CN102844612A - 具有利用可控的中间扩散灯组的背景照明的led灯具 - Google Patents

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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。第二组光源（205）使光穿过以包括在灯壳体中的扩散罩形式的扩散器(213)的扩散区（215）以扩散所述光，并为所述第一组光源产生背景光。来自所述第一组光源的光穿过扩散罩的非扩散区（211）而不被扩散。所述第二组光源通过具有在非扩散区之间的一个或几个扩散区的所述扩散器与所述第一组光源交错。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头部的移动头部光源中。

Description

具有利用可控的中间扩散灯组的背景照明的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。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。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。
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示出根据现有技术的移动头部灯具的例子；
图2a-2c示出根据本发明的照明设备的实施方案；
图3a-3b示出根据本发明的移动头部灯具的图1a-1b的修改的照明设备；
图4a-4c示出根据本发明的移动头部灯具的另一实施方案；
图5示出根据本发明的照明设备的方框图。
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)，且其从壳体发射。
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。LED PCB 123包括多个LED 124，且透镜组件包括透镜夹持器125和透镜阵列，其中透镜构成光采集装置109。每个光采集装置适合于采集来自每个LED的光并将所采集的光转换成多个光源光束113。头部由两个俯仰轴承127可旋转地连接到轭105，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-c示出根据本发明的照明设备201的简化实施方案。图2a示出顶视图，图2b示出沿着线A-A的横截面视图，而图2c示出移除了扩散罩的顶视图。
照明设备201包括以第一组光源203(被示为白四边形)和第二组光源205(被示为黑四边形)布置的多个光源。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。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。
照明设备包括布置在PCB 207之上的扩散罩213，且扩散罩包括至少一个扩散区215和至少一个非扩散区217。扩散区215接收第二组光源203所产生的光，并在箭头219所示的很多方向上扩散所接收的光。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。第二组光源也可适合于发射具有实质上与第一组光源所发射的光相同的颜色的光，由此，照明设备的表面表现为具有相同颜色的一个表面。扩散区可布置在非扩散区之间，由此，带点的外观可被避免，因为非扩散区之间的区域现在具有实质上与照明设备穿过非扩散区出射的光束211相同的颜色。
第二组光源可以起具有自己的DMX控制的背景照明的作用，且颜色和强度都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第一目标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。
本发明可通过将第二组光源布置在LED PCB 123处的原始LED124之间并使来自这些光源的光由透镜夹持器125的区域126扩散来例如集成到图1a-1b所示的现有技术照明设备中，区域126位于透镜夹持器125之间。
图3a和图3b分别是图1a-1b的照明设备的透视图和侧视图，该照明设备被修改成根据本发明的照明设备。
在这个实施方案中，多个LED 301(被示为黑四边形)安装在光采集装置109之间的透镜夹持器125处。这可例如通过将透镜夹持器体现为具有多个孔的PCB来实现，其中可通过将PCB添加到原始透镜夹持器来布置光采集装置。原始LED 124(见图1b)和添加的LED 301适合于分别起可被单独地控制的第一组光源和第二组光源的作用。
此外，头部壳体包括扩散罩303(从图3a中的壳体分解并在图3b中安装)，扩散罩303包括至少一个扩散区315和至少一个非扩散区317。扩散区317接收第二组光源所产生的光的至少一部分，并如箭头319所示的扩散所接收的光(为了简单起见只在图1b上示出)。多个光源光束113的至少一部分穿过非扩散区315而不被扩散。应注意，为了简单起见，只示出光源光束中的一些。结果是，当光从非扩散区和扩散区发射且透镜之间的区域使用从LED扩散到周围环境中的现有内部杂散光被照射时，带点的LED前外观被移除。
扩散罩303的至少一部分从壳体突出，且一部分光因此相对于光源光束横向和后向扩散(如箭头319a所指示的)。扩散罩的扩散区可从表面后面并从侧面被照亮，从而起光导向装置的作用。灯具因此可从多个角度被观看，且突出的扩散罩向灯具提供新的光效果。
非扩散区可被体现为透明的区域，如布置在光采集装置之上的平面透明表面。这样的透明平面透光表面将允许光源光束穿过而不扩散光源光束。然而，透明的区域可适合于调节光源光束的光束发散，但外向的光束仍然是清晰可辨的光束。扩散罩因此可体现在透明的聚合物中，其中扩散区通过蚀刻扩散罩的表面来产生。扩散区也可通过涂覆扩散区将位于的区域来产生。扩散罩还可被模制，其中模子适合于界定非扩散区和扩散区。非扩散区还可体现为布置在所述光采集装置之上的孔口或开孔。
扩散罩还可包括使用户能够将扩散罩连接到照明设备的紧固装置。扩散罩因此可被设置为标准部件或任选的附件。
图4a-4c示出根据本发明的照明设备的另一实施方案；其中图4a是透视图，图4b是头部的分解图，而图4c是头部的横截面视图。照明设备是包括底部403、可旋转地连接到底部的轭405和可旋转地连接到轭的头部407的移动头部灯具401。
在所示实施方案中，头部407包括相互连接并构成头部壳体的前壳体409和后壳体411。下面的部件布置在头部壳体内部：
●显示器413(从头部的后侧可见)
●风扇415
●主PCB 417
●空气导向装置419
●散热器421
●第一LED PCB 423
●光采集组件425
●多个变焦电动机427
●第二LED PCB 429
●扩散罩431
●变焦透镜433
风扇适合于穿过主PCB 413和空气导向装置419从壳体的后侧吹空气。空气导向装置适合于在空气在径向方向上逸出壳体之后将空气吹到散热器421的中心部分。因此，热可从第一LED PCB 423被耗散。第一LED PCB 423包括布置在第一组LED中的多个第一类型的LED 424(只在图4c中示出)。光采集组件425包括布置在保持装置437中的多个光采集装置435，且每个保持装置437适合于将每个光采集装置定位在第一类型的LED中的一个之上。在这个实施方案中，第一类型的LED是包括红管芯、绿管芯、蓝管芯和白管芯的四合一RGBW LED，且每个光采集装置适合于采集并混合来自第一类型的LED的光并将所采集的光转换成光束。多个光束438(只在图4a中示出)将因此由第一类型的LED和光采集器产生。光采集器可例如被体现为在由本申请人提交的并通过引用并入本文的未决专利申请DKPA 2010 70580中描述的。
第二LED PCB 429布置在保持装置437的下部分处的第一LEDPCB 423之上。LED PCB包括多个第二类型的LED(未示出)以及可穿过光采集装置435和保持装置437的上部分的多个孔439。在这个实施方案中，第二类型的LED是包括红管芯、绿管芯、蓝管芯和白管芯的四合一RGBW LED。与第一类型的LED比较，第二类型的LED是低功率LED并因此需要较少的冷却。然而，技术人员将认识到，使第二类型的LED与第一类型的LED相同是可能的。
扩散罩431布置在第二LED PCB 429之上，并包括体现为孔441的多个非扩散区，其中光采集装置435的顶部被布置，且由第一类型的LED产生的光束将因此穿过扩散罩而不被扩散。与此相反，来自第二类型的LED的光将射到扩散罩431并被扩散，且因此扩散罩431表现为一个照明表面。
照明设备还包括通过多个棒443连接到多个变焦电动机427的变焦透镜433，棒443可被变焦电动机427来回移动，如箭头445所示的。在这个实施方案中，变焦透镜包括多个光学透镜447，且每个光学透镜447适合于改变存在于光采集装置中的光束的发散。结果是，光束的发散可通过来回移动变焦透镜来改变。变焦透镜被体现为例如聚合物或塑料的一个透明固体，并将表现为一个照明表面，因为扩散的光将穿过变焦透镜。在光学透镜447之间的区域设置有成角度的表面449，其防止来自周围环境的光在同一方向上反射，这使照明设备看起来更好看。应理解，变焦透镜可体现在很多不同的方式中，例如作为一个公共光学透镜。此外，应理解，变焦透镜也可体现为扩散罩，其中光学透镜447之间的区域449可适合于接收并扩散第二类型的光源所产生的光。因此且在这样的实施方案中，扩散罩431可被省略。
轭和底部可被体现为如现有技术中已知的，例如，如在图1a-1b中描述的。然而，技术人员将能够以很多不同的方式构造这些零件。
图5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501，控制单元501包括处理器503和存储器505。第一组光源507和第二组光源509连接到控制单元501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507和第二组光源。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507和第二组光源阵列509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511来控制所述第一组光源。输入信号511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USITTDMX 512、USITT DMX 512 1990、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，照明设备也可包括可用于产生各种效果的另外组的光源。例如，第三组光源511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 (15)

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；
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；
所述多个光源和多个光采集装置布置在壳体中，所述光源光束从所述壳体发射，所述壳体包括扩散罩，所述扩散罩包括：
至少一个扩散区，所述扩散区接收由所述第二组光源产生的光，并扩散所述接收的光；以及
至少一个非扩散区，所述多个光源光束的至少一部分穿过所述至少一个非扩散区而不被扩散。
2.如权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述扩散区中的至少一个布置在至少两个非扩散区之间。
3.如权利要求1-2所述的照明设备，其特征在于，所述第二组光源中的至少一个布置在所述第一组光源中的至少两个之间。
4.如权利要求1-3所述的照明设备，其特征在于，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。
5.如权利要求4所述的照明设备，其特征在于，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。
6.如权利要求5所述的照明设备，其特征在于，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。
7.如权利要求4-5所述的照明设备，其特征在于，所述控制装置适合于基于指示第二目标颜色的所述输入信号来控制所述第二组光源。
8.如权利要求1-7所述的照明设备，其特征在于，所述扩散罩的至少一部分从所述壳体突出。
9.如权利要求1-8所述的照明设备，其特征在于，至少一个非扩散区是布置在所述光采集装置之上的透明区域。
10.如权利要求1-9所述的照明设备，其特征在于，至少一个非扩散区是布置在所述光采集装置之上的孔口。
11.如权利要求1-10所述的照明设备，其特征在于，还包括变焦透镜，所述变焦透镜可相对于所述光采集装置移动，并适合于改变所述光源光束中的至少一个的发散。
12.一种移动头部灯具，其包括：
底部，
可旋转地连接到所述底部的轭，
可旋转地连接到所述轭的头部，
其特征在于，所述头部包括根据权利要求1-11所述的照明设备。
13.一种控制照明设备的方法，其包括下列步骤：
以至少第一组光源并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；
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二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。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，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；
基于第二目标颜色来控制所述第二组光源。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
基于所述第一目标颜色来确定所述第二目标颜色。
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