CN101189471B - 人造窗户 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包括光箱(10)的人造窗户(1)，所述光箱(10)具有后壁(11)和在后壁(11)前面的平面状漫射体装置(14)。所述人造窗户进一步包括：至少一个在后壁(11)和漫射体(14)之间延伸的第一光源(13)；漫射体(14)前面的窗框(20)；被设置用于操作所述光源(13)并电连接到所述光源(13)的驱动器(15，28)。所述人造窗户还包括至少一个电连接到所述驱动器(28)之一的附加光源(25)，所述附加光源(25)基本在一个方向上发光，并被设置为在工作期间发光到漫射体装置(14)的前侧的一部分。

Description

人造窗户
技术领域
本发明涉及一种人造窗户，包括：
光箱，它具有后壁和在后壁前面的漫射体装置，该漫射体装置将所述后壁与漫射体装置前面的窗框隔开，所述光箱进一步包含：
至少一个在后壁和漫射体装置之间延伸的第一光源；
用于操作所述至少一个光源的第一组驱动器。
本发明进一步涉及一种用于操作人造窗户的方法。
背景技术
这样一种人造窗户的一个实施例记载在GB-A-2223565中。有许多公共或办公建筑，它们含有缺少日光能够从中照入的窗户的房间，例如控制室，会议室，在医院、商店、档案室和图书馆中的等候室。当人们处于这些房间里的时候，窗户的缺乏导致他们效率的下降。而且，在很多国家法规禁止长期处于这些房间里。因此得到一个模拟日光从中照入的窗户的照明设备是有意义的。
在已知的人造窗户中，当它靠墙安装时，垂直地布置了许多细长的荧光灯。所述灯发出色温为3000K的白光。所述漫射体保持由光箱和窗框封装着。当灯被点亮时，就能观察到由窗框包围着的一个明亮的白色屏幕，其被推荐用于受抑郁症之苦的病人的治疗。
在这一方面，所述已知的人造窗户仅仅提供了在后面具有相似的灯的乳白色屏幕，将所述屏幕置于工作台上或书桌上以提供光淋浴(light shower)。它仿真了一个由太阳(比如在中午时)照亮的一个空白屏幕。
已知的人造窗户的一个缺点是它只提供了对真实窗户的一个粗略模拟。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在开头段描述的那种人造窗户，它能够提供关于在白天光线从中照入的窗户的一个更逼真的效果。
根据本发明的第一方面，所述人造窗户进一步包括至少一个电连接到第二组驱动器的附加光源，该附加光源基本上在一个方向上发光，并且被布置为工作期间在面对窗框的漫射体装置的前面的一部分上发光和/或通过窗框的透明板发光。
通过将漫射背光与基本在一个方向上的光辐射或前投影组合起来，可以得到多种效果，给用户一种逼真的窗户的感受。在这个方面，基本在一个方向上的光辐射是指附加光源发出的点光源类型光束具有在5°到40°范围内的光束角，优选地具有在10°到30°范围内的光束角。这些效果可以包括移动的云朵、运动的太阳、降雨、树木和其它物体的影子等的印象。已经发现，为了给用户一个逼真的窗户的感受，所述效果优选地不包含模拟光亮的窗格玻璃的高分辨率图像，而是包含外面世界的模糊的印象，该印象模拟乳白色的窗格玻璃。
所述至少一个附加光源优选地位于漫射体装置的平面和窗框之间，以致窗框可以以单件出售。还发现以锐角入射到漫射体装置上的光给出非常令人满意的结果。优选地，附加光源的辐射光束的中心瞄准漫射体装置的前面，并且优选地，附加光源的辐射光束的方向和/或该光源的位置能够借助所述驱动器来改变。所述至少一个附加光源可以进一步沿着在第一和第二框部分之间延伸的导轨移动，例如以便适合一天中不同的阶段。
所述至少一个附加光源的灯的类型优选地从包括HID(高强度放电灯)、TL(荧光灯)、LED(发光二极管)、CFL(紧凑型荧光灯)、白炽灯(例如GLS)或卤素白炽灯的组中选择。优选地，存在多种附加光源，其中至少两种附加光源是不同的灯类型，以便得到各种各样的效果。
所述附加光源的至少一个优选地是投影类型并且包括投影透镜和幻灯片，所述幻灯片包括形状、图案或图像，所述附加光源被布置为投影所述形状、图案或图像到漫射体上。优选地，所述幻灯片是动态的幻灯片，例如LCD投影设备。所述动态幻灯片可以进一步被布置为投影文本到漫射体上。
另外，这些附加光源的一个可以包括动态变化的彩色滤光片。该附加光源可以进一步包括至少一个可移动的镜子，所述镜子被布置为在漫射体上移动该光源的辐射光束。
所述漫射体装置优选地包括漫射体和漫射体前方并与其有一定距离的全息箔，所述附加光源投影在其上。当没有光入射其上时，全息箔是基本透明的，但是当光投影其上时，它将以漫射方式反射光。这提供一种增加人造窗户逼真感受的三维效果。
根据本发明的另一方面，所述光源包括工作期间发出红光的第一组光源、工作期间发出绿光的第二组光源以及工作期间发出蓝光的第三组光源，所述第一、第二和第三组光源以混合布置安装，而所述驱动器也能够使光源变暗，每个驱动器至多与一组多个光源的各自的一部分相连，并能够个别地控制所述组，同时，透明板远离漫射体位于窗框内。
这些特征的这种组合使得本发明的人造窗户在工作期间给出一种更加逼真的日光窗户的外观。不同颜色的所述光源和还以暗淡模式操作它们的可能性使得可以产生一种具有与一天的时段和季节对应的多种色温的窗户。所述窗户能在日落和正午时发出不同色温的光。
所述窗户产生的实际的光可以由用户来选择。而且，所述窗户提供生成彩色图案的可能性，不能把所述彩色图案理解为照片。安装在墙壁上的窗户的较低部分可以是例如绿色，较高的部分可以是蓝色或紫色。用这种方式可以产生地平线的印象。
窗户具有光线从中照入并且能透视的窗格。所述透明板可以是玻璃或人造树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸玻璃)制成的，所述漫射体位于透明板的后面一定距离处，所述窗框的后部可以通过透明板观察，所述透明板生成深度，即第三维，它有助于真实窗户的印象。另外，它提供垂直于窗格玻璃的反射。
本发明的人造窗户可以安装在例如垂直的墙壁上或靠着屋顶内部的倾斜的墙壁部分。
在一个实施例中，所述窗框具有相对着的相互距离为d的第一和第二框部分和从那里向着漫射体延伸的各自的面板。所述面板在窗户工作期间被照亮。它们增强了窗户的逼真的、三维的印象。所述面板可以具有砖修饰(brick finish)和图案以模拟窗侧(reveal)，即窗户安装于其中的正面内的凹进部分的边界。所述面板可替换地可以具有模拟混凝土、木板、金属或其它材料的修饰(finish)，建筑物正面由这些材料制成。例如，如果所述窗户将靠着成斜角的墙壁安装以模拟屋顶窗户，那么所述面板可替换地可以具有建筑用板或胶合板修饰。
使面板朝着漫射体延伸但不到达漫射体是有利的，尽管在本发明的人造窗户中面板延伸到达漫射体是可能的。如果面板不触及漫射体，三维空间的印象就会加强。从而这意味着如果透明板不在适当的位置并且人可以从窗户探身出去那么就可能超过面板看到右边或左边。
通过给面板一个大于d的相互距离D来进一步提高窗户的逼真的三维效果是有利的。
它们于是不再直接地处于窗格玻璃的旁边和后面，而是向侧面移位，例如以便连接到框部分的外侧末端。
其中人造窗户被使用或将被使用的建筑物可以要求所述第一和第二框部分沿着它们长度的至少一部分弯曲，例如使得互相之间在中间接触。
在一个实施例中，处理器耦合到光源的驱动器以便响应由用户接口收到的信号来控制驱动器。然后，可以输入一些基本的数据(例如一天的时间、亮度和图案)以得到期望的窗户的外观。所述输入可以手动地、通过遥控器或通过来自外部传感器的信号输给窗户的用户接口。
在本实施例的一个改进中，存储器耦合到处理器，所述存储器包含将由处理器响应由用户接口接收的信号而执行的程序。这方便了窗户的使用，因为现在能够选择符合用户需求的程序。例如，程序可以使得窗户例如实时地显示出从日出到正午再到日落，或其中一段时间内光在亮度和色彩方面的变化的模拟。所述存储器可以与处理器结合在一起。
漫射体装置背后的所述光源可以是例如发光二极管(LED)，或特别地是荧光灯。这些灯具有高的输出并容易得到。具有直径约为15mm的T5荧光灯还因为它们相对较小的体积而特别合适。每个荧光灯一般都有它自己的驱动器或者两个相邻的灯共用一个驱动器。就LED来说，一些具有同一颜色的邻近的LED可以共享一个驱动器。
在一个实施例中，所述光箱包含作为背光源的细长的荧光灯，并且这些灯横向延伸到第一和第二框部分。在本实施例中，如上所述的在其中模拟了地平线的光图案能够甚至用和窗户宽度大约一样长的灯容易地得到。如果使用较短的灯(例如，能耗较低的或者包括两条平行管状部分的灯，如所谓PL灯的情况)，所述窗户的光图案也能够在所述灯的纵向方向上被分段，所述纵向方向一般会是水平方向。这在仿真太阳的位置时是有意义的。如果所述灯能够做到后壁表面每平方米消耗约400至约650W的功率，那么这是有利的。
在本发明的窗户的一个有利的实施例中，至少一个配有反射器的附加灯处于漫射体和窗框之间，该窗框与桥接第一和第二框部分的第三框部分相邻，所述附加灯由框遮蔽，耦合到用于启动、操作和暗化的自己的驱动器上，并且被引导以便在工作期间发射光通过透明板。其光束优选地可借助电机移动的这个附加的灯还可以用作根据本发明的第一方面的附加光源，在这个情况下，所述光束在其工作的至少一部分期间被引导朝向漫射体。在本实施例中，所述窗户设计为在顶部同第三框部分安装在一起。如果提供高压放电灯，例如在陶瓷放电容器里的(例如70W和色温为3000或4000K的)金属卤化物放电灯，或(例如100W的)发白光的高压钠灯，或替换地(例如150W的)卤素白炽灯，那么这是有利的。可利用的这些灯尺寸紧凑，并且它们的光源是紧凑的，允许相关的可以与灯结合或装配在一起的反射器将由所述灯生成的光形成为光束，该光束可以是窄的和轮廓分明的。
取决于灯和反射器的方向，所述光束只进入安装了窗户的房间，或者也击中和照亮所述窗框的一部分。在房间内部，所述光束可以产生位于窗户附近的物体的影子，由此进一步增强了真实日光窗户的印象。卤素白炽灯的使用具有暗化降低它的色温的优点。
使用的灯可以是具有陶瓷放电管和包括碘化钠和碘化铯的填充物的高压金属卤化物放电灯，该高压金属卤化物放电灯与产生具有流过灯的可变DC分量的AC电流的驱动器结合。这种灯和驱动器记载在WO 03/098.659上。通过改变电流的DC分量，所述驱动器致使灯改变产生的光的颜色。颜色的改变基于所述灯的填充物的解混合(de-mixing)。
在本实施例的一个变型中，所述至少一个附加光源和/或所述附加灯是可以沿着在第一和第二框部分之间延伸的导轨移动的。可以使得所述光源或灯在沿着导轨移动时改变它的相对这些框部分的角度。在本改型中，着重强调了太阳的相对移动。利用置于所述窗户左上角附近的灯，所述灯可以仿真例如首先是清早的一个时段，在该时段，太阳相对于地球处于一个低位置，很难照进房间但向上照亮了很高的窗户右边垂直部分。之后，所述灯可以引导为使光束向下照亮垂直窗框部分并照进房间，再后来，将光束从窗户中间的位置投射进房间里不太远的地方。这个特征在于漫射体上生成动态变化图案方面增强了所述窗户的逼真的、动态的特性。
在本实施例的一个改型中，提供了数个配有各自的反射器的灯，每个都与第一和第二框部分成各自的角度。可以切换这些灯使其交替地工作。
在另一个实施例中，第四框部分位于第三框部分的对面，架子邻近第四框部分放置。这个架子代表窗槛。当物体放置其上时，产生了影子，该影子增强了人造窗户作为真实窗户的幻觉。如果需要这样，当所述人造窗户在适当位置安装时可以加上窗帘和/或薄片屏。
应用所述人造窗户时，该人造窗户不仅可以靠着(可能是倾斜的)墙壁，还可以位于由两面墙壁形成的拐角或者墙壁与天花板的拐角处。为了这个目的，所述人造窗户应该定形为适合处于两个结构平面之间的拐角处，所述平面互成直角，这是所关心的。
本发明进一步涉及一种操作人造窗户的方法，所述人造窗户包括：光箱，所述光箱具有后壁和在后壁前面的平面状漫射体装置；至少一个在后壁和漫射体之间延伸的第一光源；和漫射体前面的窗框；其中至少一个基本在一个方向上发光的附加光源被布置为发光到所述漫射体装置前侧的一部分上。
附图说明
参考附图，本发明的人造窗户的实施例将得到描述和进一步说明，其中：
图1是第一实施例的图解的透视图，
图2是从图1中直线II-II位置截取的横截部分；
图3表示了部分拿掉后的图1实施例；
图4是第二实施例的透视图；及
图5图解地表示了部分拿掉后的另一个实施例。
具体实施方式
在图1，2，3和5的实施例中，人造窗户1具有光箱10(参见图2和3)，该光箱10具有后壁11和对着后壁11的出光窗口12。所述光箱由反射材料制成，在图中由金属薄片制成，所述金属薄片具有白色的、高反光涂层，所述涂层含有漫反射成分，例如通常应用于照明设备中的那种。多个电光源13邻近后壁11安装在光箱10中。在图中，所述光源13是直径为15mm的管状荧光灯。乳白色聚丙烯酸酯的漫射体14位于出光窗口附近。窗框20安装在漫射体14的前面。所述窗框20例如可以由木头、合成树脂或铝组成，但是至少一种木头外观是优选的。用于启动和操作所述光源的驱动器15电连接到光源13。所述人造窗户1具有用于接收指令信号的用户接口16。
参见图3和5，所述光源13包括工作期间发射红光的第一组光源13R、工作期间发射绿光的第二组光源13G以及工作期间发射蓝光的第三组光源13B。这些光源，即第一组的13R，第二组的13G和第三组的13B以混合布置安装。所述驱动器15也能够暗化光源13并且它们的每一个至多连接到一组的多个光源13R、13G和13B的各自部分。在所示的实施例中，每个光源13都有它自己的驱动器15。所述驱动器15能够单独受控。透明板21远离漫射体14位于所述窗框20中。
在图中，窗框20中存在一个闩，但是这不是必需的。所述闩事实上或实际上将透明板21(图中的玻璃窗格)分成四部分。所述窗框20具有相互距离为d的第一框部分22和相对的第二框部分23及其各自的从那里朝漫射体14延伸的面板24，参见图2，所述面板24具有图案和砖修饰。
在所示的实施例中，面板24具有大于d的相互距离D。
处理器17耦合(例如电耦合)到所述光源的驱动器15以便响应由用户接口16接收的信号来控制所述驱动器。为了清晰的原因，在图中省去了电缆。
存储器18耦合到处理器17。所述存储器18包含将由处理器17响应由用户接口16接收的信号而执行的程序。所述处理器17和存储器18结合在一起。
作为光源13的延伸的荧光灯横向延伸到第一和第二框部分22，23。
至少一个配有反射器26的灯25(参见图3和5)处于漫射体14和窗框20之间，窗框20与桥接第一和第二框部分22，23的第三框部分27相邻，所述灯25由框20遮蔽和耦合到自己的驱动器28上。在图3中，所述灯25被引导为在工作期间通过透明板21发射光。在图5中，所述灯25被引导为在工作期间将光发射到漫射体14的前侧46上。
所述至少一个灯25是可以沿着在第一和第二框部分22，23之间延伸的导轨29移动的，同时改变它相对这些框部分22，23的角度。图3和5表示了三个这样的灯25和反射器26，指示了所述至少一个灯25可能占据的一些位置，而且还说明了其中提供有多个灯25的一个实施例。在后一种情况下，如果灯不需要移动就不需要安装导轨。
在图1中，所述窗框20具有位于第三框部分27对面的第四框部分30，邻近第四框部分30处提供一个作为窗槛的架子。
在图4中表示的本发明的人造窗户的实施例在它的光箱10中具有一组作为光源13的管状荧光灯，所述管状荧光灯在漫射体14后面，隔开的透明板21在漫射体14的前面，所述管状荧光灯在工作期间发出红色、绿色和蓝色的光，如图1，2和3的实施例中的情况。它能以和图1，2和3中实施例一样的方式操作，但是被定形为适合位于两个结构平面之间的拐角处，所述平面互成直角，即位于天花板和垂直的墙壁之间的拐角处。由于它预定的位置，输入能够通过遥控设备送给用户接口16是有意义的。

Claims (10)

1.一种包括光箱(10)的人造窗户(1)，所述光箱(10)包括：
一个后壁(11)；
一个在后壁(11)前面的漫射体装置(14)；
至少一个在后壁(11)和漫射体装置(14)之间延伸的第一光源(13)；
用于操作所述至少一个光源(13)的第一组驱动器(15)；所述人造窗户进一步包括至少一个电连接到第二组驱动器(28)的附加光源(25)，其中每个附加光源(25)能够发射点光源类型光束，
其特征在于，所述人造窗户进一步包括漫射体装置(14)前面的窗框(20)，并且所述附加光源(25)被设置为发射光到面对窗框(20)的漫射体装置(14)的前侧(46)的至少一部分上和/或发射光通过窗框(20)的透明板(21)；
其中所述至少一个附加光源能够沿着在第一窗框部分和与第一窗框部分相对的第二窗框部分之间延伸的导轨移动。
2.根据权利要求1所述的人造窗户，其特征在于，附加光源(25)的辐射光束的中心瞄准漫射体装置(14)的前侧(46)。
3.根据权利要求1或2所述的人造窗户，其特征在于，附加光源(25)的辐射光束的方向和/或附加光源(25)的位置可借助所述驱动器(28)改变。
4.根据权利要求1或2所述的人造窗户，其特征在于，在漫射体装置(14)的平面和窗框(20)之间提供所述至少一个附加光源(25)。
5.根据上述权利要求1或2中所述的人造窗户，其特征在于，所述至少一个附加光源(25)的类型从包括高强度放电灯，荧光灯，发光二极管，紧凑型荧光灯，白炽灯和卤素白炽灯的灯类型组中选择。
6.根据上述权利要求1或2中所述的人造窗户，其特征在于，提供了多个附加光源(25)，其中至少两个光源属于不同的灯类型。
7.根据上述权利要求1或2中所述的人造窗户，其特征在于，所述附加光源(25)是投影类型并且包括投影透镜和具有形状、图案或图像的幻灯片，所述附加光源被设置为投影所述形状、图案或图像到漫射体装置(14)上。
8.根据上述权利要求中1或2所述的人造窗户，其特征在于，所述漫射体装置包括漫射体(14)和漫射体(14)前面的全息箔。
9.根据上述权利要求1或2中所述的人造窗户，其特征在于，提供一个处理器(17)，该处理器(17)耦合到光源的驱动器(15，28)，以便响应由用户接口(16)接收的信号来控制所述驱动器。
10.根据权利要求9所述的人造窗户，其特征在于，存储器(18)耦合到处理器(17)，所述存储器(18)包含将由处理器(17)响应由用户接口(16)接收的信号而执行的程序。
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