專利名稱：制造光學(xué)效果或模擬火的裝置以及包括其的模擬爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造光學(xué)效果的裝置，更具體地涉及用于模擬火、尤其是模擬火的火焰的裝置，且涉及包括此種裝置的模擬爐。
背景技術(shù)：
模擬爐眾所周知且已投放市場。這樣的模擬爐在模擬熾熱的余燼、尤其是火焰時(shí)所實(shí)現(xiàn)的真實(shí)感已經(jīng)達(dá)到了較高水平。但是，總是存在改進(jìn)的空間。當(dāng)前市場上的大多數(shù)模擬爐使用機(jī)電裝置來模擬火焰。此類公知裝置以GB 2 230 335中所述裝置為代表，其包括光源、觀看屏、和安裝到觀看屏后的反射“旗幟”。旗幟由光源照亮，并通過觀看屏進(jìn)行觀看。旗幟在強(qiáng)風(fēng)中翻涌。屏幕觀看屏部分地散射光，這增強(qiáng)了通過所照亮的旗幟的翻涌而產(chǎn)生的火焰景象。機(jī)電裝置使得可靠性可能低于所希望達(dá)到的可靠性，且其制造也相對昂貴。因此，本發(fā)明尋求提供一種模擬爐中的火焰和熾熱余燼的替代裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求通過響應(yīng)于電信號(hào)利用配置成提供火焰效果的主動(dòng)顯示器來滿足這個(gè)需求。理想地，該顯示器通過由諸如LCD或電致發(fā)光材料的電響應(yīng)性材料和/或可改變火焰模擬裝置的不透明度的材料所形成的屏幕提供。在本發(fā)明的語境中，術(shù)語“主動(dòng)”表示所顯示的影像與電信號(hào)在顯示屏幕上的施加直接相關(guān)。用語“電響應(yīng)性”意在限定響應(yīng)電激勵(lì)而使在屏幕上看見的顯示影像發(fā)生變化的屏幕。
依據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種模擬火焰爐(fire)，所述爐包括配置成支撐主動(dòng)顯示屏幕的外殼，所述顯示屏幕響應(yīng)電信號(hào)來提供火焰效果顯示，第一人造燃料床，第二人造燃料床，并且其中，所述顯示屏幕定位于第一人造燃料床和第二人造燃料床之間。
理想地，第一人造燃料床朝爐的前部定位，且理想地，第二人造燃料床朝爐的后部定位，第一人造燃料床和第二人造燃料床定位于爐的下部部分中。
理想地，所述顯示由具有外表面和內(nèi)表面的屏幕提供。當(dāng)組裝所述爐時(shí)，理想地，屏幕的外表面的一部分抵接第一人造燃料床的內(nèi)部部分，且屏幕的內(nèi)表面的一部分抵接第二人造燃料床的外部部分。
理想地，屏幕自第一人造燃料床和第二人造燃料床向上延伸，使得在使用中，顯示在所述屏幕上的火焰看起來源自于人造燃料床。
理想地，屏幕至少是半透明，使得第二人造燃料床透過屏幕可見。
屏幕可由液晶顯示器(LCD)形成。LCD屏幕有很多類型，且它們可廣義地分類成反射性和透射性的。在本發(fā)明的語境中，透射性LCD顯示器為優(yōu)選的。此種顯示器需要使用背光。在此種情況下，理想地，所述爐包括位于屏幕的后方、第二人造燃料床之后的背光，該背光配置成照亮屏幕區(qū)域。背光可配置成持久地照亮LCD屏幕，使得第二人造燃料床透過屏幕總是可見的。替代地，背光可被選擇性地激活以與爐上的火焰顯示一致。
理想地，散射屏幕位于距離所述LCD屏幕后表面約75mm處。
所述爐的外殼限定一內(nèi)部區(qū)域，該內(nèi)部區(qū)由所述屏幕限定前部并由所述散射屏幕限定后部，第二人造燃料床位于這個(gè)內(nèi)部區(qū)域內(nèi)。該內(nèi)部區(qū)域可附加地包括側(cè)壁。側(cè)壁和散射屏幕可設(shè)置有對應(yīng)爐的爐膛的圖案，使得對于位于爐前的人的視覺效果是火在壁爐內(nèi)部燃燒。該圖案也可設(shè)置成由散射材料制造并配置成類似于砌磚或一些其它合適圖案的三維形式。
內(nèi)部區(qū)可附加地包括配置成照亮第二人造燃料床的一個(gè)或多個(gè)頂燈。
理想地，第一人造燃料床和第二人造燃料床包括可堆疊在LCD屏幕任一側(cè)上的元件，諸如木頭、煤炭、卵石等。
理想地，在LCD屏幕上顯示的火焰通過產(chǎn)生火燃燒的記錄并在屏幕上重播該記錄而提供。
主動(dòng)顯示屏幕可替換地由電致發(fā)光屏幕提供，該電致發(fā)光屏幕包括支撐基底、第一電極層、包括至少一種電致發(fā)光材料的層、以及第二電極層，其中第一電極層分成可分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的電致發(fā)光層部分在該區(qū)段受到激勵(lì)時(shí)發(fā)光；以及控制單元，其用于以預(yù)定、隨機(jī)或偽隨機(jī)順序激勵(lì)所述的第一電極層的區(qū)段。
理想地，所述控制單元操作為順序地激勵(lì)所述第一電極層的區(qū)段或區(qū)段組以具有類似于火焰的形狀。
在本發(fā)明該方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，模擬火焰爐進(jìn)一步包括成形為表示火焰的不同電致發(fā)光材料層區(qū)域，每個(gè)所述區(qū)域均包括發(fā)出類似火焰顏色的光的一種或多種電致發(fā)光材料。
優(yōu)選地，所述模擬火焰爐進(jìn)一步包括安裝于所述外殼內(nèi)、直接位于所述電致發(fā)光屏幕下方的模擬或人造燃料床。
人造燃料床可由設(shè)置成三維構(gòu)造的電致發(fā)光材料形成，以相似于燃料床。這樣的由EL材料制造形成燃料床可由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，諸如真空成型。附加地，諸如木頭或煤炭等各個(gè)復(fù)制燃料件可由EL材料形成。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地提供多個(gè)所述電致發(fā)光屏幕。
在此類實(shí)施方式中，所述多個(gè)屏幕的其中一個(gè)可用于提供燃料床，且所述多個(gè)屏幕中的另一個(gè)可用于提供火焰效果顯示。如果提供兩個(gè)此類屏幕，理想地，所述多個(gè)屏幕中的第一和第二屏幕配置成基本上彼此垂直。
可選地，提供有效照亮電致發(fā)光屏幕的局部區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)光源。
優(yōu)選地，所述光源從后部照亮所述電致發(fā)光屏幕。
優(yōu)選地，所述光源包括單獨(dú)的LED、或LED組或陣列。
依據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種用于制造火焰效果的爐裝置，該裝置包括外殼；包括用于提供可變不透明度的裝置的屏幕，其包括支撐基底、第一電極層、在經(jīng)受電場時(shí)提供可變不透明度的材料層、以及第二電極層，其中第一電極層分成可分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的用于提供可變不透明度的材料層部分在所述區(qū)段被激勵(lì)時(shí)改變其不透明度；有效照亮所述屏幕的局部區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)光源；以及用于以預(yù)定、隨機(jī)或偽隨機(jī)順序激勵(lì)第一電極層的所述區(qū)段的控制單元。
理想地，所述控制裝置操作為順序地激勵(lì)具有類似于火焰的形狀的所述第一電極層的區(qū)段或區(qū)段組。
在本發(fā)明該方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，用于提供可變不透明度的材料層分成預(yù)定形狀的不同區(qū)域。
優(yōu)選地，所述用于提供可變不透明度的材料層的不同區(qū)域成形為表示火焰，其中所述光源適配成提供類似火焰顏色的光。
優(yōu)選地，所述模擬火焰效果的爐進(jìn)一步包括安裝于所述外殼內(nèi)、直接位于所述屏幕下方的模擬燃料床。
優(yōu)選地，所述光源從后部照亮所述屏幕。
優(yōu)選地，所述光源包括單獨(dú)的LED、或LED組或陣列。
優(yōu)選地，用于提供可變不透明度的裝置是液晶聚合物(LCP)器件或懸浮粒子器件(SPD)。
依據(jù)本發(fā)明再一方面，提供一種用于制造光學(xué)火焰效果的人造爐裝置，其包括外殼；屏幕，其包括支撐基底；第一電極層；電致發(fā)光材料層；以及第二電極層；其中所述第一電極層分成可分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的電致發(fā)光層部分在該區(qū)段受到激勵(lì)時(shí)發(fā)光；第三電極層；當(dāng)經(jīng)受電場時(shí)提供可變不透明度的材料層；以及第四電極層，其中第三電極層分成可分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的提供可變不透明度的材料層部分在該區(qū)段受到激勵(lì)時(shí)改變其不透明度；以及用于以預(yù)定、隨機(jī)或偽隨機(jī)順序激勵(lì)第一電極層和第三電極層的所述區(qū)段的控制單元。
此種裝置可附加地包括位于外殼下部的第一燃料床和第二燃料床，且LCD屏幕設(shè)置于第一燃料床和第二燃料床之間并自此向上延伸。
理想地，所述控制裝置操作為順序地激勵(lì)具有類似于火焰的形狀的所述第一電極層的區(qū)段或區(qū)段組。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明此方面的模擬火焰爐，包括不同的電致發(fā)光材料層區(qū)域，其成形為表示火焰，每個(gè)所述區(qū)域包括發(fā)出類似火焰顏色的光的一種或多種電致發(fā)光材料。
優(yōu)選地，所述控制裝置適于操作為順序地激勵(lì)具有類似于火焰的形狀的所述第三電極層的區(qū)段或區(qū)段組。
優(yōu)選地，用于提供可變不透明度的材料層分成預(yù)定形狀的不同區(qū)域。
優(yōu)選地，用于提供可變不透明度的材料層的所述不同區(qū)域成形為表示火焰。
優(yōu)選地，此方面的模擬火焰效果的爐進(jìn)一步包括有效照亮所述屏幕的局部區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)光源。
優(yōu)選地，所述光源適配成提供類似火焰顏色的光。
優(yōu)選地，此方面的模擬火焰效果的爐進(jìn)一步包括安裝于所述外殼內(nèi)、直接位于所述屏幕下方的模擬燃料床。
在本發(fā)明的再一實(shí)施方式中，提供一種模擬火焰爐，其包括LCD屏幕和由EL材料形成的一個(gè)或多個(gè)屏幕的組合。在這樣的實(shí)施方式中，理想地，EL屏幕設(shè)置于外殼內(nèi)部區(qū)域內(nèi)。
依據(jù)本發(fā)明又一方面，一個(gè)或多個(gè)人造燃料床可通過模制成類似于燃料床部件的電致發(fā)光材料片提供。在這樣的實(shí)施方式中，對該片施加電激勵(lì)，以實(shí)現(xiàn)所述片的多個(gè)區(qū)域之一的顏色的變化，從而正確地提供燃料床效果。
為更好理解本發(fā)明的目的以示出本發(fā)明可如何實(shí)施，將參照下列附圖僅以舉例方式進(jìn)行說明，其中圖1是示出依據(jù)本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施方式的爐的大致配置的示意性橫截面圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明的火焰模擬屏幕上的典型配置；圖3示出依據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光屏幕的典型構(gòu)造；圖4示出圖1的實(shí)施方式的變型；圖5示出依據(jù)本發(fā)明的模擬爐或爐子的替代構(gòu)造；圖6是沿圖5的線VI-VI的橫截面圖；圖7示出依據(jù)本發(fā)明的模擬爐子或爐的另一替代構(gòu)造；圖8示出依據(jù)本發(fā)明、包括多個(gè)屏幕的模擬爐子或爐的另一替代構(gòu)造；圖9是示出依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的爐的大致配置的示意性橫截面圖；圖10是依據(jù)圖9實(shí)施方式的火焰模擬屏幕上的典型配置；圖11示出依據(jù)本發(fā)明的LCP或SPD屏幕的典型構(gòu)造；圖12示出依據(jù)本發(fā)明的電致發(fā)光LCP/SPD屏幕的典型構(gòu)造；圖13是示出依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的爐的大致配置的示意性橫截面圖；圖14是示出包括非平面式電致發(fā)光屏幕的類似于圖4情況的爐的大致配置的示意性橫截面圖；
圖15示出OLED的典型配置；圖16示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的模擬爐的分解圖；圖17是穿過依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的模擬燃料床的剖面；圖18是示出本發(fā)明另一實(shí)施方式的示意圖，其中使用EL片作為屏幕的框架。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行描述，所述優(yōu)選實(shí)施方式例示了利用由諸如LCD或電致發(fā)光材料的電響應(yīng)性材料、和/或其它可改變模擬火焰的不透明度的材料所形成的屏幕來提供電爐。
對于屏幕由電致發(fā)光材料形成的情況，可以理解，電致發(fā)光材料本身是眾所周知的。電致發(fā)光是材料在經(jīng)受電場時(shí)發(fā)光。磷光體電致發(fā)光是在20世紀(jì)早期發(fā)現(xiàn)的，最初應(yīng)用于電致發(fā)光粉末式燈，并取得有限成功。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代得到進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)生柔性電致發(fā)光磷光體，其作為背光結(jié)合到LCD顯示器內(nèi)。此種柔性磷光體材料通過將磷光體嵌入或包封進(jìn)諸如玻璃或聚合物材料的基體內(nèi)并將所生成的粉末層夾于兩個(gè)電極之間而制造。結(jié)合此種粉末型磷光體的裝置公知為“厚膜”或“粉末”電致發(fā)光裝置。
所謂的“薄膜”裝置也是公知的，其采用沉積于基底上的電致發(fā)光磷光體薄膜。薄膜技術(shù)已用于制造電致發(fā)光顯示器，例如US 5 463 279中所描述的。
眾所周知，除了如上所述的無機(jī)電致發(fā)光材料之外，也可使用有機(jī)電致發(fā)光材料。此種材料的選擇描述于GB 2 394 109中，其內(nèi)容以參引方式結(jié)合進(jìn)本文。
眾所周知，在電致發(fā)光裝置內(nèi)也使用發(fā)光共軛聚合物(LEP)。諸如聚對苯撐乙烯(p-phenylenevinyline)的LEP示例描述于WO 90/13148中，其內(nèi)容以參引方式結(jié)合進(jìn)本文。
有機(jī)電致發(fā)光材料、尤其是聚合物電致發(fā)光材料常常稱作OLED(有機(jī)發(fā)光二極管或有機(jī)發(fā)光元件)。在OLED中所使用的半導(dǎo)體聚合物公知為PLED(聚合物L(fēng)ED)。OLED一直快速發(fā)展，特別是作為例如用于便攜式(膝上型)計(jì)算機(jī)中所用的LCD顯示器的替代品。眾多發(fā)射各種不同顏色光的PLED眾所周知。OLED較LCD的有利之處在于發(fā)光是OLED聚合物的固有性質(zhì)，從而其消耗功率顯著低于必須進(jìn)行背后照明的LCD。關(guān)于OLED的更多信息能夠在很多專利資料源中查到，例如Cambridge Display Technology Ltd.的很多專利。用于OLED的聚合物例如可從美國佛羅里達(dá)州Jupiter的H W Sands Corp購得。OLED的典型配置在圖15中示出。圖15的裝置包括基底50，典型地，其為玻璃基底；具有較大功函數(shù)的材料的電極層52，諸如氧化銦錫(ITO)層；聚合物層(PLED層)54；以及另一具有較低功函數(shù)的材料的電極層56，諸如鈣層。觸點(diǎn)58、60提供至控制電路62的連接。當(dāng)然也提供用于保護(hù)OLED的阻擋層和覆蓋層。
本發(fā)明的裝置和模擬火焰爐原則上能夠采用上述技術(shù)的任何一種。
現(xiàn)參見附圖，其中圖1大致非限制性地示出包括外殼12的模擬爐10的配置。外殼12可依任何所需形式構(gòu)建以模擬真實(shí)固體燃料爐或爐子的構(gòu)造，并可選擇性地包括透明前屏幕或視窗12A。在外殼12的前部是模擬燃料床14。燃料床14可包括由塑料材料形成的模制件，對其進(jìn)行成形和著色以類似于擱置在余燼床上的燃料件。例如，該模制件可表示擱置在熾熱余燼床(主要著色成紅色和橙色)上的木頭(主要著色成茶褐色)。在替代構(gòu)造中，燃料床可包括由經(jīng)過成形和著色的塑料模制件形成的余燼床，且在余燼床上擱置離散的模擬燃料件，諸如木頭或煤炭。燃料床14可由光源16從下方照亮。來自光源16的光可由用于提供閃爍效果的裝置18反射，裝置18在所示示例中是一根具有大致徑向的反射材料件的軸。該軸繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，如箭頭18A所示?？商峁?0，使得來自光源16的光除經(jīng)由閃爍裝置18外，不會(huì)落到燃料床14上。如果需要，可提供從上方照亮燃料床的光源22。替代地，模制件可由電致發(fā)光(EL)材料形成，由于電致發(fā)光材料正是電響應(yīng)性材料，因此無需附加光源就能夠使用。將正確圖案施加到模制成的EL屏幕，隨后順序地利用特定控制順序以實(shí)現(xiàn)模制件不同部分的模擬，這能夠?qū)崿F(xiàn)模制件的受控照明，從而有效地模擬燃料床。此種實(shí)施方式示于圖17中，其中燃料床1700由EL材料制造并成形，以提供與該床的各個(gè)燃料件類似的輪廓1710。
為提供火焰效果以模擬真實(shí)火的火焰，模擬爐10可設(shè)置有電致發(fā)光(EL)屏幕30。此種屏幕的制造對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是眾所周知的。屏幕30典型地包括支撐基底或框架32，其優(yōu)選為大致剛性的并固定地安裝到外殼12內(nèi)(如圖18所示，可模制相同的或另外的EL材料件以形成框架)。合適的支撐基底可以為玻璃片、或者塑料板或片。支撐層34(其可與支撐基底32相同)承載第一電極層36。電致發(fā)光層38夾于第一電極層36和第二電極層40之間。典型的電極層由諸如氧化銦錫(ITO)的材料形成。提供有阻擋基底層42以包繞和保護(hù)下方的各層。屏幕內(nèi)可包括其它層，如電致發(fā)光材料領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員眾所周知的。阻擋基底和第二電極層必需由透明(或至少半透明)材料形成，使得層38的發(fā)光可被自由地觀看到。
在圖1所示的實(shí)施方式中——其中并未以隔離方式形成本發(fā)明所要求保護(hù)的部分，由于用戶不需要看穿屏幕30，因此第一電極層36、支撐基底32和支撐層34無需是透明的。實(shí)際上，希望屏幕不透明，以使用戶不能看到位于屏幕30后方的任何部件。相反，如圖4所示，在另一要求保護(hù)的模擬爐或爐子110的實(shí)施方式中，屏幕130(其相當(dāng)于圖1的屏幕30)安裝在燃料床14的中央。在屏幕130內(nèi)，所有部件都制成透明的(或至少基本上半透明)，使得用戶可看到燃料床14置于屏幕130后方的部分14A。以此方法，由屏幕130所產(chǎn)生的火焰幻想看起來是來自燃料床14的中央，從而提供更真實(shí)的效果。通過給屏幕30設(shè)置部分反射的前表面42’，在圖1的實(shí)施方式中能夠?qū)崿F(xiàn)相似效果。以此方法，用戶在屏幕30的前部看到燃料床14的反射，使得火焰幻想看起來位于燃料床14和其反射影像之間，因此使燃料床看起來具有較大的前-后深度。
如可具體從圖3中看到的，第一電極層36可分成離散區(qū)段36A、36B、36C、36D、36E，其中的每一個(gè)區(qū)段可由安裝于外殼12內(nèi)、用戶在正常使用中看不到的位置處的控制單元或驅(qū)動(dòng)器24獨(dú)立地激勵(lì)。本文所用術(shù)語“激勵(lì)”是指給第一電極層36的指定區(qū)段(比如36B)施加足以使電致發(fā)光層局部發(fā)光的電壓，術(shù)語“受到激勵(lì)”等的解釋也是如此。本發(fā)明的裝置當(dāng)然不局限于第一電極層36有五個(gè)區(qū)段的情況。原則上，為了適當(dāng)?shù)啬M火焰可依需要設(shè)置任意數(shù)量的區(qū)段。例如，第一電極和第二電極可構(gòu)建為主動(dòng)或被動(dòng)基質(zhì)電極(位于合適的基底上)，使得區(qū)段36A-E......N可為像素等級(jí)的。依據(jù)所需的影像(尤其是火焰影像)的性質(zhì)，大得多的區(qū)段36A-E......N也是可以的并且可能是所希望的?？刂茊卧?4包括必需的電子硬件和軟件，以控制第一電極層的區(qū)段36A-E的激勵(lì)?？刂茊卧?4可構(gòu)建成單獨(dú)地或成組地激勵(lì)電極層36的指定區(qū)段。例如，如果需要激勵(lì)大面積的電極層36，則這可通過同時(shí)激勵(lì)一起覆蓋所需的大面積的多個(gè)相鄰區(qū)段來實(shí)現(xiàn)。如可從圖2中看出，在一個(gè)實(shí)施方式中，電致發(fā)光屏幕包括多個(gè)大致呈火焰形狀的區(qū)域X、Y、Z。這些區(qū)域X、Y、Z對應(yīng)第一電極層區(qū)段36A-E的一個(gè)或多個(gè)。各個(gè)區(qū)域X、Y、Z可對應(yīng)于第一電極層的單個(gè)區(qū)段36A-E，或者對應(yīng)于多個(gè)此種區(qū)段?？刂茊卧?4可設(shè)定為依預(yù)定順序重復(fù)地激勵(lì)在區(qū)域X、Y、Z下的區(qū)段36A-E，該預(yù)定順序例如可為隨機(jī)的或偽隨機(jī)的。偽隨機(jī)順序?qū)τ^看者來說看起來是隨機(jī)的、但實(shí)際上在整個(gè)時(shí)間段內(nèi)一直重復(fù)。
電致發(fā)光材料層38也可優(yōu)選地分成區(qū)段或分區(qū)38A、38B、38C、38D和38E。這些分區(qū)可以正好對應(yīng)第一電極層的區(qū)段36A-E或可以并不正好對應(yīng)第一電極層的區(qū)段36A-E。例如，電致發(fā)光層38的指定分區(qū)可由第一電極層的一個(gè)以上區(qū)段激勵(lì)。分區(qū)38A-E可包括相同的電致發(fā)光材料，若需要也可包括不同的電致發(fā)光材料。例如，可在相鄰分區(qū)使用不同材料以提供不同火焰顏色?；鹧骖伾ǔＶ饕屈S色、紅色和橙色，但也可包括諸如出現(xiàn)在真實(shí)火焰內(nèi)所公知的其它顏色，例如藍(lán)色和綠色。舉例而言，如圖2所示的指定區(qū)域X、Y、Z可包括一個(gè)以上分區(qū)38A-E，使得指定火焰形狀可包括一種以上顏色。
因此，在這種實(shí)施方式中，為提供火焰效果，控制單元24以預(yù)定順序激勵(lì)第一電極層的選定區(qū)段36A-E。這些區(qū)段的激勵(lì)使相鄰的電致發(fā)光層38的部分發(fā)光。例如，在控制單元24的控制下，激勵(lì)順序可為(a)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域X的所有區(qū)段，(b)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域Y的所有區(qū)段，(c)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域Z的所有區(qū)段，(d)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域X的所有區(qū)段，以此類推。
在第一電極的區(qū)段是傳統(tǒng)像素尺寸或接近傳統(tǒng)像素尺寸的替代實(shí)施方式中，特定區(qū)域X、Y、Z是非必需的，需要的火焰形狀通過在控制單元24的控制下激勵(lì)區(qū)段的合適組合而產(chǎn)生。在此情況下，發(fā)出不同顏色的電致發(fā)光材料也可優(yōu)選地配置于與區(qū)段36A-E、N對應(yīng)的區(qū)域中的電致發(fā)光層內(nèi)。
圖5和圖6示出依據(jù)本發(fā)明的爐子或爐210的另一實(shí)施方式。盡管在圖1和圖3的實(shí)施方式中，電致發(fā)光屏幕30、130基本上是平面狀，但在圖5和圖6中，所提供的電致發(fā)光屏幕230為大致圓筒形。屏幕230是電致發(fā)光模擬火焰式裝置，除形成為大致圓筒形狀外，其在功能和構(gòu)造上等同于屏幕30、130。通過以此方法構(gòu)建屏幕230，可以模擬通常配置于房間中央(或至少和墻壁隔開)且具有高聳到房頂?shù)膶Ｓ脽焽杌驘煹?40類型的真實(shí)固體燃料爐或爐子。如果希望，用戶能夠繞爐子210行走并從所有角度觀看它。爐子210包括外殼212，其內(nèi)的屏幕230由任何合適的裝置支撐。外殼212也支撐燃料床214，燃料床214可包括分別位于屏幕230前方和后方的部分214A和214B。如果屏幕230制成為不透明的，并可選擇地具有反射性，則燃料床部分214B是非必要的。若需要，外殼212可包括內(nèi)部柱體213。若需要，內(nèi)部柱體213可為結(jié)構(gòu)性構(gòu)件，并為上部外殼部分212A提供支撐?？商娲?，屏幕230可具有足以支撐外殼部分212A的強(qiáng)度。柱體213的外表面可著色成暗黑色或類似顏色，以使用戶不易察覺到其存在?？商娲?，柱體213的表面可設(shè)置有反射性或部分反射性的涂飾層以提供對燃料床214的反射，并由此增加用戶對燃料床214的前-后深度感。柱體213也可提供用于安裝諸如控制單元24等爐子210部件的位置?？刹捎门c圖1和圖3的燃料床14的類似方式、利用一個(gè)或多個(gè)光源16和一個(gè)或多個(gè)閃爍裝置18從下方照亮燃料床214。
圖7示出依據(jù)本發(fā)明的爐子或爐310的另一實(shí)施方式，其用于靠墻壁安裝，諸如在壁爐或爐膛內(nèi)。爐310包括安裝于外殼312內(nèi)的彎曲狀電致發(fā)光屏幕330。外殼312也支撐具有分別位于屏幕330前方和后方的部分314A和314B的燃料床314。如果以相似于圖1的方式制成屏幕330的前表面，則可省略部分反射性燃料床部分314B。在此情況下，屏幕330也不需要是透明的。
在圖8所示的再一實(shí)施方式中，爐410包括支撐燃料床414的外殼412。外殼412還支撐多個(gè)離散的電致發(fā)光屏幕430A、430B、430C、430D等。屏幕430A-D可為平直的和/或彎曲的，但也可為與上述實(shí)施方式中的屏幕30、130、230、330大致相同的構(gòu)造。屏幕430A-D相對燃料床414配置于多個(gè)位置，給出從燃料床不同部分顯現(xiàn)的火焰幻想。以虛線表示的安裝在燃料床414下方的控制單元424控制各屏幕430A-D的照明順序以及相應(yīng)屏幕430A-D的第一電極的各區(qū)段36A-E的激勵(lì)順序。在替代配置中，屏幕430A-D中的一個(gè)或多個(gè)的尺寸可設(shè)計(jì)為表示單一火焰，且由此可由單一分區(qū)38A-E、N組成?？商娲?，各屏幕可具有不同區(qū)段38A-E(優(yōu)選具有不同的類似火焰顏色)以表示真實(shí)火焰的準(zhǔn)確顏色。
圖14示出大致相似于圖4的模擬火焰爐。為對應(yīng)部件給出對應(yīng)參考標(biāo)號(hào)，其中加上前綴“9”。圖14的爐包括非平面狀的電致發(fā)光屏幕930。例如，屏幕930可包括支撐基底932，該支撐基底932為成形的塑料模制件。在其它方面，屏幕大致具有與屏幕30、130、230、330、430相同的層構(gòu)造。屏幕930的非平面狀構(gòu)造增強(qiáng)了模擬火焰的三維外觀。屏幕930A可安裝在屏幕930的前面。屏幕930A能透射來自屏幕930的光，并包括反射性前表面930A’，借助于此前表面用戶看到燃料床914的反射影像，因此增強(qiáng)了燃料床914的感覺上的深度。在替代配置中，屏幕930A可省略，且燃料床914可沿屏幕930的前面和后面延伸。屏幕930僅例示性地為非平面屏幕，其它非平面形狀依據(jù)設(shè)計(jì)者的愿望也是可以。在此方面，電致發(fā)光疊片可以采用附接到諸如成形的塑料模制件的成形支撐件的撓性形式提供。例如，圖3中的層34和42可為支撐電極和電致發(fā)光材料層的撓性塑料膜。如上所述，這樣以撓性形式提供電致發(fā)光可用于提供由電致發(fā)光材料形成的燃料床。如果EL屏幕材料用于燃料床，則通常利用真空技術(shù)獲得該模制件，這是由撓性材料形成三維形狀領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所清楚的。依據(jù)本發(fā)明的教示，也可以單一連續(xù)片的方式提供配置成示出火焰效果和燃料床的EL顯示器。為獲得這種兩用顯示器，顯示片的第一部分可真空模制以反射燃燒灰燼。通過沿此部分彎曲所述片，可以呈現(xiàn)垂直于燃料床的火焰效果。通過將不同的控制器施加到所述片的一部分或其它部分，可以增加/降低火焰速度或增加/降低灰燼床的閃光速度。亮度級(jí)別也能夠改變。燃料床(其也可稱作灰燼床)也可配置為提供多種美學(xué)效果，例如和彩虹中一樣的顏色變化。
依據(jù)本發(fā)明教示，也可以將EL片模制成框架，其能夠用于支撐另一/相同的EL片、或者甚至由另一不同材料形成的片。此類示例示于圖18中，其中通過加工EL材料的邊緣部分輪廓，可以提供自支撐框架1800，其能夠獨(dú)立地被致動(dòng)以使框架上的照明效果和容置在該框架內(nèi)的屏幕1802的其余部分的照明效果不同。
圖9、10和11圖示本發(fā)明的另一替代實(shí)施方式。圖9示出總體的、非限制性的包括外殼512的模擬爐510的配置。外殼512可以任何所需形式構(gòu)建以模擬真實(shí)固體燃料爐或爐子的構(gòu)造，且可選擇地包括透明前屏幕或視窗512A。外殼512支撐模擬燃料床514。燃料床514可包括由塑料材料形成的模制件，對其進(jìn)行成形和著色以類似于擱置在余燼床上的燃料件。例如，模制件可表示擱置在熾熱余燼床(主要著色成紅色和橙色)上的木頭(主要著色成黑褐色)。在替代構(gòu)造中，燃料床可包括由經(jīng)成形而具有適當(dāng)輪廓的塑料模制件形成，且在余燼床上擱置有離散的模擬燃料件，諸如木頭或煤炭。燃料床514可由光源516從下方照亮。來自光源516的光可由用于提供閃爍效果的裝置518反射，裝置518在圖示示例中是一根具有大致徑向的反射材料件的軸。該軸繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，如箭頭518A所示?？商峁醢?20，使得來自光源516的光除經(jīng)由閃爍裝置518之外不能落在燃料床514上。如果需要，可提供光源522以從上方照亮燃料床。
為提供火焰效果以模擬真實(shí)火的火焰，這種實(shí)施方式中的模擬爐510設(shè)置有“懸浮粒子裝置”(SPD)或液晶聚合物(LCP)屏幕530。SPD的描述例如見于US 6 156 239中和美國紐約的Research FrontiersInc.很多其它專利。優(yōu)選的SPD包括一疊層，其中SPD材料及相關(guān)聯(lián)的電極安裝在一個(gè)或多個(gè)聚合膜上。屏幕530包括支撐基底532，其優(yōu)選為基本上剛性的并固定地安裝于外殼512內(nèi)。合適支撐基底532可以為玻璃片或塑料片。支撐層534(其可和支撐基底532相同或可為聚合膜)承載第一電極層536。SPD或LCP材料層538夾于第一電極層536和第二電極層540之間。通常的電極層536、540是由諸如氧化銦錫(ITO)的材料形成。提供阻擋基底層542以包繞和保護(hù)下面的各層。在屏幕內(nèi)亦可包括其它層，如SPD和LCP材料領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的。阻擋基底和第二電極層必需由透明(或至少半透明)材料形成。支撐基底532和支撐層534至少在特定區(qū)域內(nèi)由透明(或至少很大程度上的半透明)材料形成，如下所述。
目前使用SPD(有時(shí)也稱作“光閥”)來例如為建筑物提供具有增強(qiáng)性能的視窗。SPD具有在沒有電場施加時(shí)基本上不透明、但施加電場時(shí)就變得基本上透明的性能。更詳細(xì)地，SPD包括一對電極(如上所述)，該對電極之間是塑料膜，在該塑料膜內(nèi)，分子等級(jí)的桿狀粒子被包封進(jìn)很多均勻分布的單元內(nèi)。每個(gè)這樣的單元均含有許多桿狀粒子。在未施加電壓情況下，粒子隨機(jī)地定向并阻擋光。當(dāng)施加電壓(經(jīng)由電極)時(shí)，使得粒子按照電場排列并由此讓光通過。通過改變所施加的電壓能夠改變光透射程度。因此，SPD的不透明度能夠改變。LCP屏幕的表現(xiàn)相似，即，在沒有施加電場時(shí)，聚合物分子隨機(jī)地定向并因此阻擋光的透射。當(dāng)施加電場時(shí)，LCP聚合物分子排列而使光可以透射。對比SPD，LCP裝置僅具有透明或不透明狀況，進(jìn)而沒有改變不透明度的能力。通常的LCP屏幕在不透明狀況下可以(但非必要)為白色或類似蒼白色。在任一情況(SPD或LCP)下，“不透明”非排列狀態(tài)不一定阻擋全部光的透射，但該透射小到足以使難于或基本上不可能通過屏幕530觀看的程度。
在本實(shí)施方式中，第一電極層536分成離散的區(qū)段536A、536B、536C、536D、536E......536N等，其可在控制單元524的控制下被單獨(dú)地激勵(lì)。類似地，SPD或LCP層538可分成區(qū)段或分區(qū)538A-E等，其可以正好對應(yīng)第一電極層536的區(qū)段536A-E，也可以并不正好對應(yīng)第一電極層536的區(qū)段536A-E。例如，SPD或LCP層538的指定分區(qū)538N可為比電極層536的區(qū)段大的區(qū)域，并因此可由第一電極層536的一個(gè)以上區(qū)段激勵(lì)。如果例如第一電極層536的區(qū)段尺寸充分小，則不需要分區(qū)538A-E......N。
可從圖10中看出，屏幕530包括多個(gè)大致火焰形區(qū)域R、S、T。這些區(qū)域R、S、T對應(yīng)第一電極層區(qū)段536A-E的一個(gè)或多個(gè)。各區(qū)域R、S、T可對應(yīng)于第一電極層的單個(gè)區(qū)段536A-E，或者對應(yīng)于多個(gè)此種區(qū)段。控制單元524可設(shè)定為依預(yù)定順序激勵(lì)位于區(qū)域R、S、T下的區(qū)段536A-E，該預(yù)定順序例如可為隨機(jī)的或偽隨機(jī)的。偽隨意順序?qū)τ^看者來說看起來是隨意的，但實(shí)際上在整個(gè)時(shí)間段內(nèi)一直重復(fù)。在替代例中不存在固定的火焰成形區(qū)域X、Y、Z，且火焰形狀僅通過適當(dāng)激勵(lì)第一電極區(qū)段536A-E......N的相應(yīng)區(qū)段或區(qū)段組產(chǎn)生。因此，當(dāng)激勵(lì)第一電極536的指定區(qū)段536N時(shí)，SPD層鄰近區(qū)段536N的區(qū)域變得基本上透明。為提供火焰景象，由光源550A和550B在屏幕530后方提供照明，如圖9所示意性示出的。僅在SPD或LCP層538的指定區(qū)域通過激勵(lì)第一電極層536的區(qū)段536N中的特定區(qū)段或區(qū)段組而變得透明時(shí)，來自光源550A、B的光以最大感覺強(qiáng)度透過屏幕530的指定區(qū)域。即使在其最大不透明度(無電場)時(shí)，SPD或LCP材料也不是整個(gè)地不透明的，一些來自光源550A、B的光可在光源550A、B照亮?xí)r透過屏幕530。光源550A、B可自可能范圍內(nèi)選定。例如，光源550A、B可包括位于合適位置的一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)白熾燈或鹵素?zé)?。在此情況下，可利用濾光器或經(jīng)著色的反射器以提供所需顏色的光，且可提供反射器和擋板以確保光落入屏幕530的所需局部區(qū)內(nèi)。在替代配置中，特定的單獨(dú)光源可設(shè)置成與屏幕530的指定特定局部區(qū)域?qū)R，所述區(qū)域諸如第一電極層536的區(qū)段536N的特定區(qū)段或區(qū)段組。這些單獨(dú)光源可以是單獨(dú)選定的顏色和強(qiáng)度，以提供最優(yōu)模擬火焰效果。在一個(gè)優(yōu)選配置中，光源包括經(jīng)合適著色的LED或LED陣列(可能需要一個(gè)以上LED以照亮指定局部區(qū)域、區(qū)段536K的區(qū)段或區(qū)段組)。LED的使用使得可對光源的位置、顏色強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)置以獲得最優(yōu)效果。如果需要，可提供裝置552以散射來自光源550A、B的光。此種裝置可為本身具有散射性的附加屏幕或屏幕層，諸如摻有譬如二氧化鈦的不透明粉末的透明塑料材料或例如通過磨損其表面使其可散射的層?？商娲?，可使屏幕530對應(yīng)于區(qū)域R、S、T或其部分的離散區(qū)域是散射性的。屏幕530位于區(qū)域R、S、T外側(cè)的區(qū)域P可永久是不透明的。屏幕530的前表面可以至少部分地是反射性的以提供燃料床514的反射影像，并因此獲得從燃料床中央出現(xiàn)的火焰感覺。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，為提供火焰效果，控制單元524以預(yù)定順序激勵(lì)第一電極層的選定區(qū)段536A-E。激勵(lì)這些區(qū)段使得層538的對應(yīng)區(qū)域(例如區(qū)538A-E)變得透明?？刂茊卧?24也可優(yōu)選地依據(jù)在指定時(shí)間受到激勵(lì)的特定區(qū)段536A-E來控制光源550A、B的選擇性照明。
例如，在控制單元524控制下的激勵(lì)順序可為(a)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域R的所有區(qū)段，(b)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域S的所有區(qū)段，(c)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域T的所有區(qū)段，(d)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域R的所有區(qū)段，以此類推。如上所述，指定區(qū)域R、S、T可包括第一電極層536的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段。因此，指定區(qū)域R、S、T的不同區(qū)域可制成為具有不同倍率的透明度，或整個(gè)區(qū)域R、S、T可制成透明的，且所述不同區(qū)域可依據(jù)光源550A、B的選擇和特定配置顯示不同顏色。因此可獲得非常真實(shí)的火焰效果。
上述實(shí)施方式是依據(jù)在未經(jīng)受電場時(shí)不透明而在經(jīng)受電場時(shí)透明的LCP/SPD屏幕530描述的。當(dāng)然，通過結(jié)合在存在電場時(shí)透明而在沒有電場時(shí)變得不透明的層的屏幕，能夠獲得相同結(jié)果。在該上下文中，將有關(guān)電極層536的術(shù)語“激勵(lì)”解釋成，表示將電場從“開”狀態(tài)切換到“關(guān)”狀態(tài)，以產(chǎn)生屏幕530的透明分區(qū)538N。應(yīng)用和權(quán)利要求范圍應(yīng)當(dāng)據(jù)此理解。
配置控制單元24、524，使得各區(qū)段36A-E......N或536A-E......N以預(yù)定順序并定時(shí)地受到激勵(lì)，使得用戶的眼睛在一個(gè)位置或其它位置總是感覺到火焰的存在。并且，控制單元24、524可選擇地被程序化，使得用戶可從模擬爐的參數(shù)范圍中選擇，所述參數(shù)諸如火焰變化速度或所發(fā)出的光的強(qiáng)度。
本發(fā)明也涉及一種包括屏幕630的模擬火焰效果的爐，屏幕630包括電致發(fā)光層738和LCP或SPD層638，如圖12所示。屏幕630包括關(guān)聯(lián)于LCP或SPD層638的第一電極和第二電極636、640，還包括關(guān)聯(lián)于電致發(fā)光層738的第一電極和第二電極736、740。屏幕630還包括支撐基底632、支撐層634(其可和支撐基底632相同)、阻擋基底層642和分隔層644。以與上述實(shí)施方式的相同的方式，各第一電極736、636可分成離散區(qū)段736A-E......N和636A-E......N，這些區(qū)段可由控制單元(未圖示)單獨(dú)地激勵(lì)，類似地，電致發(fā)光層738和SPD/LCP層638分別可選擇地分成分區(qū)738A-E和638A-E......N。以此方法，即使電致發(fā)光層738的指定分區(qū)(例如738N)通過激勵(lì)對應(yīng)區(qū)段(例如第一電極736的736N)而被引發(fā)發(fā)光，由于使得SPD/LCP層638的對應(yīng)分區(qū)638N不透明，因此分區(qū)738N的一部分(甚或在指定時(shí)間全部)可全部被遮掩。因此實(shí)現(xiàn)了火焰模擬效果的變化程度的增強(qiáng)。
圖13示出與圖4的爐的構(gòu)造類似的模擬火焰效果的爐，且相似元件具有相似標(biāo)號(hào)且附加前綴“8”。屏幕830對應(yīng)屏幕130，且不需透明但應(yīng)當(dāng)半透明。因此，例如位于電致發(fā)光層38之后(相對于用戶來說)的第一電極層36或任何其它層優(yōu)選地為半透明的。為加強(qiáng)或增強(qiáng)由電致發(fā)光層38所發(fā)出的光，提供附加光源850A、850B。因此，當(dāng)激勵(lì)第一電極36的指定區(qū)段36N時(shí)，電致發(fā)光層38與所述區(qū)段36N相鄰的分區(qū)變得發(fā)光。除電致發(fā)光層38所發(fā)出的光之外，來自光源850A、B的光也穿過屏幕830傳輸。設(shè)置SPD或LCP層和對應(yīng)的第一電極和第二電極，使得僅在SPD或LCP層對應(yīng)發(fā)光分區(qū)36N的那些指定區(qū)域變得透明的地方，來自光源850A、B的光穿過屏幕830傳輸。
光源850A、850B可從可能范圍內(nèi)選定。例如，光源850A、B可包括位于合適位置的一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)白熾燈或鹵素?zé)?。在此情況下，可利用濾光器或經(jīng)著色的反射器以提供所需顏色的光，且可提供反射器和擋板以確保光落入屏幕830的所需局部區(qū)內(nèi)。在替代配置中，特定的單獨(dú)光源可設(shè)置成與第一電極層36的區(qū)段36N的特定區(qū)段或區(qū)段組對齊。這些單獨(dú)光源可以具有單獨(dú)選定的顏色和強(qiáng)度以提供最優(yōu)模擬火焰效果。例如，可選擇特定顏色的光源，以依據(jù)用戶感覺修改和增強(qiáng)由發(fā)光層36的指定分區(qū)36N所發(fā)出的光的顏色。在一個(gè)優(yōu)選配置中，光源包括經(jīng)適當(dāng)著色的LED或LED陣列(可能需要一個(gè)以上LED來照亮區(qū)段36N的指定區(qū)段或區(qū)段組)。LED的使用使得可對光源的位置、顏色端強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)置以定制最優(yōu)效果。如果需要，可提供裝置852以散射來自光源850A、B的光。此種裝置可為本身具有散射性的附加屏幕或屏幕層，諸如摻有譬如二氧化鈦的不透明粉末的透明塑料材料或例如通過磨損表面而具有散射性的層。可替代地，可使屏幕830對應(yīng)于如圖2的區(qū)域X、Y、Z或其部分的離散區(qū)域是散射性的。屏幕830位于區(qū)域X、Y、Z外側(cè)的區(qū)域可永久是不透明的。屏幕830的前表面可以至少部分地是反射性以提供燃料床814的反射影像，并因此獲得從燃料床中央出現(xiàn)的火焰感覺。
因此，為提供火焰效果，控制單元24以預(yù)定順序激勵(lì)第一電極層的選定區(qū)段36A-E。激勵(lì)這些區(qū)段使得電致發(fā)光層的諸如分區(qū)38A-E的對應(yīng)區(qū)域發(fā)光。如果存在，SPD/LCP的對應(yīng)分區(qū)可通過激勵(lì)它們的對應(yīng)第一電極區(qū)段而變得透明。控制單元24也可優(yōu)選地依據(jù)在任何指定時(shí)間被激勵(lì)的特定區(qū)段36A-E來控制光源850A、B的選擇性照明。
例如，在控制單元24控制下的激勵(lì)順序可為(a)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域X的所有區(qū)段，(b)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域Y的所有區(qū)段，
(c)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域Z的所有區(qū)段，(d)激勵(lì)第一電極層對應(yīng)區(qū)域X的所有區(qū)段，以此類推。如上所述，指定區(qū)域X、Y、Z可包括第一電極層36的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段。因此，可使指定區(qū)域X、Y、Z的不同區(qū)域發(fā)出不同倍率的光，或可使整個(gè)區(qū)X、Y、Z發(fā)出光，且所述不同區(qū)域可依據(jù)光源850A、B的選擇和特定配置以及特定的電致發(fā)光材料顯示不同顏色。因此可獲得非常真實(shí)的火焰效果。如果存在如852處所示的散射元件，由于對光源(其則優(yōu)選地為與屏幕的特定局部區(qū)域?qū)R的小型光源，諸如LED)照明的選擇性控制與對電致發(fā)光層分區(qū)的選擇性激勵(lì)相結(jié)合足以實(shí)現(xiàn)令人滿意的火焰效果，因此屏幕830可不需要LCP/SPD裝置。
控制單元24、524配置為，使各種區(qū)段36A-E或536A-E以預(yù)定順序并定時(shí)地受到激勵(lì)，使得用戶的眼睛在一個(gè)位置或其它位置總是感覺到火焰的存在。并且，控制單元24、524可選擇地被程序化，使得用戶可從模擬爐的參數(shù)范圍中選擇，所述參數(shù)諸如火焰變化速度或所發(fā)出的光的強(qiáng)度。
當(dāng)本發(fā)明的模擬火焰效果的爐不使用時(shí)，屏幕530、630不透明，且優(yōu)選地為暗色的。通過附加LCP或SPD裝置，能夠使屏幕30、130、230、330、430做成不透明的。由此獲得令人合意的不醒目效果。如果模擬火焰效果的爐包括前屏幕，例如圖1所示的12A，則它也可以構(gòu)建為在爐使用時(shí)透明而在爐不使用時(shí)不透明的LCP或SPD屏幕。
屏幕30、130、230、330、430、530的優(yōu)點(diǎn)是，它們非常薄，通常為10mm或更小。因此，依據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的模擬爐可制成為具有非常小的前-后尺寸，且同樣可適于直接地安裝在平面壁上。換言之，不需要爐膛或煙囪。這在打算將模擬爐安裝在現(xiàn)代建筑物、公寓或類似結(jié)構(gòu)的房間內(nèi)時(shí)較為有利。
在有利實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置和模擬火焰效果的爐可設(shè)置附加電致發(fā)光屏幕，或在屏幕30、130、230、330、430、530、830、930上設(shè)置附加電致發(fā)光材料和關(guān)聯(lián)電極，其配置成用于在火焰效果關(guān)閉時(shí)，提供不同于模擬火焰效果的美觀合意的圖像或圖案。在替代變型中，如果屏幕透明，圖像或圖片可位于屏幕之后，使得當(dāng)不需要電致發(fā)光火焰效果時(shí)，圖片可見。
如以上關(guān)于圖4和圖14所討論的，本發(fā)明可設(shè)置為在燃料床中央提供電響應(yīng)性屏幕。以此方法，可以提供顯示于屏幕上的火焰源自于燃料床的視覺效果。此類實(shí)施方式以分解圖的方式示于圖16中，且爐的外殼沒有明顯示出。在這種實(shí)施方式中，示出包括由電響應(yīng)性材料形成的屏幕1601的模擬火焰爐1600，該屏幕配置成實(shí)現(xiàn)模擬所述爐的火焰1602的顯示器。這種中央放置式屏幕/燃料床構(gòu)造的所示實(shí)施方式中的顯示器由主動(dòng)矩陣液晶顯示器(AM LCD)形成。該實(shí)施方式示出包括一組位于屏幕1601前方的木頭的第一人造燃料床1603、及包括一組位于屏幕1601后方的木頭的第二人造燃料床1604。以此方法，屏幕位于兩組木頭之間。通過將木頭靠著屏幕的內(nèi)表面1605和外表面1606堆起，屏幕1601將整個(gè)燃料床分成兩個(gè)床部件1603、1604。當(dāng)屏幕在使用中自第一人造燃料床和第二人造燃料床向上延伸時(shí)，顯示于屏幕上的火焰看起來是源自于人造燃料床。
理想地，第一人造燃料床朝爐的前部定位，第二人造燃料床朝爐的后部定位，第一人造燃料床和第二人造燃料床定位于爐的下部。
理想地，屏幕為至少半透明狀，使得可透過屏幕看見第二人造燃料床。由于透射性的LCD是本發(fā)明應(yīng)用的優(yōu)選類型，因此必需從背后照亮LCD屏幕以提供這樣的透明性。傳統(tǒng)上，這可在傳統(tǒng)LCD屏幕的應(yīng)用內(nèi)通過將背光裝置粘著到LCD屏幕的后表面而使這兩者彼此緊密接觸來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，所述爐理想地包括位于屏幕1601后方且位于第二人造燃料床1604之方的背光1607，背光配置成照亮屏幕區(qū)域。背光可配置成持久地照亮LCD屏幕，或替代地，背光可選擇性地激活以與所述爐上的火焰的顯示一致。因此，本發(fā)明在背光和它所照亮的LCD屏幕之間設(shè)置物理隔離。
LCD可從公知為不施加電場時(shí)透明的扭轉(zhuǎn)向列(TN)類型選擇、或甚至從沒有電力時(shí)不透明的例如豎直排列型(VA)或平面轉(zhuǎn)換型(IPS)的類型中選擇。所有這三種類型都在施加電場時(shí)變得透明，這樣就需要背光以使用戶能看到屏幕上的影像。
背光可由諸如白熾光燈泡、一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)、電致發(fā)光面板(ELP)、或冷陰極熒光燈(CCFL)的光源提供。盡管ELP在其整個(gè)表面范圍內(nèi)發(fā)出均勻光，但其它背光通常采用散射器以從非均勻照明源提供均勻光，其中非均勻照明源配置成照亮散射屏幕，散射屏幕使入射到散射屏幕上的光散射，以提供范圍基本上等于LCD屏幕區(qū)域的散射光源。理想地，散射屏幕是通常使用的、為本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知類型的與LCD屏幕一起使用的現(xiàn)有供應(yīng)部件。
背光可由配置成照亮散射屏幕1609的照明源1608提供，散射屏幕使入射到散射屏幕上的光散射，以提供范圍基本上等于LCD屏幕區(qū)域的散射光源。散射屏幕可位于距離LCD屏幕任一距離處，但發(fā)現(xiàn)距離LCD屏幕后表面約75mm是令人合意的距離。
LCD屏幕、散射屏幕和第二燃料床的配置限定了內(nèi)部區(qū)域1610，其由該屏幕限定前部并由散射屏幕限定后部，第二人造燃料床位于這個(gè)內(nèi)部區(qū)域內(nèi)。內(nèi)部區(qū)域可附加地包括側(cè)壁1611。理想地，側(cè)壁和散射屏幕設(shè)置有圖案1612，其對應(yīng)例如位于爐的爐膛上的砌磚圖案，使得位于爐前的人的視覺效果是火在壁爐內(nèi)燃燒。
內(nèi)部區(qū)域可附加地包括配置成照亮第二人造燃料床和/或內(nèi)部區(qū)域的側(cè)壁的一個(gè)或多個(gè)頂燈1613。此種頂燈理想地定向或阻擋成確保不會(huì)直接將附加照明導(dǎo)引到屏幕1606上。
理想地，在LCD屏幕上顯示火焰1602是通過對火燃燒進(jìn)行記錄并在屏幕上重播該記錄而提供。為實(shí)現(xiàn)此目的，需要電路且在圖16中將它示意性地示為電氣耦聯(lián)到屏幕1601的屏幕驅(qū)動(dòng)電路1614。
圖16的爐可配置成包括基座燃料床1615，其可設(shè)置合適尺寸的平面支撐構(gòu)件以支撐木頭1603。此種基座燃料床可附加地設(shè)置有照明源1516以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或兩個(gè)燃料床下向上照明的效果。
雖然照明源1608、1610、1616示為熒光燈，但可以理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可利用很多不同類型的照明設(shè)備中的任何一種。
雖然對于本發(fā)明所述的裝置是就火焰效果的爐進(jìn)行描述，但其它效果亦是可以的且落入本發(fā)明范圍內(nèi)。例如，本文所述構(gòu)造可簡單地用于提供變化的光圖案的美觀合意的效果，所述光圖案可以類似于火焰也可以不類似于火焰。燃料床14、114、214、314、414、514可用另一美觀合意構(gòu)造替代，諸如經(jīng)過著色或無色的玻璃床或塑料床、真實(shí)或模擬卵石的床等。
依據(jù)本發(fā)明的模擬火焰效果的爐可以設(shè)置有熱源也可以未設(shè)置有熱源。通常的熱源是安裝于外殼12、212、312、412、512內(nèi)的排出經(jīng)加熱氣流的暖風(fēng)機(jī)。也可使用輻射加熱器。但是，現(xiàn)在很多住宅、辦公室、旅館等采用中央式供熱，因此不再需要附加加熱。因而，本發(fā)明的火焰效果的爐可在具備任意熱源的情況下使用，例如用以提供房間內(nèi)的吸引人的焦點(diǎn)。
SPD或LCP屏幕的使用也可適配于圖5、6和7所示的采用彎曲狀屏幕的模擬爐構(gòu)造類型。
盡管本發(fā)明是參照優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，但可以理解，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，一幅附圖中的整體或元件可與另一附圖的那些互換。例如，圖16的配置可和例如圖9配置內(nèi)所用的前屏幕一起使用。以此方法，可以理解，透過LCD屏幕(約6％透射率)的光的減弱效果(其將影響第二燃料床的可視亮度)可通過設(shè)有前屏幕并利用該前屏幕以減弱第一燃料床的可視度而抵消，由此在爐前的觀看者觀看時(shí)，均衡它們各自的光強(qiáng)。替代地或事實(shí)上，也給將這個(gè)附加面板提供于模擬爐的前部，后部燃料床能夠以比前部燃料床高的亮度級(jí)別照亮。可平衡第一燃料床和第二燃料床的視覺感覺的另一方法是，通過以完全不同的可視表面配置燃料床的木頭。此種配置可包括使這些木頭向可視屏幕的外側(cè)取向，以具有面向屏幕的水平的一半木頭，使得從前部可視的顏色將為樹皮色。在內(nèi)側(cè)上，另一半木頭將面對具有經(jīng)新砍伐和燃過木材的屏幕。雖然木頭內(nèi)部的較淺顏色因?yàn)長CD屏幕的吸收特性而減弱，但來自屏幕前部的樹皮的較深顏色也一樣不高。因此，對于模擬爐前的觀看者而言，兩個(gè)木頭看來具有相同的反射率，進(jìn)而不再需要匹配顏色。
用語“包括”在本說明書中使用時(shí)是為闡明所陳述特征、整體、步驟或部件的存在，而不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、部件或其組合的存在或附加。
權(quán)利要求
1.一種模擬火焰爐，所述爐包括配置成支撐主動(dòng)顯示屏幕的外殼，所述顯示屏幕響應(yīng)電信號(hào)而提供火焰效果顯示，第一人造燃料床，第二人造燃料床，以及其中，所述顯示屏幕定位于所述第一人造燃料床和所述第二人造燃料床之間。
2.如權(quán)利要求1所述的爐，其中，所述第一人造燃料床朝所述爐的前部定位，且所述第二人造燃料床朝所述爐的后部定位，所述第一人造燃料床和所述第二人造燃料床位于所述爐的下部。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的爐，其中，所述顯示由具有外表面和內(nèi)表面的屏幕提供，所述屏幕配置為所述爐組裝時(shí)，所述屏幕的外表面的一部分抵接所述第一人造燃料床的內(nèi)部部分，而所述屏幕的內(nèi)表面的一部分抵接所述第二人造燃料床的外部部分。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的爐，其中，所述屏幕自所述第一人造燃料床和第二人造燃料床向上延伸，使得在使用中顯示在所述屏幕上的火焰看起來源自于所述人造燃料床。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的爐，其中，所述屏幕是至少半透明的，使得所述第二人造燃料床透過所述屏幕可見。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的爐，其中，所述屏幕由液晶顯示器(LCD)形成。
7.如權(quán)利要求6所述的爐，其進(jìn)一步包括位于所述屏幕后方、所述第二人造燃料床之后的背光，所述背光配置成照亮所述屏幕的區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的爐，其中，所述背光配置成持久地照亮所述LCD屏幕，使得所述第二人造燃料床透過所述屏幕總是可見的，或替代地，所述背光選擇性地激活以與所述爐上的火焰顯示一致。
9.如權(quán)利要求7或8所述的爐，其中，所述背光由配置成照亮散射屏幕的照明源提供，所述散射屏幕使入射到所述散射屏幕上的光散射，以提供范圍基本上等于所述LCD屏幕的區(qū)域的散射光源。
10.如權(quán)利要求9所述的爐，其中，所述散射屏幕位于距離所述LCD屏幕后表面約75mm處。
11.如權(quán)利要求9至10中任一項(xiàng)所述的爐，其中，所述爐的外殼限定一內(nèi)部區(qū)域，所述內(nèi)部區(qū)域由所述屏幕限定前部并由所述散射屏幕限定后部，所述第二人造燃料床位于所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，且其中，所述內(nèi)部區(qū)域附加地包括側(cè)壁。
12.如權(quán)利要求11所述的爐，其中，所述側(cè)壁和所述散射屏幕設(shè)置有對應(yīng)于爐的爐膛的圖案，使得位于爐前的人的視覺效果是火在壁爐內(nèi)部燃燒。
13.如權(quán)利要求11或12所述的爐，其中，所述內(nèi)部區(qū)域附加地包括一個(gè)或多個(gè)頂燈，其配置成照亮所述第二人造燃料床和/或所述內(nèi)部區(qū)域的側(cè)壁。
14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的爐，其中，所述第一人造燃料床和所述第二人造燃料床包括能夠堆疊在所述屏幕任一側(cè)上的部件，諸如木頭。
15.如權(quán)利要求14所述的爐，其中，所述木頭配置為位于所述第一燃料床上的木頭以它們的樹皮側(cè)朝外的方式呈現(xiàn)，而位于所述第二燃料床上的木頭以它們的樹皮側(cè)朝內(nèi)的方式呈現(xiàn)。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的爐，其中，在所述屏幕上的火焰顯示是通過首先進(jìn)行火燃燒的記錄、然后在所述屏幕上重播該記錄而提供。
17.如權(quán)利要求1所述的爐，其中，所述主動(dòng)顯示屏幕由下列元件提供電致發(fā)光屏幕，其包括支撐基底、第一電極層、包括至少一種電致發(fā)光材料的層、以及第二電極層，其中，所述第一電極層分成能夠分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的電致發(fā)光層部分在所述區(qū)段被激勵(lì)時(shí)發(fā)光；以及控制單元，其用于以預(yù)定、隨機(jī)或偽隨機(jī)順序激勵(lì)所述第一電極層的所述區(qū)段。
18.如權(quán)利要求17所述的爐，其中，所述控制單元操作為順序地激勵(lì)具有相似于火焰的形狀的所述第一電極層的區(qū)段或區(qū)段組。
19.如權(quán)利要求18所述的爐，其進(jìn)一步包括不同的電致發(fā)光材料層區(qū)域，它們成形為表示火焰，每個(gè)所述區(qū)域包括發(fā)出類似火焰顏色的光的一種或多種電致發(fā)光材料。
20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的爐，其包括多個(gè)電致發(fā)光屏幕，所述電致發(fā)光屏幕中每個(gè)屏幕均包括支撐基底、第一電極層、包括至少一個(gè)電致發(fā)光材料的層、以及第二電極層，其中，所述第一電極層分成能夠分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的所述電致發(fā)光層部分在所述區(qū)段被激勵(lì)時(shí)發(fā)光。
21.如權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的爐，其進(jìn)一步包括有效照亮所述電致發(fā)光屏幕的局部區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)光源。
22.如權(quán)利要求21所述的爐，其中，所述光源從后部照亮所述電致發(fā)光屏幕。
23.如權(quán)利要求21或22所述的爐，其中，所述光源包括單獨(dú)的LED、或LED組或陣列。
24.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的爐，其中，所述燃料床至少其中一個(gè)由電致發(fā)光(EL)元件形成，所述EL元件提供燃料床的三維表示，所述元件的所述部分由電信號(hào)選擇性地致動(dòng)以實(shí)現(xiàn)該部分的發(fā)光度變化。
25.一種模擬火爐裝置，包括外殼；包括用于提供可變不透明度的裝置的屏幕，其包括支撐基底、第一電極層、在經(jīng)受電場時(shí)提供可變不透明度的材料層、以及第二電極層，其中，所述第一電極層分成能夠分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的用于提供可變不透明度的材料層部分在所述區(qū)段被激勵(lì)時(shí)改變其不透明度；有效照亮所述屏幕的局部區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)光源；以及用于以預(yù)定、隨機(jī)或偽隨機(jī)順序激勵(lì)所述第一電極層的所述區(qū)段的控制單元。
26.如權(quán)利要求25所述的模擬火焰效果的爐，其中，所述用于提供可變不透明度的材料層分成預(yù)定形狀的不同區(qū)域。
27.如權(quán)利要求25所述的模擬火焰爐，其中，用于提供可變不透明度的材料層的所述不同區(qū)域成形為表示火焰，且所述光源適配成提供類似火焰顏色的光。
28.如權(quán)利要求25所述的模擬火焰爐，其中，所述屏幕設(shè)置于表示燃料床的三維模制件內(nèi)。
29.如權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)所述的模擬火焰爐，其進(jìn)一步包括安裝于所述外殼內(nèi)、直接位于所述屏幕下方的模擬燃料床。
30.如權(quán)利要求25至29中任一項(xiàng)所述的模擬火焰爐，其中，所述光源從后部照亮所述屏幕。
31.如權(quán)利要求25至30中任一項(xiàng)所述的模擬火焰爐，其中，所述用于提供可變不透明度的裝置是液晶聚合物(LCP)設(shè)備或懸浮粒子設(shè)備(SPD)。
32.一種用于提供光學(xué)效果的裝置，其包括外殼；屏幕，其包括支撐基底；第一電極層；電致發(fā)光材料層；以及第二電極層；其中所述第一電極層分成能夠分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的電致發(fā)光層部分在所述區(qū)段被激勵(lì)時(shí)發(fā)光；第三電極層；當(dāng)經(jīng)受電場時(shí)提供可變不透明度的材料層；以及第四電極層，其中，所述第三電極層分成能夠分別激勵(lì)的區(qū)段，各區(qū)段使相鄰的提供可變不透明度的材料層部分在所述區(qū)段被激勵(lì)時(shí)發(fā)光；以及用于以預(yù)定、隨機(jī)或偽隨機(jī)順序激勵(lì)所述第一電極層和該第三電極層的所述區(qū)段的控制單元。
33.一種模擬火焰效果的爐，其包括如權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述控制裝置操作為順序地激勵(lì)具有相似于火焰的形狀的所述第一電極層的區(qū)段或區(qū)段組。
34.如權(quán)利要求33所述的模擬火焰效果的爐，其包括電致發(fā)光材料層的不同區(qū)域，它們成形為表示火焰，每個(gè)所述區(qū)域包括發(fā)出類似火焰顏色的光的一個(gè)或多個(gè)電致發(fā)光材料。
35.如權(quán)利要求32或33所述的模擬火焰效果的爐，其中，所述控制裝置操作為順序地激勵(lì)具有相似于火焰的形狀的所述第三電極層的區(qū)段或區(qū)段組。
36.如權(quán)利要求32或33所述的模擬火焰效果的爐，其中，所述用于提供可變不透明度的材料層分成預(yù)定形狀的不同區(qū)域。
37.一種模擬火焰爐，其包括如權(quán)利要求32所述的裝置，其中，所述用于提供可變不透明度的材料層的不同區(qū)域成形為表示火焰。
38.如權(quán)利要求32至37中任一項(xiàng)所述的模擬火焰效果的爐，進(jìn)一步包括有效照亮所述屏幕的局部區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)光源。
39.如權(quán)利要求38所述的模擬火焰爐，其中，所述光源適配成提供類似火焰顏色的光。
40.如權(quán)利要求32至39中任一項(xiàng)所述的模擬火焰效果的爐，進(jìn)一步包括安裝于所述外殼內(nèi)、直接位于所述屏幕下方的模擬燃料床。
41.一種基本上如前文參照圖1至18中任一附圖所述的模擬火焰效果的爐。
全文摘要
本發(fā)明描述一種包括配置成支撐主動(dòng)顯示屏幕的外殼的模擬火焰爐。顯示屏幕響應(yīng)電信號(hào)以提供位于爐前的觀看者可視的火焰效果顯示。所述模擬火焰爐包括第一人造燃料床和第二人造燃料床。通過將顯示屏幕定位于第一人造燃料床和第二人造燃料床之間，所顯示的火焰看起來是從燃料床的中央發(fā)出的。
文檔編號(hào)F24C15/00GK101065615SQ200580038922
公開日2007年10月31日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者諾埃爾·歐'尼爾 申請人:基礎(chǔ)持股公司