RU161913U1 - Встраиваемый декоративный светильник - Google Patents

Abstract

1. Встраиваемый декоративный светильник, содержащий светорассеивающую среду, источник света для ее подсветки и устройство для установки светорассеивающей среды и источника света в объекте встраивания, отличающийся тем, что светорассеивающая среда выполнена в виде объемного элемента из прозрачного материала с выполненным внутри объема трехмерным светорассеивающим изображением, сформированным лазерным излучением.2. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что внутриобъемное светорассеивающее трехмерное изображение в объемном элементе из прозрачного материала сформировано сфокусированным лазерным излучением в режиме оптического пробоя.3. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что внутриобъемное светорассеивающее трехмерное изображение в объемном элементе из прозрачного материала имеет окраску.4. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что объемный элемент из прозрачного материала выполнен из стекла.5. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что объемный элемент выполнен из прозрачного материала с коэффициентом преломления n и имеет плоский участок для ввода излучения источника света, а часть поверхности элемента для вывода рассеянного излучения выполнена так, что угол между касательной плоскостью к данной части поверхности в каждой ее точке и плоским участком для ввода излучения составляет не менее 2·arcsin (1/n).6. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что источник света имеет диаграмму направленности, поперечное сечение которой в любой плоскости в пределах объемного элемента из прозрачного материала наход

Description

Встраиваемый декоративный светильник

Предполагаемая полезная модель относится к области светотехники, в частности, к встраиваемым декоративным светильникам, и может найти применение для декоративного и дежурного освещения интерьеров помещений, мебели, дежурной подсветки и декорирования фасадов зданий и сооружений, подводной подсветки бассейнов, а также как элемент рекламно-информационного устройства.

Известен частично встраиваемый светильник, содержащий светодиодный источник света, держатель и теплоотводящий фланец [1]. В этом светильнике светодиодный источник света располагается в нише объекта встраивания, а теплоотводящий фланец выступает за плоскость встраивания и имеет специальную форму, обеспечивающую улучшенный теплоотвод и защиту поверхности встраивания от нагрева. При этом декоративный эффект обеспечивается только формой фланца, что является недостатком данного светильника.

Известен декоративный оптоволоконный светильник, содержащий источник света, излучение которого вводится в набор волоконных световодов, выходные концы которых располагаются внутри плафона, причем световоды совместно с источником света приводятся во вращение относительно плафона, создавая динамический декоративный эффект [2]. Недостатком данного светильника является невозможность сформировать заранее заданное трехмерное изображение в объеме плафона.

Известен декоративный светильник, содержащий прозрачный плафон и источник света, расположенный в корпусе и подсвечивающий плафон изнутри. Материал плафона содержит неоднородности в виде пустот или вкраплений из отличного от основного прозрачного материала [3]. Недостатком такого светильника является невозможность изготовления в материале плафона заранее заданного трехмерного внутриобъемного светорассеивающего изображения, что снижает возможности его применения в декоративных и рекламных целях.

Известен декоративный светильник, содержащий прозрачный корпус и источник света, включающий светоизлучающие диоды, соединенный с ним контроллер и светорассеивающие пластины с микроструктурой дифракционной решетки на внутренней стороне [4]. Благодаря использованию в качестве светорассеивающего элемента дифракционных решеток достигается расширение гаммы цветов и числа вариантов световых эффектов. Недостатком данного светильника является невозможность формирования заранее заданного трехмерного изображения.

Известен встроенный декоративный светильник, являющийся наиболее близким техническим решением и выбранным за прототип, содержащий источник света и освещаемую среду, в качестве которой используется светофильтр с нанесенным на него рисунком произвольного содержания [5]. Светильник посредством устройства для встраивания (пружинные элементы, защелки, фиксаторы) устанавливается в объект встраивания. Недостатками такого светильника являются, во-первых, просвечивание светофильтра с рисунком в направлении наблюдения, что затрудняет его наблюдение в рассеянном свете, и во-вторых, плоская двумерная конфигурация рисунка, нанесенного на поверхность светофильтра. Эти недостатки значительно снижают возможности применения данного встроенного светильника для декоративной подсветки.

Техническим результатом предполагаемой полезной модели является создание возможности освещения внутренних помещений или наружного освещения рассеянным световым потоком от предварительно сформированного трёхмерного изображения заданной конфигурации внутри объемного элемента из прозрачного материала встраиваемого декоративного светильника, с одновременной визуализацией указанного изображения.

Технический результат достигается тем, что во встраиваемом декоративном светильнике, содержащем светорассеивающую среду, источник света для ее подсветки и устройство для установки светорассеивающей среды и источника света в объекте встраивания, согласно полезной модели, светорассеивающая среда выполнена в виде объемного элемента из прозрачного материала с выполненным внутри объема трехмерным светорассеивающим изображением, сформированным лазерным излучением.

В результате лазерной обработки в объеме элемента из прозрачного материала формируется заранее заданное трехмерное изображение, видимое при внешней подсветке. Трехмерное внутриобъемное изображение может представлять из себя, например, объект архитектуры, трехмерный портрет, логотип, скульптуру и т.д. [6]. При этом объемность элемента из прозрачного материала и трехмерная топология изображения позволяют реализовать различные варианты расположения источника излучения, объемного элемента из прозрачного материала и устройства для установки в объекте встраивания относительно друг друга. Это обеспечивает оптимизацию условий освещения окружающего пространства и визуализации изображения для каждого конкретного дизайна объемного элемента из прозрачного материала и топологии внутриобъемного светорассеивающего трехмерного изображения. В частности, за счет использования эффекта полного внутреннего отражения на границе прозрачный материал - воздух и поглощения света в материале устройства для встраивания обеспечивается возможность минимизировать и даже полностью подавлять прямое излучение источника света, попадающее в освещаемое пространство, и тем самым значительно улучшать условия визуализации изображения. Таким образом, обеспечивается как подсветка окружающего пространства за счет выходящего из светильника излучения, рассеянного от трехмерного внутриобъемного изображения, так и декорирование объекта встраивания (стена, элемент мебели, колонна и т.д.) за счет визуализации самого изображения, что невозможно в прототипе.

В частном случае исполнения полезной модели трехмерное светорассеивающее изображение внутри объема элемента из прозрачного материала прозрачной среды может быть сформировано сфокусированным в ее объеме лазерным излучением в режиме оптического пробоя [7, 8]. Известно, что излучение лазера, сфокусированное в заданную точку в объеме прозрачной среды при одновременном выполнении условий W_об. ^лаз. ≥ W_об. ^пор. и W_пов ^л _. ^аз.< W_пов. ^пор., где W_об. ^лаз. - плотность мощности лазерного излучения в заданной точке объема образца; W_об. ^пор. - пороговая плотность мощности объемного пробоя материала образца; W_пов. ^лаз. - плотность мощности лазерного излучения на поверхности образца; W_пов. ^пор. - пороговая плотность мощности поверхностного пробоя материала образца, вызывает объемный пробой материала. В результате лазерного пробоя в прозрачном материале образуется зона с измененными оптическими свойствами, локализованная в фокальной области объектива и характеризующаяся отличающимся от исходного показателем преломления и наличием микротрещин. Такая зона визуализируется вследствие рассеяния света, падающего на прозрачную среду. При этом сохраняется целостность поверхности прозрачного образца и его объема вне области фокусировки лазерного излучения, поскольку как на поверхности, так и в объеме образца вне области фокусировки плотность мощности лазерного излучения не превышает пороговых значений. Пороговая величина плотности мощности внутри объема прозрачной среды легко достигается при фокусировке импульсного лазерного излучения стандартными объективами с фокусным расстоянием 1 - 15 см, обеспечивающими локализацию зоны пробоя в объеме прозрачной среды на глубине не менее 20 см. Размер отдельной зоны поражения, определяющий разрешающую способность формирования изображения, зависит от длительности и энергии импульса, числовой апертуры фокусирующего объектива, а также от длины волны излучения и составляет 1 - 200 мкм для стандартных импульсных лазеров, имеющих длительность импульса от 10 нс до 100 нс, энергию импульса от 1 мкДж до 100 мДж и длину волны излучения в спектральном диапазоне от 200 до 1100 нм и при числовой апертуре объектива 0.05 - 0.9. Заданное трехмерное изображение в объеме образца формируется поточечно при относительном перемещении образца и лазерного луча по заданной программе в трех взаимно-перпендикулярных направлениях [7].

В частном случае исполнения полезной модели внутриобъемное светорассеивающее трехмерное изображение в элементе из прозрачного материала имеет окраску. Для получения окрашенных изображений используется лазерное формирование дифракционных элементов в объеме прозрачного материала [9]. Окрашенное изображение также можно получить путем лазерного формирования латентного изображения в фоточувствительном стекле, которое затем проявляется в результате дополнительной термообработки [10].

В частном случае исполнения полезной модели в качестве прозрачного материала используют стекло, которое легко обрабатывается, в частности, шлифуется и полируется, что необходимо для лазерного формирования высококачественного внутриобъемного изображения. Могут быть использованы различные сорта стекла (кроны, флинты, хрусталь, оконное стекло и т.д.), а также плавленый кварц, полиметилметакрилат, поликарбонат, драгоценные и полудрагоценные камни и т.д.

Геометрическая форма объемного элемента из прозрачного материала может быть различной, например - параллелепипед, шар, цилиндр, призма, их комбинация или другая сложная форма. Форму прозрачному элементу придают либо до лазерного формирования внутриобъемного трехмерного светорассеивающего изображения, либо после, путем механической и/или химической обработки.

В частном случае исполнения полезной модели, объемный элемент выполнен из прозрачного материала с коэффициентом преломления n и имеет плоский участок для ввода излучения источника света, а часть поверхности элемента для вывода рассеянного излучения выполнена так, что угол между касательной плоскостью к данной части поверхности в каждой ее точке и плоским участком для ввода излучения составляет не менее 2*arcsin(1/n). При этом обеспечивается подавление нерассеянного излучения источника света за счет эффекта полного внутреннего отражения на границе поверхности для вывода излучения с воздухом, и тем самым обеспечиваются условия визуализации изображения в отсутствие фона, что невозможно в прототипе.

В частном случае исполнения полезной модели, источник света имеет диаграмму направленности, любое поперечное сечение которой в пределах объемного элемента из прозрачного материала находится внутри поперечного сечения объемного элемента из прозрачного материала в этой плоскости, и включает в себя поперечное сечение внутриобъемного трехмерного изображения в этой плоскости. Таким образом, обеспечивается условие невыхода нерассеянного излучения источника света в освещаемую зону, а следовательно, и визуализиции изображения в отсутствие фона прямого излучения источника света, что невозможно в прототипе. В частном случае реализации полезной модели осуществляется выбор излучателя с оптимальной диаграммой направленности из числа стандартных излучателей. Возможно также формирование необходимой диаграммы направленности излучателя с помощью линз, дифракционных оптических элементов и других известных способов, что обеспечивает оптимальные условия для создания рассеянного светового потока от трехмерного изображения, сформированного внутри объема элемента из прозрачного материала.

В частном случае исполнения полезной модели в качестве источника света используют светодиодный излучатель. При этом, ввиду низкого тепловыделения и большого срока службы светодиодных излучателей обеспечиваются высокие эксплуатационные характеристики светильника, а большая светоотдача в сочетании с возможностью выбора диаграммы направленности светодиодных излучателей или ее формирования с помощью линз, дифракционных оптических элементов и других известных способов обеспечивает оптимальные условия для создания рассеянного светового потока от трехмерного изображения, сформированного внутри объема элемента из прозрачного материала.

В частном случае исполнения полезной модели в качестве светодиодного излучателя используется одиночный светодиод (точечный излучатель) либо распределенный излучатель из нескольких светодиодов, включая излучатель в виде светодиодной ленты. Пространственная конфигурация и суммарная интенсивность излучения светодиодного излучателя выбираются исходя из топологии трехмерного внутриобъемного рисунка и формирования требуемой величины рассеянного светового потока от трехмерного изображения, сформированного в объеме элемента из прозрачного материала, и может составлять от 1 до 10000 лм.

В частном случае исполнения полезной модели используют светодиодный излучатель, состоящий, по крайней мере, из двух светодиодов, излучающих в разных спектральных диапазонах. При этом достигается подсветка отдельных частей трехмерного внутриобъемного изображения различными цветами или их сочетаниями. Одновременно рассеянный от внутриобъемного трехмерного изображения световой поток обеспечивает многоцветное освещение интерьера помещения или элементов наружного периметра.

В частном случае исполнения полезной модели, интенсивность источника света изменяется с помощью введенного контроллера, дистанционно-управляемого посредством радиосигналов или сигналов, передаваемых через проводную электрическую сеть питания источника света. При этом обеспечивается удобство управления интенсивностью светового потока от источника света, и создаются условия для оптимизации как подсветки внутриобъемного трехмерного изображения в элементе из прозрачного материала с целью увеличения его контраста и яркости, так и регулировки величины рассеянного светового потока от указанного изображения, который обеспечивает освещение окружающего пространства.

В частном случае исполнения полезной модели при использовании, по крайней мере, двух светодиодов интенсивность излучения, по крайней мере, одного светодиода изменяется независимо с помощью дистанционно-управляемого контроллера в ручном режиме или по заданной программе. Такое техническое решение позволяет реализовать динамическое освещение, в том числе - многоцветное, внутриобъемного трехмерного изображения, а также динамическое многоцветное освещение внутри или снаружи помещения или элементов внешнего периметра зданий и сооружений - стен, колонн, ограждений и т.д.

В частном случае исполнения полезной модели, элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, по крайне мере, частично выступает относительно фронтальной поверхности объекта встраивания. При этом обеспечивается увеличение светового потока, рассеянного от трехмерного изображения, сформированного в объеме элемента из прозрачного материала.

В частном случае исполнения полезной модели, элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, по крайне мере, частично заглублен относительно фронтальной поверхности объекта встраивания. При этом в объекте встраивания образуется ниша, обеспечивающая дополнительный декоративный эффект и которая может быть использована для утилитарных целей, например, хранения мелких предметов.

В частном случае исполнения полезной модели излучение источника света введено в объемный элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, по крайней мере, с двух разных направлений. При этом обеспечивается равномерность подсветки внутриобъемного трехмерного светорассеивающего изображения и увеличение светоотдачи светильника. Введение излучения источника света в объемный элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением с разных направлений может быть реализвано как при использовании в качестве источника света нескольких излучателей, так и при использовании одного излучателя. В последнем случае осуществляется деление исходного светового потока источника света на требуемое количество независимых потоков с помощью светоделительных пластин, дифракционных оптических элементов, волоконных световодов и т.д. Каждый из световых потоков от различных излучателей или полученных в результате деления от одиночого излучателя вводится в объемный элемент из прозрачного материала с разных направлений непосредственно или с помощью зеркал, волоконных световодов или другими известными способами. Количество независимых световых потоков, излучение которых вводится в объемный элемент из прозрачного материала, также как и количество направлений ввода излучения определяется формой элемента из прозрачного материала, конфигурацией вунтриобъемного светорассеивающего трехмерного изображения и т.д. Например, в случае объемного элемента из прозрачного материала в виде прямоугольного параллелепипеда возможны различные варианты двунаправленной подсветки через попарно-параллельные и попарно-перпендикулярные встроенные поверхности, тринаправленной - через две взаимно-параллельные и одну перпендикулярную им поверхность и т.д.

В частном случае исполнения полезной модели, объемный элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением дополнительно оборудован противовандальной защитой - защитным стеклом или покрытием. Противовандальная защита выполняется, по крайней мере, для части фронтальной поверхности объемного элемента из прозрачного материала, через которую рассеянное от трехмерного внутриобъемного изображения излучение распространяется в освещаемое пространство. При этом обеспечивается защита элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением от повреждений поверхности - царапин, сколов и т.д.

В частном случае исполнения полезной модели дополнительно введено средство гидроизоляции светильника относительно фронтальной поверхности объекта встраивания, что позволяет устанавливать светильник под водой, например, в бассейнах, аквапарках. Средство гидроизоляции может быть выполнено, например, в виде противоударного прозрачного стекла посредством герметика или механически через герметизирующий уплотнитель закрепленного на фронтальной поверхности объекта встраивания. Объемный элемент из прозрачного материала также может быть закреплен в устройстве встраивания посредством герметика и, соответственно, устройство для встраивания герметично установлено в объекте встраивания, чем и достигается гидроизоляция встраиваемого декоративного светильника под водой.

В частном случае исполнения полезной модели устройство для установки элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением в объект встраивания, выполнено в виде монтажного элемента коробчатой формы, что обеспечивает размещение в нем элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением любой конфигурации. В местах примыкания монтажного элемента к фронтальной поверхности объекта встраивания могут быть установлены декоративные молдинги, что создает дополнительный декоративный эффект. На монтажном элементе может быть установлен выключатель источника света.

В частном случае исполнения полезной модели часть поверхности элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением или часть прилегающей к нему поверхности устройства для установки выполнена со светоотражающим покрытием. При этом обеспечивается повышение светоотдачи светильника, а также визуальное увеличение пространства встраивания светильника, что в сочетании с многократными отражениями изображения дает дополнительный декоративный эффект. В каждом частном случае реализации светильника суммарная площадь поверхности объемного элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображеним или поверхности устройства для установки, на которую наносится светопоглощающее покрытие, определяются конкретным дизайном светильника с учетом формы объемного элемента из прозрачного материала, конфигурации светорассеивающего внутриобъемного трехмерного изображения, конструктивными особенностями устройства для установки и т.д.

В частном случае исполнения полезной модели часть поверхности элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением или часть прилегающей к нему поверхности устройства для установки выполнена со светопоглощающим покрытием. При этом обеспечивается повышение контраста подсвечиваемого внутриобъемного светорассеивающего трехмерного изображения, что создает дополнительный декоративный эффект. В данном случае, как и в случае со светоотражающим покрытием, суммарная площадь поверхности объемного элемента из прозрачного материала или поверхности устройства для установки, на которую наносится светоотражающее покрытие, определяются конкретным дизайном светильника с учетом формы объемного элемента из прозрачного материала, конфигурации светорассеивающего внутриобъемного трехмерного изображения, конструктивными особенностями устройства для установки и т.д.

Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого не выявлено технических решений с заявляемой совокупностью признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».

Заявляемое устройство может найти применение для декоративного и дежурного освещения интерьеров помещений, мебели, дежурной подсветки и декорирования фасадов зданий и сооружений, подводной подсветки бассейнов, а также как элемент рекламно-информационного устройства, что соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Преимущества предлагаемой полезной модели и возможность ее осуществления поясняются далее со ссылками на чертежи на фиг.1 - 12.

На фиг. 1 - общий вид встраиваемого декоративного светильника, вид спереди;

На фиг. 2 - вид сбоку встраиваемого декоративного светильника на фиг.1;

На фиг. 3 - вид сбоку встроенного декоративного светильника и часть объекта встраивания (стена) в разрезе;

На фиг. 4 - вид спереди встроенного декоративного светильника на фиг. 3;

На фиг. 5 - вид сбоку частично встроенного декоративного светильника и часть объекта встраивания (стена) в разрезе;

На фиг. 6 - вид спереди встроенного декоративного светильника с элементом из прозрачного материала в виде шарового сегмента;

На фиг. 7 - вид сбоку встроенного декоративного светильника с элементом из прозрачного материала в виде шарового сегмента на фиг. 6;

На фиг. 8 - вид сбоку встраиваемого декоративного светильника с узкой диаграммой направленности источника света в разрезе;

На фиг. 9 - поперечное сечение светильника на фиг. 8;

На фиг. 10 - вид сбоку встраиваемого декоративного светильника с узкой диаграммой направленности источника света, ориентированной в направлении поверхности для вывода излучения элемента из прозрачного материала в разрезе;

На фиг. 11- объемный элемент из прозрачного материала с трехмерным внутриобъемным светорассеивающим изображением, на часть поверхности которого нанесено светопоглощающее покрытие.

На фиг. 12 - объемный элемент из прозрачного материала с трехмерным внутриобъемным светорассеивающим изображением, на часть поверхности которого нанесено светоотражающее покрытие.

Встраиваемый декоративный светильник (фиг. 1, 2) содержит источник света 1, элемент 2 из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением 3, устройство 4 для установки объемного элемента 2 из прозрачного материала, устройство для фиксации 5 источника света 1 к устройству для установки 4, систему управления (на фиг. не показано).

На фиг. 3, 4 показан один из частных случаев реализации светильника в объекте встраивания 6 и поясняется принцип подавления прямого излучения источника света. Во встроенном светильнике источник света 1 освещает объемный элемент 2 из прозрачного материала, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением 3, при этом устройство для установки 4 объемного элемента 2 в объект встраивания 6 выполнено в виде монтажного элемента коробчатой формы с устройством фиксации 5 источника света 1 и расположено по отношению к объекту встраивания 6 таким образом, что поверхность 7 объемного элемента 2 из прозрачного материала, через которую рассеянное от трехмерного внутриобъемного изображения излучение 8 распространяется в сторону освещаемого пространства или наблюдателя, находится в плоскости фронтальной поверхности 9 объекта встраивания 6 (стена, элемент декора, мебели и т.д.).

Встраиваемый декоративный светильник работает следующим образом.

Источник света 1 подключают к источнику питания (на фиг. не показано), и поток света освещает объемный элемент 2 из прозрачного материала с трехмерным внутриобъемным изображением 3. Объемный элемент из прозрачного материала 2 помещен в устройство для установки 4 в виде монтажного элемента коробчатой формы со средствами крепления 5 к объекту встраивания 6. Осуществляется освещение внутреннего помещения или наружное освещение рассеянным световым потоком 8 от предварительно сформированного лазерным излучением трехмерного изображения 3 заданной конфигурации внутри объема элемента 2 из прозрачного материала с одновременной визуализацией самого изображения 3. При этом осуществляется подавление не рассеянного на изображении 3 излучения источника света 1 за счет полного внутреннего отражения на границе прозрачный материал - воздух и поглощения света в материале устройства для установки 4, что улучшает условия для визуализации изображения 3. Как показано ниже, поскольку плоская поверхность параллелепипеда 10, через которую в него вводится излучение источника света 1, перепендикулярна плоской поверхности 7, через которую выводится рассеянное от изображения 3 излучение, то все не рассеянное на трехмерном изображении 3 излучение 11, пришедшее на плоскую поверхность 7, падает на нее под углами, превышающими угол полного внутреннего отражения, и, таким образом, полностью отражается от нее и не выходит из объемного элемента 2 через его плоскую поверхность 7. Причем, указанный эффект имеет место вне зависимости от диаграммы направленности источника света 1, определяющей углы падения излучения источника на плоскую поверхность 10.

Действительно, для общего случая объемного элемента 2 из прозрачного материала с коэффициентом преломления n, имеющего плоскую поверхность для ввода излучения источника света 10 и плоскую поверхность 7 для вывода излучения с произвольным углом φ между ними, используя закон преломления света на обеих плоских поврехностях легко получаем, что условие полного внутреннего отражения нерассеянного излучения источника света 1 на плоской поверхности для вывода излучения 7 выполняется при соблюдении неравенства

φ ≥ 2*arcsin (1/n) (1)

Таким образом, чем больше коэффициент преломления прозрачного материала, тем меньше может быть угол между плоской поверхностью для ввода излучения 10 и плоской поверхностью для вывода излучения 7, при котором все еще соблюдается условие полного внутреннего отражения нерассеянного излучения. Например, для оптического стекла К8 величина коэффициента преломления для длины волны 589,3 нм составляет n = 1,5163 [11], что дает величину минимального угла между плоскими поверхностями 7 и 10, составляющего 82,5°. Для стекла ТФ10 для той же длины волны n = 1,806 [11], что дает минимальную величину угла 67,2°.

Поскольку для элемента, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда (фиг.3) φ = π/2, то из неравенства (1) следует, что условие полного внутреннего отражения на плоской поверхности для вывода излучения 7 для нерассеянного света выполняется для всех прозрачных материалов, коэффициент преломления которых n удовлетворяет неравенству

n ≥ √2 ≈ 1,41

Последнее справедливо в видимом спектральном диапазоне практически для всех прозрачных твердых материалов, в частности, для всех сортов стекла, пластика и т.д.

Далее свет, отраженный от плоской поверхности 7 (фиг.3), падает на перпендикулярную ей плоскую поверхность 12 объемного элемента 2 из прозрачного материала под углом, меньшим угла полного внутреннего отражения, частично отражается, частично преломляется и выходит из объемного элемента 2, где поглощается в устройстве для установки 4. Отраженная от плоской поверхности 12 часть излучения, в соответствии с законом отражения и преломления света, далее распространяется в объемном элементе 2 из прозрачного материала, испытывая при каждом следующем проходе полное внутреннее отражение от плоской поверхности 7 и параллельной ей плоской поверхности 14, частичное отражение и преломление на плоской поверхности 10 и параллельной ей плоской поверхности 12, и рассеяние на трехмерном изображении 3. Аналогично в силу симметрии не рассеянное на трехмерном внутриобъемном изображении излучение источника света будет испытывать полное внутреннее отражение на плоских поверхностях (не показаны на фиг. 3) прямоугольного параллелепипеда, перпендикулярных плоским поверхностям 7, 12, 10 и 14 и поглощаться при выходе из объемного элемента через плоские поверхности 12 и 10.

Аналогично за счет поглощения в устройстве для установки 4 подавляется часть светового потока 13 источника света 1, не рассеянная на трехмерном изображении 3 и падающая непосредственно на плоскую поверхность 12 объемного элемента 2из прозрачного материала.

При этом рассеянное от изображения излучение 8 источника света 1 падает на плоскую поверхность 7 объемного элемента 2 из прозрачного материала под различными углами, в том числе, под углами, не превышающими угол полного внутреннего отражения, и таким образом, выводится из него, обеспечивая как освещение прилегающего пространства, так и визуализацию трехмерного изображения 3.

Поскольку прямое излучение источника света 1 не выходит через плоскую поверхность 7 объемного элемента 2 из прозрачного материала, обеспечиваются условия для визуализации светорассеивающего внутриобъемного трехмерного изображения 3 на практически нулевом фоне. Единственным источником фона в данной реализации светильника является излучение источника света 1, рассеянное на поверхности устройства для установки 4. Ясно, что величина такого светового потока определяется рассеивающими свойствами поверхности устройства для установки 4 и может быть простыми средствами минимизирована до величины, значительно меньшей, чем световой поток, рассеянный от трехмерного изображения 3.

Очевидно, что такая реализация встроенного светильника позволяет осуществлять освещение прилегающего к светильнику пространства за счет рассеянного от изображения 3 излучения источника света 1 и создает эффект «висящего» трехмерного декоративного изображения 3 в объекте встраивания 6.

Светильник отличается простотой конструкции и обеспечивает реализацию декоративного освещения, невозможного в прототипе.

На фиг. 5 показан встроенный декоративный светильник с объемным элементом 2 из прозрачного материала в виде прямоугольного параллелепипеда с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением 3, частично выступающим относительно фронтальной поверхности объекта встраивания 6. В данной реализации светильника устройство для установки 4 в виде монтажного элемента коробчатой формы с устройством фиксации 5 источника света 1 расположен по отношению к объекту встраивания 6 таким образом, что плоская поверхность для вывода излучения 7 объемного элемента 2 из прозрачного материала, через которую рассеянное от трехмерного внутриобъемного изображения 3 излучение 8 распространяется в сторону освещаемого пространства или наблюдателя, выступает из объекта встраивания 6 относительно его плоской фронтальной поверхности 9.

При этом часть светового потока 11, не рассеянного на изображении 3 и испытавшего полное внутреннее отражение на плоской поверхности 7, падает на перпендикулярную ей плоскую поверхность 12, и, преломляясь на ней, выходит из объемного элемента 2 из прозрачного материала в окружающее пространство через часть поверхности 12 объемного элемента 2, выступающую из устройства для установки 4 и из объекта встраивания 6. Аналогично часть светового потока 13 источника света 1, не рассеянного на трехмерном изображении 3, также распространяется в окружающее пространство через выступающую часть поверхности 12 объемного элемента 2, выступающую из устройства для установки 4 и из объекта встраивания 6. Однако данное излучение не препятствует визуализации изображения 3, поскольку распространяется из ограниченного телесного угла и не в направлении наблюдателя. Таким образом, данная реализация светильника также обеспечивает освещение рассеянным светом от внутриобъемного трехмерного изображения с одновременной визуализацией изображения 3.

На фиг. 6, 7 показан встроенный декоративный светильник с объемным элементом 2 из прозрачного материала в виде шарового сегмента, частично выступающим относительно фронтальной плоской поверхности 9 объекта встраивания 6, в котором излучение источника света 1 освещает светорассеивающее внутриобъемное трехмерное изображение 3 через плоскую часть шарового сегмента 10, а устройство для установки 4 с элементом фиксации 5 источника света 1 в объект встраивания 6 содержит молдинги 15 для декорирования области примыкания светильника к объекту встраивания 6. В данной реализации светильника и его схемы встраивания обеспечивается повышенная светоотдача вследствие увеличения телесного угла выхода излучения, а также визуальное расширение пространства встраивания за счет эффекта линзы. При этом условие полного внутреннего отражения излучения 11 источника света 1 на поверхности шара для вывода излучения 7 будет выполняться для всех точек этой поверхности, для которых угол φ наклона касательной плоскости 16 в этих точках к плоской поверхности для ввода излучения 10 будет удовлетворять условию (1). Как видно из фиг. 6, данная реализация светильника обеспечивает освещение рассеянным светом 8 от внутриобъемного трехмерного изображения 3 и обеспечивает визуализацию самого изображения 3 на практически нулевом фоне за счет полного внутреннего отражения на поверхности шарового сегмента для вывода излучения 7 не рассеянного на изображении излучения 11 источника света 1.

На фиг. 8, 9 показана схема реализация встроенного светильника с источником света 1 с заранее сформированной диаграммой направленности излучения 17. В частном случае реализации светильника светорассеивающее внутриобъемное изображение 3 в объемном элементе 2 из прозрачного материала, помещенного в устройство для установки 4, освещается источником излучения 1 с заранее сформированной диаграммой направленности излучения 17, поперечное сечение которой 18 в любой плоскости 19 в пределах объемного элемента 2 из прозрачного материала находится внутри поперечного сечения 20 объемного элемента 2 из прозрачного материала в этой плоскости, и включает в себя поперечное сечение 21 внутриобъемного трехмерного изображения 3 в этой плоскости. Как ясно из фиг. 8, 9, данная реализация светильника обеспечивает формирование рассеянного от изображения 3 светового потока 8 через поверхность для вывода излучения 7 объемного элемента 2 из прозрачного материала и эффективное подавление не рассеянного на изображении 3 светового потока за счет поглощения в устройстве для установки 4.

Из фиг. 10 показан частный случай реализации светильника, когда диаграмма направленности 17 источника света 1 ориентирована в направлении поверхности для вывода излучения 7 объемного элемента 2 из прозрачного материала и имеет такое угловое распределение, что прямое излучение источника света 1 достигает поверхности для вывода излучения 7 только после рассеяния на трехмерном изображении 3. В этом случае для визуализации внутриобъемного трехмерного изображения 3 его оптическая плотность должна быть достаточна для ослабления не рассеянного на трехмерном изображении 3 светового потока 22, достигающего поверхности 7 для вывода излучения из объемного элемента 2 из прозрачного материала , до величины, которая ниже величины рассеянного на трехмерном изображении 3 светового потока 8 через поверхность для вывода излучения 7 объемного элемента 2 из прозрачного материала.

На фиг. 11 представлен объемный элемент 2 из прозрачного материала в форме параллелепипеда со светорассеивающим трехмерным внутриобъемным изображением 3, на часть поверхности которого нанесено светопоглощающее покрытие 23. В частном случае реализации светильника обеспечивается повышение контраста подсвечиваемого внутриобъемного светорассеивающего трехмерного изображения 3 в объемном элементе 2 из прозрачного материала, что создает дополнительный декоративный эффект.

На фиг.12 представлен объемный элемент 2 из прозрачного материала в форме параллелепипеда со светорассеивающим трехмерным внутриобъемным изображением 3, на часть поверхности которого нанесено светоотражающее покрытие 24. В данном частном случае реализации светильника достигается увеличение светоотдачи вследствие отражения рассеянного от трехмерного изображения 3 света на отражающем покрытии 24, а также создается дополнительный декоративный эффект за счет визуального расширения зоны встраивания и многократного отражения трехмерного изображения 3.

Следует отметить, что показанные на фиг.1 - 12 конструкции светильника и варианты его встраивания, должны рассматриваться только как иллюстрации возможных вариантов, а не как единственно возможные схемы реализации конструкции светильника и его встраивания. Например, форма объемного элемента 2 из прозрачного материала, в объеме которого сформировано светорассеивающее трехмерное изображение 3, может варьироваться в зависимости от конфигурации изображения, объекта встраивания и т.д. Аналогично, устройство для установки 4 объемного элемента 2 из прозрачного материала в объект встраивания 6 и фиксатор 5 источника света 1, могут быть выполнены различными известными способами, соответствующими форме и материалу объемного элемента, типу и мощности источника света 1 и объекту встраивания 6. Аналогично, управляющие интенсивностью света контроллеры и средства управления ими, также как и выключатели могут быть реализованы в различных известных вариантах.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет создать возможности для освещения внутренних помещений или наружного освещения рассеянным световым потоком от предварительно сформированного трёхмерного изображения заданной конфигурации внутри объемного элемента из прозрачного материала встраиваемого декоративного светильника, с одновременной визуализацией указанного изображения.

Предлагаемая полезная модель, в том числе, в частных случаях исполнения, может найти широкое применение для декоративной и дежурной подсветки интерьеров различных помещений, например, жилых помещений, ресторанов, баров, отелей, кинотеатров, магазинов и других объектов. Предлагаемые светильники также могут быть использованы для декоративной и дежурной подсветки элементов внешнего периметра зданий и сооружений, стен, колонн, ограждений, подводной декоративной подсветки бассейнов и т.д. Возможно также применение предлагаемых встраиваемых светильников в элементах информационно-рекламных устройств.

Источники информации:

1. Thomas D. Dreeben, et. al. US Patent 9,127,821. Granted 08.09. 2015.

2. Michael V.Guastella. US Patent 5,558,421. Granted 24.10.1996.

3. Марков В.Н. Свидетельство на полезную модель RU 33206 Опубликовано 10.10.2003.

4. Борыняк Л. А., Непочатов Ю.К. Патент РФ RU 2431773, опубликован 20.10.2011.

5. Постников Р. А. Патент на полезную модель RU 126091, опубликован 20.03.2013.

6. Troitski I.N. Laser-induced image technology (Yesterday, today and tomorrow). Proc. SPIE, v. 5664, pp. 293-301, 2005.

7. Ошемков С.В. Патент РФ RU 2008288, Открытия и изобретения, N 4, 1994 г.

8. Oshemkov S.V., Dmitriev V.Yu., and Guletsky N.N. Three-dimensional intravolume pictures in transparent objects. Abstracts of International Conference "Laser Engineering and Applications". S-Petersburg. 1996. P.84.

9. Dmitriev V., Guletsky N. and Oshemkov S. US Patent 6,884,961. Granted 26.04. 2005.

10. Gaissinsky G., et al. US Patent 6,566,626. Granted 20.05. 2003.

11. ГОСТ 13659-78. Стекло оптическое бесцветное.

Claims (23)

1. Встраиваемый декоративный светильник, содержащий светорассеивающую среду, источник света для ее подсветки и устройство для установки светорассеивающей среды и источника света в объекте встраивания, отличающийся тем, что светорассеивающая среда выполнена в виде объемного элемента из прозрачного материала с выполненным внутри объема трехмерным светорассеивающим изображением, сформированным лазерным излучением.

2. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что внутриобъемное светорассеивающее трехмерное изображение в объемном элементе из прозрачного материала сформировано сфокусированным лазерным излучением в режиме оптического пробоя.

3. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что внутриобъемное светорассеивающее трехмерное изображение в объемном элементе из прозрачного материала имеет окраску.

4. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что объемный элемент из прозрачного материала выполнен из стекла.

5. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что объемный элемент выполнен из прозрачного материала с коэффициентом преломления n и имеет плоский участок для ввода излучения источника света, а часть поверхности элемента для вывода рассеянного излучения выполнена так, что угол между касательной плоскостью к данной части поверхности в каждой ее точке и плоским участком для ввода излучения составляет не менее 2·arcsin (1/n).

6. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что источник света имеет диаграмму направленности, поперечное сечение которой в любой плоскости в пределах объемного элемента из прозрачного материала находится внутри поперечного сечения объемного элемента из прозрачного материала в этой плоскости, и включает в себя поперечное сечение внутриобъемного трехмерного изображения в этой плоскости.

7. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника света используют светодиодный излучатель.

8. Встраиваемый декоративный светильник по п. 7, отличающийся тем, что в качестве светодиодного излучателя используют точечный источник света.

9. Встраиваемый декоративный светильник по п. 7, отличающийся тем, что в качестве светодиодного излучателя используют распределенный источник света из нескольких светодиодов.

10. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что источник света содержит, по крайней мере, два светодиода с разным спектром излучения.

11. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что регулировку интенсивности источника света осуществляют посредством дополнительно введенного контроллера, дистанционно управляемого радиосигналами или сигналами, передаваемыми через проводную электрическую сеть питания источника света.

12. Встраиваемый декоративный светильник по любому из пп. 9, 10, отличающийся тем, что интенсивность излучения, по крайней мере, двух светодиодов изменяют независимо посредством дистанционно управляемого контроллера в ручном режиме или по заданной программе.

13. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что объемный элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, по крайне мере, частично выступает относительно фронтальной поверхности объекта встраивания.

14. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что объемный элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, по крайне мере, частично заглублен относительно фронтальной поверхности объекта встраивания.

15. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что излучение источника света введено в объемный элемент из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, по крайней мере, с двух разных направлений.

16. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что фронтальная поверхность объемного элемента из прозрачного матераила с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением снабжена противовандальной защитой.

17. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно введено средство гидроизоляции светильника относительно поверхности объекта встраивания.

18. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что устройство для установки объемного элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением и источника света в объекте встраивания выполнено в виде монтажного элемента коробчатой формы.

19. Встраиваемый декоративный светильник по п.1, отличающийся тем, что устройство для установки объемного элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением в объекте встраивания содержит выключатель источника света.

20. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что часть поверхности объемного элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением выполнена со светоотражающим покрытием.

21. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что часть поверхности устройства для установки светорассеивающей среды, прилегающей к объемному элементу из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, выполнена со светоотражающим покрытием.

22. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что часть поверхности объемного элемента из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением выполнена со светопоглощающим покрытием.

23. Встраиваемый декоративный светильник по п. 1, отличающийся тем, что часть поверхности устройства для установки светорассеивающей среды, прилегающей к объемному элементу из прозрачного материала с внутриобъемным светорассеивающим трехмерным изображением, выполнена со светопоглощающим покрытием.

Images