CN107430381A - 微型用户供电的照明设备、系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种微型自供电的用户供电的照明设备，采用机械能量存储并且结合微型照明元件，这些微型照明元件在不需要电池或其他电化学存储设备的情况下，在有限的持续时间内按需点亮用于背光照明或点亮目的。该设备包括手动弹簧加载机构、螺旋弹簧、手动触发机构、用于增加转速的变速器、微型发电机和至少一个光源。

Description

微型用户供电的照明设备、系统及其使用方法

相关应用的交叉引用

本申请要求于2015年3月6日提交的美国临时申请号62/129,154的权益，其全部内容通过引用明确地并入本文，并且因为据信其整体有助于解决本发明的技术问题，所以依赖于定义可以寻求保护的特征，在下文中可能提及的一些特征是特别重要的。

版权及法律声明

本专利文献的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对如专利商标局专利文件或记录中所出现的任何专利文献或专利公开的专利复制品，但是以其他方式保留所有版权。进一步地，不提及第三方专利或本文中所制作的物品将被解释为承认本发明不具有借助于先前发明提前使用此类材料的权利。

背景技术

本发明涉及辅助供电设备，特别涉及用于为诸如手表之类的便携式仪器的低功耗特征供电的设备。使用电子手表或石英手表，存在电源，通过该电源可以激活诸如光源之类的电能消耗元件(通常为常规LED)，以点亮手表表面以便于夜间阅读时间。然而，机械手表通常不具有电源并且通常依赖于发光以使得能够在夜间阅读表面。

存在微型照明设备，其包含微型照明元件，其在有限的持续时间内按需点亮用于背光照明和/或点亮目的。然而，这样的设备不提供用于释放所存储的机械能量的触发器。

其他设备(不仅仅是照明设备)可以受益于短持续时间内触发其操作的能力。

因此需要一种器件，其在有限时间内触发电力消耗元件的操作，诸如以点亮不依赖于发光或电池或其他电化学存储设备的机械手表。

发明内容

一种用于触发电力消耗元件操作的微型用户供电的便携式设备优选是可穿戴的，采用机械能量存储并且包含微型特殊效应元件，其在有限的持续时间内按需激活用于背光照明、点亮或其他特殊效应目的，而不需要电池或其他电化学储存设备。该设备包括手动弹簧加载机构、螺旋弹簧、手动触发机构、用于增加转速的变速器、微型发电机和至少一个功率消耗元件(诸如发射器或光源，优选地，发光二极管)。

本发明的目的是提供一种具有电和/或通信功能性的无电池设备。

本发明的另一目的是避免耗尽存储用于主要功能(诸如保持时间)以及辅助功能(诸如照亮、发出警报或向远程设备发送信号))的能量。

附图说明

图1是本发明的系统的框图。

图2是本发明的设备的正面示意图。

图3是本发明的设备的背面示意图。

图4是集成到手表外壳中的设备的示意性顶部透视图。

图5是本发明中使用的基本电路图。

图6是特殊效应元件是光源的本发明中使用的点亮角度的图示。

本领域技术人员将领会，附图中的元件为了简明和清楚而被示出，并且未必按比例绘制。例如，相对于其他元件可能会夸大尺寸，以帮助提高对本发明及其实施例的理解。此外，当在本文中使用术语“第一”、“第二”等时，它们的用途旨在区分相似的元件，而不一定用于描述顺序或时间顺序。而且，描述和/或权利要求中的相关术语如“前”、“后”、“顶”和“底”等不一定用于描述排他的相对位置。因此，本领域技术人员将理解，这些术语可以与其他术语互换，并且本文中所描述的实施例能够以除了明确图示或以其他方式描述的那些方位之外的其他方位操作。

具体实施方式

以下描述并不旨在以任何方式限制本发明的范围，因为它们在本质上是示例性的，并且用于描述自从提交日期起本申请发明人已知的本发明的最佳模式。因此，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以在所公开的示例性实施例中描述的元件中的任一元件的布置和/或功能中进行改变。

现在参考图1，本发明的系统100包括彼此相互作用的多个部件和用户102。用户102通过经由卷绕旋钮104卷绕机构来激励弹簧加载机构104。弹簧加载机构104致动包括弹簧106、按钮108和变速器110的子系统。变速器110然后对微型电能发生器112进行激励，例如，微型电能发生器112为型号MG4.0(图1 10.P01.1)，可在荷兰蒂尔堡的Kinetron BV公司获得(在美国专利号5,923,619中描述，特别是第3栏第21行至第7栏第47行，以及对应的附图)，但是可以使用包括Kinetron专利在内的诸如日本专利公开JP-A-53026169、JP-A-52067365、CH-A-334720和欧洲专利EP 0170303A中所述的那些发生器之类的其他发生器，其内容通过引用并入本文并且依赖于此。微型电能发生器112然后向特殊效应元件(诸如照明元件114，例如，LED、白炽灯、LEC(发光电化学电池)和激光二极管)供应电力。然而，注意，本发明不应被视为限于照明元件。任何数目个特殊效应元件可以由本发明的设备触发。

当特殊效应元件是光源或源时，这样的(多个)光源可以经由光纤、波导和玻璃或塑料部件中的光扩散件将光分布到所需位置，这些玻璃或塑料部件是透明的、有色的或半透明的(诸如如US8488418B2所示，特别是关于图3B和图3C以及对应的文本，在US7063429B2和US201001701 15A1中，其内容通过引用并入本文并且依赖于此)。

现在参见图2和图3，一种微型用户供电的照明设备200，300经由上文所描述的子系统采用机械能量存储，并且包含微型电力消耗元件114，其在一个实施例中是在有限的持续时间内按需被点亮用于背光照明或点亮目的的光源，而在手表或手表外壳中不需要电池或其他电化学存储设备(尽管说明书描述了手表，但是可以使用本发明的其他变型，除了光源，其包括其他紧凑用户佩戴的设备以及其他能量消耗元件，)。设备200，300包括子系统，其具有手动弹簧加载机构202、弹簧206和手动触发机构204。如图3所示，变速器304被提供用于增加子系统的其他部件的旋转速度，并且机械地耦合至微型发电机302用于生成电能。发电机302生成电能，然后激励任何合适的电能消耗设备(在一个实施例中，是一个或多个发光二极管306和308(图3))。

在子系统中，手动弹簧加载机构202机械地耦合至弹簧206。弹簧206由用户102经由手动触发机构204释放以致动至少一个电力消耗效应元件，诸如发光二极管306或308。在本发明的另一变型中，发生器112还可以激励其他电力消耗效应元件，例如，GPS电路、屏幕、传感器等。弹簧206耦合至变速器304，该变速器304又耦合至微型发电机302。微型发电机302经由一个或多个电路子系统电耦合至一个或多个效应元件，诸如发光二极管306和308。发生器112(和图3所示的微型发电机302)的电输出提供足够的电能以在超时时段或者预设或有限的时间量内激活至少一个或多个电力消耗效应元件，诸如发光二极管306和308，直到再次提供机械致动或加载为止。

在本发明的一个变型中，弹簧106包括螺旋弹簧(当然，其他类型的弹簧也用于本发明的其他变型中)。弹簧加载机构104是手表卷绕旋钮或表冠(图2、图3和图4)，但是可以例如是耦合至旋转机构的杆(示意性地示出为图1中的特征106的备选特征)。杆例如是悬臂弹簧，其由用户偏转以存储能量，其端部附接到诸如皮带轮之类的旋转机构，该旋转结构当杆被压下时，被偏压以卷起，该旋转机构例如经由用户可随意释放以释放能量的棘爪锁定处于最大偏转位置，然后该能量被输入到发生器中。螺旋弹簧设置在手表外壳中，并且其大小和尺寸被设置成使用弹簧链盒定位。在另一实施例中，手动触发机构是按钮108。在其他变型中，按钮108和表冠是相同部件中的一个。

现在参考图4，设备100被结合到钟表400(例如，手表)中。设备100点亮手表表面402。在其他变型中，如上所述，光源(例如，LED)位于手表外壳405的其他部分上，并且通过光纤等将光传导到所需位置。手表外壳包括设置在一体式外壳495上的上表面部分409。

光源306，308(图3)可以用设置在外壳405内的任何内部位置(无论是在上部409还是下部495、两部分或其间的任何位置、甚至在所需的手表带上)处的附加光源来替换或补充。外壳可选地包括电连接器端口(未示出)，配合插头插入到该电连接器端口中，用于通过例如可移除电缆系绳(未示出)将电能馈送到连接至系统的另一设备。

在一个变型中，微型发电机112产生交流电，从而使得如DE102005063208A1所描述的光纤能够连续照明，其内容通过引用并入本文。进一步地，还可以改变由光源发射的颜色。现在参考图5，光源306，308以相反的方式并联连接，使得电信号的正分量点亮一个二极管502，并且电信号的负分量点亮另一二极管504。在另一变型中，微型发电机112产生直流电和/或第二单独的(或更多)微型发电机产生交流电。这里，电子整流器被并入微型发电机112和发光二极管306，308之间，以将交流电转换为直流电。

现在参考图6，描述了本发明的系统的点亮领域，其中至少两个光源665，695相对于彼此以非零角度∞640布置在平面618，648上。光源665通过角度α612点亮。光源695通过角度Ω641照亮。角度α612和角度Ω641的点亮总和一起提供比各个部分更大的点亮场601。

在另一变型中，照明元件306，308发射频率在一个或多个管内或在手表外壳405内的特定位置处激发荧光物质的光。应当领会，由于荧光物质的激发，从用户的眼睛的角度来看，指示器在手表400上的可见性得以增加。

在另一变型中，本发明提供了一种完整的功能性手表，其包括本文中所描述的设备100。在另一变型中，紧凑的用户佩带的首饰件还可以包括本文中所描述的设备。首饰包括外壳用于装饰，其由以下各项组成：贵金属，可选地，金或铂；以及珍贵宝石，可选地钻石或红宝石。一种首饰匹配系统包括一个或多个相关的匹配和协调的首饰件，除了紧凑的用户佩戴的首饰件。在一个变型中，还提供了一种个人附件系统(未示出)，例如，项链、吊坠、戒指和耳环。该系统包括本文中所描述的本发明的手表、有线或无线能量转移子系统，该子系统可选地包括远离手表的设备，远离手表的设备经由从手表发出的单向通信而被触发。特殊效应元件还可以包括微型电动机，其根据用户的需求触发机械或机电激励，诸如由手表制造商Van Cleef&Arpel(所要求的激励)提供的。这里，可以通过一个或多个电动机来执行激励，该电机激励机械系统。例如，在另一实施例中，激励可以由本发明触发，诸如于2015年8月6日提交的PCT TB2015/001336的图6C、图6D和图6E中描述的(以及引用这些图的描述性文本)，其内容通过引用并入本文并且依赖于此。

另一特殊效应元件可以是产生例如警报或音乐的扬声器之类的声音产生设备。可替代地，特殊效应元件可以产生信号，其由本发明的设备中的发射器传送并且由外部设备(诸如报警器或扬声器)中的接收器接收以及触发外部设备。发射器/接收器可以由不使用无线通信的电线替换。在该实施例中，作为特殊效应元件的发射器由发电机直接或间接通过可选地具有诸如转换器、逆变器或整流器之类的处理元件的电路来激励。在从本发明的设备接收到触发信号时，外部设备采取规定的动作。

其他实施例在附加于优先权申请的附录中得以示出和描述，其在本文中并入本书面描述中。进一步地，本申请通过引用并入于2010年8月20日提交的题为“FLUIDINDICATOR”的同一申请人的PCT申请号PCT/TB2010/002054的内容，其内容通过引用并入本文并且依赖于此。

在优点中，本发明提供一种具有电和/或通信功能性的无电池设备。

在另一优点中，本发明避免耗尽存储用于主要功能(诸如保持时间)以及辅助功能(诸如层叠、发出警报或向远程设备发送信号)的能量。

应当领会，本文中所示出的并且所描述的具体实现方式代表本发明及其最佳模式，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。此外，本文中所包含的各种附图中示出的任何连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应当指出，对于本领域普通技术人员来说，许多备选的或附加的物理连接或功能关系可能是显而易见的。

而且，装置、系统和/或方法设想具有本文中所描述的相似功能性的任何商品、服务或信息的使用、销售和/或分发。

说明书和附图将以说明性的而非限制性的方式来考虑，并且本文中所描述的所有修改旨在被包括在所要求保护的本发明的范围内，即使如此，在提交申请时也没有具体声明。因而，本发明的范围应由所附权利要求或稍后修改或添加的权利要求及其合法等效物而非仅仅是上文所描述的示例来确定。比如，任何方法或过程权利要求书中陈述的步骤应被解释为可以任何顺序执行，而不限于任何权利要求中呈现的特定顺序。进一步地，在任何装置权利要求中引用的元件和/或部件可以以多种排列组装或以其他方式操作地配置，以产生与本发明基本上相同的结果。从而，本发明不限于权利要求中陈述的具体配置。

本文中所提及的益处、其他优点和解决方案不应被解释为任何或所有权利要求的必要、关键或基本特征或组成部分。

如本文中所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或其任何变型旨在是指元件的非排他性列表，使得包括元件列表的本发明的任何过程、方法、制品、组合物或装置不仅包括所陈述的那些元件，而且还可以包括在本说明书中描述的其他元件。除非另有说明，否则使用术语“组成(consisting)”或“由...组成(consisting of)”或“基本上由...组成(consisting essentially of)”并不旨在将本发明的范围限制于此后命名的所枚举的元件。在实践本发明中使用的上文所描述的元件、材料或结构的其他组合和/或修改可以在不背离本发明的一般原理的情况下由本领域技术人员改变或以其他方式适应于其他设计。

除非另有说明，否则上文所提及的专利和文章在本文中在与本公开不一致的程度下通过引用并入本文。在所附权利要求中描述了本发明的其他特征和执行模式。进一步地，本发明应被认为包括在本说明书、所附权利要求和/或附图中描述的每个特征的所有可能的组合，其可以被认为是新的、创造性的和工业上可应用的。

在这里所描述的本发明的实施例中，可以进行多种变化和修改。尽管这里已经示出和描述了本发明的某些说明性实施例，但是在前述公开中考虑了广泛的修改、改变和替换。虽然上文描述包含许多具体细节，但是这些不应被解释为对本发明的范围的限制，而是作为其一个或另一优选实施例的范例。在一些实例中，可以采用本发明的一些特征，而不需要对应使用其他特征。另外，如本文中所使用的术语“柔性”包括可变的概念，在于即使单个部件没有弯曲，可变容积储存器应当被认为是柔性室。因而，适当的是，前面描述被广泛地解释并且被理解为仅通过说明和示例的方式给出，本发明的精神和范围仅由本申请中最终发布的权利要求限制。

Claims (25)

1.一种微型用户供电的发电设备，其采用机械能量存储并且包含微型特殊效应元件，所述微型特殊效应元件在不需要电池或其他电化学存储设备的情况下，在有限的持续时间内按需激活，所述设备包括：

a.弹簧；

b.手动弹簧加载机构，机械地耦合至弹簧；

c.手动触发机构，机械地耦合至所述手动弹簧加载机构；

d.变速器；

e.微型发电机，以及

f.一个或多个特殊效应元件，所述弹簧机械地耦合至所述变速器以增加转速，所述变速器机械地耦合至所述微型发电机，所述微型发电机电耦合至所述一个或多个特殊效应元件，

其中，所述手动弹簧加载机构进一步机械地耦合至所述弹簧，所述弹簧可由用户经由所述手动触发机构释放以致动所述一个或多个特殊效应元件，所述弹簧机械地耦合至所述变速器，所述变速器又转动地耦合至所述微型发电机，所述微型发电机电耦合至所述一个或多个特殊效应元件以提供特殊效应，并且所述微型发电机提供足够的电能以在给定时间段内激活所述一个或多个特殊效应元件。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述特殊效应元件是光源。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述光源选自由白炽灯、LEC(发光电化学电池)、LED、激光二极管和IR LED组成的一组光源。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述弹簧包括螺旋弹簧。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述弹簧加载机构是表冠和链盒组合。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述弹簧加载机构是耦合至旋转机构的杆。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，螺旋弹簧容纳在弹簧盒中。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述手动触发机构是按钮。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述按钮是表冠，或包括在所述表冠中。

10.根据权利要求1所述的设备，所述设备被并入到钟表中。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述钟表是手表，其中，所述特殊效应元件是点亮所述手表表面以增加手表的部件的可视性的一个或多个光源。

12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个光源还包括至少两个或更多个发光二极管。

13.根据权利要求12所述的设备，还包括电路，并且其中所述微型发电机生成交流电，并且其中存在至少两个光源，所述至少两个光源是以相反的方式并联连接的发光二极管，使得电信号的正分量点亮一个二极管，而电信号的负分量点亮其他二极管。

14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述微型发电机产生直流电。

15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述微型发电机产生交流电。

16.根据上述权利要求所述的设备，其中，在所述微型发电机和所述光源之间并入电子整流器，以将所述交流电转换成直流电。

17.根据权利要求11所述的设备，其中，所述至少两个发光二极管相对于彼此以非零角度布置在平面上，从而提供比一个单个发光二极管更好的整个点亮角度。

18.根据权利要求3所述的设备，其中，所述照明元件发射频率激发荧光物质的光，由此增加所述荧光物质的可视性。

19.一种钟表，包括根据权利要求1所述的设备。

20.一种紧凑的用户佩戴的首饰件，包括根据权利要求1所述的设备。

21.根据权利要求20所述的首饰，包括贵金属，可选地，金或铂；以及珍贵的宝石，可选地，钻石或红宝石。

22.根据权利要求20所述的首饰，除了所述紧凑的用户佩戴的首饰件，还包括一个或多个相关的匹配和协调的首饰件。

23.一种个人附件系统，包括根据权利要求19所述的钟表和外部设备，所述钟表可与远离所述钟表的外部设备通信地连接，所述外部设备在从所述钟表接收到触发信号时被激励，以便激活所述外部设备中的特殊效应。

24.根据权利要求19所述的钟表，还包括由所述微型发电机电激励的一个或多个部件和/或指示器。

25.根据权利要求2所述的设备，其中经由选自由光纤、波导和玻璃或塑料部件中的光扩散件组成的一组光分布器件中的一个光分布器件来分布光。