可配置的扁平照明装置的制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种灯具，更具体而言，本发明涉及一种带有可扩展功能的扁平照明装置。

背景技术：

空间的照明设计涉及光的许多因素。灯具设计师理查德.科利(richardkelly)定义了照明装置的关键变化因素。除了空间的亮度，照明装置应该考虑光在空间内的分布，光的光谱特性和主要的透明光区域相对于视觉线的方向。已经发现，空间的主观印象，包括大小的感知，取决于这些变化。图1中量化性地示出了以下的因素是相互独立的：空间有多亮，分布的光有多一致，光源的排放位置，空间的大小的占据性感觉，如图1中所示，在空间的灯光设计与人的视觉感觉的定性关系图，其中设计的因素包括光分布的一致性、空间的亮度、灯的摆放的位置、人对占有的空间大小的感知。图中空间100中，当摆放好灯光之后，从110-120的过渡中，其空间是由暗转亮；而从150-160的过渡中，光的分布则由均匀转成不均匀；其中的130表示空间的周围，140为顶部空间。图1中可以看出，在170到180的位置，整个亮度的空间是从大转成小的。在2000年初，人们发现人眼具有自主感光神经节细胞，其与视觉无关，而是调节日夜节律。这些细胞可以被蓝光广泛地激活，并且抑制诱导哺乳动物睡眠的褪黑素的产生。中午时候的光线中富含蓝光，傍晚时候的光则朝着红光的波长而变化。这就是人类所面对的光节律条件。很多的研究表明，人工照明会破坏这些节律对人体健康的危害。因此，光的空间和光谱性能的组合是空间设计的有力混合，其非仅仅是适合于功能，而是为了其占据者的安康。很好的例子是午餐馆和晩餐馆的照明的差别。前者的光通常点亮餐馆中顾客头上的灯具，得到含有更多的蓝光波长的光，所以前者的照明通常是激活和正式的。而后者的光是点亮靠近顾客的照明灯具，如桌面子上面或照亮桌面的吊灯，得到含有更过红色波长的昏暗的光，故后者的光通常是放松和亲密的。最近收到的关于人为因素的类似考量的其它照明应用不仅仅与学校、关爱机构或大街灯的亮度控制有关。前述的是超过空间照明的的灯具照明的所有例子。然而，光的摆放和光谱对空间的氛围、功能有帮助，且潜在地对居住在空间的人的健康有益。

发光二极管(led)一种半导体，在直流电通过p-n结时，led会发出窄波带波长的光。led的材料组合为决定了带的结构，除此之外还有光的光谱。led组合物的一些例子包括：砷化镓、磷化镓和氮化镓。led会发出可变的可见光，例如紫光、蓝光、绿光、琥珀色光、红光，以及一些非可见光，例如紫外光。许多的led灯发出有多重不同波长的光混合而成的白光。获取白光混合物的一种方法是将能产生不同类型的光的用不同材料制成的led进行组合，即用一些二次光学元件进行混合，例如透镜，或在光照亮到空间之前，让光通过小的粒子或材料上的结构不规则部分发生散射而实现。其它的方法是通过在蓝色或紫色的led上涂覆不一致的吸收光的次级的荧光体，接着在发出更低能量、更长波长的光之前，通过降低磷原子的自由度的振动，以减少总能量。尽管前者的方法的例子也存在，尤其是以所谓的红-蓝-绿(rgb)灯的形式存在，但由于结构更简单，后面的方法是市售的led常采用的方法。rgb灯领域和通过照明公知的是材料不同的led对热有不同的反应。据悉，由于温度的上升，led在非散热模式下会输出更多流明的光。一些类型的led的释放超过了其它的类型的led，其中gapled随着温度的上升，会特别易于降低流明流。可采用许多的方法包括采用反馈环，以消除色彩调和中的任何明显偏差。相对窄的光谱的发射是led比传统的通过包括大量非可见波长的热辐射而发出很宽光谱的白炽灯的效率更高的部分原因。

鉴于led是半导体，它们一般安装在灯的印制电路板(pcb)上。pcb也是诸如微控制器和处理器等电子元件的基板。因此，led灯的硬件比较容易扩增，加入计算装置。这是连接的led灯或智能灯的基础。微控制器可含有逻辑，以改变驱动灯内很多led的电流。在含有不同光谱的led的灯中，不同的相对电流导致混合光谱发生变化，这就使得灯的颜色可调。微处理器的信号可依次源自整合的天线收到的无线信号，或者它也可通过有线连接接收。然而，无论接收的方法如何，多种类型的led的控制意味着控制方面不仅仅是双向控制，例如开/关控制，或一维控制，如标准的变光开关。这样就限定了提供给使用者的直观界面无法与灯或灯具进行互动。如上所述，考虑到空间的功能照明设计中的优化的额外变量，控制界面面临极大的挑战。

因此，亟需一种新型的灯具，以解决上述的技术问题，使其不仅可以具有直观互动的界面，还能进行随意的组合和配置，适应不同的场合和环境对光的不同的需求。

技术实现要素：

本发明的的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种新型的照明装置，其呈扁平状，可以多个自由的组合，形成多彩的led灯，能使用不同的场合和环境对灯光的需求，满人人们的需要。

本发明采用如下的技术方案实现上述的目的：

可配置的扁平照明装置，其包括：

框架，其由多条边组成的扁平形状；

导光件，设在所述的框架内，所述导光件由完全或部分对可见光透明的材料制成，以使射入所述导光件的光完全或部分变向或垂直于所述的导光件射出；

多个带有发光面的led包，设在所述的框架的相邻的两条边的结合的区域，且配置成所述的导光件完全覆盖所述的多个led包的发光面，其中，所述的导光件将多个led包发出的光完全引导出所述的导光件并提取后从所述的导光件中射出；以及

连接组件，设在所述的框架的边上，以配置成多个所述的可配置的扁平照明装置组合在一起并相互电连通。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的导光件含有导光区，所述的导光区上设有均匀的地设置所述的导光区上的光提取点。在一个实施例中，所述的导光件的厚度比所述的发光面的最小尺寸厚2mm-10mm。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的导光件的四周设有光反射件，以使从led包发设到所述导光件端部的未被导光件提取的光反射回导光件并进行提取。在一个实施例中，所述的光反射件为胶带。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的连接组件包括在所述框架的相邻的两条边的结合区域设置磁性锁紧机构，以将多个所述的扁平照明装置连接并电连通。

进一步，所述的框架包括等边三边形、正方形、五边形或等边六边形。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的磁性锁紧机构包括公接头和母接头，其中所述的公接头包括：

固定块，其通过弹性件和凸块固定在所述框架上；

磁性件，设置在所述的固定块的一侧，其中，所述磁性件的朝外侧的方向具有相同的极性；以及

电连接件，设在所述的固定块上；

所述母接头包括：

接口，设置在所述的框架的另一侧，其尺寸与所述的固定块相当；

磁性件，其设在所述接口内，其朝外的一侧具有相同的极性；以及

电连接件，设在所述接口内；

其中，当所述扁平照明装置靠近时，所述的磁性件相互吸引，并克服重力和剪切力将所述的固定块插入所述的接口中，以将多个可配置的扁平照明装置组合在一起并使电连接件相互结合以实现电连通。

进一步，所述固定块用塑料、非磁性材料或木材制成；所述的弹性件为弹簧。

进一步，所述的电连接件设在所述固定块的两端，而所述磁性件设在所述固定块的电连接件之间。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的公接头中的固定块中包括杆状件，通过弹簧可伸缩地设在框架的伸缩位中，所述的母接头中设有固定块，与所述的公接头中的固定块对准后结合。

较佳地，所述的电连接件为单针弹簧连接器或压缩连接器或两件式连接器。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的框架内设有：

中空的区域，在该所述的中空的区域内设有圆柱形的磁性件，以使所述的磁性件在所述中空的区域内滚动；

电连接件，设在所述磁性件上；

其中，当所述扁平照明装置靠近时，所述的磁性件在所述中空的区域内滚动以相互吸引，并克服重力和剪切力将多个可配置的扁平照明装置组合在一起组成三维形状的组合件，并使电连接件相互结合以实现电连通。

进一步，所述的电连接件为多个金属连接端子，分别设在所述磁性件的内部和外部，其中内部的金属连接端子与可配置的扁平照明装置内的电子件连接，而外部的金属连接端子缠绕在所述的磁性件上。

在一个实施例中，所述金属连接端子包括弯曲的金属带以及设置在pcb上的金属垫，其中金属垫设在所述金属带上。

进一步，所述的pcb上设有脊，以限制作为连接桥的pcb的运动。

较佳地，在所述pcb上设有塑料悬臂和压合机械件，通过所述的塑料悬臂将外力施加于所述的压合机械件，以将pcb上的端子相互结合，实现电连通。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的可配置的扁平照明装置上设有唯一的身份识别特征，并使可配置的扁平照明装置通过网络与所述与智能终端通信，以控制多个相互连接的扁平照明装置发出的光的不同配置。

进一步，所述的光的不同配置包括：色彩配置、亮度配置、光的上下和左右平移配置、光的旋转配置以及光的镜像配置。

本发明的可配置的扁平照明装置突破了传统的照明灯具的束缚，以扁平的形状设计，可以摆放于任何位置。每个照明装置上专门设计的磁性锁紧机构，可以任意将两个或多个的装置进行组合，提高整体的亮度和改善光照的死角问题。根据每个装置上安装的不同颜色的灯，可以调整组合的结构，发出不同颜色的适应不同环境的灯光。本发明的扁平照明装置及其组合具有唯一的身份识别标示，可以与移动终端，例如手机或平板电脑等，通过无线网络，利用移动终端的触摸屏来人为控制每个具有身份的装置的发光状态，并进行不同的配置，提高了灯的使用效率和场景。

【附图说明】

图1所示为现有技术中，人对空间的感知与灯光设计之间的定性关系；

图2所示为本发明的可配置的扁平照明装置的一个实施例的结构示意图；

图3所示为多个图2的可配置的扁平照明装置进行二维组合连接的示意图；

图4所示为图1的可配置的扁平照明装置的端部连接组件的结构示意图；

图5所示为可配置的扁平照明装置的连接组件的一个实施例的结构示意图；

图6所示为可配置的扁平照明装置的连接组件的另一个实施例的结构示意图；

图7所示为图6所示的连接组件断开连接的示意图；

图8所示为图6所示的连接组件的结构示意图；；

图9所示为本发明的可配置的扁平照明装置的进行立体组合的情况下的连接组件的一个实施例的结构示意图；

图10所示为本发明的可配置的扁平照明装置的连接组件中加入pcb板进行连接的示意图；

图11为本发明的可配置的扁平照明装置的进行立体组合的情况下的安装的连接组件的结构示意图；图12为本发明的可配置的扁平照明装置的进行立体组合之后的示意图，图中示出了3个可配置的扁平照明装置的组合；以及

图13所示为6个磁铁的相互排列下的磁极的示意图，图中的虚线表示照明单元的磁铁的相互吸引连接关系。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细的描述。

图1揭示了本发明的一个实施例的可配置的扁平照明装置20的结构示意图，其中所述的装置20包括框架220、导光件210、光源240和连接组件240，其中所述的光源采用led灯包的形式。

所述的框架220是由多条边组成的扁平形状，例如可以是3边形、4边形、5边形、6边形或其它的多边形。一般地，以等边三角形为佳。

所述的导光件210设在所述的框架220内，其由完全或部分对可见光透明的材料制成，以使射入所述导光件210的光完全或部分变向或垂直于所述的导光件210射出。一般地，导入光的表面区比光抽取的区域要小得多，例如两者相差10-1000倍的差距。其中，所述的导光件210的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)或其它类似的材料。聚合物材料的折射率都大于1，一般为1.4-1.5之间。由于上述的折射率大于光在空气中的折射率，经所述导光件210的光在所述导光件210内发生全反射。这就表明，光不会离开导光件210，除非入射角大于斯涅尔定律(snell'slaw)计算得到的临界值。因此，所述的导光件210能够将光源发出的光进行完全的引导，而不会发生散射。

多个带有发光面的led包，设在所述的框架的相邻的两条边的结合的区域，且配置成所述的导光件完全覆盖所述的多个led包的发光面，其中，所述的导光件将多个led包发出的光完全引导出所述的导光件并提取后从所述的导光件中射出；以及

连接组件，设在所述的框架的边上，以配置成多个所述的可配置的扁平照明装置组合在一起并电相互连通。

根据本发明的可配置的扁平照明装置，所述的导光件含有导光区，所述的导光区上设有均匀的地设置所述的导光区上的光提取点。为使得光线能照亮环境，光必须要从导光件210提取或外耦合。提取是这样操作的，使光线改变方向，并超过根据斯涅尔定律和导光件的材料特性而得到的入射角的临界值。提取的方法可以采用现有技术中的任何方法。概念上最简单的方法是在任意且非均匀地在导光件210上整合小的反射粒子例如二氧化钛，形成导光区，如图2中的三角形中间部分。靠近粒子的光会散射并经导光件改变行程，特别是一些光会相对于导光件与使光线射出导光件210的环境空气之间的内表面以一定的角度发出。只要粒子够小，且分别不均匀，带有被光明显非一致点亮的面板会被引向导光件210。提取光的其它方法包括使用粗糙的表面，例如激光、丝印、蚀刻或雕刻的表面。通过导光件210表面的结构上的改变，光就会被提取。上述的方法都可以选择地使用。

进一步，根据本发明的可配置的扁平照明装置的一个实施例，所述的导光件210的四周设有光反射件，以使从led包发设到所述导光件210端部的未被所述导光件210提取的光反射回导光件210并进行提取。在一个实施例中，所述的光反射件为胶带(图中未示)。这可以看做是光源发出的光再次经过导光件210的循环。所述胶带的反射率可以是非常高，超过95％，甚至超过99％。其它的方法可以是改变边缘的结构，以增加全反射的可能性，在无需增加部件的情况下达到与反射胶带类似的结果。这就要改变边缘的视觉效果，除非它隐藏在一些非透明的结构元件中，例如铝框架。

鉴于前述的导光件210的特征，所述的导光件210可以制得相对的薄。所述led包的发光面的最小尺寸只有几毫米。所述导光件210必须完全覆盖led的发光面。其中，所述的导光件210的厚度最好比所述的发光面的最小尺寸厚2mm-10mm，以使导光件210可以固定其它的元件，并管理led的发热情况，或者安全地遮盖提供led直流电的电子元件。

进一步，灯具的几何形状可以主要是任意的二维结构。优选的是等边三角形，如图2所示。因为等边三角形是最简单的二维结构，所有的三角都是最对称的，三角形在倾斜时不会重叠或有间距。这样的机构使得等边三角形可以制成多样化的组合或制成立体结构。

如图3所示，为了增加照明效果是改变室内照明氛围，需要将多个所述的本发明的可配置的扁平照明装置20组合起来，即每个等边三角形的边相互结合，实现连接固定和电连通，以保证每个可配置的扁平照明装置20都能被点亮。

如图4所示，根据本发明的一个实施例，本发明的连接方式采用在在所述框架的相邻的两条边的结合区域(即在三角形的每个内角的顶点附近)设置磁性锁紧机构240而形成连接组件，以将多个所述的扁平照明装置20连接并电连通。

参考图2和图5，根据本发明的一个实施例，根据本发明的可配置的扁平照明装置可以看做是一个照明单元，而所述的磁性锁紧机构240包括公接头和母接头，通过两者的结合来实现物理上的固定和电连接，其中所述的公接头包括：

固定块243，其通过弹性件242和凸块241固定在所述框架220的一侧；

磁性件244，设置在所述的固定块243的一侧，其中，所述磁性件244的朝外侧的方向具有相同的极性；以及

电连接件，设在所述的固定块243上；

所述母接头包括：

接口，设置在所述的框架220的另一侧，其尺寸与所述的固定块243相当；

磁性件245，其设在所述接口内，其朝外的一侧具有相同的极性；以及

电连接件，设在所述接口内；

其中，当所述扁平照明装置靠20近时，所述的磁性件244和245由于极性的不同会相互吸引，两者的吸引力会克服所述框架220本身的重力和剪切力将所述的固定块210插入所述的接口中，以将多个可配置的扁平照明装置20组合在一起并使电连接件相互结合以实现电连通。

应该明白，上述两个所述磁性件244和245设置应使两者的极性相反，才能相互吸引，产生的吸引力足以克服自身的重力将两个装置20形成物理上的连接。同时，电连接件，例如接电端子，在两者结合的情况下，使两个端子结合起来，实现通电的效果。这样的设置突破了传统灯的连接技术，可以使得在物理上进行固定的同时，还可以同时简易地实现电连通，无需增加任何额外的机械结构来实现连接固定和电连通，改变了传统的物体的连接关系，具有独特的创新性和技术进步性。

进一步，在上述实施例中，所述固定块241可以用塑料、非磁性材料或木材制成。较佳地，所述的弹性件242为弹簧，其所述的磁性件为磁铁。

进一步，所述的电连接件设在所述固定块的两端，而所述磁性件设在所述固定块的电连接件之间(图中未示)。

应该明白，激活连接件的应该满足以下的力学条件：第一，推动固定块进入接口的磁力要足够大，使得固定块在无需外力的作用下进入接口；第二，由于固定块进入了接口，则相吸的磁力要持续地大于弹簧的弹力，以保证稳定性；第三，在固定块在其缩回的位置延伸的时候，会有等于磁铁吸引力的力出现，这将限定磁性块的完全连接状态中的固定块的平衡位置。

由于所述一个单元的固定块241插入另一个单元的接口，并实现完全的连接，使得整个结构可以锁紧两个照明单元，使得两个单元保持在两个单元内的平面的剪切力下和垂直于单元的平面的剪切力下固定。此外，磁力阻止了两个单元的分离。

通过调节弹簧的弹力，接口的深度，磁力矩的大小一级弹簧伸缩的点进入高度线性的区域，可以调整所述磁性锁紧机构240的方便使用性、剪切力和分离力的牢固性。

参考图6-8，在本发明的另一个实施例中，本发明的可配置的扁平照明装置20的所述的公接头中的固定块246中包括杆状件249，通过弹簧242可伸缩地设在框架220的伸缩位中，所述的母接头中也设有固定块246，与所述的公接头中的固定块对准后结合。所述的杆状件249上设有磁性件，另一固定快上设有设有接口。在本实施例中，在一个固定块上有设有磁铁和电连接件，另一个固定块上设有与之对应的接口，如图所示，中间的接口248对应的是电连接件2481，而外侧的接口247则设为磁铁，与另一固定块的磁铁对应，并相吸。这样的磁和电的结合既可以在一个平面上锁紧两个照明单元，也可以保持两个单元的电连接，无需额外的其它元件的辅助。

较佳地，所述的电连接件为单针弹簧连接器(pogopinconnector)或压缩连接器(compressionconnector)或两件式连接器(twopiececonnector)。

以上描述了两个照明单元的平面连接，以下的设计是进行三维立体的连接。如图9-12所示，根据本发明的可配置的扁平照明装置20的一个实施例，所述的框架220内设有：

中空的区域300，在该所述的中空的区域内设有圆柱形的磁性件310，以使所述的磁性件310在所述中空的区域300内滚动；

电连接件，设在所述磁性件310上；

其中，当所述扁平照明装置靠近时，所述的磁性件310在所述中空的区域300内滚动以相互吸引，并克服重力和剪切力将多个可配置的扁平照明装置20组合在一起组成三维形状的组合件，并使电连接件相互结合以实现电连通。其中，两两结合的照明单元的电连接件相互插入在所述的框架220上的接口248中，实现电连通。

进一步，所述的电连接件为多个金属连接端子330，分别设在所述磁性件310的内部和外部，其中内部的金属连接端子与可配置的扁平照明装置内的电子件连接，而外部的金属连接端子缠绕在所述的磁性件310上。

如图10所示，在一个实施例中，所述金属连接端子包括弯曲的金属带以及设置在pcb340上的金属垫，其中金属垫设在所述金属带上。所述框架上设有供pcb插入的接口330，以实现相互的连接。

进一步，所述的pcb340上设有脊，以限制作为连接桥的pcb340的运动。较佳地，在所述pcb上设有塑料悬臂和压合机械件，通过所述的塑料悬臂将外力施加于所述的压合机械件，以将pcb上的端子相互结合，实现电连通。

对于立体结合的磁铁的磁极的设置，要保证磁极的南极和北极的相互吸引，才能起到固定作用。例如以图12所示的形成锥形的组合为例，其磁极的设计既要保证极性相容，磁极相互之间无排斥。图13所示为为6个磁铁的相互排列图，图中的虚线表示照明单元的磁铁的相互吸引连接。图的设计可以是任意的，但关键是相对的极性。

根据本发明的可配置的扁平照明装置20，所述的可配置的扁平照明装置20上设有唯一的身份识别特征，并使可配置的扁平照明装置通过网络与所述与智能终端通信，以控制多个相互连接的扁平照明装置发出的光的不同配置。例如，如果将多个照明单元的组合，并安装在墙上、天花板或其它的平面结构，这些结构应该适合于屏幕进行布局，例如手机或手提电脑的触摸屏或者桌面电脑的屏幕，以实现方便的控制多个照明灯具，得到不同变化的照明设置。这里所有的算法的基础是，每个可配置的扁平照明装置20上设有全球唯一的身份识别特征，其可以是出厂时设置的。也可是使用电脑软件，在当地进行唯一的分配。所述身份识别特征可以是任意组合的字符串，或其它类似标识。

进一步，所述的光的不同配置包括：色彩配置、亮度配置、光的上下和左右平移配置、光的旋转配置以及光的镜像配置。即通过智能手机或电脑，通过在每个不同的照明单元中安装不同的led发光包，例如不同颜色、不同亮度或不同数量的led包，可以人为地控制每个照明单元的照明情况，以得到组合的多个照明单元下的整体照明效果。

本发明的可配置的扁平照明装置突破了传统的照明灯具的束缚，以扁平的形状设计，可以摆放于任何位置。每个照明装置上专门设计的磁性锁紧机构，可以任意将两个或多个的装置进行组合，提高整体的亮度和改善光照的死角问题。根据每个装置上安装的不同颜色的灯，可以调整组合的结构，发出不同颜色的适应不同环境的灯光。本发明的扁平照明装置及其组合具有唯一的身份识别标示，可以与移动终端，例如手机或平板电脑等，通过无线网络，利用移动终端的触摸屏来人为控制每个具有身份的装置的发光状态，并进行不同的配置，提高了灯的使用效率和场景。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。