CN101490469A - 包括至少一个嵌入式led的透明体 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包括至少一个嵌入式LED的透明体。所述嵌入式LED被布置以提供一束光穿过所述透明体。所述透明体进一步包括用于控制所述至少一个嵌入式LED的至少一部分光束的射束角和/或射束方向的光学设备。装配有光学设备的所述透明体实现了对在例如橱窗和柜台中所展示的实体进行改进照明。

Description

包括至少一个嵌入式LED的透明体
技术领域
本发明涉及一种透明体。本发明进一步涉及一种用于与具有至少一个嵌入式LED设备的透明体结合使用的光学设备，和一种包括多个用于与具有至少一个嵌入式LED设备的透明体结合使用的光学设备的粘贴板。
背景技术
在博物馆、商店和家中，透明体可用于橱窗和橱柜中以展示产品。为了照明橱窗和橱柜中的物体，在橱窗内部或外部使用卤素聚光灯、条形照明或光纤照明***(FOLS)。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优选地改进的照明特性的可替换透明体。
该目的可以通过包括至少一个嵌入式LED的透明体实现，其中所述至少一个嵌入式LED被布置以提供一束穿过所述透明体的光。所述透明体进一步包括用于控制所述至少一个嵌入式LED的至少一部分光束的射束角和/或射束方向的光学设备。
本发明基于这样的认识：在博物馆、画廊、商店和家中通常使用橱窗和橱柜来展示物品。为了提高能见度或吸引力，通过卤素聚光灯或光纤照明***来照明橱窗或橱柜中的物品。使用卤素聚光灯具有这样的缺陷：它们在产品上产生大量的热量和UV负载，从而导致其老化。而且，当卤素聚光灯位于橱窗中时，它们可能阻挡产品的直接视域。此外，当使用卤素聚光灯时，照明产品而不投射阴影几乎是不可能的。当这种聚光灯位于橱窗或橱柜外面时，它们具有进一步的缺陷：观看者可能出现在聚光灯与橱窗之间，由此阻碍光束到达橱窗或橱柜内的产品。使用根据本发明的透明体来进行物品的照明使得可以在对产品基本上没有热负载和紫外线负载的情况下照亮它们。而且，由于所述嵌入式LED建在橱窗内，观看者不可能阻挡光束，同时当多个LED被嵌入时，在产品上可以获得无影光。裸LED产生广角光束，并且所述光学设备控制所述裸LED的光束从而获得橱窗内产品的期望照明。可以通过控射束角来聚焦光束，并且可以通过控制射束方向来使得光束的射束轴指向产品。由此，卤素聚光灯或FOLS可以用紧凑的LED取代。本发明提供将光投射到产品上而不产生阴影的可能性，其中光源以基本上不妨碍观看者的方式集成到橱窗或柜台内。
本发明具有进一步的优点：可以减少维护费用。LED具有比卤素聚光灯长得多的寿命。光源的寿命可以被定义为光源强度(流明)减低30％的时间周期。通常，卤素聚光灯最多具有2000小时的寿命，而LED具有50000小时的寿命。在橱窗内使用LED致使橱窗相对于光源的维护几乎免费。
在本发明的实施例中，所述透明体的材料是选自玻璃、树脂玻璃和塑料的至少之一。
在本发明的实施例中，所述透明体包括多个对齐的嵌入式LED，所述光学设备被布置以控制所述多个对齐的嵌入式LED的光束。该特征允许通过条形光提供用于照明的可替代方案。同样地，如果在所述透明体中LED被对齐并且所述光学设备相同地控制各LED的光束，橱窗内的所述条形照明可以被取代，同时保持相似的照明条件。因此，本发明的各个实施例可以包括多个具有对应的多个光学设备的LED、用于控制多个LED的光束的光学设备、或这些可能性的任意组合。
在本发明的实施例中，所述光学设备被可分离地安装在所述透明体上。该特征允许当橱窗或橱柜的内容改变时使具有所述嵌入式LED的所述透明体的照明条件进行自适应。这可以通过重新使用相对昂贵的具有所述嵌入式LED的透明体来减少重新装修的费用，以及允许通过安装合适的光学设备使得所述照明条件进行自适应。可以通过双面胶带将所述光学设备粘贴或安装在所述透明体上。
在本发明的实施例中，所述光学设备是会聚透镜。该特征允许广射束角裸LED的射束角减小从而获得照明有限区域的光斑，通过所述光斑观看者的注意力被聚焦到橱窗内的产品或所述产品的细节上。
相似地，在实施例中，所述设备是发散透镜。该特征允许使用窄射束角LED，从而获得有限区域。可以使用反射镜或反射镜和透镜的组合来代替透镜以获得所期望的照明。
在本发明的实施例中，所述光学设备被嵌入到所述透明体中。该特征允许阻止对所述光学设备的外部破坏，比如划擦和污染。
在实施例中，所述光学设备形成部分薄片。该特征减少了为该透明体提供所期望的照明特性的时间。可以为包括所述嵌入式LED的所述透明体自动制造具有所期望照明特性的专用薄片。通过安装在所述透明体上的薄片，每个嵌入式LED将获得相应的光学设备。
本发明的另一方面涉及一种用于与具有至少一个嵌入式LED的透明体结合使用的光学设备，从而获得如所附权利要求中任意一项所定义的透明体。
本发明的又一方面涉及一种粘贴板，其包括多个用于与具有至少一个嵌入式LED的透明体结合使用的光学设备，从而获得如所附权利要求中任意一项所定义的透明体。当使用粘贴板时，可以提供多个具有不同特性的光学设备以控制一个板上的射束角和/或射束方向。装饰橱窗的用户可以选择合适的光学设备从而获得所期望的照明。
应当注意，例如通过US2004/185195，透明体是已知的。所述文档公开了夹层玻璃形式的透明体。通过透明的固体非玻璃夹层或空气间隙来分开两个玻璃层。所述夹层玻璃的玻璃层之间的透明固体非玻璃层或空气间隙用于嵌入固态照明设备。
附图说明
通过实例并参照附图，将详细地描述本发明，其中：
图1是本发明的第一实施例的横截面示意图；
图2是本发明的第二实施例的横截面示意图；
图3是本发明的第三实施例的横截面示意图；
图4到图9示意性示出使用根据本发明的透明体的一些示例；
图10示出所述射束角和射束轴；
图11是本发明的第四实施例的示意性透视图；
图12是用于光学设备的实施例的线性方案的示意性透视图；以及
图13是用于光学设备的实施例的另一个线性方案的示意性透视图。
具体实施方式
图1是本发明的第一实施例的横截面示意图。层状结构包括第一透明层102和第二透明层104，并且形成透明体100。在该实施例中，“透明”被理解为：其表示至少80％的可见光传输通过所述透明体。而且，所述透明体应该优选地使得观看者能够清晰地看透。透明体的实例是窗玻璃和镜子。第一和第二透明层102、104被透明固体夹层或空气间隙106分开。第一和第二透明层102、104可以是玻璃层、树脂玻璃层、塑料层、或任意其他合适的透明材料层。第一和第二透明层可以由不同的或相同的材料构成。第一和第二层可以具有的厚度范围为3-8mm。所述透明固体夹层或空气间隙106可以具有的厚度范围为0.3-0.7mm。然而，所述尺寸不限于这些范围，而可以依赖于本发明的应用。至少一个固态光源108被嵌入到第一和第二层102、104之间。“嵌入”在这里被理解为：其表示所述固态光源或多个固态光源被牢固地封入到透明体100中并且形成该透明体的完整部分。
一般地，在所述两个透明层之间已经使用了特殊层，从而改变了所述透明体的属性。该特殊层的目的是改进所述层的温度隔离质量，或提高破损情况下的安全性。由于所使用的层(二氧化钛)是导电的，可以使用该层将功率传输到所述固态光源以驱动它们。通过使用激光技术，可以切断轨道并进行特殊布置。
所述固态光源108可以是发光二极管(LED)的形式，其为一种包括p-n结的光电设备，其响应于通过所述二极管的前向电流而发光。LED由无机材料构成。所述固态光源也可以是有机发光二极管(OLED)的形式。OLED可以是聚合物发光二极管(PLED)或小分子有机发光二极管(SMOLED)。透明电导体可以用于提供将激励电压作用到所述LED上的装置。为了获得关于所述透明体的组成的进一步的细节，可参照EP1535885A1和US2004/0185195。
在图1中，聚合透镜形式的光学设备110被(可分离地)安装在这所述透明体上。在这里，“可分离地”被理解为：其表示所述光学设备111可以被拆开或断开连接，而不影响所述透明体的光学特性。光学设备110位于所述固态光源108的光束的光路中，并且控制至少一部分光束的射束角。图10示出射束角1020和射束轴1022的定义。射束角1020是在射束轴1022上的所述两个相对方向之间的角，其中发光强度是最大发光强度Imax的一半，射束轴1022是射束角1020中心的方向，在所述射束角内光束的发光强度超过所定义的阈值(例如，50％)。通过所述会聚透镜110减少所述射束角，从而导致具有增强强度的光斑。在该特定实施例中，所述透镜的半径R为3mm而高度为2mm。所述光斑可以用于以比没有光学设备110时更高的强度照明橱窗中的实体，从而使得所述实体吸引潜在顾客的注意力。
图1中的光学设备110没有被布置以调节所述光束的射束轴。为了获得适合于控制所述射束角和/或射束方向的光学设备而要采取的措施对于本领域的技术人员是显然的。图13示出光学设备1310的实施例，其控制来自固态光源1308的光束1340的射束角和射束轴。
从图1可以看出，广射束角LED以几乎180°的射束角传输光。一部分光束穿过所述会聚透镜，导致增强强度的光斑。
可以使用透明胶或双面透明胶带将透镜110安装在所述透明体上。优选地使用用于可分离地将光学设备110安装在所述透明体100上的装置。这具有这样的优点：例如在重新装修橱窗的情况下，所述光学设备可以用具有光束控制特性(比如射束角宽度和射束方向)的光学设备取代，通过上述操作可以获得橱窗中实体的所期望的照明。在实施例中，因此所述光学设备是胶粘物的形式，其可以从具有多个光学设备的粘贴板中获得。胶粘物形式的光学设备允许快速和干净地将所述透镜安装在所述透明体表面上。所述粘贴板的实施例包括相对于射束角和射束方向具有不同特性的光学设备。提供包括更宽范围的不同透镜的“粘贴书”也是可能的，从而所述射束角可以适合于最终用户的特定需要。所述粘贴书可以包括例如具有5°、10°、30°或60°射束角和所述射束轴可以调整5°、10°、20°、30°或45°的透镜。
图2是本发明的第二实施例的横截面示意图。在该实施例中，碗型镜面反射器形式的光学设备210位于由所述固态光源208生成的光束的光路中。固态光源208被安装在第一透明层202上并且经空气间隙206通过第二透明层204将所述光束传输到光学设备210。所述光学设备反射并控制射束角和/或射束方向。可选地，所述光束具有焦点212。而且，所述光学设备适合于校正通过所述透明体的光束。
光学设备210的点方案是圆形透镜形式的实施例。该实施例适合于一个光源或多个并列的光学光源，例如RGB LED。可以通过该实施例获得圆形或椭圆形光斑。图12示出用于光学设备210的实施例的线性方案。该实施例适合用于获得线性光斑，其等价于管状光。在包括第一透明层1202、第二透明层1204和夹层1206的透明体1200中，多个固态光源1208以这样的方式被对齐：所述线性光学设备位于所述多个固态光源1208的光束1240中，以允许控制光束1204的射束角和射束方向。如果所述固态光源是对齐的，则线性光学设备可以被布置以获得与来自发射管状光的照明单元的光束相似的光束。为了获得从所有方向对实体的均匀照明，所述固态光源可以被环状对齐。与环形光学设备结合，橱窗内的实体可以从每一侧被照明。图13示出用于光学设备1310的实施例的另一个线性方案。在该实施例中，光学设备1310被布置以控制嵌入到透明体1300中的LED1308阵列的至少一部分光束的射束角和射束方向。对于透镜和反射镜形式的光学设备，所述点方案和所述线性方案都是可用的。
图3是本发明的第三实施例的横截面示意图。在该实施例中，光学设备310的形式为发散透镜。该实施例还适合于与窄射束角光源308结合。所述窄角光束可通过所述发散透镜而加宽。可以对所述光学设备(例如会聚或发散透镜)的表面进行处理以获得特殊效果。已处理的表面的实例是不透明表面310a、棱柱面310b和具有百叶窗310c、310d的光学设备。可以加入不透明的和棱柱形(3D印刷)织物，以影响光分布或改进各个(RGB)LED的颜色混合。可以加入百叶窗或挡光板，以将在一定观看角度可能对观看者产生干扰的闪光最小化。
在特定实施例中，通过使用包括具有光学滤波器功能的材料的光学设备，所述光学设备可以进一步用作滤色器。由此，所述照明光的颜色可以适合于用户的愿望。
本发明具有这样的优点：所述照明单元或发光设备可以用环境友好型材料制成。LED的使用允许具有大于70、80或85的显色指数CRI。由于所述固态光源被密封地封闭在所述透明体中，所以可以获得具有高进入防护(IP)等级的照明单元，从而使得在几乎任意应用中使用它们变得可能。所述进入防护(IP)等级方案是国际公认的***，其表示各种产品针对(a)应用于危险部件和(b)水的有害进入所提供的防护程度。它是一个非常简单的***，其包括两个数字，第一个指对各种部件的应用，第二个指水的进入。而且，可以非常容易地调节LED的亮度，从每平方米0流明到600流明。此外，LED具有长达50000小时的寿命，这使得本发明的使用相对于灯的替换完全免费维护。在大多数应用中，本发明所并入的设备的产品寿命比LED的寿命更短。所述长寿命的一个原因在于这样的事实：LED是防震的。这允许本发明用在可移动部件中，比如门或窗户。低驱动电压确保本发明的安全使用。
图4到图9示意性示出使用根据本发明的透明体的一些实例。图4示出橱窗400，其中透明体形成橱窗的货架。货架可被认为是橱窗的照明单元420。照明单元420是具有嵌入式LED的夹层玻璃板。所述LED可被对齐以形成二维阵列，其包括例如1LED/10cm2-1LED/100cm2。安装在所述夹层玻璃板上的所述光学设备在产品上形成闪耀的星空。具有多个嵌入式LED的货架为产品提供良好的无影光。图5是图4所示的橱窗的侧视图。由上所述，所有货架被布置以照明橱窗中的实体。LED和光学设备的每一个组合照明下面货架的特定区域。
图6示出照明的三个实施例。根据本发明的实施例可以用于从上面602、从下面604以及从侧面606照明实体。显而易见，所述LED可以以这样的方式定位：使得可以从所有方向照明实体。本发明允许在没有阻挡参观者视线的情况下从观看侧照明实体。由于小尺寸的LED和人们通常用两只眼睛观看的事实，所述实体将不会被隐藏或至少非常小的一部分被隐藏在所述LED或所述光学设备后面。
图7示出展览馆的印象。在包括油画的展览橱窗702中，本发明用于取代具有条形光的照明单元(例如荧光灯管)。在展览橱窗702的顶部和底部，在玻璃板中嵌入了LED阵列以形成线性光源。线性透镜或反射镜形式的线性光学设备710被安装在位于LED阵列的光束中的所述展览橱窗的窗户上。所述线性透镜或反射镜控制所述光束的射束角和射束方向以照明展览橱窗702中的油画。而且，展示了两个内建的展览橱窗704。在前面的玻璃板中，嵌入了LED708以在前面照明橱窗中的实体。图8示出另一个橱窗的实施例。LED808和相应的光学设备被对齐以照明橱窗中的书。由此，使得观看者的注意力集中到书上，而不是橱窗的其余空间。
图9是售货柜900的侧视图。LED908被嵌入到所述售货柜的玻璃中。透镜被提供以控制来自所述LED的光束的射束角和射束方向。由此，可以很好地照明售货柜中的产品。例如，在肉店或食品杂货店，使用LED具有这样的优点：它们不会产生过多的热量，这些热量可能影响售货柜中展示的产品的质量。而且，可以使用基本上不产生紫外线和/或红外线的LED。由此，减少了产品的变色。用根据本发明的照明取代传统照明的另一个优点是：可以从货柜中移除通常由玻璃制成的易碎的灯，并且因此减低了产品中存在玻璃部件的风险。
图11是本发明第四实施例的透视图。在该实施例中，装配有多个光学设备1110的薄片1112被安装在透明体1100上。透明体1100包括第一透明层1102和第二透明层1104。在第一和第二层之间存在空气间隙1106。LED1108被嵌入到第一和第二透明层之间。所述LED被对齐成二维阵列。所述LED具有形成部分薄片1112的相应的光学设备1110。包括所述光学设备的薄片减少了为透明体1100提供所期望的照明特性的时间。可以为包括嵌入式LED1108的透明体1100自动制作具有所期望照明特性的专用薄片1112。通过安装在所述透明体上的所述薄片，每一个嵌入式LED将获得所述相应的光学设备。可以通过粘性材料或静电材料将所述薄片可分离地安装在所述透明体上。
除了图4到图9所示的应用之外，其他领域的应用是可能的。本发明不仅可以用于橱窗、展览桌、博物馆橱柜，而且还可以用于更衣室或浴室的镜子中。本发明还可以用于陈列柜或水族馆的透明墙中。它可以用于获得例如用于上述桌子的高端灯具或照明设备。所述应用领域几乎是无限的，因为可以提供完全平坦的光解决方案。而且，LED的使用使得光色适合于特殊效果，例如在冬天为暖光，而在夏季为冷光。
应当注意，上述实施例中的所述固态光源位于第一透明层上，并且所述光学设备被安装在第二透明层上。如果本发明应用于镜子中，所述固态光源和光学设备可以安装在相同层上。在这个实施例中，所述固态光源可以向所述镜子发射光束，接下来所述镜子反射所述光束通过所述各层和所述光学设备。
虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例是非限制性的实例。因此，对于本领域的技术人员来讲，在不脱离如所附权利要求所定义的本发明的范围的情况下，各种修改是可以设想的。在所描述的实施例中，嵌入了所述固态光源的透明体的所述层是透明的。然而，当使用透镜时，只需要第二层是透明的。这允许在橱窗的非透明侧壁中使用本发明。而且，可以使用透镜和反射镜的组合。在这种情况下，镜子被安装在透明体的与安装反射镜的一侧相对的侧上。
动词“包括”及其动词变化形式的使用不排除权利要求中所声明之外的元件或步骤的存在。而且，在元件之前使用冠词“一”不排除多个这种元件的存在。在权利要求中，位于括号中间的任意附图标记不应被解释为限制所述权利要求的范围。此外，本发明存在于每一个和每个新颖性特征或特征的组合中。

Claims (17)

1.一种透明体，其包括至少一个嵌入式LED，所述嵌入式LED被布置以提供光束穿过所述透明体，所述透明体进一步包括用于控制所述至少一个嵌入式LED的至少一部分光束的射束角和/或射束方向的光学设备。
2.如权利要求1所述的透明体，其中所述透明体的材料是玻璃、树脂玻璃或塑料中的至少一种材料。
3.如权利要求1或2所述的透明体，其中所述透明体包括多个对齐的嵌入式LED，所述光学设备被布置以控制所述多个对齐的嵌入式LED的光束。
4.如权利要求1、2或3所述的透明体，其中所述光学设备被可分离地安装在所述透明体上。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的透明体，其中所述光学设备被粘贴在所述透明体上。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的透明体，其中使用双面胶带将所述光学设备安装在所述透明体上。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的透明体，其中所述光学设备是会聚透镜。
8.如权利要求1-6中任意一项所述的透明体，其中所述光学设备是发散透镜。
9.如权利要求1-6中任意一项所述的透明体，其中所述光学设备是反射镜。
10.如权利要求1-6中任意一项所述的透明体，其中所述光学设备包括透镜和反射镜。
11.如权利要求1-9中任意一项所述的透明体，其中所述光学设备被嵌入到所述透明体中。
12.如权利要求1-11中任意一项所述的透明体，其中所述光学设备形成部分薄片。
13.如权利要求1-12中任意一项所述的透明体，进一步包括第一透明层、第二透明层，其中所述至少一个嵌入式LED被嵌入到所述第一和第二层之间。
14.一种照明单元，包括如权利要求1-13中任意一项所述的透明体。
15.一种用于存储和照明至少一个实体的装置，诸如橱窗、货柜、或橱柜，所述装置包括如权利要求1-11中任意一项所述的透明体。
16.一种光学设备，其用于与具有至少一个嵌入式LED的透明体结合使用，从而获得如权利要求1-11中任意一项所述的透明体。
17.一种粘贴板，包括多个光学设备，用于与具有至少一个嵌入式LED的透明体结合使用，从而获得如权利要求1-13中任意一项所述的透明体。
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