RU2239126C2 - Светодиодная волоконно-оптическая декоративная панель и способ создания световых эффектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области светотехники и предназначено для декоративной подсветки объектов различного назначения. Техническим результатом является повышение надежности, расширение освещаемого пространства, повышение декоративного эффекта путем расширения цветовой гаммы подсветки. На световой панели размещены светильники в виде светодиодов с различным спектром излучения и световодов. Светодиоды с различным спектром излучения разделены на группы и каждая группа получает питание от отдельного генератора с изменяющимся по случайному закону напряжением. Каждый светильник может быть подключен к своему генератору. Светильники могут быть снабжены ключевыми элементами и дешифраторами. Предложен также способ подачи кратковременных импульсов напряжения, следующих с высокой частотой на источники света. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Заявленное изобретение относится к осветительному оборудованию, предназначенному для создания декоративных световых эффектов на объектах различного назначения, например при оформлении интерьеров помещений, вокзалов, кафе, ресторанов, а также фонтанов, бассейнов, театрализованных представлений и т.д.

Известна волоконно-оптическая декоративная панель, содержащая источник света, систему изменения цвета светового потока и световоды, подводящие световой поток к световой панели. (См., например, патент РФ №2029908, МПК F 21 P 3/00 "Лазерное cветоэффективное устройство", опубл. 27.02.1996 г. в Б.И. №6).

Известное устройство "позволяет создавать на экране динамический рисунок из светящихся точек.

Его недостатком является наличие вращающихся элементов, что снижает его надежность. Кроме того, возможное сочетание цветов ограничено.

Более близким по технической сущности и принятым за прототип является светодиодная волоконно-оптическая декоративная панель, описанная в американском патенте №5301090 F 21 V 8/00 (НКИ 362-32) "Светильник (Luminaire)" опубл. 5.04.1994 г.

Известная светодиодная волоконно-оптическая декоративная панель содержит светильник с источниками света, выполненными, в частности, на светодиодах, с различным спектром излучения и питаемых от разных генераторов с изменяемым напряжением, и световоды, подводящие световой поток к световой панели.

Известное устройство позволяет плавно изменять цвет излучения.

Его недостатком является ограниченная цветовая гамма излучения, большая протяженность световодов, имеющих высокую стоимость, в которых теряется часть светового потока.

Целью данного изобретения является уменьшение длины световодов, расширение цветовой гаммы подсветки и как следствие повышение декоративного эффекта.

Указанная цель достигается тем, что в известной светодиодной волоконно-оптической декоративной панели, содержащей светильник с источниками света, имеющими различную цветность излучения и питаемыми от разных генераторов с изменяющимися напряжениями, сдвинутыми по фазе, и световоды, подводящие световой поток к световой панели, согласно изобретению, световая панель разделена на зоны, в каждой зове установлен свой светильник, источники света светильников всех зон с определенным спектром излучения разделены на группы и каждая группа снабжена отдельным генератором.

В варианте технического решения источники света в группах, подключенных к отдельному генератору, имеют различный спектр излучения.

В варианте технического решения светильники снабжены дешифраторами и ключевыми элементами, дешифраторы соединены с общим микропроцессором, подающим команды на включение светильников и источников света.

В варианте технического решения суммарный цвет излучения светильников производят за счет изменения напряжения питания источников света, имеющих различный спектр излучения, импульсно, с высокой частотой, по программе, заданной для каждого источника света.

Разделение световой панели на зоны, с установкой в каждой из зон своего светильника с источниками света позволяет сократить длину световодов и тем самым уменьшить потери светового потока. Распределение источников света, имеющих определенный спектр излучения на группы с питанием этих групп от отдельных генераторов, позволяет обеспечить синхронное изменение цвета и световых потоков светильников по определенному закону.

Если в группах источники света, подключенные к отдельному генератору, имеют различный спектр излучения, то и световой поток и цвет излучения каждого из светильников будет различаться, что создаст неповторимый красочный эффект.

Применение дешифраторов с ключевыми элементами на светильниках и подключение дешифраторов к микропроцессорной системе позволяет создать широкую световую гамму излучения различных светильников.

Изменение суммарного цвета излучения светильников импульсами напряжения, подаваемыми с высокой частотой по программе, заданной для каждого источника света, позволяет упростить систему управления и обеспечить неповторяющуюся и постоянно изменяющуюся цветовую гамму световых потоков, излучаемую панелью.

Предлагаемое техническое решение благодаря многообразию световых декоративных эффектов может найти широкое применение для декоративной подсветки самых разных объектов, что расширяет область применения данного решения.

На фиг.1 дан вид светильника со светодиодами.

На фиг.2 представлена световая панель (вид сбоку) со светильниками.

На фиг.3 изображена световая панель с выходными отверстиями от световодов.

На фиг.4 нарисована принципиальная схема включения светодиодов, спектры излучения которых одинаковы.

На фиг.5 имеется схема включения источников света с различным спектром излучения.

На фиг.6 показан характер зависимости напряжения от времени для генераторов, питающих светодиоды.

На фиг.7 нарисована структурная схема светильников с дешифраторами и микропроцессорной системой команд на включение светильников и источников света.

На фиг.8 представлена принципиальная схема включения источников света с ключевыми элементами.

На фиг.9 представлена структурная схема микропроцессорной системы, в которой напряжение подается импульсно.

На фиг.10 показана примерная диаграмма импульсов напряжения, поступаемых на источники света.

Общие для всех фигур элементы обозначены одинаково.

Светодиодная волоконно-оптическая декоративная панель устроена следующим образом. Каждый светильник 1 состоит из цилиндрического корпуса 2 (фиг.1), на дне 3 которого расположена плата 4 со светодиодами 5. В верхней части корпуса 1 находится пучок световодов 6, соединенных с корпусом и между собой внутри корпуса, например, с помощью клея. Светодиоды 5 имеют различный спектр излучения, например синий, зеленый и красный. Число светодиодов с различным спектром излучения зависит от требуемых параметров суммарного спектра.

Светильники 1 располагаются на внутренней поверхности световой панели 7 (фиг.2, 3), а световоды 6 проходят расходящимися ветвями сквозь толщу панели 7 и концы их выходят в зоны (на фиг. не обозначены), примыкающие к расположению светильников на светящую поверхность 8.

В свою очередь светодиоды 5 всех светильников 1 распределены на группы с одним и тем же спектром излучения и каждая группа, например с синим 5^/, зеленым 5^// и красным 5^/// (фиг.4) спектрами излучения, соединена последовательно и подключена к отдельному генератору переменного напряжения соответственно 9, 10 и 11.

Напряжение генераторов изменяется по случайному закону, представленному на фиг.5. В качестве примера диаграмма изменения напряжения генератора 9 обозначена цифрой 12, для генератора 10 цифрой 13, а для генератора 11 цифрой 14. Графики изменения напряжения могут отличаться от представленных на фиг.5.

В варианте технического решения светодиоды 5, имеющие различный спектр излучения, от различных светильников 1 соединены последовательно, распределены на три цепи и каждая цепь электрически соединена с отдельным генератором (фиг.6). Количество цепей определяется числом групп светодиодов. Количество генераторов зависит от количества цепей к требуемой цветовой гаммой излучения. Графики изменения напряжения генераторов аналогичны фиг.5.

В варианте технического решения светильники 1а, 1b, 1с и т.д. (фиг.7) снабжены дешифраторами соответственно 15а, 15b, 15c и т.д. Дешифраторы через общие шины 16 и 17 соединены с микропроцессором 18. Источники света каждого светильника соединены с генераторами переменного напряжения, расположенными в общем блоке питания 19. От генераторов аналогично фиг.4 и 6 отходят провода 20, 21, 22, 23, питающие источники света в светильниках. Количество проводов зависит от спектрального состава источников света. Например, если светильники 1 снабжены светодиодами с красный, зеленым, синим и желтым спектрами излучения, то число проводов равно четырем. Если добавляются светодиоды, например, с оранжевым спектром, то добавляется еще один провод. Общий провод обозначен цифрой 24. Каждый светильник снабжен ключевыми элементами, которые по сигналам дешифратора включают светильник и ту или иную группу светодиодов. Ключевые элементы 25, 26, 27 и т.д. находятся в цепи питания каждой группы светодиодов. В качестве ключевых элементов могут быть использованы, например, транзисторы.

В варианте технического решения блок управления с микропроцессором 18 (фиг.9) структурно сочленен с генератором переменного напряжения (на фиг. не обозначен). Светильники 1¹ также имеют дешифраторы 15¹. Дешифраторы электрически соединены с микропроцессором 18 шинами 16 и 17. Связь с генератором осуществляется с помощью проводов 20, 21.

Импульсы напряжения распределены по проводам 20, 21 (фиг.10). По проводам 20, 21 идет набор импульсов напряжения 28. Импульсы проходят с высокой частотой, а их сочетание и амплитуда задаются программой микропроцессора 18.

Светодиодная волоконно-оптическая декоративная панель, согласно с данным предложением, действует следующим образом. Светодиоды 5 (фиг.1) светильников 1 имеют световой поток, направленный в сторону световодов 6. При этом они обеспечивают подсветку всего пучка световодов. Световоды 6, в свою очередь, пронизывают толщу панели 7 (фиг.2), выходят в зоны на наружной поверхности 8, образуя большое количество светящихся точек, покрывающих всю поверхность 8.

Если светодиоды 5 распределены на группы с определенным спектром излучения согласно фиг.4, то при изменении напряжения отдельных генераторов по закону, показанному, например, на фиг.5, будет изменяться суммарный световой поток. Результирующий цвет будет зависеть от компонент цвета. В результате будет наблюдаться плавно изменяющаяся по цвету и по световому потоку светящая поверхность 8 панели 7. При этом изменения будут происходить практически синхронно по всей поверхности.

Если светодиоды распределены на группы по варианту, согласно фиг.6, то в этом случает изменяющаяся расцветка панели будет более разнообразной. Все зоны поверхности 8 панели 7 будет расцвечиваться по-разному, что создаст красочный эффект калейдоскопической игры цвета и света.

Наличие микропроцессорной системы 18 (фиг.7) позволяет включать и выключать источники света по требуемому закону, заданному программой. Расцветка панели будет иметь еще более разнообразный характер. Микропроцессор 18 подает кодированные команды по шинам 16, 17 на включение того или иного светильника и группы светодиодов каждого из светильников. Дешифраторы 15 каждого из светильников считывают, дешифрируют и включают светильники 1 (фиг.8) и запрограммированную группу светодиодов (ключевые элементы 25, 26 и 27). При этом общий цвет светильника зависит от количества групп включенных светодиодов. Группы светодиодов светильников могут формироваться и по принципу, показанному на фиг.4 или 5.

Применение быстродействующего микропроцессора, сочлененного с генератором (фиг.9), позволяет включать генератор на короткое, программируемое микропроцессором время. По шинам 16 и 17 проходят кодированные импульсы на включение того или иного светильника и код включения того или иного источника света в каждом конкретном светильнике. Дешифраторы 15¹ по кодированному сигналу открывают каналы на прием импульсов от генератора. Время прохождения импульса исчисляется тысячными долями секунды. При этом на короткое время вспыхивают и гаснут светодиоды с определенным спектром излучения. При наличии большого числа импульсов, проходящих с большой частотой, глаза человека воспринимают общий световой поток светильников как слитный. Световой поток будет определяться суммарным спектральным составом включенных светодиодов 5. Установленная мощность генератора может быть снижена, поскольку время работы генератора уменьшается. К тому же в схеме используется лишь один генератор импульсов.

В этом варианте обеспечивается бесконечная и неповторяющаяся гамма красок и света, распространенная по всей панели. Обеспечивается декоративный эффект за счет калейдоскопической, неповторимой гаммы красок. При атом можно наблюдать множество вспыхивающих и гаснущих в различных зонах панели разноцветных огоньков.

Claims (4)

1. Светодиодная волоконно-оптическая декоративная панель, содержащая светильники с источниками света в виде светодиодов, разделенных на группы, имеющие различный спектр излучения, генераторы с изменяющимся напряжением, сдвинутым по фазе, питающие группы светодиодов с определенным спектром излучения и световоды, отличающаяся тем, что светильники выполнены в виде цилиндрических корпусов, на дне которых установлены светодиоды, светильники расположены на внутренней поверхности панели, а световоды проходят расходящимися ветвями сквозь толщу панели в зоне расположения каждого светильника.

2. Декоративная панель по п.1, отличающаяся тем, что источники света в группах содержат светодиоды с различным спектром излучения.

3. Декоративная панель по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что светильники снабжены дешифраторами и ключевыми элементами, дешифраторы соединены с общим микропроцессором, подающим команды на включение светильников и источников света.

4. Способ создания световых эффектов в светодиодной волоконно-оптической декоративной панели, заключающийся в изменении светового потока и цвета излучения светильников за счет изменения напряжения питания источников света, имеющих различный спектр излучения, отличающийся тем, что светильники располагают на внутренней поверхности панели, световоды проводят сквозь толщу панели на внешнюю ее поверхность в зоне расположения каждого из светильников, а включение того или иного светильника и источника света в нем производят импульсно с высокой частотой.

Images