CN102859269B - 具有光导向的第二光源的背景光效果led灯具 - Google Patents

Abstract

公开了具有以至少两个光源组来布置的多个光源的照明设备，所述两个光源组单独可控。第一组光源（203）具有光采集器（209），例如内反射(TIR)透镜、混合器或其它透镜，所述光采集器（209）放置在所述光源之上以采集所述光源的光并将所述光转换成多个光源光束（211）。第二组光源（205a）使光穿过光导向装置或导光管（220a），并具有在至少两个光源光束之间的输出区段（221）。所述输出区段可扩散光以使光弯曲，从而混合在两个光源光束之间的光场。通过基于相同的目标颜色来控制两组光源，可去除LED光源的带点外观，或通过基于两种不同的颜色来控制两组光源，可得到光效果。所述照明设备可包括在具有底部、可旋转地连接到所述底部的轭和可旋转地连接到头部的移动头部光源中。

Description

具有光导向的第二光源的背景光效果LED灯具

发明领域

本发明涉及包括布置在壳体中的多个光源和多个光采集装置的照明设备。所述多个光采集装置从所述光源中的至少一个采集光，并将所采集的光转换成多个光源光束，且所述光源光束从所述壳体发射。

发明背景

产生各种效果的灯具被越来越多地用在娱乐业中，以便结合现场节目、电视节目、体育项目或作为建筑安装上的一部分产生各种灯光效果和情绪照明。

娱乐灯具一般产生具有光束宽度和发散度的光束，并可例如是产生具有均匀的光分布的相对宽的光束的冲洗/洪水器具，或它可以是适合于将图像投影到目标表面上的仿形器具。存在越来越多的这种类型的器具用在每个节目或每个安装中且器具因此对区域或电视观众变得越来越明显的趋势。灯具一般在离灯具本身的一段距离处产生照明效果，且灯具因此看起来不是那么引人入胜和悦目。器具制造商因此试图提供具有美学设计的器具，以便使器具看起来更引人入胜。然而，这非常困难，因为器具的壳体一般取决于由器具例如光学器件、机械器件、电子器件、冷却机等的技术规范定义的物理要求。

当使用多个LED来代替单个光源时，LED部件进一步作为光源改变大部分照明发光体的外观。这暗指所有的照明工业——通用的、家用的、工业的、娱乐等。最明显的变化是，所有多个光源现在都暴露于观看者，且光从较大的区域发射。现在大部分LED器具具有可见的LED，一些消费者不喜欢多个光点的外观。带点的“游乐场”外观出现在在光从壳体发射之前混合颜色的灯具上以及还有在颜色在空中或在墙上被混合的灯具。替代地，更一致、均匀的光出射被要求，以避免具有极端数量的光源的看起来廉价的“游乐场”外观。

发明描述

本发明的目的是解决与现有技术有关的上述局限。这由如在独立权利要求中所述的照明设备和方法实现。从属权利要求描述本发明的可能实施方案。本发明的优点和益处在本发明的详细描述中被描述。

附图描述

图1a和1b示出现有技术照明设备；

图2a-2d示出根据本发明的照明设备的实施方案；

图3a-3d示出根据本发明的照明设备的另一实施方案；

图4示出图3a-3d的照明设备的另一实施方案；

图5示出根据本发明的照明设备的另一实施方案；

图6a和6a示出可在根据本发明的照明设备中使用的光导向装置的可能的实施方案；

图7示出根据本发明的照明设备的结构方框图。

本发明的详细描述

考虑到包括产生光束的多个LED的移动头部灯具来描述本发明，然而，本领域技术人员认识到，本发明涉及使用任何类型的光源例如放电灯、OLED、等离子体源、卤素源、荧光光源等和/或其组合的照明设备。应理解，所示实施方案被简化，并示出本发明的原理而不是示出确切的实施方案。技术人员将因此理解，本发明可体现在很多不同的方法中，且还包括除了所示部件以外的另外的部件。

图1a-1b示出根据现有技术的照明设备，其中图1a是透视图，而图1b是分解图。照明设备是包括底部103、可旋转地连接到底部的轭105以及可旋转地连接到轭的头部107的移动头部灯具101。

在所示实施方案中，头部包括布置在头部壳体111中的多个光源和多个光采集装置109。光采集装置采集来自光源的光并将所采集的光转换成多个光源光束113(只示出一个)，其从壳体发射。

在所示实施方案中，头部壳体107是“桶”形头部壳体111，其中显示器115(从头部的后侧可见)、主PCB(印刷电路板)117、风扇119、散热器121、LED PCB 123和透镜组件被堆叠。透镜组件包括透镜夹持器125和包括光采集装置109的透镜阵列。头部由两个俯仰轴承127可旋转地连接到轭105，且俯仰轴承127由轭105支撑。俯仰电动机129适合于通过连接到俯仰轴承127之一的俯仰皮带131旋转头部。轭包括安装到轭框架134的两个互锁的轭外壳零件132，其中俯仰轴承、俯仰电动机、摇移电动机和摇移轴承布置在轭框架134上。LED PCB 123包括多个发光LED，且其与透镜阵列中的光采集装置109协作产生多个光源光束。主PCB包括控制电路和驱动电路(未示出)用于控制LED，如在照明设备的领域中已知的。主PCB还包括穿过头部壳体111中的多个孔延伸的多个开关(未示出)。开关和显示器充当允许用户与移动头部灯具通信的用户接口。

轭连接到可旋转地连接到底部103的摇移轴承133。摇移电动机135适合于通过连接到摇移轴承133的摇移皮带137旋转轭。底部包括如在娱乐照明领域中已知的对DMX信号的5-管脚XLR公连接器139和母连接器141、输入功率连接器143和输出功率连接器145、电源PCB(未示出)和风扇(未示出)。风扇迫使空气通过通风孔147进入底部中。

如在LED部件的已知现有介绍中已知的，现有技术照明设备使用多个LED来代替单个光源作为广泛使用的光源。然而，这样的照明设备改变其可见的外观，因为多个光源现在暴露于观看者且光从较大的区域发射。如果发光体是具有单色LED的颜色混合形式，则所使用的所有LED颜色都是可见的。然而，一些消费者不喜欢多个光点的外观。替代地，更一致、均匀的光出射被要求，以避免具有极端数量的光源的看起来廉价的“游乐场”外观。

图1a和1b所示的照明设备仅仅是现有技术照明设备的一个例子，且技术人员认识到，由大量制造商提供的大量不同的实施方案存在。

图2a-d示出根据本发明的照明设备的简化实施方案。图2a是顶视图，且图2b是移除了光导向装置213和光采集装置209的顶视图。图2c和2b是分别沿着线A-A和B-B的横截面视图。

照明设备201包括布置在至少第一组光源203(被示为白四边形)中和第二组光源205(被示为黑四边形)中的多个光源。光源安装在PCB 207(印刷电路板)上，且这两组光源可单独地例如由控制器(未示出)控制，如在照明领域中已知的。控制器因此适合于处理这两组光源作为可被单独地控制的至少两个单独的光源。然而，技术人员认识到，照明设备也可适合于将每组光源分成多个子组，其也可被单独地控制，并且单独地控制每个单光源也是可能的。多个光采集装置209布置在第一组光源203之上和周围，并适合于采集来自第一组光源的光和将所采集的光转换成多个光源光束211。光采集装置209可被体现为能够采集来自光源的光并将光转换成光束的任何光学部件，且可以例如是光学透镜、光混合器、TIR透镜等。在所示实施方案中，光采集装置209被体现为如现有技术中已知的TIR透镜，且技术人员认识到，TIR透镜可根据光源的光输出和光源光束211的期望光学特性来设计。

光导向装置213布置在PCB 207之上，且光导向装置213包括输入区段217和输出区段219。光导向装置在输入区段217处接收来自第二组光源205的光，并将所接收的光引导到输出区段219，其适合于在至少两个光源光束211之间的区域218处发射所接收的光。当到照明设备的距离增加时，光束211将合并成一个大的光束。至少两个光源光束之间的区域可被定义为从位于直线上的光源光束上看到的所有点，该直线拦截这两个光束的至少一部分。应理解，拦截这两个光束的至少一部分的很多直线和这两个光源光束之间的区域因而构成表面。此外，应理解，该区域在物理上可位于光源之下，只要当从上面观察时它表现为在光源之间。

光导向装置213被体现为固体透明材料，且进入输入区段的光线将被内反射到输出区段，在输出区段中，光线从光导向装置耦合输出。在这个实施方案中，光导向装置213被形成为包括多个开口的光导向圆盘，其中光采集装置被布置，且多个突出部220从光导向圆盘向后突出。突出部适合于安装在第二组光源205之上，且输入区段位于突出部的底表面处。输出区段构成光导向圆盘的正面区域。进入输入区段的光首先穿过突出部被内反射，并接着在实质上沿着圆盘的平面的方向上在成角度的反射表面222处反射。

例如，如图2c所示，属于第二组光源的光源205a发射很多光线(被示为细实线)。光线在输入区段217a处进入光导向装置213，其中在它们经历在光导向装置内的内反射并因此被引导到输出区段219a之后，光线从光导向装置213耦合输出。应理解，只有少量光线被示为在光导向装置内部，以及很多光束将全部在如箭头221所指示的很多方向上发射。以类似的方式，属于第二组光源的光源205b发射很多光线(被示为细实线)，其在输入区段217b处进入光导向装置213并在输出区段219b处从光导向装置213耦合输出。此外在图2d中，光源205c和205d产生分别从输出区段219c和219d发射的光束。结果是，在光束之间的区域可被第二组光源205照射，且现有技术灯具的带点外观可被避免。

输出区段219适合于从光导向装置耦合输出光线。这可例如通过在输出区段处调节光导向装置的表面的粗糙度来实现，由此，当光线射到粗糙表面且因此光从光导向装置耦合输出时，光线不经历全内反射。可选地，可使用分散射在输出区段的光的材料来处理光导向装置213的表面。另一机会是使光导向装置的底表面和顶表面相对于彼此成一角度，这导致在光导向装置内部传播的光线的入射角将改变的事实。输出区段可适合于以均匀的方式将光从光导向装置耦合输出，使得光导向圆盘的整个正面表现为一个均匀照明表面。这可例如通过逐渐修改整个输出区段上的粗糙度来实现，使得只有一小部分光在接近于输入区段的输出区段处耦合输出，而较大一部分光在更远离输入区段的区域处从光导向装置耦合输出。光导向装置和出光耦合可例如使用在背景照明领域中已知的技术从电视显示器和/或移动设备显示器构造。在所示实施方案中，光导向装置被成形为圆盘，然而应理解，光导向装置可具有任何形状。

图3a-3d示出根据本发明的照明设备的另一实施方案。图3a是顶视图，而图3b是光导向装置313和光采集装置209被移除的顶视图。图3c和3d是分别沿着线C-C和D-D的横截面视图。与图2a-2d所示的实施方案一样，第一组光源203(被示为白四边形)布置在具有布置在PCB 207上，光采集装置209布置在光源之上，且多个光源光束211由此被产生。在这个实施方案中，在PCB 207上安装第二组光源205的部分，如在图2a-2d中的。光源205a和205b发射很多光线(被示为细实线)，其分别在输入区段217a和217b处进入光导向装置313并在输出区段219a和219b处从光导向装置313耦合输出。然而，第二组光源的另一部分305圆周地布置在光导向装置313周围，并安装在相对于PCB 207垂直的多个直立的PCB 308上。结果是，光导向装置313的周围壁可充当输入区段317。如图3d所示，源305c和305d发射多个光线(被示为细实线)，其分别在输入区段317c和317d处进入光导向装置313，并在输出区段319c和319d处从光导向装置313耦合输出。应理解，光源的内环可适合于例如通过将这些光源布置在中央光采集装置周围并让光源相对于光导向装置的中心向外发射光来将光直接发射到光导向装置中。

图4示出类似于图3a-3d中的实施方案的实施方案，然而，光导向装置413被修改，使得输出区段417布置在预定图案中，且光将因此只在这些区域处射出光导向装置。结果是，第二组光源可用于产生在光束之间的光图案，且这个光图案可用于产生可被朝照明设备看的观众观察的光效果。光源可布置有来自照射特定的输出区段的光源之一或子组的这样的光，且照明设备可适合于单独地控制子组。这使例如通过接通/关断单独地控制光图案的不同部分变得可能，改变了预定图案的某些部分的颜色。预定图案以这种方式可用作动态图案，其可用于产生数种引人入胜的光效果。光导向装置413的预定图案可例如通过处理在预定图案中的导向装置的上表面来产生，使得光只在这些区域处从光导向装置耦合输出，而光线在其它区域处经历内反射。也可能通过使用充当单独的光导向装置(例如，如在图6a和6b中所示的)的多个光导向装置而不是被集成为一个光导向圆盘来实现相同的效果。

图5a-5e示出根据本发明的照明设备的另一实施方案。图5a是顶视图，而图5b是光导向装置513、光采集装置209和扩散区512被移除的顶视图。图5c、5d和5e是分别沿着线E-E、F-F和G-G的横截面视图。与图3a-3d所示的实施方案一样，第一组光源203(被示为白四边形)布置在PCB 207上，光采集装置209布置在光源之上，且多个光源光束211由此产生。如在图3a-3d中的，第二组光源205(被示为黑四边形)的一部分安装在PCB 207上，而第二组光源的另一部分305布置在相对于PCB 207垂直的多个直立PCB 308上。包括输入区段和输出区段的多个光导向装置514(在图6a和6b中详细示出的)布置在PCB 207之上。光导向装置514适合于在输入区段处接收来自第二组光源中的至少一个的光，并将所接收的光引导到输出区段519，其适合于在光源光束211中的至少两个之间的区域处发射所接收的光。

在这个实施方案中，照明设备包括布置在PCB 207上的第三组光源504(被示为交叉阴影四边形)以及布置在PCB 207之上和至少两个光源光束之间的多个扩散区512。扩散区514适合于接收来自第三组光源的至少一个光源的光并扩散所接收的光。

如图5c所示，光源205a和205b发射多个光线(被示为细实线)，其分别进入在输入区段517a和517b处的光导向装置514a和514b，并在输出区段519a和519b处从光导向装置514a和514b耦合输出。如图5e所示，光源305c和305d发射多个光线(被示为细实线)，其分别在输入区段517c和517d处进入光导向装置514c和514d，并在输出区段519c和519d处从光导向装置耦合输出。如图5d所示，光源504a-d将照亮扩散区512a-d，且来自这些光源的光将扩散到如箭头516a-516d所示的很多方向上。结果是，如在现有技术中已知的照明设备的带点外观可被避免，且照明设备可同时用于通过控制第二组光源产生图形光效果。

扩散区可例如被体现为透明材料的单个实心主体，透明材料适合于扩散射到实心主体上的光。例如通过在透明聚合物中模制实心主体并处理表面，使得它们将扩散光。实心主体可与光采集装置209中的多个孔接触，且光导向装置514可被布置。

图6a和图6b分别示出在图5a-5e中使用的两种类型的光导向装置。图6a中的光导向装置相应于光导向装置514(例如，图5-e的514c和514d)，光导向装置514适合于接收来自圆周地布置在PCB 207周围的光源305的光。光导向装置由包括输入区段602和输出区段603的透明棒601构成。输出区段构成棒的一个表面并被处理，使得光将从该表面耦合输出，如箭头605所示的。在这个实施方案中，光源305是包括红管芯R、绿管芯G、蓝管芯B和白管芯W的四合一RGBWLED，并可因此通过添加的颜色混合产生大量不同的颜色。光棒也帮助混合来自这4个LED管芯的颜色。图6b中的光导向装置相应于光导向装置514(例如，图5-e的514c和514d)，光导向装置514适合于接收来自在PCB 207上的光源205的光。这个光导向装置包括适合于朝着输出区段603反射来自输入区段的光的弯部606。

图7示出根据本发明的照明设备的方框图。照明设备包括控制单元701，控制单元701包括处理器703和存储器705。第一组光源203和第二组光源205连接到控制单元701并根据本发明来布置。处理器充当控制装置，并适合于单独地控制第一组光源203和第二组光源205。意味着处理装置可控制这些组光源中的一组而不控制另一组光源。该控制可例如适合于控制光源的颜色和/或强度，并可基于在照明领域中已知的任何类型的通信信号，例如PWM、AM、FM、二进制信号等。第一组光源阵列203和第二组光源阵列205可因此被单独地控制，且独立于彼此可因此被处理为两组单独和独立的光源。应理解，每组光源单独地由同一控制信号控制，被提供有单独的控制信号和/或分组成子组，其中每个子组接收相同的控制信号。

在一个实施方案中，控制装置适合于基于指示所述第一组光源的第一目标颜色的输入信号来控制所述第一组光源。输入信号可以是有通信参数能力的任何信号，并可以例如基于下列协议USITT DMX512、USITT DMX 5121990、USITT DMX 512-A、DMX-512-A中的一个，包括如ANSI E1.11和ANSI E1.20RDM标准所涵盖的RDM或无线DMX。ACN指定控制网络的架构(ANSI E1.17–2006)。

输入信号可例如指示第一目标颜色可以是定义第一组光源应产生的光的颜色的任何参数，例如RGB值、色彩图中的颜色坐标等。控制装置可适合于基于指示第一目标颜色的输入信号来控制第二组光源，由此第二组光源可适合于产生与第一组光源所产生的颜色实质上相同的颜色。然而，也可能合并颜色方案，使得第二阵列的颜色被调节，使得第二组光源的颜色是不同的，但根据预定的颜色方案在美学上匹配彼此。输入信号还可指示第二目标颜色，且第二组光源的颜色可基于这个第二目标颜色参数来控制。

技术人员认识到，照明设备也可包括结合图5a-e所示的第三组光源504。该组光源可以用与其它两组光源类似的方式被控制。

第二组和第三组光源可以起具有自己的DMX控制的背景光的作用，且颜色和强度二者可独立于第一组光源而改变。它们也可以是以预定的方式与LED主颜色关联的强度和颜色，或对对比颜色或其它强度有单独的控制。光源的这种调节/控制可以离中央控制单元远程地完成或在器具本身完成。结果是，当光束之间的区域可具有由第二组光源发射的另一颜色时，新的光效果可产生。如果第一组光源和第二组光源单独地被控制，该外观可以是动态的，如在娱乐照明领域中已知的。

注意：

本发明适用于多个LED和单色LED。

本发明适用于仿形和冲洗发光体。

本发明适用于任何光源技术。

本发明消除或最小化了具有暴露于观众的多个LED透镜的LED照明器具的带点外观。

第二组光源可用作在器具上的新的额外效果特征，且当在多单元设置中使用时作为注意噱头但更重要地作为单独的像素起作用。所以它是半空中光束和照亮的表面。

第二组光源也可用于指示误差或其它器具状态信息。

本发明产生使光/颜色从与纯粹从前方不同的角度变得可见的可能性。

第二光源可根据周围环境用作器具-反应的交互部分。

根据本发明的照明设备在器具用在多单元设置(例如大规模矩阵)中时，初级光源可被关闭或变暗，所以器具从自动半空中光束改变以变成具有发光的不耀眼表面的图形像素。适当的效果发生器控制装置(例如媒体服务器)于是能够在完整的器具设置上显示视频内容或简单的彩色波/图案。

用户将能够在同一器具上运行两个单独的灯序列或媒体内容——由第一组光源产生的一个内容和由第二组光源产生的另一内容。

误差消息或器具状态可经由颜色、颜色组合、闪光或其它效果由次级光源传递。

经由内部或外部感测/跟踪技术，次级光源可根据预先定义的反应模式(颜色、强度或闪光)起作用。输入可以是个人行为、温度变化、房间光水平、湿度等)。

Claims (17)

1.一种照明设备，其包括：

以至少第一组光源和以第二组光源布置的多个光源，其中所述第一组光源和所述第二组光源是单独地可控制的；和

多个光采集装置，所述多个光采集装置采集来自所述第一组光源的光并将所述采集的光转换成多个光源光束；

所述多个光源和所述光采集装置被布置在壳体中，且所述光源光束由所述壳体发出；并且其中所述照明设备进一步包括：

至少一个光导向装置，其包括输入区段和输出区段，所述光导向装置在所述输入区段处接收由所述第二组光源产生的光，并将所述接收的光传输到所述输出区段，所述输出区段适合于在所述光源光束中的至少两个之间的区域处发射所述接收的光，

其中所述光采集装置被布置在所述光导向装置的多个开口中。

2.如权利要求1所述的照明设备，其中所述输出区段适合于扩散所述接收的光。

3.如权利要求1所述的照明设备，其中所述照明设备包括适合于单独地控制所述第一组光源和所述第二组光源的控制装置。

4.如权利要求3所述的照明设备，其中所述控制装置适合于基于指示第一目标颜色的输入信号来控制所述第一组光源。

5.如权利要求4所述的照明设备，其中所述控制装置适合于基于所述第一目标颜色来控制所述第二组光源。

6.如权利要求4所述的照明设备，其中所述输入信号还指示第二目标颜色，并且所述控制装置适合于基于所述第二目标颜色来控制所述第二组光源。

7.如权利要求4所述的照明设备，其中所述输入信号还指示第二目标颜色，并且所述控制装置适合于基于所述第二目标颜色来控制所述第二组光源。

8.如权利要求3-7中任一项所述的照明设备，其中所述输出区段和所述第二组光源的所述光源以预定图案来布置，使得所述输出区段中的每个发射来自所述第二组光源中的至少一个的光，并且所述控制装置适合于控制单独地照射每个输出区段的所述光源。

9.如权利要求1-7中任一项所述的照明设备，其中所述多个光源还以第三个光源组布置，并且所述照明设备还包括布置在所述光源光束中的至少两个之间的至少一个扩散区，所述扩散区接收并扩散由所述第三组光源所产生的光。

10.一种移动头部灯具，其包括：

底部，

可旋转地连接到所述底部的轭，和

可旋转地连接到所述轭的头部，

其中所述头部包括根据权利要求1-9中任一项所述的照明设备。

11.一种控制照明设备的方法，其包括下列步骤：

以至少第一组光源和以第二组光源来布置多个光源；

通过使多个光采集装置适合于采集来自所述第一组光源的光并将所述采集的光转换成多个光源光束来产生所述多个光源光束；

将所述多个光源和所述光采集装置布置在壳体中，这样使得所述光源光束由所述壳体发出；和

通过使用光导向装置将由所述第二组光源所产生的光引导到在所述光源光束中的至少两个之间的区域，

其中所述光采集装置被布置在所述光导向装置的多个开口中。

12.如权利要求11所述的方法，其中通过使用光导向装置将由所述第二组光源所产生的光引导到在所述光源光束中的至少两个之间的区域的所述步骤包括下列步骤：

使光穿过输入区段发射到所述光导向装置中；

将所述光传输到输出区段，所述输出区段位于所述光源光束中的至少两个之间；和

使所述光穿过所述输出区段从所述光导向装置耦合输出。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述方法包括下列步骤：

基于第一目标颜色来控制所述第一组光源；和

基于第二目标颜色来控制所述第二组光源。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述方法包括下列步骤：

布置以第三个光源组布置的所述多个光源；和

通过在所述光源光束的至少两个之间提供扩散装置并通过使所述扩散装置适合于接收由所述第三组光源产生的光并扩散所述接收的光来照射所述光源光束中的至少两个之间的区域。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述方法包括下列步骤：

基于第三目标颜色来控制所述第三组光源。

16.如权利15所述的方法，其中所述方法包括下列步骤：

基于所述第一目标颜色来确定至少所述第二目标颜色和/或至少所述第三目标颜色。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述方法包括下列步骤：

基于所述第一目标颜色来确定至少所述第二目标颜色和/或至少所述第三目标颜色。