏色和內(nèi)部強(qiáng)度分布可通過引導(dǎo)光束經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件1而借助一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件1來(lái)修改。這樣，所需照明圖形在某種程度上是借助光束來(lái)著色的。每個(gè)光束可被認(rèn)為是對(duì)應(yīng)于一幅畫中的筆畫(brushstroke)的一種顏色。光學(xué)元件1可被認(rèn)為是對(duì)應(yīng)于畫家手中的畫筆，其使顏色達(dá)到畫中的正確形式和位置。此外，借助依照本發(fā)明的照明設(shè)備，有可能通過控制光圖形的強(qiáng)度作為操作期間的時(shí)間的函數(shù)而使所產(chǎn)生的照明圖形生動(dòng)起來(lái)。
在照明設(shè)備中，分離的控制單元4亦是必要的，借助它，設(shè)備的控制功能被實(shí)施以產(chǎn)生光效應(yīng)?？刂茊卧湫偷赜晌⑻幚砥骰蛭⒖刂破骱屯鈬考?未示出)以及電源設(shè)備組成。該電子控制單元4優(yōu)選地包含控制照明設(shè)備的功能的程序。依照該程序，控制單元可單獨(dú)控制每個(gè)光源3的發(fā)光強(qiáng)度。此外，控制單元4可控制設(shè)備的其它輔助功能，如設(shè)備的結(jié)構(gòu)部分，如光學(xué)元件1或一個(gè)或多個(gè)光源3相對(duì)于其它結(jié)構(gòu)部分的移動(dòng)。有用于開發(fā)控制單元的程序的工具，借助它有可能實(shí)施復(fù)雜的軟件。顯然在一些應(yīng)用中有可能對(duì)光源成組，其中，控制單元被用于控制不是單個(gè)的光源或除單個(gè)的光源外的由光源3組成的組。
借助依照本發(fā)明的設(shè)備實(shí)施的光效應(yīng)被產(chǎn)生為照明設(shè)備的電子控制單元4的控制功能和設(shè)備的結(jié)構(gòu)的組合效應(yīng)。
依照本發(fā)明的照明方法可適用于例如通過實(shí)施基于該方法的設(shè)備而產(chǎn)生情景燈光(mood lighting)，借助它可獲得例如模仿營(yíng)火的光效應(yīng)。該實(shí)施例以以下方式利用了有作為光源3的特征的窄圓錐形狀的照明圖形每個(gè)單光束通過光學(xué)元件1傾斜地導(dǎo)向目標(biāo)表面5，在其中有類似火焰的形狀的幾個(gè)伸長(zhǎng)的光圖形被形成，其一起產(chǎn)生模仿營(yíng)火的照明圖形6。電子控制單元4被用于以改變?cè)诨鹧鎴D形的不同部分的照明圖形6的形狀和發(fā)光強(qiáng)度的方式控制光源3的發(fā)光強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)，由此模仿真實(shí)營(yíng)火。
第二實(shí)施例是一種基于依照本發(fā)明的照明方法的設(shè)備，借助它，類似北極光的光效應(yīng)可被產(chǎn)生。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)類似于依照先前實(shí)施例的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。其差異主要在于光源3的放置和顏色以及光學(xué)元件1的形狀和放置，以及控制單元4的控制程序。
在本發(fā)明的實(shí)施中，基本思想是利用現(xiàn)代技術(shù)的可能性來(lái)設(shè)計(jì)并在實(shí)踐中實(shí)施上述種類的照明設(shè)備。依照本發(fā)明的設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，但它需要相當(dāng)復(fù)雜的不同結(jié)構(gòu)部分的放置和光學(xué)特性的控制以實(shí)現(xiàn)所需的光效應(yīng)，沒有現(xiàn)代的設(shè)計(jì)和模擬工具，其實(shí)施在實(shí)踐中是不可能或不合理的。此外，對(duì)于設(shè)備的功能，中心方面是控制由設(shè)備以被控制的方式產(chǎn)生的圖像圖形的能力。
在依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備中，光源3是LED部件。
在依照本發(fā)明的照明方法的基礎(chǔ)上所實(shí)施的設(shè)備的可替換實(shí)施例亦在權(quán)利要求2到12中被描述。
顯然本發(fā)明不僅僅局限于上述實(shí)施例，而是它可在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)被修改。
權(quán)利要求
1.一種用于將有可變形狀和發(fā)光強(qiáng)度的照明圖形(6)產(chǎn)生于目標(biāo)(5)的照明設(shè)備，該設(shè)備包括至少部分半透明和光反射的光學(xué)元件(1)；產(chǎn)生圓錐形光圖形的幾個(gè)光源(3)，其以以下方式被附著其位置和角度可相對(duì)于彼此和/或光學(xué)元件(1)而被調(diào)節(jié)；電子控制單元(4)，其以以下方式被電耦合于每個(gè)光源(3)由每個(gè)光源產(chǎn)生的光的強(qiáng)度可在控制單元(4)的控制下被調(diào)節(jié)，并且光學(xué)元件(1)以以下方式被附著由光源(3)產(chǎn)生的光束被安排成至少部分地通過光學(xué)元件(1)傳播到待照明的目標(biāo)(5)，特征在于由每個(gè)光源(3)產(chǎn)生的光束被安排以形成由照明設(shè)備產(chǎn)生的照明圖形(6)的一部分，所述照明圖形的形狀基本上獨(dú)立于光學(xué)元件的外部形狀。
2.依照權(quán)利要求1的照明設(shè)備，特征在于它被固定地耦合為通常公知的照明器的一部分。
3.依照權(quán)利要求2的照明設(shè)備，特征在于分離照明部分的結(jié)構(gòu)部分被耦合于該設(shè)備。
4.依照權(quán)利要求1、2或3的照明設(shè)備，特征在于光源(3)是LED部件。
5.依照權(quán)利要求1、2、3或4的照明設(shè)備，特征在于電子控制單元是通過微處理器技術(shù)或數(shù)字電路技術(shù)來(lái)實(shí)施的，并且脈沖寬度調(diào)制(PWM)被安排成在光源發(fā)光強(qiáng)度的控制中使用。
6.依照權(quán)利要求1、2、3、4或5的照明設(shè)備，特征在于光學(xué)元件(1)由玻璃或塑料制成，并且它被有意成形為不規(guī)則形式，基本上偏離于直角棱鏡或球的部分或旋轉(zhuǎn)拋物面或另外的對(duì)應(yīng)的規(guī)則幾何元件。
7.依照權(quán)利要求1、2、3、4、5或6的照明設(shè)備，特征在于有被依次和/或彼此鄰接地放置的幾個(gè)光學(xué)元件(1)。
8.依照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7的照明設(shè)備，特征在于至少一個(gè)光產(chǎn)生光源(3)以以下方式被替換為光源(3)和光纖的組合光纖的第一端在光學(xué)上被連接于光產(chǎn)生光源(3)，其中光纖的第二端被安排成產(chǎn)生被導(dǎo)向光學(xué)元件(1)的光束。
9.依照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8的照明設(shè)備，特征在于在光學(xué)元件(1)和目標(biāo)表面(5)之間的光路中的設(shè)備中，有引導(dǎo)照明圖形的反射鏡。
10.依照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9的照明設(shè)備，特征在于目標(biāo)表面(5)是設(shè)備的固定部分。
11.依照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的照明設(shè)備，特征在于它包括至少一組光源(3)和第二組光源(3)以及/或者至少第一和第二光學(xué)元件(1)，并且光束的形成被安排成從第一組光源被改變到所述第二組光源，并且/或者被用于引導(dǎo)光束的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件(1)被安排成在設(shè)備的操作期間被改變?yōu)橐粋€(gè)或多個(gè)第二光學(xué)元件(1)。
12.依照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11的照明設(shè)備，特征在于所述結(jié)構(gòu)部分(1)、(2)或(5)的至少一個(gè)被安排成以以下方式被耦合其相對(duì)于設(shè)備底座的位置被安排成在設(shè)備的運(yùn)行期間被改變。
13.一種用于將有可變形狀和發(fā)光強(qiáng)度的照明圖形(6)形成于目標(biāo)(5)的方法，在該方法中，圓錐形光圖形是借助幾個(gè)光源(3)來(lái)產(chǎn)生的，在該光圖形中，至少一些通過至少部分半透明和光反射的光學(xué)元件(1)導(dǎo)向待照明的目標(biāo)(5)，光源(3)相對(duì)于彼此和/或光學(xué)元件(1)的位置和角度可被調(diào)節(jié)，并且至少一個(gè)光源的發(fā)光強(qiáng)度被調(diào)節(jié)，特征在于由每個(gè)光源(3)產(chǎn)生的光束形成由照明設(shè)備產(chǎn)生的照明圖形(6)的一部分，所述照明圖形的形狀基本上獨(dú)立于光學(xué)元件的外部形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將有可變形狀和發(fā)光強(qiáng)度的照明圖形(6)產(chǎn)生于目標(biāo)(5)上的照明設(shè)備。該照明設(shè)備包括至少部分半透明和光反射的光學(xué)元件(1)；產(chǎn)生圓錐形光圖形的幾個(gè)光源(3)，其以以下方式被固定其位置和角度可相對(duì)于彼此和/或光學(xué)元件(1)而被調(diào)節(jié)；電子控制單元(4)，其以以下方式被電耦合于每個(gè)光源(3)由每個(gè)光源(3)產(chǎn)生的光的強(qiáng)度可在控制單元(4)的控制下被調(diào)節(jié)。光學(xué)元件(1)以以下方式被附著由光源(3)產(chǎn)生的光束被安排成至少部分地通過光學(xué)元件(1)傳播到待照明的目標(biāo)(5)。由每個(gè)光源(3)產(chǎn)生的光束被安排成形成借助照明設(shè)備產(chǎn)生的照明圖形(6)的一部分，所述照明圖形的形式基本上獨(dú)立于光學(xué)元件的外部形式。本發(fā)明亦涉及一種用于將有可變形狀和發(fā)光強(qiáng)度的照明圖形(6)產(chǎn)生于目標(biāo)的方法。在該方法中，圓錐形光圖形是借助幾個(gè)光源(3)來(lái)產(chǎn)生的，在該光圖形中，至少一些通過光學(xué)元件(1)導(dǎo)向待照明的目標(biāo)(5)。借助該方法產(chǎn)生的照明圖形(6)的形狀基本上獨(dú)立于光學(xué)元件的外部形狀。
文檔編號(hào)F21S8/04GK1531637SQ01820955
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月21日
發(fā)明者毛里·德魯弗瓦, 毛里 德魯弗瓦 申請(qǐng)人:毛里·德魯弗瓦, 毛里 德魯弗瓦