CN112292869A - 照明和扬声器设备以及环形led组件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种组合式照明和扬声器设备，该设备具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴。该设备包括：高频扩音器；高频扩音器喇叭，其定位在该高频扩音器的径向外侧；扬声器，其定位在该高频扩音器喇叭的后方；和发光二极管LED组件，其定位在该高频扩音器的径向外侧。该LED组件包括一个或多个发光二极管LED以及具有前表面的透镜。该高频扩音器喇叭具有与该高频扩音器的外边缘连通的内边缘，使得该高频扩音器喇叭形成在使用时将该高频扩音器产生的声音引离该扬声器的引导件。该高频扩音器喇叭的至少一部分由该透镜的前表面提供。

Description

照明和扬声器设备以及环形LED组件
技术领域
本发明涉及一种照明和扬声器设备，并且还涉及一种用于照明和扬声器设备的环形LED组件。
背景技术
扬声器术语
图1示出了已知的扬声器设备100的截面图。扬声器设备100包括辊压环绕件110、底架112、圆锥体114、防尘盖116、支套(spider)118、金属箔120、音圈成形架122、径向磁体124、音圈126、音圈气隙128、外部钢130、极片钢132和端子134。
目的
本发明的目的是提供一种用于与天花板齐平安装的改善的集成式扬声器和筒灯(组合式照明和扬声器设备)。
期望地，根据本发明的组合式照明和扬声器“智能灯”设备应当提供对安装在家庭中的常规灯配件的替代。例如，可以安装根据本发明的设备来替换GU10筒灯配件。为了容易地替换这种配件，期望设备具有与其所替换的配件相似的尺寸。在一些情况下，尺寸增加大约5％是可以接受的。
优选地，组合式照明和扬声器设备应当发出至少700流明(Lumens)。这使得智能灯设备产生与标准卤素灯泡相同或更好的照明。
组合式照明和扬声器设备的扬声器布置应当具有与市售单声道点扬声器相似的声学特性。比如SoundTouch 10(RTM)，Bose(RTM)和Sonos Play1(RTM)。
根据不符合本发明的早前实施例的组合式照明和扬声器设备
开发了许多不同的实施例来解决上述目的。在第一特定示例中，设备包括单个全音域扬声器。这样的扬声器应当能够传送高频(HF)和低频(LF)输入信号的良好再现。
图2示出了如上所述的组合式照明和扬声器设备200的截面图。设备200包括LED透镜210、三个LED板212、冷凝热管214、LED柱216、全音域驱动单元218、外壳220和散热器222。这种设备类似于专利公开WO 2016/135517的主题的设备。
通过移除扬声器的防尘盖并且将少量(例如，1至6个)高输出LED安装在柱上而将发光二极管(LED)集成到设备中，其中，柱穿过音圈成形架并且安置在极片上。
与较低输出的LED封装相比，高流明输出LED固有地效率较低，因此，每投入一瓦功率，其将会产生更多瓦的废热。
LED的过度加热会大大缩短LED的寿命或导致它们停止工作。因此，在本实施例中，为了管理废热，有必要使冷凝热管从LED柱穿过驱动器的极片并且直达外壳后方的散热器。
如上所述，包括单个全音域驱动单元的系统在产生的声音的质量方面具有缺点。
包含同轴集成式高频扩音器的扬声器系统
为了解决这些缺点，可以将分离的高频扩音器添加到组件中并且与扬声器集成在一起。在不包含LED的扬声器系统中，有两种可能的途径来将高频扩音器同轴地集成在驱动单元内。
图3a示出了类型1。在该示例中，高频扩音器定位在极片上方，并且与音圈成形架的顶部以及圆锥体的起点齐平。这是简单的并且提供了良好的声学性能。无论将灯放置在哪里，将照明与这种布置集成在一起都会带来严重的问题。图3b示出了照明组件310的一些可能的位置。如果如位置310A那样将灯放置为围绕高频扩音器312，则音圈的移动将导致灯闪烁。如果如位置310B所示那样将灯向前拉至边框(bezel)与高频扩音器之间的中间位置，则灯后部上的声反射将妨碍HF的声学性能。如果如位置310C所示那样将灯与边框齐平放置，则来自LED的眩光成为问题。
图3c示出了类型2。在该示例中，高频扩音器安装在从音圈成形架的顶部突出出来的柱上，于是高频扩音器和外壳的直径可以比音圈更大。
两种设计都在音圈气隙周围遭遇漏气，这降低了LF性能。它们在音圈成形架与底架之间、在悬架或密封悬架下方需要第二辊压环绕件314。
对于上述同轴集成式高频扩音器布置中的任一者，由于高频扩音器的阻碍，通过音圈中心的热路径不再可行。因此，需要一种新的LED集成途径。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种组合式照明和扬声器设备。该设备具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴。该设备包括：高频扩音器、定位在高频扩音器的径向外侧的高频扩音器喇叭、定位在高频扩音器喇叭的后方的扬声器和发光二极管LED组件。LED组件定位在高频扩音器的径向外侧。LED组件包括一个或多个发光二极管LED以及具有前表面的透镜。高频扩音器喇叭具有与高频扩音器的外边缘连通的内边缘，使得高频扩音器喇叭形成在使用时将高频扩音器产生的声音引离扬声器的引导件。高频扩音器喇叭的至少一部分由透镜的前表面提供。
扬声器可以用于提供低频率范围的声音，而高频扩音器可以用于提供较高频率范围的声音。有利地，通过分别为LF和HF声音范围设置分离的扬声器和高频扩音器部件，可以在全音域单个扬声器设备上提高声音质量。
通过设置高频扩音器圆锥体，来自高频扩音器的HF声音可以被引导远离LF扬声器。有利地，由于喇叭的存在，减少了HF声音与LF扬声器的干扰。透镜可以构造成使得光为朗伯光源或被引导为光斑。与此结合，可以使用透镜上的菲涅耳特征而通过旋转透镜来引导光斑，而不用改变光源本身的角度。
通过设置LED组件可以将照明集成到设备中，其中，LED组件的透镜形成高频扩音器喇叭的一部分。这提供了在单个设备中具有高质量的光和声音的紧凑的解决方案。
高频扩音器喇叭可以包括杯形部，并且杯形部的内边缘可以与透镜片的前表面的外边缘连通。杯形部可以定位在透镜的径向外侧。
替代地，LED组件的透镜可以提供基本上所有的高频扩音器喇叭，而无需额外的杯形部。
高频扩音器喇叭可以包括辋边部，该辋边部具有与杯形部的外边缘连通的内边缘。辋边部的外边缘可以包括一个或多个凹口，在使用时，来自扬声器的声音行进通过该凹口。高频扩音器喇叭可以定位在杯形部的径向外侧。
通过为高频扩音器喇叭设置“羽化”辋边，可以通过允许来自LF扬声器的声音行进通过高频扩音器喇叭中的凹口同时仍设置能够引导HF声音远离LF扬声器的高频扩音器喇叭，来改善整体声音质量。
高频扩音器喇叭的杯形部和辋边部可以由单件材料形成。
一个或多个LED可以(以“水平”方式，即面向前方)安装在透镜的后方，使得LED中的每一个在使用时沿大致向前的方向朝向透镜发射光。
LED组件可以还包括反射器，该反射器构造成在使用时将来自LED的光朝向透镜反射。换句话说，反射器可以沿向前的方向引导来自LED的光。反射器可以定位在透镜的后方。
一个或多个LED可以安装成使得LED中的每一个沿大致向内的方向朝向反射器发射光。LED可以以“竖直”方式安装在反射器的径向外侧。
替代地，LED可以以“竖直”方式来安装，使得从LED沿大致向外的方向朝向反射器发射光。反射器可以定位在LED的径向外侧，并且将朝向透镜向前引导光。
反射器可以包括一个或多个截头圆锥形表面。替代地，这些表面可以呈截头棱锥形。
在LED竖直安装并且构造成向内引导光的情况下，反射器可以具有截头圆锥形的外表面。
在LED水平安装以向前引导光的情况下，可以设置两个反射器：一个位于LED环的内侧，而另一个位于外侧。可以在LED的径向内侧设置截头圆锥形外表面，并且可以在LED的径向外侧设置截头圆锥形内表面。即使光从LED以与向前方向成角度地发射，这种配置也允许来自LED的光被向前引导。这改善了被引导进入房间的来自LED的光(例如通过透镜)的量，并且提高了布置的效率。
环中的LED之间可以放置额外的反射器，以进一步增加向前引导进入房间的光量。
反射器可以包括多个单独的反射器表面。这些表面可以呈截头圆锥形，或者可以基本上呈平面(或其组合)。这在图12中示出。
透镜可以是环形透镜。替代地，透镜可以包括多个单独的透镜，这些透镜可以一起形成环形透镜布置。
透镜的前表面的内边缘可以与高频扩音器的外边缘连通。这可以确保将来自高频扩音器的HF声音引导进入喇叭(其至少部分由透镜提供)并且向前引导，使其远离高频扩音器和扬声器。
替代地，高频扩音器喇叭还可以包括喉部。高频扩音器喇叭的喉部的内边缘可以与高频扩音器的外边缘连通，并且喉部的外边缘可以与透镜的前表面的内边缘连通。这种替代性布置提供了分离的喉部以将声音从高频扩音器引导进入高频扩音器喇叭中，并且使对高频扩音器喇叭形状的控制得到改善。在一些情况下，具有指数形轮廓的喇叭可能是优选的。
高频扩音器喇叭可以呈截头圆锥形或截头棱锥形。另外地或替代地，高频扩音器喇叭的具体部件可以呈截头圆锥形或截头棱锥形。例如，高频扩音器喇叭的杯、辋边和喉部中的一者或多者可以呈截头圆锥形或截头棱锥形。这些可能是截头圆锥形内表面。
可以设置支撑高频扩音器和LED组件的支架。支架可以布置成将热量从一个或多个LED传导到高频扩音器喇叭。这可以提供从LED耗散热量的途径。例如，高频扩音器喇叭的杯和/或辋边可以将热量传导远离LED，并且将热量辐射到房间中。从而可以在使用时耗散LED产生的热量。这种配置可以降低LED的运行温度，并且因此提高LED的效率。这也可以防止或推断由于过热而导致的对LED的损坏。
支架可以由高频扩音器喇叭支撑。例如，支架可以机械地紧固到高频扩音器喇叭的杯上。
高频扩音器喇叭和支架可以由单件材料形成。有利地，这可以简化构造和组装，并且改善用于从LED进行热传递的表面积。这也可以去除装饰表面上的分割线。
该设备可以还包括支撑扬声器的底架。
高频扩音器喇叭可以连接到底架并且由底架支撑。例如，高频扩音器喇叭的辋边或杯可以机械地紧固到底架并且由底架支撑。
该设备可以还包括支撑框架，该支撑框架连接至该底架并且由该底架支撑。支撑框架可以支撑高频扩音器喇叭和/或支架。
该设备可以还包括：控制器，其由底架支撑；和多根配线，其构造成从控制器向高频扩音器和一个或多个LED供应电力和控制信号。
配线可以沿着支撑框架(如果存在的话)延伸并且由支撑框架支撑，或者可以沿着高频扩音器喇叭延伸并且由高频扩音器喇叭支撑。配线可以是带状缆线的形式，或者可以由高频扩音器喇叭上的光蚀刻导轨形成。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于包括高频扩音器的组合式照明和扬声器设备的环形发光二极管LED组件。该LED组件具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴。LED组件包括布置成环的一个或多个发光二极管LED、环形透镜(或透镜布置)和构造成在使用时将来自LED的光朝向透镜反射的环形反射器(或反射器布置)。反射器可以定位在透镜的后方并且构造成向前反射来自LED的光。
相对于现有技术的LED组件，该实施例具有特别的优点。本发明的LED组件比先前的组件更紧凑。而且，反射器可以用作混色室以获得期望的色温。
LED可以是低功率LED。有利地，可以不需要热管来运行该组件的LED。这允许将LED组件更灵活地集成到组合式灯和扬声器设备中。
根据第二方面的LED组件提供了一种紧凑而高效的解决方案，来将LED集成到组合式灯和扬声器设备中。
一个或多个LED可以安装为使得LED中的每一个沿大致向内的方向朝向反射器发射光。例如，LED可以以竖直方式安装在反射器的径向外侧，使得来自LED的光朝向反射器向内发射，然后由反射器朝向透镜向前引导。
替代地，LED可以竖直地安装，使得来自LED的光沿大致向外的方向朝向反射器发射。反射器可以定位在LED的径向外侧并且朝向透镜向前引导光。
反射器可以包括一个或多个截头圆锥形(或截头棱锥形)表面。
一个或多个LED可以包括一个或多个具有第一颜色的LED和一个或多个具有与第一颜色不同的第二颜色的LED。
环中的LED可以布置成使得每个具有第一颜色的LED与具有第二颜色的LED相邻。
本发明还提供了一种组合式照明和扬声器设备，其具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴。组合式照明和扬声器设备包括：底架；如上所述的环形发光二极管LED组件；由底架支撑并且定位在组件的后方的扬声器。
组合式照明和扬声器设备可以还包括定位在组件的径向内侧的高频扩音器。
组合式照明和扬声器设备可以还包括支撑框架，该支撑框架连接至底架并且由底架支撑。支撑框架可以支撑组件。
组合式照明和扬声器设备可以还包括格栅，该格栅由底架支撑并且构造成支撑组件。格栅可以是压制格栅。有利地，在使用该设备时，格栅通过将热量传导离开LED组件并且将其辐射到房间中而去除来自LED的热量。
导电导轨可以设置在格栅上，并且构造成在使用时向组件供应电力。
用于导轨的电触点可以设置在框架中。
组合式照明和扬声器设备还可以包括极片，该极片至少部分地沿着中心纵轴定位并且连接到底架并由底架支撑。极片可以构造成支撑组件。
极片可以用于将热量传导离开LED组件。热量可以朝向设备的底架或磁钢的热质体传导。
根据本发明的第三方面，提供了一种组合式照明和扬声器设备，其具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴。该设备包括照明组件；定位在照明组件的后方的扬声器；和蓄能部件。蓄能部件构造成在照明和扬声器设备未连接到主电源时向照明和扬声器设备供应电力。
照明组件可以是如上所述的LED组件。
照明组件可以定位在扬声器的径向内侧。
组合式照明和扬声器设备可以还包括蓄能部件。蓄能部件可以构造成在照明和扬声器设备未连接到主电源时向照明和扬声器设备供应电力。
蓄能部件可以是可再充电电池或电容器。
蓄能部件容纳在照明和扬声器设备的壳体内。
蓄能部件可以容纳在与照明和扬声器设备的壳体分离并且电连接到扬声器和照明组件的壳体(“脐带式”壳体)中。
本发明还提供了一种套件，其能够被组装以提供如上所述的设备或组件。
本发明还提供一种制造如上所述的设备、组件或套件的方法。
根据本发明，如上所述的组件可以用于组合式照明和扬声器设备中。
关于本发明的一个方面所描述的特征和优点也可以应用于本发明的另一方面。例如，第一方面的LED组件可以包括一个或多个具有第一颜色的LED和一个或多个具有与第一颜色不同的第二颜色的LED，这些LED可以布置成使得每个具有第一颜色的LED与具有第二颜色的LED相邻。
根据所附的权利要求书，本发明的其他优选特征和优点将显而易见。
本发明还提供了一种组合式照明和扬声器设备，其具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴。组合式照明和扬声器设备包括：环形高频扩音器；定位在环形高频扩音器的径向内侧的发光二极管LED、芯片和透镜组件；定位在环形高频扩音器的径向外侧的高频扩音器喇叭、定位在高频扩音器喇叭后方的扬声器。高频扩音器喇叭具有与高频扩音器的外边缘连通的内边缘，使得高频扩音器喇叭形成在使用时将高频扩音器产生的声音引离扬声器的引导件。
如同第一实施例，设置高频扩音器圆锥体将来自高频扩音器的HF声音引离LF扬声器。有利地，由于喇叭的存在，减少了HF声音与LF扬声器的干扰。
透镜可以构造成使得光为朗伯光源或被引导为光斑。与此结合，可以使用透镜上的菲涅耳特征而通过旋转透镜来引导光斑，而不用改变光源本身的角度。替代地，该透镜可以是常规透镜。这种透镜构造成使得组合式照明和扬声器设备提供更具指向性的光源(例如，用于任务照明)。
附图说明
本发明可以以多种方式付诸于实践，并且现在将仅通过示例的方式并且参考以下附图来描述一些具体实施例。
图1示出了已知的扬声器设备100的截面图。
图2示出了包括单个全音域扬声器的组合式照明和扬声器设备的截面图。
图3a和图3b示出了将分离的高频扩音器同轴地集成在扬声器系统中的驱动单元内的第一种可行途径。
图3c示出了将分离的高频扩音器同轴地集成在扬声器系统中的驱动单元内的第二种可行途径。
图4a示出了第一示例性照明和扬声器设备的截面图。图4b示出了包括集成式高频扩音器和稀疏框架上的LED布置的原型设备以及该原型设备的测试结果图表。
图4b、图5b、图6b和图8中提供的图表的轴为dB(纵轴)相对于频率(Hz)(横轴)。
图5a示出了第二示例性照明和扬声器设备的截面图。图5b示出了在柱上包括高频扩音器和LED布置的原型设备以及该原型设备的测试结果图表。
图6a示出了包括高频扩音器喇叭的原型设备。图6b示出了图6a的原型设备的测试结果图表。
图7a和图7b示出了各种现有技术的同轴型扬声器设计。
图8示出了包括高频扩音器喇叭的原型设备以及原型设备的测试结果图表，其中，在高频扩音器喇叭的边缘添加了“羽化”。
图9a和图9b示出了本发明的第一具体实施例的截面图。
图10示出了根据本发明的第二具体实施例的LED组件的分解图。
图11示出了在根据第二具体实施例的LED组件的运行期间的一些示例性光路。
图12示出了将LED水平安装的LED组件的截面立体图和俯视图。
图13示出了组合式照明和扬声器系统中的水平LED环组件的分解截面图。
图14示出了另一示例的分解截面图。
图15示出了替代性示例的分解截面图。
图16a示出了另一示例的截面图。图16b以俯视图示出了该示例。
图17示出了另一示例性照明和扬声器设备的截面图。
图18示出了另一示例性照明和扬声器设备的截面图。
图19示出了另一组合式照明和扬声器设备的示例的截面图。
图20示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。
图21示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。
图22示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。
图23示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。
图24示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。
图25示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。
图26示出了在设备的壁内包括端口的组合式灯和扬声器设备的截面图和立体图。
图27示出了包括沿着极片向下延伸的同轴端口的示例性组合式灯和扬声器设备的截面图。
图28示出了包括肘部以增加设备中封闭的空腔的体积的示例性组合式灯和扬声器设备的两个截面图。
图29示出了包括电池的示例性组合式灯和扬声器设备的截面图。
具体实施方式
为了消除对通过音圈中心的热路径的需要，本发明设置了更大量的高效、较低输出的LED，这些LED总体上具有相似的流明输出能力，但是要求最小的散热。在一些示例中，设备中设置了8个或更多个LED。
根据本发明的实施例，不再需要通过音圈中心的热管。但是，高效、较低输出的LED仍会产生一些热量，为了避免损坏LED，需要将这些热量散发。在一些实施例中，设置金属接口和小的金属表面积来去除热量。
根据两个示例的LED集成
图4a示出了第一示例性照明和扬声器设备的截面图。根据第一示例的组合式照明和扬声器设备400包括稀疏格栅410、LED环组件412、高频扩音器套环414和13mm高频扩音器416。
第一示例设置了集成式高频扩音器和悬挂在高频扩音器上方并且支撑在稀疏框架上的LED环。HF与LED环背面之间的相互作用可能会导致无法接受的HF再现。结果，该示例不是优选的。图4b示出了包括集成式高频扩音器和稀疏框架上的LED布置的原型设备。图4b还示出了原型高频扩音器设备的测试结果图表。目的在于创建一个尽可能平坦的“频率响应”，以使系统产生的声压在所有频率下都相同。
图5a示出了第二示例性照明和扬声器设备的截面图。根据第二示例的组合式照明和扬声器设备500包括格栅510、外侧LED阵列512、13mm高频扩音器514和高频扩音器柱516。
在该示例中，高频扩音器位于具有环形的LED布置的柱上。与第二示例相关联的一个缺点是从高频扩音器向后行进并且与移动的LF圆锥体相互作用的HF的相互作用。
图5b示出了柱上包括高频扩音器和LED布置的原型设备以及原型高频扩音器设备的测试结果图表。该图表示出了坐落在LF圆锥体上方的未经修饰的高频扩音器对HF性能的影响。
HF相互作用问题的声学解决方案
可以通过在高频扩音器周围引入“喇叭”来消除与主驱动器的移动圆锥体的HF相互作用，这防止了HF声音向后行进(或降低了向后行进的声波强度)，而不会引起共振效应。图6a示出了包括高频扩音器喇叭的原型设备。图6b示出了图6a的原型设备的测试结果图表。该图表示出了LF圆锥体(以黄色虚线示出)和HF高频扩音器(以绿色实线示出)的频率响应。
LF声音可以通过喇叭与边框之间的间隙自由逸出。
这种同轴型扬声器设计以各种现有技术形式存在，主要在较大的驱动单元上(参见图7a和图7b)。
通过向高频扩音器喇叭的边缘添加“羽化”，可以进一步改善声学性能。图8示出了羽化高频扩音器喇叭的测试结果。轴为dB(纵轴)相对于频率(Hz)(横轴)。从图8的图表可以看出高频扩音器喇叭的辋边中的凹口的影响。
具有改善的声学效果的LED扬声器集成
图9a示出了本发明的第一具体实施例的截面图。根据第一实施例的组合式照明和扬声器设备900包括喇叭/格栅910、LED和高频扩音器支架912、LED/高频扩音器组件914、集成式圆锥体和防尘罩916、集成式底架/饰板918、弹簧安装件920和M6保持螺钉922。
高频扩音器和LED组件安装在由格栅910悬挂在LF圆锥体916上方的支架912中。支架可以由铝或锌或任何其他高导热率的材料制成。支架912通过模制格栅910使热量从LED离开移动到空气中。
LED以竖直的“墓碑”取向布置。设置反射器来减小LED环的厚度并且使LED的数量从8个增加到20个。
LED组件的透镜成为高频扩音器喇叭的一部分。
如在图9a中可以看到的，高频扩音器喇叭“羽化”成格栅。格栅允许来自后方扬声器的LF声音穿过。
可以增加音圈的直径，以清理LED高频扩音器支架，并且为LF驱动器使用集成式圆锥体和防尘盖。这解决了气隙泄漏的问题，并且提供了显示出改善的声学性能的设备。
光源适当地凹入。来自高频扩音器和LED的配线在格栅下方不可见地延伸。
图9b示出了该优选的具体实施例的变型例。该实施例使用模制支架950来悬挂LED支架，该LED支架可以是金属LED支架。模制支架可以由透明或深色材料制成，从而降低支架的可见度。装饰格栅952可以放置在支架的前方。
红外(IR)接近传感器和透镜954集成到该变型例中，并且放置在高频扩音器上方，用作“相位塞”。来自LED、高频扩音器和IR接近传感器的配线经由带状缆线956在该支架的臂中的一者下方延伸。还设置有用于麦克风阵列的柔性电路958。辊压环绕件960可以如图所示配置，或更优选地，可以倒装。
在该实施例的另一变型例中，分散圆锥体放置在高频扩音器上方，并且IR传感器坐落在该圆锥体的顶部上。IR接近传感器的配线延伸通过圆锥体以与LED和高频扩音器缆线结合，然后经由带状缆线956在支架的臂下方延伸。
如本领域技术人员将理解的，来自第一实施例的这些变型例的特征可以组合。
LED组件
图10示出了根据本发明的第二具体实施例的LED组件914、1000的分解图。LED组件1000包括LED套环1010、透镜/喇叭1012、竖直径向LED阵列1014、热接口1016、白色光学反射器1018和13mm高频扩音器1020。
图11示出了根据本发明的第二具体实施例的、在LED组件912、1000的运行期间的一些示例性光路。
竖直取向的LED可以朝向高频扩音器向内发出光。圆锥形抛光聚碳酸酯白色光学反射器通过喇叭轮廓透镜使光线向前和向后重新定向。
通过使冷、暖LED封装交替并且独立地控制亮度，将LED的数量增加到20个提高了颜色混合的可能性。
替代的示例性配置
与以竖直“墓碑”配置安装LED相反，LED 1210可以水平安装，如图12的LED组件所示。在该替代例中，LED 1210水平布置成环。来自LED的光或者直接照射到透镜1220上，或者使用反射器1230朝向透镜反射。透镜将光聚焦到房间中，lit在该房间中透镜看起来像是均匀照亮的环1240。透镜可以呈甜甜圈形。在该示例中，反射器由白色聚碳酸酯部件的抛光面提供。在1250、1252和1254处示出了示例性光路。光线1250从反射器1230反射，而光线1252直接从LED行进到透镜。
在具体示例中，可以在24mm直径的环中布置8个LED。直径在图12中用“x”表示。
图13示出了组合式照明和扬声器系统中的如上所述的水平LED环组件的分解截面图。在该示例中，LED组件由铸造框架1310支撑，该铸造框架从LED去除热量并且对LED供应电力。装饰压制格栅1320放置在顶部上方。中心孔允许高频从扬声器圆锥体的中心通过。
图14示出了与上述示例相似的另一示例的分解截面图。在该示例中，水平LED环被保持在铸造框架内，该铸造框架管理热量并且对LED供应电力，正如以上示例一样。在图14的示例中，中央高频扩音器1410放置在LED环的中心处。装饰格栅放置在顶部上方。
在图15的分解截面图所示出的替代性示例中，小的LED设置在LED组件模块中，LED组件模块保持在铸造框架1510内，该铸造框架管理热量并且对LED供应电力。装饰压制格栅1520放置在顶部上方。
图16a示出了如何可以将水平LED环组件集成到组合式灯和扬声器系统中的另一示例的截面图。在该示例中，LED组件由压制格栅支撑，该压制格栅通过将热量传导离开LED组件并且将其辐射到房间中而使将热量从LED去除。电力通过格栅后部上的光蚀刻导轨1610传输到LED。用于导轨的电触点1620设置在框架中。
图16b以俯视图示出了以上示例，其中，在格栅1630的3D形式的格栅图案之间可以看到向LED组件提供电力的光蚀刻导轨1610。
图17示出了具有集成式水平LED环组件1710和高频扩音器1720的另一示例性灯和扬声器设备的截面图。水平LED环组件由压制格栅支撑，该压制格栅隐藏了电力配线并且将热量从LED去除。在图17的配置中，环更宽，以允许来自同轴高频扩音器的高频通过中心孔，如箭头1730所示。这也为LED环组件中的更多LED提供了空间。
图18示出了将LED安装在高频扩音器上方的笼中的另一示例性灯和扬声器设备的截面图。LED被支撑在高频扩音器顶部上方的笼中，这种放置分散了高频，并且有助于减少来自高频扩音器的“束集(beaming)”。当从高频扩音器输出的高频声音在设备正前方最容易听见，而在远离设备的“法线”方向的角度处较不易听到时，束集就会发生。高频声音比低频声音明显更具指向性，因此，在相对于高频扩音器所面对的方向(“法线”方向)更大的角度处，HF声音的音量会减小，但LF不会。为了抵消这种影响，可以在高频扩音器的前方放置“声学透镜”或一组薄表面。这种结构于是用于重新定向和分散HF声音。
图19示出了将LED环组件中的LED竖直安装的另一组合式照明和扬声器设备的示例的截面图。在该示例中，LED竖直布置，并且通过反射器1910反射到房间中，而且通过甜甜圈形透镜1920聚焦。这意味着在更多LED的情况下(在所示的示例中21mm环中的16个)，环的直径x可以更小。如图所示，这许多LED也可以以交替的色温布置，从而实现色温控制。箭头1930示出了示例性光路。
图20示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。在该示例中，竖直的LED环设置在极片上。竖直的LED环足够细长而可以安装在极片上。热量通过该极片来管理，如箭头2010所示。
图21示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。在该示例中，竖直的LED环组件设置在具有集成式高频扩音器的极片上。竖直的LED环允许高频声音通过其中心。这意味着LED组件可以安装在高频扩音器上方。热量通过该极片来管理，如箭头2110所示。
图22示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。在该示例中，设置了具有装饰面的凸形扬声器圆锥体2210以及竖直的LED环组件2220和集成式圆顶形高频扩音器2230。凸形圆锥体在机柜中提供了更大的体积，因此改善了声音到房间的传播，并且成为产品的装饰面。如箭头2240所示，热量可以通过中心极片而从部件中去除。中心极片也可以用于向部件供应电力。
图23示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。该示例包括全部组合在单个部件2310中的格栅、装饰边框和LED支架。该组合式部件支撑LED高频扩音器组件2320。
有利地，组合式格栅和LED支架部件简化了构造和组装，并且提供了改善的、用于传递来自LED的热量的表面积。这种配置还去除装饰表面上的分割线。
图24示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。在该示例中，LED和高频扩音器组件2410被支撑在极片支座2420上，该极片支座可以与格栅分离。
有利地，该配置通过将LED热连接到电磁钢的热质体而为从LED去除热量提供更稳固的热路径。照明和扬声器系统的更强大的变型例可能会受益于该配置。
图25示出了组合式照明和扬声器设备的另一示例的截面图。该示例包括环形辐射器高频扩音器2510和放置在环形辐射器高频扩音器中心的单个大芯片LED和透镜组件2520。这种配置使用常规透镜提供了更具指向性的光源。声学喇叭2530仍用于防止HF声音向后泄漏。
这种配置的另一种形式将去除方形边框，并且允许将组合式照明和扬声器设备凹入天花板。这创建了可以将照明扬声器单元安装为与天花板齐平并且可以将其隐藏在天花板的石膏内的选择。
其他改善
图26示出了在设备的壁内包括端口的组合式灯和扬声器设备的截面图和立体图。这些端口可以允许扬声器的低音响应大大改善。光滑壁的端口2610包含在产品的壁内，从而向下退出一个或多个端口2620而进入房间。可以存在一个或多个径向排列的端口。端口在进入和退出时可能会向外张开，以减少可听见的湍流。端口和通道不可以具有尖角，以允许气流顺畅。许多不同的壁内配置是可能的。
图27示出了包括沿极片向下延伸的同轴端口2710的示例性组合式灯和扬声器设备的截面图。
图28示出了包括肘部以增加设备中封闭的空腔的体积的示例性组合式灯和扬声器设备的两个截面图。更大的封闭体积意味着更好的扬声器性能。该设备可以形成肘部形状以增加该体积，同时仍然可以将该设备装配到天花板空腔中。在可能的情况下，为了有利地改善气流，在内部设备空腔中使用平滑曲线。
图29示出了包括电池的示例性组合式灯和扬声器设备的截面图。设备中的该电池允许系统在模式之间平顺过渡。可再充电电池2910可以包含在产品的主体中。替代地或另外地，可再充电电池可以设置在在脐带封装2920中。
在使用期间，电池可能会被不断充电。其可以提供大约10分钟的使用寿命，以确保在意外切换灯开关时平顺过渡。在这种情况下，设置将被保存，并且没有扬声器轰响。可以提醒用户重新打开开关并且使用应用程序或语音来控制灯。例如，现在可以通过使用开/关开/关模式作为重置系统的手势来将灯开关用作输入。
在替代实施例中，可以使用电容器代替可再充电电池。电容器可以存储当附接设备时所提供的来自主电源的能量。在主电源被切断的情况下，电容器将向每个单独的设备供应所存储的电量，直到其耗尽所存储的电量。
定义
在本申请的上下文中，术语“内部”和“内侧”是指更靠近设备的中心轴线或朝向设备的中心轴线的部件和方向。同样，“外部”和“外侧”是指远离设备的中心轴的部件和方向。
“前方”和“后方”分别是指当将设备安装在天花板中时朝向房间或天花板空腔的方向。
“环形”意味着形状为环。在所示的实施例中，环形部件被示出为圆环并且被描述为“甜甜圈形”。但是，这些部件不必是圆形的。它们可以是正方形或矩形或许多其他形状。在所有情况下，它们都将具有环形布置特有的内侧的孔。
在本申请的上下文中，术语“与...连通”意味着相邻放置使得空气能够在部件之间平顺地流动。结果，声波也可以在彼此连通的部件之间行进。在“相邻”的含义内，部件之间可以通过其他部件间隔开，以允许空气在部件(比如垫片、垫圈、热耦合材料等)之间平顺地流动。
“截头圆锥形”意味着具有圆锥体的平截头体的形状。“截头棱锥体”意味着具有棱锥体的平截头体的形状。“截头圆锥形内表面”是圆锥体的平截头体的内表面，而“截头圆锥形外表面”是外表面。
在环形LED组件不是圆形的“甜甜圈形”环形组件的情况下，截头圆锥形表面可能更适合于反射器和高频扩音器喇叭，而不是截头圆锥形表面。
组合
上面已经描述了各种实施例以示出多个不同的有利特征。如本领域技术人员将理解的，这些特征可以以各种方式组合以产生许多不同的照明和扬声器设备。

Claims (43)

1.一种组合式照明和扬声器设备，其具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴，所述设备包括：
高频扩音器；
高频扩音器喇叭，其定位在所述高频扩音器的径向外侧；
扬声器，其定位在所述高频扩音器喇叭的后方；和
发光二极管LED组件，其定位在所述高频扩音器的径向外侧，所述LED组件包括一个或多个发光二极管LED以及具有前表面的透镜，
其中，所述高频扩音器喇叭具有与所述高频扩音器的外边缘连通的内边缘，使得所述高频扩音器喇叭形成在使用时将所述高频扩音器产生的声音引离所述扬声器的引导件，
其中，所述高频扩音器喇叭的至少一部分由所述透镜的前表面提供。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述高频扩音器喇叭包括杯形部，并且其中，所述杯形部的内边缘与所述透镜的前表面的外边缘连通。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述高频扩音器喇叭包括辋边部，所述辋边部具有与所述杯形部的外边缘连通的内边缘，其中，所述辋边部的外边缘包括一个或多个凹口，在使用时，来自所述扬声器的声音行进通过所述凹口。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述一个或多个LED安装在所述透镜的后方，使得所述LED中的每一个在使用时沿大致向前的方向朝向所述透镜发射光。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述LED组件还包括反射器，所述反射器构造成在使用时将来自所述LED的光朝向所述透镜反射。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述一个或多个LED安装成使得所述LED中的每一个沿大致向内的方向朝向所述反射器发射光。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述反射器包括一个或多个截头圆锥形表面。
8.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述反射器包括多个单独的反射器表面。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述透镜是环形透镜。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述透镜包括多个单独的透镜。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述多个单独的透镜一起形成环形透镜布置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述透镜的前表面的内边缘与所述高频扩音器的外边缘连通。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其中，所述高频扩音器喇叭还包括喉部，其中，所述高频扩音器喇叭的所述喉部的内边缘与所述高频扩音器的外边缘连通，并且所述喉部的外边缘与所述透镜的前表面的内边缘连通。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述高频扩音器喇叭为截头圆锥形或截头棱锥形。
15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括支撑所述高频扩音器和所述LED组件的支架。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述支架布置成将热量从所述一个或多个LED传导至所述高频扩音器喇叭，所述高频扩音器喇叭在使用时耗散所述热量。
17.根据权利要求15或16所述的设备，其中，所述支架由所述高频扩音器喇叭支撑。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述高频扩音器喇叭和所述支架由单件材料形成。
19.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括支撑所述扬声器的底架。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述高频扩音器喇叭连接至所述底架并且由所述底架支撑。
21.根据权利要求19所述的设备，还包括支撑框架，所述支撑框架连接至所述底架并且由所述底架支撑，并且其中，所述支撑框架支撑所述高频扩音器喇叭和/或所述支架。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的设备，还包括：
控制器，其由所述底架支撑；和
多根配线，其构造成从所述控制器向所述高频扩音器和所述一个或多个LED供应电力和控制信号。
23.一种用于组合式照明和扬声器设备的环形发光二极管LED组件，所述组合式照明和扬声器设备包括高频扩音器，所述LED组件具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴，所述组件包括：
一个或多个发光二极管LED，其布置成环；
环形透镜；和
环形反射器，其构造成在使用时将来自所述LED的光朝向所述透镜反射。
24.根据权利要求23所述的组件，其中，所述一个或多个LED安装成使得所述LED中的每一个沿大致向内的方向朝向所述反射器发射光。
25.根据权利要求23或24所述的组件，其中，所述反射器包括一个或多个截头圆锥形表面。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的组件，其中，所述一个或多个LED包括一个或多个具有第一颜色的LED以及一个或多个具有与所述第一颜色不同的第二颜色的LED。
27.根据权利要求26所述的组件，其中，所述环中的所述LED布置成使得每个具有所述第一颜色的LED与具有所述第二颜色的LED相邻。
28.一种组合式照明和扬声器设备，其具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴，所述设备包括：
底架；
根据权利要求23至27中任一项所述的环形发光二极管LED组件；和
扬声器，其由所述底架支撑并且定位在所述组件的后方。
29.根据权利要求28所述的组合式照明和扬声器设备，还包括定位在所述组件的径向内侧的高频扩音器。
30.根据权利要求28或29所述的组合式照明和扬声器设备，还包括支撑框架，所述支撑框架连接至所述底架并且由所述底架支撑，并且其中，所述支撑框架支撑所述组件。
31.根据权利要求28或29所述的组合式照明和扬声器设备，还包括由所述底架支撑并且构造成支撑所述组件的压制格栅。
32.根据权利要求31所述的组合式照明和扬声器设备，其中，导电导轨设置在所述格栅上并且构造成在使用时向所述组件供应电力。
33.根据权利要求28所述的组合式照明和扬声器设备，还包括极片，所述极片至少部分地沿着所述中心纵轴定位并且连接到所述底架并由所述底架支撑，其中，所述极片构造成支撑所述组件。
34.一种组合式照明和扬声器设备，其具有限定前后方向以及径向外侧和径向内侧方向的中心纵轴，所述设备包括：
照明组件；和
扬声器，其定位在所述照明组件的后方；
蓄能部件，其中，所述蓄能部件构造成在所述照明和扬声器设备未连接到主电源时向所述照明和扬声器设备供应电力。
35.根据权利要求34所述的组合式照明和扬声器设备，其中，所述照明组件是根据权利要求23至27中任一项所述的LED组件。
36.根据权利要求34或35所述的照明和扬声器设备，其中，所述照明组件定位在所述扬声器的径向内侧。
37.根据权利要求1至22或28至33中任一项所述的组合式照明和扬声器设备，还包括蓄能部件，其中，所述蓄能部件构造成在所述照明和扬声器设备未连接到主电源时向所述照明和扬声器设备供应电力。
38.根据权利要求34至37中任一项所述的组合式照明和扬声器设备，其中，所述蓄能部件是可再充电电池或电容器。
39.根据权利要求33至38中任一项所述的组合式照明和扬声器设备，其中，所述蓄能部件容纳在所述照明和扬声器设备的壳体内。
40.根据权利要求33至38中任一项所述的组合式照明和扬声器设备，其中，所述蓄能部件容纳在与所述照明和扬声器设备的壳体分离并且电连接到所述扬声器和所述照明组件的脐带式壳体中。
41.一种套件，其能够被组装以提供根据前述权利要求中任一项所述的设备或组件。
42.一种制造根据前述权利要求中任一项所述的的设备、组件或套件的方法。
43.一种根据权利要求23至27中任一项所述的组件在组合式照明和扬声器设备中的用途。
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