BE1021869B1 - Verlichting - Google Patents

Abstract

Verlichting met minstens één led (3), daardoor gekenmerkt dat de verlichting (1) voorzien is van een filter (4) die de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht van minstens één led (3) verlaagt.

Description

Verlichting.

De huidige uitvinding heeft betrekking op verlichting.

Meer speciaal betreft de uitvinding een verlichting met minstens één led.

Met led wordt hier een lichtuitstralende diode of 'light-emitting diode' bedoeld.

Men kent reeds verlichtingsinrichtingen op basis van één of meerdere leds.

Leds hebben het voordeel dat ze zeer energie-efficiënt zijn en een hoog rendement bezitten in vergelijking met bijvoorbeeld een gloeilamp of een spaarlamp.

Dergelijke bekende inrichtingen vertonen echter het nadeel dat het uitgezonden licht een hoge kleurtemperatuur heeft van 5000 Kelvin tot 2700 Kelvin.

Licht met een hoge kleurtemperatuur wordt als koeler ervaren door mensen dan licht met een lage kleurtemperatuur.

Koel of koud licht wordt algemeen als ongezellig beschouwd, terwijl warm licht, zoals bijvoorbeeld van kaarsen, als gezellig en aangenaam wordt ervaren.

Een ander nadeel is dat koud licht het natuurlijke bioritme van mensen kan verstoren. Dit is vooral het geval wanneer men tot laat in de avond wordt blootgesteld aan koud licht, omdat dit de productie van melatonine in het lichaam afremt. Melatonine is van belang voor het natuurlijke slaap-waakritme van mensen en een tekort aan melatonine wordt in verband gebracht met verschillende slaapstoornissen.

Wanneer men tot laat in de avond gebruik maakt van de gekende verlichtingsinrichtingen met leds die licht uitzenden met een hoge kleurtemperatuur, zal dit de productie van melatonine en de slaap afremmen en kan het bioritme verstoord worden.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een verlichting met minstens één led, waarbij de verlichting voorzien is van een filter die de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht van minstens één led verlaagd.

Een voordeel is dat door middel van de filter, een warmer licht wordt uitgezonden door de verlichting.

Hierdoor zal het uitgezonden licht niet alleen als gezelliger ervaren worden, maar zal het licht het natuurlijke bioritme van de mens niet verstoren.

Bij voorkeur zal de filter het blauwe licht van de minstens één led minstens gedeeltelijk terug weerkaatsen.

Door uit het uitgezonden licht de blauwe component weg te filteren, zal het doorgelaten licht warmer van kleur zijn en dus een lagere kleurtemperatuur hebben.

Dit zal er niet alleen voor zorgen dat het licht als gezelliger en aangenamer wordt ervaren, bovendien zal het warmere licht waaruit het blauwe licht is weggenomen, de aanmaak van melatonine bevorderen en zal dus zorgen voor een beter bioritme.

Dit is een belangrijk doel van de uitvinding, aangezien het toepassen van dergelijke verlichting vóór men wenst te gaan slapen, ervoor zorgen dat de slaapkwaliteit zal verbeteren.

In een praktische uitvoeringsvorm is de filter uitgevoerd als een coating die op de minstens één led is aangebracht.

Dit heeft als voordeel dat de filter op een eenvoudige wijze kan uitgevoerd worden, als een verflaag die op de led of leds wordt aangebracht.

In een andere praktische uitvoeringsvorm omvat de filter een transparant substraat waarop een coating is aangebracht.

Dit transparante substraat kan bijvoorbeeld vervaardigd zijn uit glas of dergelijke.

Dit heeft als voordeel dat een bestaande verlichting uitgerust kan worden met dergelijke filter, om zo een warmer licht te verkrijgen met de bestaande verlichting.

De uitvinding betreft ook een beeldscherm, waarbij het beeldscherm voorzien is van een filter die het uitgezonden blauwe licht van het beeldscherm verlaagt door weerkaatsing.

Een beeldscherm kan bijvoorbeeld een beeldscherm van een computer, laptop, mobiele telefoon, tablet of dergelijke zijn.

Door de filter zal het licht dat het beeldscherm uitzendt de aanmaak van melatonine bevorderen. Bijgevolg zal het gebruik van dergelijke beeldschermen, met name tot laat in de avond, het natuurlijk bioritme veel minder verstoren.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een verlichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een ledverlichting volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 schematisch een doorsnede weergeeft volgens de lijn II-II in figuur 1; figuur 3 schematisch een patroon weergeeft voor het variëren van het uitgezonden licht; figuur 4 een praktische uitvoeringsvorm weergeeft van een toepassing van de verlichting uit figuren 1 en 2; figuur 5 een alternatieve praktische uitvoeringsvorm weergeeft van de verlichting uit figuren 1 en 2.

De in figuren 1 en 2 weergegeven verlichting 1 omvat een draagstructuur 2, waarop een aantal leds 3a, 3b zijn aangebracht, in dit geval twaalf.

De leds 3a stralen wit licht uit met een kleurtemperatuur van om en bij de 2700 Kelvin.

De leds 3b stralen warmer wit licht uit met een kleurtemperatuur van ongeveer 2200 Kelvin.

Een aantal van deze leds 3a, 3b zijn voorzien van een filter 4 onder de vorm van een coating 5 die op deze leds 3a, 3b is aangebracht, zoals weergegeven in figuur 2. Dergelijke coating 5 heeft als voordeel dat ze gemakkelijk kan toegepast worden, als het ware als een verflaag.

Het is duidelijk dat het ook mogelijk is dat alle leds 3a, 3b voorzien zijn van een filter 4 zodat het licht van alle leds 3a, 3b gefilterd wordt door een coating 5.

De coating 5 is zodanig aangebracht op de leds 3a, 3b dat zo goed als al licht dat de leds 3a, 3b genereren doorheen deze coating 5 gaat.

De coating 5 bevat in dit geval blauw reflecterende pigmenten en zal ervoor zorgen dat de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht verlaagd wordt door het blauw licht gedeeltelijk tegen te houden.

De concentratie van de blauw reflecterende pigmenten zal bepalen in welke mate de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht zal afnemen.

Bij voorkeur laat de filter 4 de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht afnemen met minimaal 10% zonder dat de CRI-waarde of kleurweergave-index met meer dan 5% afneemt.

Op deze manier wordt het licht dat uitgezonden wordt door de zes leds 3a door de coating 5 verlaagd tot 2440 Kelvin. Het uitgezonden licht van de leds 3b wordt verlaagd van 2200 Kelvin tot 1950 Kelvin.

In dit geval, is de verlichting 1 voorzien van een regeling 6 die toelaat de lichtsterkte I van het uitgezonden licht van de leds 3a, 3b te variëren in de tijd. Met lichtsterkte I wordt hier de intensiteit van het uitgezonden licht bedoeld.

Hierbij zal de regeling 6 de lichtsterkte I van de leds 3a, 3b met filter 4 op een verschillende manier doen variëren dan de lichtsterkte I van de leds 3a, 3b zonder filter 4.

De regeling 6 zal in dit geval het licht variëren op een bepaalde stochastische of willekeurige manier.

Hiertoe is in dit geval de regeling 6 daartoe voorzien van drie opgelegde random patronen 7, volgens welke patronen 7 de regeling 6 de lichtsterkte I zal variëren in de tijd.

In figuur 3 zijn schematisch deze opgelegde patronen 7 weergegeven; één patroon 7 kan uitgekozen worden voor de zes leds 3a en één patroon 7 voor de andere zes leds 3b. Met andere woorden, de leds 3a met en zonder filter 4 zullen volgens één patroon 7 variëren en de leds 3b met en zonder filter 4 zullen volgens een ander patroon variëren.

Dit patroon 7 kan dan telkens herhaald worden door de regeling 6. Deze patronen 7 kunnen bij voorkeur voorgeprogrammeerd zijn in de regeling 6.

Het is duidelijk dat er ook twee of meer dan drie patronen 7 zijn voorgeprogrammeerd. Zo zou bijvoorbeeld voor elke led 3a, 3b een apart patroon 7 voorgeprogrammeerd kunnen zijn in de regeling 6.

Het is ook mogelijk dat het uitgezonden licht van niet alle leds 3a, 3b wordt gevarieerd. Wel is het, bij voorkeur, steeds zo dat de regeling 6 de lichtsterkte I van het uitgezonden licht van minstens één led 3a en minstens één led 3b doet variëren in de tijd en dit elk op een verschillende manier.

Zoals weergegeven in figuur 3, varieert de regeling 6 de lichtsterkte I van het uitgezonden licht tussen een minimum waarde Imin en een maximum waarde Imax, welke ingesteld of aangepast kunnen worden.

Hiertoe is de verlichting 1 voorzien van een aantal bedieningsknoppen 8, die in dit geval aangebracht zijn op de regeling 6. Met deze bedieningsknoppen 8 kan de voornoemde minimum waarde Imin en maximum waarde Imax ingesteld worden of kan een voorgeprogrammeerd patroon 7 geselecteerd worden voor een bepaalde led 3a, 3b of groep van leds 3a, 3b.

De verlichting 1 is eveneens voorzien van een koppelstuk 9, bijvoorbeeld onder de vorm van een stekker, dat toelaat de verlichting 1 aan te sluiten op het elektriciteitsnet en van een omvormer 10 die de wisselspanning van het elektriciteitsnet omzet in de gepaste gelijkspanning, om de leds 3a, 3b van de nodige stroom te kunnen voorzien. Hiervoor zijn gepaste verbindingen voorzien die voor de eenvoud niet zijn weergegeven op de figuren.

Het is duidelijk dat in plaats van een koppelstuk 9 en een omvormer 10, de verlichting 1 ook voorzien kan zijn van een batterij die de gepaste gelijkspanning levert aan de leds 3a, 3b.

De werking van de verlichting 1 is zeer eenvoudig en als volgt.

Wanneer de verlichting 1 door middel van het koppelstuk 9 op het elektriciteitsnet wordt aangesloten, kunnen met behulp van de bedieningsknoppen 8 de minimum waarde Imin en maximum waarde Imax van de lichtsterkte I gekozen worden. Ook zullen bijvoorbeeld twee patronen 7 geselecteerd kunnen worden uit de drie voorgeprogrammeerde patronen 7, één voor de leds 3a, en één voor de leds 3b.

De regeling 6 zal vervolgens het uitgezonden licht van de leds 3a, 3b regelen volgens het geselecteerde patroon 7 en rekening houdend met de ingestelde minimum waarde Imin en maximum waarde Imax voor de lichtsterkte I.

Doordat de minimum waarde Imin en maximum waarde Imax voor de lichtsterkte I kunnen gevarieerd worden, is de verlichting 1 als het ware dimbaar.

Het licht van de leds 3a, 3b met filter 4 zal doorheen de coating 5 gaan, waarbij de coating 5 het blauw licht zal weerkaatsen, zodat een warmer licht, dit wil zeggen licht met een lagere kleurtemperatuur wordt uitgezonden.

De verlichting 1 zal dus licht uitzenden met een kleurtemperatuur van 2700, 2400, 2200 en 1950 Kelvin.

Doordat de variatie van de lichtsterkte I van de leds 3a en van de leds 3b volgens een verschillend patroon 7 gebeurt en doordat de leds 3b met filter 4 zeer warm licht uitzenden met een kleurtemperatuur tot 1800K, is de verlichting 1 geschikt om bijvoorbeeld kaarslicht realistisch te simuleren.

Door de leds 3a met en zonder filter 4 en de leds 3b met en zonder filter te variëren volgens een verschillende patroon 7, wordt er een rijkere schakering aan licht verkregen. Door deze rijkere schakering van licht los van elkaar door de regeling 6 te laten variëren volgens een patroon 7 zoals weergegeven in figuur 3, zal er de constant variërende kleurschakering van echt vuur heel nauwkeurig kunnen worden benaderd.

Door de combinatie van de drie patronen 7 en de twee types leds 3a en 3b, kan er op deze manier 6 verschillende soorten van kleurschakeringen bekomen worden met één draagstructuur 2 van de verlichting 1.

Dit wil zeggen dat met behulp van één verlichting 1 zoals weergegeven in figuur 1, bijvoorbeeld zes verschillende kaarsen of zes verschillende types van kaarslicht gesimuleerd kunnen worden. Wanneer meerdere van dergelijke verlichtingen 1 bij elkaar geplaatst worden en elk een verschillend type van kaarslicht simuleren, kan het menselijk oog geen verband meer zien en ontstaat de illusie van echt vuur.

Het werken met verschillende patronen 7 geeft ook andere mogelijkheden. Door het variëren van Imax en Imin kunnen de leds 3a, 3b gedimd worden. Hierbij is het mogelijk om bij het dimmen enkel de leds 3a, die koel licht uitzenden, te dimmen en de leds 3b, die warmer licht uitzenden niet te dimmen. Dit zal de illusie opwekken dat het licht warmer wordt wanneer gedimd. Dit benadert het effect van een gloeilamp die, wanneer gedimd, een warmer licht uitzendt.

Alternatief is het ook mogelijk om enkel de leds 3b, die een warmer licht uitzenden, te laten branden. Wanneer er beweging is, die bijvoorbeeld gedetecteerd kan worden door middel van een daartoe voorziene bewegingssensor, kan de intensiteit I van de leds 3a, die een koeler licht uitzenden, laten toenemen, zodat het uitgezonden licht van de verlichting 1 feller wordt. Dit creëert een zeer uitnodigend en sfeervol effect.

In figuur 4 is een voorbeeld weergegeven waarin de verlichting 1 is wordt gebruikt om kaarslicht te simuleren door de verlichting 1 in te bouwen in een cilindervormig omhulsel 11, waarbij dit omhulsel 11 bijvoorbeeld uit was gemaakt kan zijn, teneinde een kaars na te kunnen bootsen.

De werking van de verlichting 1 uit figuur 4 is analoog aan de verlichting uit figuren 1 en 2.

Naast het simuleren van kaarslicht, kan een verlichting 1 volgens de uitvinding ook gebruikt worden voor het simuleren van vuur of vlammen.

In figuur 5 is een voorbeeld weergegeven van de verlichting 1 voor het simuleren van vuur of vlammen, waarbij de verlichting is ingebouwd in een open haard 12.

De verlichting 1 omvat in het weergegeven voorbeeld een aantal draagstructuren 2, in dit geval vijf, waarop een aantal leds 3a, 3b zijn aangebracht, analoog zoals weergegeven in figuur 1. De draagstructuren 2 zijn elk onder een verschillende hoek geplaatst, zodat het licht in verschillende richtingen kan worden uitgezonden.

In dit geval is de filter 4 niet gerealiseerd door middel van een coating 5 die op de leds 3a, 3b is aangebracht, maar door middel van een substraat 13 dat over twee van de draagstructuren 2 geplaatst is.

Het substraat 13 is voorzien van een coating met blauw reflecterende pigmenten, zodat het substraat 13 het blauwe licht minstens gedeeltelijk weerkaatst.

Op deze manier zal het uitgezonden licht van de leds 3a, 3b op de twee draagstructuren 2 met een substraat 13 een lagere kleurtemperatuur hebben, terwijl het uitgezonden licht van de andere leds 3a, 3b de hogere kleurtemperatuur blijft behouden.

Verder is de verlichting 1 eveneens voorzien van een regeling 6, die voor de eenvoud niet is weergegeven in de figuren, waarin een aantal patronen 7 zijn voorgeprogrammeerd om de lichtsterkte I van de leds 3a, 3b te kunnen variëren. Hierbij kan bijvoorbeeld per draagstructuur 2 een patroon 7 gekozen worden.

De werking is verder analoog aan de uitvoeringsvorm van figuur 4, waarbij in dit geval de verlichting 1 gebruikt wordt voor het simuleren van vuur.

Doordat de draagstructuren 2 het licht dat door de leds 3a, 3b wordt uitgezonden in verschillende richtingen zal uitzenden, verkrijgt men op deze manier verschillende schaduwen die als het ware bewegen waardoor de beweging van het licht vergroot wordt om het effect nog beter te kunnen benaderen.

In dergelijke uitvoeringsvorm is de bediening van de regeling 6 bij voorkeur door middel van een afstandsbediening, of kan de bediening opgenomen zijn in een domoticasysteem of met een schakelaar of drukknop.

Door het uitvoeren van de filter 4 door middel van een substraat 13, is het mogelijk om twee filters 4 te gebruiken die het uitgezonden licht opeenvolgend filteren.

Op deze manier kan de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht twee keer verlaagd worden, waarbij de eerste filter 4 de kleurtemperatuur met ongeveer 10% zal laten afnemen en de tweede filter 4 de kleurtemperatuur met bijkomend ongeveer 7 % zal laten afnemen.

Wanneer leds 3a, 3b gebruikt worden die licht uitzenden met een kleurtemperatuur van bijvoorbeeld 2250 K en een filter 4 wordt toegepast die de kleurtemperatuur met 10% verlaagt, zal door het toepassen van de tweede filter 4, de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht uiteindelijk nogmaals verlaagd worden met 7%, zodat het uitgezonden licht uiteindelijk een zeer lage kleurtemperatuur heeft van 1885 K. Dergelijke zeer lage kleurtemperaturen komen overeen met het licht van vlammen en kaarsen.

Alhoewel in de weergegeven voorbeelden de verlichtingen 1 licht kunnen uitzenden in twee verschillende kleurtemperaturen, is het mogelijk dat, bijvoorbeeld door toepassen van een verschillend aantal filters 4 bij verschillende leds 3a, 3b, de verlichting 1 licht kan uitzenden met drie of meer verschillende kleurtemperaturen.

Volgens een ander aspect van de uitvinding, vindt de filter 4 ook zijn toepassing in beeldschermen, zoals bijvoorbeeld beeldschermen van computers, laptops, mobiele telefoons, tablets en dergelijke.

Zoals geweten zenden ook beeldschermen licht uit, en door het toepassen van de filter 4 op het beeldscherm, kan het blauw licht dat het beeldscherm uitzendt minstens gedeeltelijk tegengehouden of weerkaatst worden.

Dit zal ervoor zorgen dat het uitgezonden licht van het beeldscherm het natuurlijke bioritme of het slaap-waakritme veel minder zal verstoren.

Hierbij zal de filter 4 uitgevoerd zijn als een coating 5 die op het beeldscherm wordt aangebracht, waarbij de coating 5 ervoor zal zorgen dat de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht verlaagt, zodat een warmer licht bekomen wordt. Hiertoe kan de coating 5 blauw reflecterende pigmenten bevatten.

De coating 5 kan bijvoorbeeld ook op een zelfklevende folie aangebracht zijn of de coating 5 kan uitgevoerd zijn als een zelfklevende folie, welke folie op het beeldscherm wordt aangebracht.

De eigenschappen en kenmerken van de filter 4 zijn analoog aan die van de filter 4 uit de hoger beschreven voorbeelden.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een verlichting volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (13)

1. Conclusies .

   1. - Verlichting met minstens één led (3), daardoor gekenmerkt dat de verlichting (1) voorzien is van een filter (4) die de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht van minstens één led (3) verlaagt.
2. 2. - Verlichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) het blauwe licht van de minstens één led (3) minstens gedeeltelijk weerkaatst.
3. 3. - Verlichting volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) is uitgevoerd als een coating (5) die op de minstens één led (3) is aangebracht.
4. 4. - Verlichting volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) een transparant substraat (13) omvat waarop een coating is aangebracht.
5. 5. - Verlichting volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat het transparant substraat (13) vervaardigd is uit glas.
6. 6. - Verlichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) of coating (5) blauw reflecterende pigmenten bevat.
7. 7. - Verlichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht met minimaal 10 procent laat afnemen zonder dat de CRI-waarde met meer dan 5% afneemt.
8. 8. - Verlichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het licht van alle leds (3) gefilterd wordt door een coating (5) op de leds (3) of een coating op een gemeenschappelijke substraat (13).
9. 9. - Verlichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de verlichting (1) voorzien is van twee of meer filters (4) om het uitgezonden licht opeenvolgend te filteren.
10. 10. - Beeldscherm, daardoor gekenmerkt dat het beeldscherm voorzien is van een filter (4) die de kleurtemperatuur van het uitgezonden licht van het beeldscherm verlaagt.
11. 11. - Beeldscherm volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) het blauwe licht dat door het beeldscherm wordt uitgezonden minstens gedeeltelijk tegenhoudt of weerkaatst.
12. 12. - Beeldscherm volgens conclusie 10 of 11, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) is uitgevoerd als een coating (5) die op het beeldscherm is aangebracht, bijvoorbeeld door middel van een klevende folie.
13. 13. - Beeldscherm volgens conclusie 10, 11 of 12, daardoor gekenmerkt dat de filter (4) of coating (5) blauw reflecterende pigmenten bevat.