TWI623781B - 用於窗戶之側光燈具 - Google Patents

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TWI623781B
TWI623781B TW102115757A TW102115757A TWI623781B TW I623781 B TWI623781 B TW I623781B TW 102115757 A TW102115757 A TW 102115757A TW 102115757 A TW102115757 A TW 102115757A TW I623781 B TWI623781 B TW I623781B
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班哲明 李 尤德爾
湯瑪士 亞歷山大 納普
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奇異照明解決有限責任公司
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Abstract

本發明提供一種組態為具有一光導之一窗戶之燈具，其中一或多個光源耦合至該光導之一或多個邊緣。例如，可使用自該光導發射之光來補充通過該窗戶之自然光或在自然光不可用時提供照射。由於該光源(或該等光源)沿著該光導之一或多個邊緣併入至該窗戶中，因此該光源可部分地或完全隱蔽而無法觀看以便形成可具有美學優點之一外觀。舉例而言，本發明之例示性實施例可具有相同或類似於一習用窗戶/天窗之一外觀。

Description

用於窗戶之側光燈具
本發明之標的物大體而言係關於組態為一窗戶之具有一光導之燈具，其中沿著光導之一或多個邊緣照明。
通常使用自然光來為包含商用及住宅結構之建築物之內部提供照射。可使用定位於外部壁以及頂壁上之窗戶(通常稱作「天窗」)來提供實質量之自然光進入至一建築物中之通道。此自然光可減小所需人工照射量且亦提供所要美學效應。
然而，可用自然光之量係多變的且取決於(例如)一天中之時間及/或天氣條件。另外，在(例如)使用天窗之處，天窗佔用(例如)原本可能安裝一燈具以提供照射之空間。當自然光微弱或不可用時，在一天窗下或在一天窗附近或甚至在沿著一外部壁之窗戶附近之可用光之量可係不期望地微弱-從而在一內部房間中形成(例如)一暗區。
對於充當一天窗之一窗戶而言，可(通常沿著天窗附近之內部壁)將若干燈添加至天窗附近之一或多個壁。然而，對於某些消費者而言，此等燈之添加可能負面地影響美觀。此外，此等燈相對於天窗之定位可能不允許與在自然光可用時所提供相同之照射位準。
為解決上文所論述之缺點並提供依據本文中之說明將顯而易見之其他益處，本發明之例示性實施例提供一種組態為具有一光導之一 窗戶之燈具，其中一或多個光源耦合至該光導之一或多個邊緣。可使用自該光導發射之光來(例如)補充通過該窗戶之自然光或在自然光不可用時提供照射。由於該光源(或該等光源)沿著該光導之一或多個邊緣併入至該窗戶中，因此該光源可部分地或完全隱蔽而無法觀看以便形成可具有美學優點之一外觀。舉例而言，本發明之例示性實施例可具有相同或類似於一習用窗戶/天窗之一外觀。本發明之其他態樣及優點將在以下說明中部分地陳述，或可自說明顯而易見，或可透過實踐本發明而知曉。
4-4‧‧‧線
7-7‧‧‧線
10-10‧‧‧線
11-11‧‧‧線
100‧‧‧燈具/窗戶燈具
101‧‧‧窗戶
102‧‧‧光導
103‧‧‧側/邊緣
104‧‧‧殼體
106‧‧‧外部壁/壁
108‧‧‧成框組件/結構組件/框架組件
110‧‧‧保護性配電箱/箱
112‧‧‧線
114‧‧‧光源
116‧‧‧反射體
118‧‧‧電路板/基板
120‧‧‧前板
122‧‧‧後板
124‧‧‧散熱器
126‧‧‧通道/腔
128‧‧‧固定螺絲
130‧‧‧玻璃片
132‧‧‧玻璃片
134‧‧‧玻璃框架
136‧‧‧玻璃框架
138‧‧‧蓋板
140‧‧‧蓋板
142‧‧‧內部壁組件
144‧‧‧瓦板石/屋面材料
146‧‧‧瓦板石/屋面材料
148‧‧‧木護套
150‧‧‧內部壁組件
152‧‧‧反射體
154‧‧‧光感測器
156‧‧‧馬達
160‧‧‧小齒輪
162‧‧‧齒條
164‧‧‧軸件
166‧‧‧導引件
168‧‧‧導引件
170‧‧‧反射塗層/反射表面
172‧‧‧凸緣
174‧‧‧外部側
176‧‧‧內部側
200‧‧‧燈具
201‧‧‧天窗/窗戶
204‧‧‧殼體
206‧‧‧頂壁
208‧‧‧樑
C‧‧‧光射線
L‧‧‧光射線
N‧‧‧光射線
現在簡略地參考隨附圖式，其中：圖1提供併入至一建築物之一外部壁中的本發明之一燈具之一例示性實施例之一透視圖。
圖2係其中外部壁之覆蓋物經移除以圖解說明一例示性安裝及內部壁內部之元件的圖1之例示性實施例之一透視圖。
圖3係圖1之例示性實施例之一拐角之一部分剖面圖。
圖4係沿著圖2之線4-4截取的圖1及圖2之例示性實施例之一側之一剖面圖。
圖5係在類似於圖4之彼位置之一位置處截取的本發明之另一例示性實施例之一側之一剖面圖。
圖6係併入至一頂壁中的本發明之一燈具之另一例示性實施例之一透視圖。
圖7係沿著圖6之線7-7截取的圖6之例示性實施例之一側之一剖面圖。
圖8圖解說明其中一例示性反射體展示於一閉合或反射位置中的圖6之例示性實施例。
圖9圖解說明其中例示性反射體展示於一打開或非反射位置中的 圖8之例示性實施例。
圖10係如自圖8中之線10-10之有利點所觀看的圖8之例示性實施例之一側之一端視圖。
圖11圖解說明如其中箭頭用以指示光射線之沿著線11-11截取的圖8之例示性實施例之一剖面圖。
現在將詳細參考本發明之例示性實施例，在圖式中圖解說明本發明之一或多項實例。每一實例係藉由闡釋本發明而非限制本發明之方式提供。事實上，熟悉此項技術者將明瞭，可在不背離本發明之範疇或精神之情況下在本發明中做出各種修改及變化。舉例而言，圖解說明或闡述為一項實施例之部分之特徵可與另一實施例一起使用來產生又一實施例。因此，本發明意欲涵蓋屬於隨附申請專利範圍及其等效物之範疇內之此等修改及變化。
圖1圖解說明本發明之一燈具100之一例示性實施例。對於此例示性實施例而言，燈具100構造為安裝於(例如)一建築物之一外部壁106中之一窗戶101。藉由比較方式，圖6圖解說明構造為窗戶或更具體而言構造為安裝於一頂壁206中之一天窗201的本發明之一燈具200之另一例示性實施例。因此，使用本文中所揭示之教示，將理解，本發明之一燈具可構造為位於一結構之一外部壁上從而使一結構之外部與內部分離之一窗戶；構造為定位於一結構之頂壁上之一窗戶，有時稱作一「天窗」；以及構造為位於一結構之一內部壁上以用於使內部空間分離及/或提供特定美學效應之一窗戶。
現在返回至圖1並參考圖2，燈具100可構造有一殼體104且支撐於位於外部壁106內之成框或其他結構組件108內。一保護性配電箱110位於毗鄰於窗戶燈具100處。箱110可包含(例如)一或多個安定器、控制器、佈線及用以為燈具100供電並控制燈具100且藉由線112 與其連接之其他電組件。此等組件可經製造以滿足一或多個協定，諸如(例如)數位可定址光界面(DALI)標準。如本文中所使用，「控制器」或「處理裝置」可指代一或多個微處理器或半導體裝置且未必限於一單個元件。處理裝置可經程式化以根據(舉例而言)本文中所揭示之方法以及此項技術中已知之方法來操作燈具。處理裝置可包含一或多個記憶體元件(諸如(例如)電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM))或與其相關聯。
窗戶101包含由一材料構造之一光導102，光可自(舉例而言)包含壁106之建築物之外部實質上無障礙地穿過光導102到達內部。用以形成光導102之材料可係一永久透明或半透明材料。另一選擇係，用以形成光導102之材料可經組態以在施加或移除一所施加電壓之後旋即改變其光路徑性質。窗戶101及/或其相關聯光導102可組態成多種形狀，包含多邊形(例如，正方形、矩形、三角形)、圓形及其他形狀。類似地，窗戶101及/或其相關聯光導102可係平面的或非平面的(例如，稍彎或彎曲)。舉例而言，窗戶101可固定於如圖1及圖6中所展示之位置中，或可構造為一滑動、鉸接型或可以其他方式移動之窗戶，藉此(例如)一使用者可打開窗戶以(例如)允許空氣通過。
圖3提供圖1及圖2之例示性燈具之一拐角之一部分剖面圖。複數個光源114定位於光導102之側或邊緣103處。雖然在圖3中展示為光源114沿著光導102之多個邊緣定位，但在本發明之其他實施例中，一或多個光源可取決於(例如)所要照明量及/或其他效應而沿著光導之僅一單個邊緣、多個邊緣或所有邊緣而定位。如下文將進一步論述，在例示性實施例中，光源114可相同或可具有不同特性及/或單獨受控以提供額外特徵。對於圖3中所展示之例示性實施例而言，光源114隱藏或隱蔽而無法觀看。如本文中所使用，此意指光源114定位於燈具100內以使得其在由站立於窗戶101下方或前方之一觀察者觀看時由燈具100 之其他元件(包含(例如)散熱器及/或光導)完全或實質上遮蓋。
如圖4中所提供之剖面圖中沿著燈具100之一側所更特定地展示，每一光源114耦合至光導102以便將光提供或引導至光導102之一邊緣103中。定位於電路板或基板118前方之一反射體116輔助朝向光導102引導光。較佳地由諸如鋁或其他金屬之一熱導體製成之一散熱器124有助於傳導熱量離開光源114。散熱器124可包含可用以(例如)在光源114與一電源及/或控制器之間走線之一通道或腔126。亦可使用散熱器124來將燈具100連接至殼體104及/或框架組件108。在本發明之替代實施例中，光源114至光導102之耦合可藉由將光源114直接整合至光導102之一邊緣103中來完成。
對於此例示性構造而言，光導102定位於提供與散熱器124配合之一界面的前板120與後板122之間。一固定螺絲128幫助將光導102固持於適當位置。使用本文中所揭示之教示，將理解，亦可使用用於相對於光源114固定光導102之其他構造。
如本文中所使用，諸如光導102之一光導(亦可稱作(例如)一發光面板或波導)可由操作為用於自光源114沿著邊緣103進入之光的一波導之一固體透明或半透明材料(諸如一玻璃、塑膠或其他適合透明或半透明材料)構造而成。光導102沿著光導之至少一個側具備若干中斷，該等中斷可(例如)藉由切割、模製、塗佈、成形、雷射蝕刻或以其他方式致使沿著至少一個側之外部表面中之機械、化學或其他變形來形成。
當此等中斷受到自一或多個邊緣103進入面板的來自光源114之光射線撞擊時，該等中斷致使某些光射線超過內部臨界角且自光導102射出。自光導102發射之光量將取決於(例如)此等中斷之類型、形狀、深度及頻率。以實例方式，若沿著光面板之一側之一外部表面隨著距光源114之距離增加而以減小之隔開間隔機械地變形，則自一距 離觀看時將發生來自光導102之表面之光之一較均勻發射。另外，該等中斷亦可沿著光導102而在深度及形狀上變化以便產生一所要光輸出分佈。
因此，燈具100安裝至外部壁106中以使得當光源114通電時光導102中之中斷將光射線自光源114引導至(例如)一建築物之內部中。如此，可使用燈具100來補充或替換原本透過窗戶101傳遞至建築物中之自然光。以實例方式，在無自然光可用時，可啟動光源114以將足夠照明提供至一內部空間中。在早上或晚上期間，當自然光可能不足時，光源114可(例如)手動地或藉由(例如)一感測器及控制器來控制以視需要改變來自光源114之光量從而將一特定位準之照明提供至一建築物之一內部空間。舉例而言，光源114可由(例如)定位於窗戶101位於其處之一內部空間中之一切換器、光感測器或其他控制裝置來控制。應理解，燈具100可安裝於一建築物之一外部壁或內部壁上以提供照明以及美學特徵。
圖5係在類似於圖4之彼側位置之一側位置處截取的本發明之一燈具200之另一例示性實施例之一側之一剖面圖。對於此例示性實施例而言，玻璃片130及132定位於光導102之相對側上且為光導102提供(例如)保護以及在燈具100安裝為一外部壁上之一窗戶處之一絕緣效應。玻璃框架134及136幫助將玻璃片132及130固定於適當位置。蓋板138及140提供將光導102固定至散熱器124。藉由比較(例如)圖4與圖5之例示性實施例，將理解，可與一電路板118耦合之光源114部分地或完全隱藏而無法觀看。此允許燈具100及200顯現為一習用窗戶同時仍提供照射，如所闡述。
如上文所陳述，圖6提供其中本發明之一燈具200組態為在一頂壁206中之一天窗201之另一例示性實施例。使用如關於圖5所闡述之例示性燈具，燈具200包含光導102，自然光可自包含頂壁206之建築 物之外部穿過光導102傳遞至內部。因此，如在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5及圖6之實施例之情形中，可使用燈具200來(例如)補充穿過窗戶201傳遞至建築物之內部之自然光或作為該自然光之一替代。
現在參考圖6且亦參考提供沿著線7-7截取的圖6之例示性實施例之一側之一剖面圖之圖7，使用一殼體204來將燈具200定位至頂壁206上且提供天氣密封。一凸緣172固定至瓦板石或其他屋面材料144及146上，瓦板石或其他屋面材料144及146定位於附接至樑208之一木護套148上。石膏板或其他內部組件提供內部壁組件142及150。亦可使用燈具200之窗戶201之其他組態以便提供一天窗，應理解，圖7僅以實例方式提供。舉例而言，窗戶201可係圓形，包含一圓頂形狀，及/或以不同於所展示之一方式安裝至頂壁206中。
圖8及圖9圖解說明其中燈具200具備一反射體152之另一例示性實施例。在圖8中，一反射體152在其中其毗鄰於窗戶201及光導102(或在窗戶201及光導102上方)之一第一位置中。在圖9中，反射體152在不毗鄰於窗戶201及光導102(或不再在窗戶201及光導102上方)之一第二位置中以使得自然光可自外部側174穿過而到達內部側176。
現在參考圖10，反射體152在圖8之第一位置與圖9之第二位置之間的移動由透過軸件164連接至一小齒輪160之一馬達156提供。藉由馬達156之操作的小齒輪160之旋轉驅動齒條162以便使反射體152沿著導引件166及168(圖11)滑動。因此，藉由控制軸件164之旋轉方向，可使反射體152在第一位置與第二位置之間選擇性地移動。
另外，再次參考圖9，馬達156之操作可使用與定位於(例如)頂壁206上以便偵測自然光位準之一光感測器154通信之一控制器來引導。舉例而言，光感測器154可感測或量測自然光位準並將指示此自然光位準之一第一信號輸出至控制器。然後控制器可比較此信號與針對光位準之一預定值。取決於自然光位準是低於還是高於此預定值，控制 器可操作馬達156以便將反射體152移動至第一位置或第二位置中。在又一些實施例中，可提供一光伏打電源以使用在日光期間所捕獲之太陽能給馬達156供電。如使用本文中所揭示之教示將理解，亦可使用其他控制演算法。
圖11提供當反射體152毗鄰窗戶201或在其上方定位時圖9及圖10之例示性實施例之一剖面圖。在此位置中，反射體152幫助朝向燈具200之內部側176引導來自光源114之光。更具體而言，隨著自光源114發射及/或自反射體116反射之光射線L被引導至光導102之邊緣103中，光射線L在光導102內行進直至一中斷較佳地致使此等光射線反射出光導102作為朝向內部側176行進之光射線C為止。然而，某些光射線可朝向反射體152反射。在此情形中，反射體152上之一反射塗層或表面170致使此等光射線朝向並穿過光導102往回反射作為光射線N。如此，反射體152提供用於尤其在(例如)自然光微弱或不可用時增加提供至建築物之內部中之光量之一機構。反射體152亦可配備有各種特徵以增強其美學吸引力。舉例而言，反射體152可經組態以呈現為定位於自一建築物之外部觀看的一窗戶之相對側上之一對傳統百葉窗。亦可應用其他美學效應。
除上文所闡述之特徵之外，亦可視情況提供具有參考圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10及圖11所闡述之例示性實施例中之任一者之多種額外特徵。舉例而言，光源114可由包含一計時器之一控制器操作。基於一天中之時間，控制器可啟動或撤銷啟動光源114以便在自然光源微弱或不可用時自動地提供照射。控制器亦可具備一調光器功能以使得(例如)由光源114提供之光在(例如)早上或甚至若干小時期間逐漸增加或減少。視情況，控制器亦可經組態以藉由一有線或無線連接而連接至諸如網際網路之一網路以獲取或下載天氣資訊並取決於此所獲取或所下載之天氣資訊(例如，報告是多 雲條件還是晴天條件)而輸出一第二信號以增加或減少由光源提供之光。
在一項實施例中，燈具100或200包含：至少一個光源；一反射體；一馬達，其與該反射體耦合；一光感測器；一控制器，其與該至少一個光源、該馬達及該光感測器耦合。該光感測器經組態以感測一自然光位準。該控制器經組態以接收自該光感測器輸出之指示由該光感測器感測之該自然光位準之一信號。該控制器亦可經組態以比較該自然光位準與一預定光位準(例如，由製造商選擇之一預定光位準)。基於此比較，該控制器可產生一輸出以判定反射體之位置。
作為另一實例，燈具100或200包含一光感測器及與該光感測器耦合之一控制器。該光感測器經組態以感測一自然光位準。該控制器經組態以：接收指示由該光感測器感測之該自然光位準之一信號；比較該自然光位準與一預定光位準；且取決於由該光感測器感測之該自然光位準而輸出一信號以操作該第一光源或該第二光源。
用於光源114之光之類型可係(例如)LED、螢光、雷射、白熾及/或其他。另外，亦可使用不同色彩之光源。舉例而言，光源114可取決於所要色彩或其他效應而提供為變化之色彩之多個LED。
光源114可劃分成取決於所要照明效應而單獨受控之不同群組。舉例而言，光源114可劃分成具有一特定色彩或色溫之第一光源群組及具有一不同色彩或色溫之一第二光源群組。一控制器可與量測自(例如)一建築物之外部上之自然光得到之光位準之一光感測器連接。該控制器可比較由該光感測器量測之光位準且然後取決於由該光感測器所量測之光量而提供一輸出以操作該第一光源或該第二光源。視情況，可提供一切換器，藉此一使用者手動地選擇第一光源或第二光源。
以額外實例方式，第一光源可具有在大約5500K至大約6500K之 範圍中以類似日光之一第一相關色溫(CCT)，且第二光源可具有低於第一光源之第一色溫以給內部提供一較溫和光之一第二CCT。亦可應用在光源上之其他變化形式及組態。
以額外實例方式，燈具100、200及/或反射體152、馬達156等之實施例可安裝於一運載工具或一結構之一頂壁及/或一壁中或上部。一運載工具之非限制性實例包含休閒車、火車、飛機、航空器、水上海洋船舶及水下海洋船舶等。一結構之非限制性實例包含一裝運貨櫃、一活動屋、一預製屋(manufactured home)及諸如此類。
此書面說明使用實例來揭示本發明以及使任何熟習此項技術者能夠實踐本發明，包含製作及使用任何裝置或系統及執行任何所併入方法。本發明之可申請專利之範疇由申請專利範圍定義，且可包含熟習此項技術者所想到之其他實例。若此等其他實例包含並非不同於申請專利範圍之字面語言之結構元件，或若此等其他實例包含與申請專利範圍之字面語言具有非實質差異之等效結構元件，則此等其他實例意欲在申請專利範圍之範疇內。

Claims (17)

  1. 一種具有一外部側及一內部側之燈具，其包括：一光導，該光導具有至少一個邊緣；一窗戶，其包括該光導；至少一個光源，其耦合至該光導之該邊緣且經組態以用於將光提供至該光導中；一反射體，其定位於該燈具之該外部側上；及一馬達，其與該反射體耦合，該馬達經組態以在i)毗鄰於該光導以用於朝向該燈具之該內部側反射來自該光源之光之一第一位置與ii)不毗鄰於該光導之一第二位置之間移動該反射體。
  2. 如請求項1之燈具，其進一步包括毗鄰於該邊緣及該光源而定位之一反射體，該反射體經組態以朝向該光導之該邊緣引導來自該光源之光。
  3. 如請求項1之燈具，其進一步包括與該光源耦合以傳導熱能離開該光源之一散熱器。
  4. 如請求項1之燈具，其進一步包括：一光感測器，其經組態以感測自然光位準；及至少一個控制器，其經組態以接收關於由該光感測器感測之該自然光位準之一信號；比較該自然光位準與一預定光位準；及取決於由該光感測器感測之該自然光位準而輸出一第一信號以增加或減少由該光源提供之該光。
  5. 如請求項1之燈具，其進一步包括依據其可基於一天中之時間而調整由該光源所輸出之光之一計時器。
  6. 如請求項1之燈具，其進一步包括： 至少一個控制器，其經組態以連接至一網路以自該網路獲取天氣資訊；取決於該所獲取之天氣資訊而輸出一第二信號以增加或減少由該光源提供之該光。
  7. 如請求項1之燈具，其進一步包括依據其可基於一天中之時間而判定該反射體之該位置之一計時器。
  8. 如請求項1之燈具，其進一步包括：一光感測器，其經組態以感測一自然光位準；及至少一個控制器，其經組態以接收指示由該光感測器感測之該自然光位準之一信號；比較該自然光位準與一預定光位準；及取決於由該光感測器感測之該自然光位準而產生一輸出以判定該反射體之該位置。
  9. 如請求項1之燈具，其進一步包括一光伏打電源以用於提供能量以操作該馬達、該光源或該兩者。
  10. 如請求項1之燈具，其中該至少一個光源包括：一第一光源，其具有在5500K至6500K之一範圍中之一第一相關色溫；及一第二光源，其具有低於該第一光源之該第一色溫之一第二相關色溫。
  11. 如請求項10之燈具，其進一步包括：一光感測器，其經組態以感測一自然光位準；及至少一個控制器，其經組態以用於接收關於由該光感測器感測之該自然光位準之一信號；比較該自然光位準與一預定光位準；及取決於由該光感測器感測之該自然光位準而輸出一信號以 操作該第一光源或該第二光源。
  12. 如請求項1之燈具，其中該至少一個光源包括複數個離散光源，其中該等離散光源中之至少一者具有不同於其他光源之一色彩。
  13. 如請求項1之燈具，其中該至少一個光源包括複數個離散光源，其中該等離散光源中之至少一者具有不同於其他光源之一相關色溫。
  14. 如請求項1之燈具，其中該窗戶包括一框架，該至少一個光源隱蔽於該框架中而無法觀看。
  15. 如請求項1之燈具，其中該窗戶定位於一結構之一頂壁或外部壁上。
  16. 如請求項1之燈具，其中該窗戶包括光可通過其之一材料。
  17. 一種具有一外部側及一內部側之燈具，其包括：一光導，該光導界定形成該光導之一周邊之複數個邊緣；一窗戶，其包括該光導；複數個光源，該等光源與該光導之該複數個邊緣耦合；一反射體，其定位於該燈具之該外部側上；及一馬達，其與該反射體耦合，該馬達經組態以在i)毗鄰於該光導以用於朝向該燈具之該內部側反射來自該光源之光之一第一位置與ii)不毗鄰於該光導之一第二位置之間移動該反射體。
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