用于窗户的侧照式照明设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种照明设备，所述照明设备被配置成具有光导(102)的窗户(101)，其中一个或多个光源(114)耦合至所述光导(102)的一个或多个边缘(103)。从所述光导(102)射出的光可用来例如补充穿过所述窗户(101)的自然光，或在自然光不可用时提供照明。因为所述光源(114)(或多个光源)沿所述光导(102)的一个或多个边缘(103)合并至所述窗户(101)中，所以所述光源(114)可部分或全部被遮蔽而不可见，以便创造可具有美学优点的外观。例如，本发明的示例性实施例可具有与常规窗户/天窗相同或类似的外观。
【专利说明】用于窗户的侧照式照明设备
【技术领域】
[0001]本发明的主题总体上涉及具有光导的照明设备，所述照明设备配置成窗户形式、沿所述光导的一个或多个边缘发光。
【背景技术】
[0002]自然光通常用来为包括商业建筑物和住宅建筑物的大楼内部提供照明。定位在外墙以及屋顶上的窗户(通常称为“天窗”)可用来允许大量自然光进入大楼的通道。这种自然光可减少所需人工照明的量，并且还提供所期望的美学效果。
[0003]然而，可用的自然光量是多变的，并且取决于例如一天中的时刻和/或天气情况。另外，在例如使用天窗的情况下，当例如可能另外安装灯具来提供照明时，天窗会占用空间。当自然光不足或不可用时，天窗下方或附近或甚至沿外墙的窗户附近的可用光量可能不合时宜地不足，从而例如在内室中产生暗点。
[0004]就用作天窗的窗户而言，可向天窗附近的一个或多个墙壁一一通常沿着天窗附近的内墙添加灯。然而，对一些客户来说，添加这些灯可能对美观造成负面影响。而且，这些灯相对于天窗的定位可能不允许获得与自然光可用时所提供相同等级的照明。
【发明内容】
[0005]为了解决上面讨论的缺点并提供如根据本说明书的说明将的其他益处，本发明的示例性实施例提供一种配置成窗户形式、具有光导的照明设备，其中一个或多个光源耦合至光导的一个或多个边缘。从光导射出的光可用来例如补充穿过窗户的自然光，或在自然光不可用时提供照明。因为光源(或多个光源)沿光导的一个或多个边缘合并至窗户中，所以光源可部分或全部被遮蔽而不可见，以便创造可具有美学优点的外观。例如，本发明的示例性实施例可具有与常规窗户/天窗相同或类似的外观。以下说明将部分阐明本发明的其他方面和优点，或者，这些方面和优点在说明书中得以说明，或者可通过实践本发明而习得。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]现在简要参考附图，在附图中:
[0007]图1提供合并至大楼外墙中的本发明照明设备的示例性实施例的透视图。
[0008]图2为图1的示例性实施例的透视图，其中移除外墙的覆盖以示出内墙内的示例性装置和元件。
[0009]图3为图1的示例性实施例的拐角的部分横截面视图。
[0010]图4为沿图2的线4-4取得的图1和图2的示例性实施例的一侧的横截面视图。
[0011]图5为在类似于图4位置的位置处取得的本发明的另一个示例性实施例的一侧的横截面视图。
[0012]图6为合并至屋顶中的本发明照明设备的另一个示例性实施例的透视图。
[0013]图7为沿图6的线7-7取得的图6的示例性实施例的一侧的横截面视图。
[0014]图8示出图6的示例性实施例，其中示出示例性反射器处于闭合或反射位置。
[0015]图9示出图8的示例性实施例，其中示出示例性反射器处于打开或非反射位置。
[0016]图10为从图8中的线10-10的有利位置观察时图8的示例性实施例的一侧的端视图。
[0017]图11示出沿线11-11取得的图8的示例性实施例的横截面视图，其中箭头用来指示光线。
【具体实施方式】
[0018]现将详细参考本发明的示例性实施例，附图中示出示例性实施例的一个或多个实例。每个实例均以解释本发明而非限制本发明的方式提供。事实上，所属领域的技术人员将明白，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明做出各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分进行说明或描述的特征可用于其他实施例中，从而得到另一个实施例。因此，本发明意图涵盖所附权利要求书及其等效物的范围内的此类修改和变化。
[0019]图1示出本发明的照明设备100的示例性实施例。就这个示例性实施例而言，照明设备100构造成安装在例如大楼的外墙106中的窗户101形式。相比之下，图6示出构造成窗户形式或更确切地构造成安装在屋顶206中的天窗201形式的本发明照明设备200的另一个示例性实施例。因此，使用本说明书公开的教义将理解的是，本发明的照明设备可构造成:位于建筑物外墙上从而将建筑物的外部与内部分离的窗户形式；构造成定位在建筑物的屋顶上、有时称为“天窗”的窗户形式；也构造成位于建筑物内墙上以用于将内部空间分离和/或以便提供一定美学效果的窗户形式。
[0020]现在返回图1并且还参考图2，照明设备100可构造成具有外壳104并且支撑在位于外墙106内的框架或其他结构部件108内。保护性配电箱110定位成与窗户照明设备100相邻。箱子110可包括例如用于对照明设备100进行供电和控制并且通过线路112与照明设备100连接的一个或多个镇流器、控制器、接线和其他电气部件。这些部件可被制造成满足一个或多个协议，例如像数字可寻址照明接口(DALI)标准。如本说明书中所使用的“控制器”或“处理装置”可指代一个或多个微处理器或半导体装置，并且不一定限制于单个元件。处理装置可被编程以根据例如本说明书中公开的方法以及此项技术中已知的方法来操作照明设备。处理装置可包括例如像电可擦可编程只读存储器(EEPROM)的一个或多个存储元件或与其相关联。
[0021]窗户101包括由一种材料构造而成的光导102，光可大致无阻碍地穿过所述材料，例如从包括墙壁106的大楼的外部到内部。用来形成光导102的材料可为永久透明或半透明材料。或者，用来形成光导102的材料可配置成用于在施加电压或移除所施加的电压时改变其光路性质。窗户101和/或其相关联的光导102可配置成多种形状，包括多边形(正方形、矩形、三角形)、圆形和其他形状。类似地，窗户101和/或其相关联的光导102可为平面的或非平面的(例如，略微弯曲或弯折)。窗户101可固定成处于例如如图1和图6中示出的位置，或可构造成滑动式、铰接式或以其他方式可移动的窗户，借此，用户可例如打开窗户以便例如允许空气流通。
[0022]图3提供图1和图2的示例性照明设备的拐角的部分横截面视图。多个光源114定位在光导102的侧边或边缘103处。尽管图3中示出光源114沿光导102的多个边缘定位，但是在本发明的其他实施例中，一个或多个光源可沿光导的仅单个边缘、多个边缘或所有边缘定位，这取决于例如所需的发光量和/或其他效果。如下面将进一步讨论，在示例性实施例中，光源114可相同，或可具有不同的特性和/或单独被控制以提供另外特征。就图3中示出的示例性实施例而言，光源114被隐藏或遮蔽而不可见。如本说明书中所使用，这意味着光源114定位在照明设备100内，以使得当由站立在窗户101下方或前面的观察者观察时，所述光源完全或大致上被照明设备100的其他元件(包括例如散热器和/或光导)遮掩。
[0023]如图4中提供的沿照明设备100的一侧的横截面视图中更为具体地示出，每个光源114耦合至光导102，以便将光提供或引导至光导102的边缘103中。定位在电路板或基板118前面的反射器116有助于引导光朝向光导102 ο优选地由热导体(如铝或其他金属)制成的散热器124帮助将热量从光源114传导出去。散热器124可包括通道或空腔126，所述通道或空腔126可用于例如在光源114与电源和/或控制器之间布线。散热器124还可用来将照明设备100连接至外壳104和/或框架部件108。在本发明的替代实施例中，光源114到光导102的耦合可通过将光源114直接整合至光导102的边缘103中来实现。
[0024]就这种示例性构造而言，光导102定位在前板120与后板122之间，前板120和后板122与散热器124提供过盈配合(interference fit)。止付螺丝128帮助将光导102固持在适当位置。使用本说明书所公开的教义将理解的是，也可使用用于相对于光源114固定光导102的其他构造。
[0025]如本说明书中所使用，如光导102的光导(也称为例如发光面板或波导)可由充当波导以供光沿边缘103从光源114进入的固体透明或半透明材料构造而成，所述材料如玻璃、塑料或其他合适的透明或半透明材料。光导102沿导件的至少一个侧边设置有中断部，所述中断部可例如通过切割、铸造、涂覆、成型、激光蚀刻或以其他方式在外表面中沿至少一个侧边引起机械、化学或其他变形而形成。
[0026]当这些中断部受来自光源114的从一个或多个边缘103进入面板的光线冲击时，所述中断部引起光线中的一些超出内部临界角并且从光导102离开。从光导102射出的光量将取决于例如这些中断部的类型、形状、深度和频率。举例来说，如果沿光面板一侧的外表面因与光源114的距离增大而以递减的间隔机械变形，那么从一定距离处观察，光将从光导102的表面更为均匀地射出。另外，中断部沿光导102的深度和形状也可改变，以便产生所需的光输出分布。
[0027]因此，照明设备100安装在外墙106中，以使得当光源114通电时，光导102中的中断部将来自光源114的光线引导至例如大楼的内部。这样，照明设备100可用来补充或代替以其他方式穿过窗户101进入大楼中的自然光。举例来说，在没有自然光可用的时间里，可激活光源114以向内部空间中提供充足的照明。在早晨或夜里，当自然光可能不充足时，可根据需要例如手动控制或例如由传感器和控制器控制光源114来改变来自光源114的光量，以便为大楼的内部空间提供特定等级的照明。例如，光源114可由例如定位在窗户101所在的内室中的开关、感光器或其他控制装置来控制。应理解的是，照明设备100可安装在大楼的外墙或内墙上，以便提供照明以及美学特征。
[0028]图5为在类似于图4位置的侧面位置处取得的本发明照明设备200的另一个示例性实施例的一侧的横截面视图。就这个示例性实施例而言，玻璃板130和132定位在光导102的相反侧上，并且提供例如对光导102的保护并且在照明设备100作为窗户安装在外墙上的地方提供隔热效果。玻璃框架134和136帮助将玻璃板132和130固定在适当位置。盖板138和140允许将光导102固定至散热器124。通过比较例如图4和图5的示例性实施例，将理解的是，可与电路板118连接的光源114部分或完全被隐藏而不可见。这允许照明设备100和200在仍提供如所描述的照明的同时看起来像常规窗户。
[0029]如上所述，图6提供另一个示例性实施例，其中本发明的照明设备200配置成屋顶206中的天窗201形式。使用如关于图5所描述的示例性照明设备，照明设备200包括光导102，自然光可穿过所述光导102从包括屋顶206的大楼的外部进入内部。因此，就图1、图2、图3、图4、图5和图6的实施例来说，照明设备200可用来例如补充或替代穿过窗户201到大楼内部的自然光。
[0030]现参考图6并且还参考图7，图7提供如沿线7-7取得的图6的示例性实施例的一侧的横截面视图，外壳204用来将照明设备200定位在屋顶206上并且提供防风雨密封。凸缘172固定至墙面板或其他屋顶材料144和146上，所述墙面板或其他屋顶材料144和146定位在附接至梁208的木包板148上。石膏灰胶纸夹板(sheetrock)或其他内部部件提供内墙部件142和150。也可使用照明设备200的窗户201的其他构造以便提供天窗，应理解的是，图7仅以实例方式来提供。例如，窗户201可为圆形，包括圆顶形状，和/或以与所示不同的方式安装到屋顶206中。
[0031]图8和图9示出另一个示例性实施例，其中照明设备200设置有反射器152。在图8中，反射器152处于反射器152与窗户201和光导102相邻(或位于其上方)的第一位置。在图9中，反射器152处于不与窗户201和光导102相邻(或不再位于其上方)的第二位置，以使得自然光可从外侧174进入内侧176。
[0032]现参考图10，反射器152在图8的第一位置与图9的第二位置之间的移动由通过轴164连接至小齿轮160的电动机156提供。小齿轮160通过电动机156的操作而进行的旋转驱动齿条162，以便使反射器152沿导件166和168 (图11)滑动。因此，通过控制轴164的旋转方向，可选择性地使反射器152在第一位置与第二位置之间移动。
[0033]再次参考图9，另外，电动机156的操作可使用控制器来管理，所述控制器与定位在例如屋顶206上以便检测自然光等级的感光器154连通。例如，感光器154可感测或测量自然光等级，并且向控制器输出指示这样的自然光等级的第一信号。控制器随后可将这个信号与预先确定的光等级值进行比较。根据自然光等级是否低于或高于这个预先确定的值，控制器可操作电动机156以便将反射器152移动至第一位置或第二位置。在其他实施例中，可提供光伏电源来使用在白天时段里捕获的太阳能为电动机156供电。如使用本说明书所公开的教义将理解的是，也可使用其他控制算法。
[0034]图11提供当反射器152定位成与窗户201相邻或位于其上方时图9和图10的示例性实施例的横截面视图。在这个位置中，反射器152帮助将来自光源114的光引导朝向照明设备200的内侧176。更确切地，在从光源114射出和/或从反射器116反射的光线L被引导至光导102的边缘103中时，光线L在光导102中行进，直至中断部优选地使得所述光线L作为朝向内侧176行进的光线C从光导102反射出。然而，一些光线可被反射朝向反射器152。在这种情况下，反射器152上的反射涂层或反射表面170使得这些光线作为光线N往回反射朝向并穿过光导102。如上所说，反射器152提供一种机构，所述机构用于增加向大楼内部中提供的光量，特别是在例如自然光不足或不可用时。反射器152还可配备有提高其美学吸引力的各种特征。例如，反射器152可配置成在从大楼外部观察时，看起来像定位在窗户的相反侧上的一对传统百叶窗。也可应用其他美学效果。
[0035]除了上述特征以外，可视需要在参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11描述的示例性实施例中的任一个中提供多种另外特征。例如，光源114可由包括计时器的控制器来操作。基于一天中的时刻，控制器可激活或停用光源114，以便当自然光源不足或不可用时自动提供照明。控制器还可设置有调光功能，以使得例如在例如早晨或甚至几个小时里逐渐增加或减少由光源114提供的光。视需要，控制器还可配置用于通过有线连接或无线连接连接至网络如互联网以获得或下载天气信息，并且根据这个获得或下载的天气信息(例如天气报告为阴天或晴天)输出增加或减少由光源提供的光的第二信号。
[0036]在一个实施例中，照明设备100或200包括至少一个光源、反射器、与反射器连接的电动机、感光器、与至少一个光源、电动机和感光器连接的控制器。感光器配置用于感测自然光等级。控制器配置用于接收来自感光器的信号输出，所述信号输出指示由所述感光器感测的自然光等级。控制器还可配置用于将自然光等级与预先确定的光等级(例如，由制造商选择的一个等级)进行比较。基于这一比较，控制器可生成确定反射器位置的输出。
[0037]作为另一个实例，照明设备100或200包括感光器和与感光器连接的控制器。感光器配置用于感测自然光等级。控制器配置用于接收指示由所述感光器感测的自然光等级的信号；将自然光等级与预先确定的光等级进行比较；并且根据由所述感光器感测的自然光等级输出操作所述第一光源或所述第二光源的信号。
[0038]用于光源114的灯的类型可为例如LED、荧光灯、激光器、白炽灯和/或其他灯。此夕卜，也可使用具有不同颜色的光源。例如，根据所需的颜色或其他效果，可将光源114设置为具有不同颜色的多个LED。
[0039]根据所需的照明效果，可将光源114划分为单独受控制的不同群组。例如，可将光源114划分为具有特定颜色或色温的第一光源群组和具有一种不同颜色或色温的第二光源群组。控制器可与感光器连接，所述感光器测量从例如大楼外部上的自然光可获得的光等级。控制器可比较由感光器测量的光等级，并随后根据由感光器测量的光量提供操作第一光源或第二光源的输出。视需要，可提供用户借以手动地选择第一光源或第二光源的开关。
[0040]另外举例来说，第一光源可具有在约5500K至约6500K范围内的第一相关色温(CCT)以比拟日光，并且第二光源可具有低于第一光源的第一色温的第二 CCT，以为内部提供更暖的光。也可应用光源的其他变型和构造。
[0041]另外举例来说，照明设备100、200和/或反射器152、电动机156等的实施例可安装在车辆或建筑物的顶和/或壁中或上。车辆的非限制性实例包括休闲车、火车车厢、飞机、航天器、水面船舶和水下船舶等。建筑物的非限制性实例包括海运集装箱、移动房屋、活动房屋等。
[0042]本说明书使用实例来公开本发明，并且还让所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例包括的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。
【权利要求】
1.一种照明设备，所述照明设备包括: 光导，所述光导具有至少一个边缘； 窗户，所述窗户包括所述光导； 至少一个光源，所述至少一个光源耦合至所述光导的所述边缘并且配置用于向所述光导中提供光。
2.根据权利要求1所述的照明设备，所述照明设备进一步包括定位成与所述边缘和所述光源相邻的反射器，所述反射器配置用于将来自所述光源的光引导朝向所述光导的所述边缘。
3.根据权利要求1所述的照明设备，所述照明设备进一步包括散热器，所述散热器与所述光源连接以便将热能从所述光源传导出去。
4.根据权利要求1所述的照明设备，所述照明设备进一步包括: 感光器，所述感光器配置用于感测自然光等级；以及， 至少一个控制器，所述至少一个控制器配置用于: 接收与由所述感光器感测的所述自然光等级有关的信号； 将所述自然光等级与预先确定光等级进行比较；并且 根据由所述感光器感测的所述自然光等级输出增加或减少由所述光源提供的光的第一信号。
5.根据权利要求1所述的照明设备，所述照明设备进一步包括计时器，可根据所述计时器基于一天中的时刻来调整由所述光源输出的光。
6.根据权利要求1所述的照明设备，所述照明设备进一步包括: 至少一个控制器，所述至少一个控制器配置用于: 连接至网络以便从所述网络获得天气信息； 根据所获得的天气信息输出增加或减少由所述光源提供的光的第二信号。
7.根据权利要求1所述的照明设备，所述照明设备具有外侧和内侧，所述照明设备进一步包括: 反射器，所述反射器定位在所述照明设备的所述外侧上； 与所述反射器连接的电动机，所述电动机配置用于使所述反射器在1)第一位置与11)第二位置之间移动，所述第一位置与所述光导相邻以用于将来自所述光源的光反射朝向所述照明设备的所述内侧，所述第二位置不与所述光导相邻。
8.根据权利要求7所述的照明设备，所述照明设备进一步包括计时器，根据所述计时器可基于一天中的时刻来确定所述反射器的位置。
9.根据权利要求7所述的照明设备，所述照明设备进一步包括: 感光器，所述感光器配置用于感测自然光等级；以及， 至少一个控制器，所述至少一个控制器配置用于: 接收指示由所述感光器感测的所述自然光等级的信号； 将所述自然光等级与预先确定光等级进行比较；并且 根据由所述感光器感测的所述自然光等级生成确定所述反射器的位置的输出。
10.根据权利要求1所述的照明设备，所述照明设备进一步包括光伏电源，所述光伏电源用于提供操作所述电动机、所述光源或两者的能量。
11.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述至少一个光源包括: 第一光源，所述第一光源具有在5500K至6500K范围内的第一相关色温；以及 第二光源，所述第二光源具有低于所述第一光源的所述第一色温的第二相关色温。
12.根据权利要求11所述的照明设备，所述照明设备进一步包括: 感光器，所述感光器配置用于感测自然光等级；以及， 至少一个控制器，所述至少一个控制器配置用于: 接收与由所述感光器感测的所述自然光等级有关的信号； 将所述自然光等级与预先确定光等级进行比较；以及 根据由所述感光器感测的所述自然光等级输出操作所述第一光源或所述第二光源的信号。
13.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述至少一个光源包括多个离散光源，其中所述离散光源中的至少一个具有与其他光源不同的颜色。
14.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述至少一个光源包括多个离散光源，其中所述离散光源中的至少一个具有与其他光源不同的相关色温。
15.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述窗户包括框架，在所述框架中，所述至少一个光源被遮蔽而不可见。
16.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述窗户定位在建筑物的屋顶或外墙上。
17.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述窗户包含光可穿过的材料。
18.—种照明设备，所述照明设备包括: 光导，所述光导限定形成所述光导的周边的多个边缘； 窗户，所述窗户包括所述光导；以及 多个光源，所述光源与所述光导的所述多个边缘连接。
【文档编号】F21V17/02GK104508369SQ201380025492
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2012年5月17日
【发明者】L. 尤德 B., A. 克纳普 T. 申请人:通用电气照明解决方案有限责任公司