用于窗戶的側照式照明設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種照明設備，所述照明設備被配置成具有光導(102)的窗戶(101)，其中一個或多個光源(114)耦合至所述光導(102)的一個或多個邊緣(103)。從所述光導(102)射出的光可用來例如補充穿過所述窗戶(101)的自然光，或在自然光不可用時提供照明。因為所述光源(114)(或多個光源)沿所述光導(102)的一個或多個邊緣(103)合并至所述窗戶(101)中，所以所述光源(114)可部分或全部被遮蔽而不可見，以便創(chuàng)造可具有美學優(yōu)點的外觀。例如，本發(fā)明的示例性實施例可具有與常規(guī)窗戶/天窗相同或類似的外觀。
【專利說明】用于窗戶的側照式照明設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明的主題總體上涉及具有光導的照明設備，所述照明設備配置成窗戶形式、沿所述光導的一個或多個邊緣發(fā)光。

【背景技術】
[0002]自然光通常用來為包括商業(yè)建筑物和住宅建筑物的大樓內(nèi)部提供照明。定位在外墻以及屋頂上的窗戶(通常稱為“天窗”)可用來允許大量自然光進入大樓的通道。這種自然光可減少所需人工照明的量，并且還提供所期望的美學效果。
[0003]然而，可用的自然光量是多變的，并且取決于例如一天中的時刻和/或天氣情況。另外，在例如使用天窗的情況下，當例如可能另外安裝燈具來提供照明時，天窗會占用空間。當自然光不足或不可用時，天窗下方或附近或甚至沿外墻的窗戶附近的可用光量可能不合時宜地不足，從而例如在內(nèi)室中產(chǎn)生暗點。
[0004]就用作天窗的窗戶而言，可向天窗附近的一個或多個墻壁一一通常沿著天窗附近的內(nèi)墻添加燈。然而，對一些客戶來說，添加這些燈可能對美觀造成負面影響。而且，這些燈相對于天窗的定位可能不允許獲得與自然光可用時所提供相同等級的照明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上面討論的缺點并提供如根據(jù)本說明書的說明將的其他益處，本發(fā)明的示例性實施例提供一種配置成窗戶形式、具有光導的照明設備，其中一個或多個光源耦合至光導的一個或多個邊緣。從光導射出的光可用來例如補充穿過窗戶的自然光，或在自然光不可用時提供照明。因為光源(或多個光源)沿光導的一個或多個邊緣合并至窗戶中，所以光源可部分或全部被遮蔽而不可見，以便創(chuàng)造可具有美學優(yōu)點的外觀。例如，本發(fā)明的示例性實施例可具有與常規(guī)窗戶/天窗相同或類似的外觀。以下說明將部分闡明本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點，或者，這些方面和優(yōu)點在說明書中得以說明，或者可通過實踐本發(fā)明而習得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]現(xiàn)在簡要參考附圖，在附圖中:
[0007]圖1提供合并至大樓外墻中的本發(fā)明照明設備的示例性實施例的透視圖。
[0008]圖2為圖1的示例性實施例的透視圖，其中移除外墻的覆蓋以示出內(nèi)墻內(nèi)的示例性裝置和元件。
[0009]圖3為圖1的示例性實施例的拐角的部分橫截面視圖。
[0010]圖4為沿圖2的線4-4取得的圖1和圖2的示例性實施例的一側的橫截面視圖。
[0011]圖5為在類似于圖4位置的位置處取得的本發(fā)明的另一個示例性實施例的一側的橫截面視圖。
[0012]圖6為合并至屋頂中的本發(fā)明照明設備的另一個示例性實施例的透視圖。
[0013]圖7為沿圖6的線7-7取得的圖6的示例性實施例的一側的橫截面視圖。
[0014]圖8示出圖6的示例性實施例，其中示出示例性反射器處于閉合或反射位置。
[0015]圖9示出圖8的示例性實施例，其中示出示例性反射器處于打開或非反射位置。
[0016]圖10為從圖8中的線10-10的有利位置觀察時圖8的示例性實施例的一側的端視圖。
[0017]圖11示出沿線11-11取得的圖8的示例性實施例的橫截面視圖，其中箭頭用來指示光線。

【具體實施方式】
[0018]現(xiàn)將詳細參考本發(fā)明的示例性實施例，附圖中示出示例性實施例的一個或多個實例。每個實例均以解釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式提供。事實上，所屬領域的技術人員將明白，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可對本發(fā)明做出各種修改和變化。例如，作為一個實施例的一部分進行說明或描述的特征可用于其他實施例中，從而得到另一個實施例。因此，本發(fā)明意圖涵蓋所附權利要求書及其等效物的范圍內(nèi)的此類修改和變化。
[0019]圖1示出本發(fā)明的照明設備100的示例性實施例。就這個示例性實施例而言，照明設備100構造成安裝在例如大樓的外墻106中的窗戶101形式。相比之下，圖6示出構造成窗戶形式或更確切地構造成安裝在屋頂206中的天窗201形式的本發(fā)明照明設備200的另一個示例性實施例。因此，使用本說明書公開的教義將理解的是，本發(fā)明的照明設備可構造成:位于建筑物外墻上從而將建筑物的外部與內(nèi)部分離的窗戶形式；構造成定位在建筑物的屋頂上、有時稱為“天窗”的窗戶形式；也構造成位于建筑物內(nèi)墻上以用于將內(nèi)部空間分離和/或以便提供一定美學效果的窗戶形式。
[0020]現(xiàn)在返回圖1并且還參考圖2，照明設備100可構造成具有外殼104并且支撐在位于外墻106內(nèi)的框架或其他結構部件108內(nèi)。保護性配電箱110定位成與窗戶照明設備100相鄰。箱子110可包括例如用于對照明設備100進行供電和控制并且通過線路112與照明設備100連接的一個或多個鎮(zhèn)流器、控制器、接線和其他電氣部件。這些部件可被制造成滿足一個或多個協(xié)議，例如像數(shù)字可尋址照明接口(DALI)標準。如本說明書中所使用的“控制器”或“處理裝置”可指代一個或多個微處理器或半導體裝置，并且不一定限制于單個元件。處理裝置可被編程以根據(jù)例如本說明書中公開的方法以及此項技術中已知的方法來操作照明設備。處理裝置可包括例如像電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)的一個或多個存儲元件或與其相關聯(lián)。
[0021]窗戶101包括由一種材料構造而成的光導102，光可大致無阻礙地穿過所述材料，例如從包括墻壁106的大樓的外部到內(nèi)部。用來形成光導102的材料可為永久透明或半透明材料?；蛘撸脕硇纬晒鈱?02的材料可配置成用于在施加電壓或移除所施加的電壓時改變其光路性質(zhì)。窗戶101和/或其相關聯(lián)的光導102可配置成多種形狀，包括多邊形(正方形、矩形、三角形)、圓形和其他形狀。類似地，窗戶101和/或其相關聯(lián)的光導102可為平面的或非平面的(例如，略微彎曲或彎折)。窗戶101可固定成處于例如如圖1和圖6中示出的位置，或可構造成滑動式、鉸接式或以其他方式可移動的窗戶，借此，用戶可例如打開窗戶以便例如允許空氣流通。
[0022]圖3提供圖1和圖2的示例性照明設備的拐角的部分橫截面視圖。多個光源114定位在光導102的側邊或邊緣103處。盡管圖3中示出光源114沿光導102的多個邊緣定位，但是在本發(fā)明的其他實施例中，一個或多個光源可沿光導的僅單個邊緣、多個邊緣或所有邊緣定位，這取決于例如所需的發(fā)光量和/或其他效果。如下面將進一步討論，在示例性實施例中，光源114可相同，或可具有不同的特性和/或單獨被控制以提供另外特征。就圖3中示出的示例性實施例而言，光源114被隱藏或遮蔽而不可見。如本說明書中所使用，這意味著光源114定位在照明設備100內(nèi)，以使得當由站立在窗戶101下方或前面的觀察者觀察時，所述光源完全或大致上被照明設備100的其他元件(包括例如散熱器和/或光導)遮掩。
[0023]如圖4中提供的沿照明設備100的一側的橫截面視圖中更為具體地示出，每個光源114耦合至光導102，以便將光提供或引導至光導102的邊緣103中。定位在電路板或基板118前面的反射器116有助于引導光朝向光導102 ο優(yōu)選地由熱導體(如鋁或其他金屬)制成的散熱器124幫助將熱量從光源114傳導出去。散熱器124可包括通道或空腔126，所述通道或空腔126可用于例如在光源114與電源和/或控制器之間布線。散熱器124還可用來將照明設備100連接至外殼104和/或框架部件108。在本發(fā)明的替代實施例中，光源114到光導102的耦合可通過將光源114直接整合至光導102的邊緣103中來實現(xiàn)。
[0024]就這種示例性構造而言，光導102定位在前板120與后板122之間，前板120和后板122與散熱器124提供過盈配合(interference fit)。止付螺絲128幫助將光導102固持在適當位置。使用本說明書所公開的教義將理解的是，也可使用用于相對于光源114固定光導102的其他構造。
[0025]如本說明書中所使用，如光導102的光導(也稱為例如發(fā)光面板或波導)可由充當波導以供光沿邊緣103從光源114進入的固體透明或半透明材料構造而成，所述材料如玻璃、塑料或其他合適的透明或半透明材料。光導102沿導件的至少一個側邊設置有中斷部，所述中斷部可例如通過切割、鑄造、涂覆、成型、激光蝕刻或以其他方式在外表面中沿至少一個側邊引起機械、化學或其他變形而形成。
[0026]當這些中斷部受來自光源114的從一個或多個邊緣103進入面板的光線沖擊時，所述中斷部引起光線中的一些超出內(nèi)部臨界角并且從光導102離開。從光導102射出的光量將取決于例如這些中斷部的類型、形狀、深度和頻率。舉例來說，如果沿光面板一側的外表面因與光源114的距離增大而以遞減的間隔機械變形，那么從一定距離處觀察，光將從光導102的表面更為均勻地射出。另外，中斷部沿光導102的深度和形狀也可改變，以便產(chǎn)生所需的光輸出分布。
[0027]因此，照明設備100安裝在外墻106中，以使得當光源114通電時，光導102中的中斷部將來自光源114的光線引導至例如大樓的內(nèi)部。這樣，照明設備100可用來補充或代替以其他方式穿過窗戶101進入大樓中的自然光。舉例來說，在沒有自然光可用的時間里，可激活光源114以向內(nèi)部空間中提供充足的照明。在早晨或夜里，當自然光可能不充足時，可根據(jù)需要例如手動控制或例如由傳感器和控制器控制光源114來改變來自光源114的光量，以便為大樓的內(nèi)部空間提供特定等級的照明。例如，光源114可由例如定位在窗戶101所在的內(nèi)室中的開關、感光器或其他控制裝置來控制。應理解的是，照明設備100可安裝在大樓的外墻或內(nèi)墻上，以便提供照明以及美學特征。
[0028]圖5為在類似于圖4位置的側面位置處取得的本發(fā)明照明設備200的另一個示例性實施例的一側的橫截面視圖。就這個示例性實施例而言，玻璃板130和132定位在光導102的相反側上，并且提供例如對光導102的保護并且在照明設備100作為窗戶安裝在外墻上的地方提供隔熱效果。玻璃框架134和136幫助將玻璃板132和130固定在適當位置。蓋板138和140允許將光導102固定至散熱器124。通過比較例如圖4和圖5的示例性實施例，將理解的是，可與電路板118連接的光源114部分或完全被隱藏而不可見。這允許照明設備100和200在仍提供如所描述的照明的同時看起來像常規(guī)窗戶。
[0029]如上所述，圖6提供另一個示例性實施例，其中本發(fā)明的照明設備200配置成屋頂206中的天窗201形式。使用如關于圖5所描述的示例性照明設備，照明設備200包括光導102，自然光可穿過所述光導102從包括屋頂206的大樓的外部進入內(nèi)部。因此，就圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6的實施例來說，照明設備200可用來例如補充或替代穿過窗戶201到大樓內(nèi)部的自然光。
[0030]現(xiàn)參考圖6并且還參考圖7，圖7提供如沿線7-7取得的圖6的示例性實施例的一側的橫截面視圖，外殼204用來將照明設備200定位在屋頂206上并且提供防風雨密封。凸緣172固定至墻面板或其他屋頂材料144和146上，所述墻面板或其他屋頂材料144和146定位在附接至梁208的木包板148上。石膏灰膠紙夾板(sheetrock)或其他內(nèi)部部件提供內(nèi)墻部件142和150。也可使用照明設備200的窗戶201的其他構造以便提供天窗，應理解的是，圖7僅以實例方式來提供。例如，窗戶201可為圓形，包括圓頂形狀，和/或以與所示不同的方式安裝到屋頂206中。
[0031]圖8和圖9示出另一個示例性實施例，其中照明設備200設置有反射器152。在圖8中，反射器152處于反射器152與窗戶201和光導102相鄰(或位于其上方)的第一位置。在圖9中，反射器152處于不與窗戶201和光導102相鄰(或不再位于其上方)的第二位置，以使得自然光可從外側174進入內(nèi)側176。
[0032]現(xiàn)參考圖10，反射器152在圖8的第一位置與圖9的第二位置之間的移動由通過軸164連接至小齒輪160的電動機156提供。小齒輪160通過電動機156的操作而進行的旋轉驅動齒條162，以便使反射器152沿導件166和168 (圖11)滑動。因此，通過控制軸164的旋轉方向，可選擇性地使反射器152在第一位置與第二位置之間移動。
[0033]再次參考圖9，另外，電動機156的操作可使用控制器來管理，所述控制器與定位在例如屋頂206上以便檢測自然光等級的感光器154連通。例如，感光器154可感測或測量自然光等級，并且向控制器輸出指示這樣的自然光等級的第一信號?？刂破麟S后可將這個信號與預先確定的光等級值進行比較。根據(jù)自然光等級是否低于或高于這個預先確定的值，控制器可操作電動機156以便將反射器152移動至第一位置或第二位置。在其他實施例中，可提供光伏電源來使用在白天時段里捕獲的太陽能為電動機156供電。如使用本說明書所公開的教義將理解的是，也可使用其他控制算法。
[0034]圖11提供當反射器152定位成與窗戶201相鄰或位于其上方時圖9和圖10的示例性實施例的橫截面視圖。在這個位置中，反射器152幫助將來自光源114的光引導朝向照明設備200的內(nèi)側176。更確切地，在從光源114射出和/或從反射器116反射的光線L被引導至光導102的邊緣103中時，光線L在光導102中行進，直至中斷部優(yōu)選地使得所述光線L作為朝向內(nèi)側176行進的光線C從光導102反射出。然而，一些光線可被反射朝向反射器152。在這種情況下，反射器152上的反射涂層或反射表面170使得這些光線作為光線N往回反射朝向并穿過光導102。如上所說，反射器152提供一種機構，所述機構用于增加向大樓內(nèi)部中提供的光量，特別是在例如自然光不足或不可用時。反射器152還可配備有提高其美學吸引力的各種特征。例如，反射器152可配置成在從大樓外部觀察時，看起來像定位在窗戶的相反側上的一對傳統(tǒng)百葉窗。也可應用其他美學效果。
[0035]除了上述特征以外，可視需要在參考圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10和圖11描述的示例性實施例中的任一個中提供多種另外特征。例如，光源114可由包括計時器的控制器來操作?；谝惶熘械臅r刻，控制器可激活或停用光源114，以便當自然光源不足或不可用時自動提供照明。控制器還可設置有調(diào)光功能，以使得例如在例如早晨或甚至幾個小時里逐漸增加或減少由光源114提供的光。視需要，控制器還可配置用于通過有線連接或無線連接連接至網(wǎng)絡如互聯(lián)網(wǎng)以獲得或下載天氣信息，并且根據(jù)這個獲得或下載的天氣信息(例如天氣報告為陰天或晴天)輸出增加或減少由光源提供的光的第二信號。
[0036]在一個實施例中，照明設備100或200包括至少一個光源、反射器、與反射器連接的電動機、感光器、與至少一個光源、電動機和感光器連接的控制器。感光器配置用于感測自然光等級。控制器配置用于接收來自感光器的信號輸出，所述信號輸出指示由所述感光器感測的自然光等級?？刂破鬟€可配置用于將自然光等級與預先確定的光等級(例如，由制造商選擇的一個等級)進行比較?；谶@一比較，控制器可生成確定反射器位置的輸出。
[0037]作為另一個實例，照明設備100或200包括感光器和與感光器連接的控制器。感光器配置用于感測自然光等級。控制器配置用于接收指示由所述感光器感測的自然光等級的信號；將自然光等級與預先確定的光等級進行比較；并且根據(jù)由所述感光器感測的自然光等級輸出操作所述第一光源或所述第二光源的信號。
[0038]用于光源114的燈的類型可為例如LED、熒光燈、激光器、白熾燈和/或其他燈。此夕卜，也可使用具有不同顏色的光源。例如，根據(jù)所需的顏色或其他效果，可將光源114設置為具有不同顏色的多個LED。
[0039]根據(jù)所需的照明效果，可將光源114劃分為單獨受控制的不同群組。例如，可將光源114劃分為具有特定顏色或色溫的第一光源群組和具有一種不同顏色或色溫的第二光源群組?？刂破骺膳c感光器連接，所述感光器測量從例如大樓外部上的自然光可獲得的光等級。控制器可比較由感光器測量的光等級，并隨后根據(jù)由感光器測量的光量提供操作第一光源或第二光源的輸出。視需要，可提供用戶借以手動地選擇第一光源或第二光源的開關。
[0040]另外舉例來說，第一光源可具有在約5500K至約6500K范圍內(nèi)的第一相關色溫(CCT)以比擬日光，并且第二光源可具有低于第一光源的第一色溫的第二 CCT，以為內(nèi)部提供更暖的光。也可應用光源的其他變型和構造。
[0041]另外舉例來說，照明設備100、200和/或反射器152、電動機156等的實施例可安裝在車輛或建筑物的頂和/或壁中或上。車輛的非限制性實例包括休閑車、火車車廂、飛機、航天器、水面船舶和水下船舶等。建筑物的非限制性實例包括海運集裝箱、移動房屋、活動房屋等。
[0042]本說明書使用實例來公開本發(fā)明，并且還讓所屬領域的技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及實施所涵蓋的任何方法。本發(fā)明的保護范圍由權利要求書限定，并可包括所屬領域的一般技術人員想出的其他實例。如果其他此類實例包括的結構要素與權利要求書的字面意義相同，或如果此類實例包括的等效結構要素與權利要求書的字面意義無實質(zhì)差別，則此類實例也屬于權利要求書的范圍。
【權利要求】
1.一種照明設備，所述照明設備包括: 光導，所述光導具有至少一個邊緣； 窗戶，所述窗戶包括所述光導； 至少一個光源，所述至少一個光源耦合至所述光導的所述邊緣并且配置用于向所述光導中提供光。
2.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，所述照明設備進一步包括定位成與所述邊緣和所述光源相鄰的反射器，所述反射器配置用于將來自所述光源的光引導朝向所述光導的所述邊緣。
3.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，所述照明設備進一步包括散熱器，所述散熱器與所述光源連接以便將熱能從所述光源傳導出去。
4.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，所述照明設備進一步包括: 感光器，所述感光器配置用于感測自然光等級；以及， 至少一個控制器，所述至少一個控制器配置用于: 接收與由所述感光器感測的所述自然光等級有關的信號； 將所述自然光等級與預先確定光等級進行比較；并且 根據(jù)由所述感光器感測的所述自然光等級輸出增加或減少由所述光源提供的光的第一信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，所述照明設備進一步包括計時器，可根據(jù)所述計時器基于一天中的時刻來調(diào)整由所述光源輸出的光。
6.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，所述照明設備進一步包括: 至少一個控制器，所述至少一個控制器配置用于: 連接至網(wǎng)絡以便從所述網(wǎng)絡獲得天氣信息； 根據(jù)所獲得的天氣信息輸出增加或減少由所述光源提供的光的第二信號。
7.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，所述照明設備具有外側和內(nèi)側，所述照明設備進一步包括: 反射器，所述反射器定位在所述照明設備的所述外側上； 與所述反射器連接的電動機，所述電動機配置用于使所述反射器在1)第一位置與11)第二位置之間移動，所述第一位置與所述光導相鄰以用于將來自所述光源的光反射朝向所述照明設備的所述內(nèi)側，所述第二位置不與所述光導相鄰。
8.根據(jù)權利要求7所述的照明設備，所述照明設備進一步包括計時器，根據(jù)所述計時器可基于一天中的時刻來確定所述反射器的位置。
9.根據(jù)權利要求7所述的照明設備，所述照明設備進一步包括: 感光器，所述感光器配置用于感測自然光等級；以及， 至少一個控制器，所述至少一個控制器配置用于: 接收指示由所述感光器感測的所述自然光等級的信號； 將所述自然光等級與預先確定光等級進行比較；并且 根據(jù)由所述感光器感測的所述自然光等級生成確定所述反射器的位置的輸出。
10.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，所述照明設備進一步包括光伏電源，所述光伏電源用于提供操作所述電動機、所述光源或兩者的能量。
11.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，其中所述至少一個光源包括: 第一光源，所述第一光源具有在5500K至6500K范圍內(nèi)的第一相關色溫；以及 第二光源，所述第二光源具有低于所述第一光源的所述第一色溫的第二相關色溫。
12.根據(jù)權利要求11所述的照明設備，所述照明設備進一步包括: 感光器，所述感光器配置用于感測自然光等級；以及， 至少一個控制器，所述至少一個控制器配置用于: 接收與由所述感光器感測的所述自然光等級有關的信號； 將所述自然光等級與預先確定光等級進行比較；以及 根據(jù)由所述感光器感測的所述自然光等級輸出操作所述第一光源或所述第二光源的信號。
13.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，其中所述至少一個光源包括多個離散光源，其中所述離散光源中的至少一個具有與其他光源不同的顏色。
14.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，其中所述至少一個光源包括多個離散光源，其中所述離散光源中的至少一個具有與其他光源不同的相關色溫。
15.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，其中所述窗戶包括框架，在所述框架中，所述至少一個光源被遮蔽而不可見。
16.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，其中所述窗戶定位在建筑物的屋頂或外墻上。
17.根據(jù)權利要求1所述的照明設備，其中所述窗戶包含光可穿過的材料。
18.—種照明設備，所述照明設備包括: 光導，所述光導限定形成所述光導的周邊的多個邊緣； 窗戶，所述窗戶包括所述光導；以及 多個光源，所述光源與所述光導的所述多個邊緣連接。
【文檔編號】F21V17/02GK104508369SQ201380025492
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年4月22日 優(yōu)先權日:2012年5月17日
【發(fā)明者】L. 尤德 B., A. 克納普 T. 申請人:通用電氣照明解決方案有限責任公司