專利名稱：用于模擬火焰的設備的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及用于動畫形式發光的方法和系統，尤其涉及用于模擬提供動態光移動的閃爍火焰的系統、裝置和方法。
背景技術：
對于專業效果藝術家的困難挑戰是模擬單獨一個的燭光火焰。模擬大火諸如壁爐或攝影棚布景中的火焰比較容易設計，因為它們一般是從遠處觀看的，大火的大部分效果包括發光發熱和灰燼，這些都是容易模擬的。但是，單獨一個燭光通常是從短距離觀看的，效果的焦點落在燈芯上動態地或隨意地移動的單獨火焰的閃爍的光上。火焰是火的可見的、發光的部分。單獨的火焰是燃料、溫度漸變度、對流和周圍空氣流的復雜的動態相互作用。這些相互作用產生連續且隨意移動的光，具有不同顏色的松散限定的區域，其中，各個區域在空間中動態地或者以不可預測的方式改變尺寸和形狀。雖然具有復雜性，但是人們也非常熟悉自然火焰的外觀，使得難于實現令人信服的、對于觀看者來說外觀真實或者自然的模擬，尤其是在觀看距離只有短短的幾英尺或更少的情況下。基于燃燒的燭光由于存在火焰和熱量而會在許多環境下造成安全問題。這些傳統的燭光是需要高度維護的，并且不適于在不進行持續維護的情況下長期使用在諸如宗教建筑物、主題公園、紀念碑、櫥窗展示、博物館等中。另一方面，傳統的蠟制燭光產生的光會吸引很多人并且容易被制造出來用于很多種應用情況，諸如桌臺照明、房間照明、墻壁燈臺、宗教儀式、劇場照明、裝飾性照明以及假日和特殊活動的照明。因此，一直需要一種人工的火焰模擬器，能夠比傳統的蠟或燃燒燭光使用得更加安全并且需要更少的維護，人工火焰模擬器或裝置應當產生單獨火焰的令人興奮和實際的模擬并且可適合于各種形狀因素。存在許多的火焰仿造創新性產品，使用各種方法來為展示的目的模擬真實火焰，諸如美國專利No. 7，125，142、No. 6，454，425、No. 4，550，363中所公開的裝置。具體地說，美國專利No. 7，125，142記載一種使用多種顏色光固定至半透明殼體的裝置，它們根據計算機程序而啟用，嘗試在不采用移動部件的情況下使光栩栩如生。美國專利No. 6，454，425公開一種燭光火焰模擬裝置，包括吹氣裝置，用于產生空氣流并且將流動的空氣朝向火焰狀的柔性部件導引，從而吹氣并且振蕩或者振動火焰狀柔性部件從而模擬燭光。美國專利No. 4，550, 363公開一種裝配有可透光和光散射燈外殼的電燈泡。這些和其他嘗試所得到的火焰展示對于真實火焰的模擬來說具有相對較差的效果并且尚未被商業或零售市場廣泛采用。另外，這種裝置一般需要大量的能量輸入并且需要頻繁地更換電池，這會增加采購和操作成本并且為了持續使用需要比較麻煩的維護
發明內容
本發明通過設置動態(kinetic)火焰裝置以及提供用于制造以及使用這種動態火焰裝置的方法而解決上述和其他問題，該動態火焰裝置產生由真實但是不規則的物理移動驅動的點火效果。本發明的一些實施例可包括驅動機構，該驅動機構促進和/或干擾重力、質量、電磁場強度、磁場、空氣阻力和光之間的復雜相互作用從而實現動態或不規則的火焰效果，但是，有趣的是，復雜的相互作用不會被直接地調制或控制從而減小控制和/或驅動要求或部件。由動態火焰裝置產生的移動和光能夠產生令人信服地再現單獨閃爍火焰的動態光輸出的光，諸如可通過傳統燃燒或蠟制蠟燭形成的火焰。更具體地說，設置一種設備來模擬火焰，諸如蠟燭等的火焰。該火焰模擬設備可包括具有一個或多個側壁的外殼(或外殼部分)，限定具有第一級和第二級的內部空間(或上部空間和下部空間)。可設置諸如電線圈的驅動機構從而產生延伸入第一級的隨著時間改變的電磁場。該設備也可包括樞轉地安裝在第一級的內部空間中的第一級擺錘部件。第一級擺錘部件可包括第一端上的第一磁體(例如，嵌入的或附接的永磁體)和第二端上的第二磁體(例如，嵌入的或附接的永磁體)。在一些情況下，第一端定位成相鄰于該驅動機構，使得第一磁體與隨著時間改變的磁場相互作用從而隨著時間(或者跨過驅動機構的操作時間段/在驅動機構的操作時間段期間)動態地移動(或者按照不規則的方式移動)該第一級擺錘部件。該設備也可包括樞轉地安裝在第二級的內部空間中的第二級擺錘部件。該第二級擺錘部件包括第一端上的磁體(例如，連接至或嵌入該部件的永磁體)，第二級擺錘部件的這一端定位成相鄰于第一級擺錘部件的第二端。在其他情況下，設置鐵磁性材料代替磁體，例如，該驅動機構可將力施加在鐵磁性材料的標志或元件上，這一第一級擺錘的另一端具有磁體或另一鐵磁性材料(根據第一級擺錘包括磁體或鐵磁性材料，第二級擺錘具有磁體或鐵磁性標記/元件，這兩個相鄰部件其中的一個將是磁體)。在一些情況下，擺錘部件的兩端間隔開從而避免物理/機械干涉，但是足夠接近使得它們的磁體相互作用從而將第一級擺錘部件的動態移動傳遞至第二級擺錘部件。該第二級擺錘部件可進一步包括延伸自第二級擺錘部件的第二端的火焰輪廓元件。該設備也可包括適于選擇性地將光傳遞至火焰輪廓元件上的光源。該驅動機構可包括電線線圈以及信號發生器，向該線圈提供隨著時間改變的電流從而產生隨著時間改變的磁場。在使用期間，響應于第一磁體與隨著時間改變的磁場之間的相互作用，第一級擺錘部件可隨著時間以不規則的形式產生位移。進一步地，在使用期間，響應于第一級擺錘部件采用不規則的形式進行的移動，第二級擺錘部件可采用另一不規則的形式進行移動，由此，該火焰輪廓元件具有動態移動，同時接收來自于光源的光。在該設備的特定實施例中，該第一和第二級擺錘部件的每個包括細長的平面體。該第一級擺錘部件的主體可在相鄰于第一級擺錘部件的第二端的第一位置處由第一支承元件樞轉地支承，第二級擺錘部件的主體可在相鄰于第二級擺錘部件的第二端的第二位置處由第二支承元件樞轉地支承。該第一支承部件可包括延伸跨過所述外殼的內部空間并且穿過第一級擺錘部件中的第一位置處的孔的剛性體(諸如線、桿、軸等)。類似地，第二支承部件可包括延伸跨過所述外殼的內部空間并且穿過第一級擺錘部件中的第二位置處的孔的剛性體。在其他實施例中，第一(以及，在一些情況下，第二)支承部件可以是柔性部件，諸如絲線等，從而允許下部擺錘進行比較不規則的運動，諸如允許柔性部件相對于其系繩端進行側部-對-側部的運動。該第一級擺錘部件中的第一位置可設置在第一磁體與第二磁體之間，并且相對于第一磁體來說更靠近第二磁體。在該設備的一些實施例中，所述第一和第二支承部件的每個在與第一和第二級擺錘部件相配合的中心部分處分別朝向驅動機構延伸一距離。根據一些實施例，該設備包括與一部分外殼配合或者作為一部分外殼的基部，并且該基部相鄰于第一級定位。在這種實施例中，所述基部容納所述驅動機構，其中，所述基部配置成電性連接至光插座從而為驅動機構和光源提供動力源。在其他實施例中，該電性連接可設置有具有插座的底座，諸如用于標準的墻壁插槽以允許底座直接地插入墻壁的插槽(例如，類似于夜燈，但是具有火焰效果)。
圖1示出根據本發明的動態火焰效果裝置的實施例的剖開透視圖；圖2示出根據本發明一項實施例的示例性驅動機構，可用在例如圖1的裝置中；圖3示出根據本發明的動態火焰裝置的備選實施例的橫截面剖視圖；圖4以不同透視角度示出圖3的實施例，諸如旋轉大概90度；圖5示出根據本發明的動態火焰裝置的另一備選實施例的橫截面剖視圖；以及圖6以不同透視角度示出圖5的實施例，諸如旋轉大概90度。
具體實施例方式本發明包括產生由真實、不規則和物理移動驅動的發光效果的裝置以及制造和使用這種裝置的方法。嘗試模擬閃爍火焰的現有裝置通常使用經調制或者受控的移動來模擬火焰，但是這些裝置只能產生不太理想的結果，部分是因為自然火焰的復雜性是難于模仿或模擬的。可選擇地，一些現有技術嘗試控制或調制光源的強度、顏色和/或其他特性，諸如通過閃爍，這也產生了不太現實的結果。相對比地，本發明促進和/或干擾重力、質量、電磁場強度、磁場、空氣阻力和光之間的復雜相互作用，但是這種復雜的相互作用并不是被直接調制或控制的。因此，根據本發明的系統生成的移動和光可產生令人信服地再現閃爍火焰的動態或隨意光輸出的光。本發明可調整適于很大范圍的形狀因數/因素(form factor)從而滿足特定應用的要求。圖1示出單獨一個火焰的燭光的實施方式，而圖3-6的實施方式示出以燈為基礎的形狀因數，可用作具有許多傳統照明固定裝置的燈泡備選方案。本發明的實施例的比例可以變化從而滿足特定應用情況的功能和美學需求。這里描述的動力供給可通過電池、AC /DC電源、太陽能電池或其他可用的動力源提供。雖然本發明包括許多力之間的復雜相互作用，但是一般來說優選的是，本發明的元件可完全實施用于提升產品的可靠性和長壽命。因此，雖然這里描述了特定的強健的結構和部件的具體實例，但是實際的實施方式的復雜度可以進行變化。圖1示出根據本發明的動態火焰裝置100的實施例的切開透視圖，類似于傳統蠟制燭光，諸如支柱、燭心、容器臘燭、還愿光(votive)、茶光(tea light)等,取決于特定應用的比例和尺寸。圖1示出制造方便的兩級組件，但是本發明可實現為整體的單一級主體，采用圖1所示的兩級，或者在需要的情況下可采用三級或更多級。額外的級會影響形狀因數以及所產生光的范圍、速度和易變化性。一個級可根據特定級中的元件的特定幾何尺寸而衰減或放大這些特性。設置驅動機構(或電性驅動移動引擎)101，用作產生隨著時間改變的磁場，M1，這一機構可采用各種形式，諸如圖1所示的線圈。在圖1的實施例的基部處的驅動機構或線圈101包括纏繞曲線的線圈，其可以使用例如涂覆有絕緣體的導電電線形成。線圈101的繞組可通過將線保持到一起呈所需形狀的膠帶、粘合劑、環氧樹脂或其他材料(未示出)而保持定位。線圈101可以是圖1所示的大概圓形或者任何其他方便形狀，諸如橢圓、方形、三角形或者不規則的形狀。線圈101可具有空氣芯部或中空的空間/空白，如圖1所示，或者可使用磁性芯部，諸如鐵、鐵合金、鐵素體、坡莫合金和其他可用的磁性鐵心材料。該鐵心可以位于在線圈101的大概中心位置，采用大體圓柱形的形狀或者在特定應用情況下以不同或類似的形狀而偏離中心。在一些實施例中，永磁體(未示出)可集成在線圈101中、設置在線圈101的表面上或者采用其它方式相鄰于線圈101設置從而提供靜態的磁場，該靜態磁場隨著當線圈101被供能時產生的隨著時間改變的電磁場而累積(如圖2所示)。雖然單獨一個的線圈101示出在圖1中，但是可以考慮也可使用兩個或多個獨立或同步的供能線圈，圍繞燭光裝置的中心軸線對稱或不對稱地分布(例如，向上延伸穿過第一級外殼102和第二級外殼104的軸線，在一些情況下穿過擺錘或擺動部件111、121)，從而產生復雜的磁場；但是，明確地控制磁場形狀的這一復雜度和嘗試可能使得返回的結果逐漸變小或者甚至不利地影響由圖1所示的單獨一個線圈實施方式產生的令人信服的結果。在操作中，線圈101由隨著時間改變的電流供能從而在線圈101附近產生隨著時間改變的磁場Mp在一些實施例中，芯部材料用于聚焦和導引所產生的磁場以及相應于本發明的操作改變動力需求。在相同或其它實施例中，永磁體使用在線圈101中或附近從而在由供能線圈101產生的隨著時間改變的磁場M1上疊加一個靜態磁場。該額外的靜態磁場可用于改變動力要求以及選擇性地改變或限定線圈101附近的磁場M1的形狀。第一級103用于將由線圈101產生的隨著時間改變的電磁場M1轉化成動態移動Dl動態。第一級103定位成使得至少其基部處于由線圈101產生的電磁場M1中，當磁場M1存在時，第一級103中的元件磁性連接至線圈101。具體地說，定位或安裝在擺錘或第一級擺錘部件111下端處的磁體114處于隨著時間改變的電磁場M1中。磁體114優選地采用具有足夠磁場強度的小型永磁體，響應于通過與由線圈101產生的隨著時間改變的電磁場M1進行的相互作用而產生的排斥力或吸引力進行移動，使得擺錘部件111以隨意或動態的方式產生位移，如箭頭Dl所示。例如，擺錘部件111可具有細長的主體，諸如具有矩形、橢圓形或其它形狀的薄的平面設計，可以采用塑料或其它非含鐵材料形成(例如，寬度為大約O. 25至2英寸寬的塑料矩形，長度為大約O. 5至4英寸，以及厚度為O. 2英寸或更少)。位移Dl _#可在很大范圍內變化從而實現本發明，但是可以采用隨意的形式，離開原點或者停留位置以任何方向進行O. 5英寸或更多的移動。雖然本發明以磁體114的任何極性對齊進行操作，但是磁體114的極性對齊以及由線圈101產生的電磁場的極性對齊經協調或選擇從而產生所需的結果或下部或第一級擺錘部件111的動態移動/位移，Dla#。例如，當線圈101產生面向上的北極時，那么具有面向下的南極的對齊磁體114 (這里可稱為下部擺錘部件的第一或下磁體)將增加凈吸引結合力，而具有面向下的北極的對齊磁體114將增加凈排斥結合力，任一結構都可用在裝置100的一些實施例中。以一角度對齊磁體114將在吸引結合力與排斥結合力之間的混合上具有可預測的效果并且在特定的應用中是合適的或者需要的。稀土族永磁體、鐵氧體磁體、陶瓷磁體等適用于磁體114。也可將吸引性結合于電磁場的鐵氧體材料替代磁體114。第一級或下部外殼102的形狀可以大體呈管狀，側壁限定內部空間或空白以容納下部擺錘部件111和用于磁場/磁力M1的相互作用空間或區域以及擺錘部件111的下磁體114。外殼102可具有由塑料、玻璃、陶瓷、模制環氧樹脂或可形成為相應于特定應用的所需形狀的其他材料形成的側壁。外殼102在一些情況下可包括金屬，但是一些金屬可能會影響到電磁場。外殼102如圖所示可以在每端都是敞開的或者在一端是敞開的或者在一些情況下可以采用可磁性滲透材料諸如玻璃、塑料等而在上端和/或下端被密封。第一級或下部外殼102可由真空密封和/或可被密封并且包含空氣或液體從而操縱或控制擺錘111的緩沖從而響應于從線圈101輸入的磁場M1而獲得所需的響應性動態或隨意位移/移動Dla態。在一些情況下，第一級外殼102、擺錘111和支承件113也可被認為是或稱為結合部件，其設置在驅動機構或移動引擎101中(或者連接至這種機構，引擎或線圈)，并且額外地，第二擺錘部件121以及其火焰輪廓(silhouette) 125可被認為是火焰主體。下部或第一級擺錘部件111樞轉地安裝在設置于第一級外殼102中的支承元件中或者由該支承元件樞轉地支承。這種樞轉支承可采用多種方式設置成允許擺錘圍繞樞轉點或安裝位置進行動態位移Dlaaf。例如，但是并不作為限制，擺錘部件111可具有形成為允許擺錘支承件113諸如桿、軸、線、絲等穿過的樞轉孔112。在一些實施例中，支承件113是柔性的和/或具有允許其隨著樞轉支承的部件111移動的行進范圍或跨度，例如，柔性的絲或線，能夠側部-至-側部地移動一定量(并不是完全拉緊)從而將更多的不規則運動導引至下部擺錘部件111。例如，支承元件113可以是柔性的電線、線或絲線，長度大于外殼的直徑(或者外殼102的側壁之間的距離)，使得其具有一點游隙或松弛，允許其沿著任何方向移動離開其停留或原始位置(例如，移動360度離開停留位置一段距離或者諸如O. 5英寸或更大的位移，但是通常小于大約O. 25英寸)。但是，在其他實施例中，優選地支承元件113是剛性或半剛性的，并且不隨著擺錘部件111移動。孔112形成在擺錘111的上半部，使得擺錘111的質量的大部分位于樞轉孔112下方，而不是位于樞轉孔112上方(例如，從上邊緣等起測量的擺錘部件111的長度的O.1至0.45倍)。需要指出的是，隨著樞轉點的位置在擺錘111中心附近接近平衡，擺錘111變得逐漸增加地不穩定并且展現出不斷增加的不規則移動。考慮這種情況，在圖1所示的示例性實施例中，孔112的樞轉點或位置相對于擺錘111的中間點向上移動(例如，在擺錘長度的O.1至O. 3的范圍內)，這將增加火焰幻象的穩定性并且降低其移動Dlaaf，但是樞轉點或孔112的這一定位將降低擺錘111的上端的移動范圍，這在一些實施例中是需要的。樞轉點112的位置可被選擇成滿足特定應用的需求。這種結構允許擺錘111懸掛在穩定位置，不受到電磁場的影響并且允許重力作用在擺錘部件111的質量上以及連接至擺錘111的下磁體114的質量上。其他機構，諸如允許進行多軸線移動的萬向支架或其他(各)接頭可用作由樞轉孔112和支承元件113的組合形成的樞轉安裝件的備選方案。擺錘支承線113連接至外殼102的壁部從而在選定為將擺錘111大體定位在由外殼102的壁部限定的中空空間的中心的位置處進行支承，使得支承線113橫跨過當外殼102具有圓形橫截面時的直徑。在一些優選實施例中，支承元件113可包括剛性或半剛性的線，諸如鋼或鋼合金線或桿并且優選地經彎折從而在需要擺錘111停留的位置處形成低點(例如，線113的端部的安裝位置可以是在線113的低、中心點或樞轉支承部分上方大約O.1至O. 5英寸或更多)。擺錘部件111中的孔112充分地大于支承線112的直徑，使得擺錘111圍繞支承線113擺動或自由地樞轉，但是同時保持在大體上相同的位置和方向，除非擺錘111受到電磁場M1的干擾。采用這種方式，擺錘部件111的上部能夠在大體錐形的范圍內以擺錘移動Dl 而前后移動,采用孔112作為頂點，以及能夠飄動。其組成類似于磁體114并且對齊于磁體114的小型永磁體115定位在擺錘111的上端，例如，在孔112與擺錘部件111的上側或邊緣之間。擺錘部件111相對于外殼102的尺寸使得其在外殼102中圍繞由支承線113中的頂點、下傾、低點或凹陷限定的樞轉位置自由地移動。在特定實施例中，擺錘111的長度選擇為使得當如圖1所示進行組裝時擺錘111的下部位于壁102的最低部分上方，擺錘111的上部低于壁102的最高部分。這一結構抑制或防止在第一級103與第二級105中的元件之間產生機械相互作用以及擺錘111與線圈101之間產生機械相互作用。雖然能夠容忍一些機械相互作用，但是通過防止機械相互作用，最終結果或者動態火焰效果被認為是更平穩的，同時更加地動態/隨意以及類似于實際情況。 在操作中，電磁場使得磁體114相排斥地或者相吸引地移動。那一移動Dl _通過固定有磁體114的擺錘111而被轉換。擺錘111的下端的移動的范圍大于擺錘111的上端的移動的范圍，其程度由孔112的位置確定(例如，相應于擺錘111的01_#可被認為是具有下部分量和上部分量，該下部分量是上部分量的兩倍或四倍等)。重力趨向于將擺錘111返回至豎直位置，而隨著時間改變的電磁場M1會持續地干擾擺錘111并且可用于防止返回至豎直位置處于穩定狀態。在使用正弦改變電磁場的特定實例中，擺錘111相當高能地在周圍擺動，沿著隨意的方向，具有不同的位移幅值，Dla#。作用在擺錘111的表面區域上的空氣阻力會緩沖擺錘111的移動。因此，擺錘111的尺寸和形狀能夠被改變從而提供特定應用所需的動態移動的速度和程度。在一些實施例中，通過使用比較不規則的形狀諸如沙漏形狀的部件111而控制空氣阻力，在其他情況下，通過提供一個或多個網狀或多孔部分來允許空氣流過部件111的主體從而控制空氣衰減。在其他情況下，擺錘部件111的下部可形成為更重，具有更多的表面面積/質量或者額外添加重量從而實現部件111的所需的并且可調節的動態活動/位移，Dlaafo第二級105包括外殼104,該外殼優選地具有基本上類似于外殼102的組成和尺寸，使得級103和105 (或者對應的外殼102、104)能夠匹配或連接到一起從而形成具有單獨或整體外觀的燭光或裝置主體。第二級105 —般用于連接至擺錘111的移動上端中的動態能量并且將那一動態能量轉化為火焰輪廓元件或延伸體125的移動。第二級105的結構和操作類似于第一級103。上級擺錘部件121稍微短于外殼104的長度，經由樞轉孔122在擺錘支承元件123例如在一些實施例中的剛性或半剛性線等上樞轉地安裝，在元件123的中心具有下部支承部分或區域。支承元件123在每端處安裝至外殼104的側壁(諸如在相對位置處的側壁的上邊緣處以拉伸跨過限定在外殼104的側壁中限定的空間或空白)。第一或下磁體124 (類似于第一級擺錘部件111的第一或下磁體114以及第一級擺錘部件的第二或上磁體115的組成、尺寸和對齊方式，如上文所述)安裝在擺錘部件121的下部(或第一)部分或端部處。磁體124定位成磁性連接至磁體115或者由磁場或力M2影響。磁性連接作用M2優選地是排斥性的，但是其也可以是吸引性的或者吸引性結合和排斥性結合之間的混合。例如，在一項有用的實施方式中，磁性結合是吸引性的，重力用于將擺錘部件帶回至中央或中間位置。在使用中，這種情況中的線圈可提供環形形狀的磁場，使得隨著其移動附近的擺錘離開中間位置，吸引磁性結合在打開開關時實現自動開始。火焰輪廓元件125包括平整的或者立體主體,其材料優選地形成有火焰形狀的外形或邊界形狀。火焰輪廓元件125從第二級擺錘部件121的上部(或第二)部分/端部的邊緣或側部向外延伸。元件125可包括片材，諸如紙或塑料，和/或采用與擺錘部件121的主體相同或不同的材料形成。火焰輪廓元件125可以是二維或扭曲的片材，以三維延伸，或者可以是完全三維的物體。火焰輪廓125的質量和空氣阻力增加了擺錘121的質量和空氣阻力，這樣其結構一般在相對于擺錘部件121的上端或第二端定位樞轉孔122時給予考慮。在操作中，由磁體115產生的磁場M2使得磁體124受排斥地移動或者吸引地移動。那一移動通過固定有火焰輪廓125的擺錘121傳遞,示出為具有第二動態或隨意活動或者位移D2a#。由于采用第一級103的擺錘部件111，所以擺錘121的下端的移動或動態位移的范圍或幅值比擺錘121的上端的移動的范圍大一定程度，該程度由孔122相對于擺錘121的上部的邊緣的位置確定(例如，動態位移D2在擺錘121的下端或下部/第一端或第一部具有比擺錘121的上端或上部/第二端或第二部更大的分量，在下端/下部或第一端/第一部中的移動是2至4倍)。在一項實施例中，第一級或下部擺錘部件111的活動范圍較長，上擺錘121的活動范圍較短，這可通過選擇這些擺錘部件111、121的每個離開它們樞轉點的距離而進行控制(例如，通過使樞轉孔112遠離磁體/鐵磁性材料部件114比樞轉孔122遠離部件114更遠而使得下擺錘111具有更多的移動)。在一些實施例中，樞轉孔122設置在可比于燃燒蠟燭的燭芯基部的位置處(例如，第二級外殼104的上凸緣或邊緣下方O.1至I英寸或更多)。重力趨向于使得擺錘121返回至豎直位置，而移動磁體115的磁場影響M2持續地干擾擺錘121并且抑制返回至豎直位置的穩定狀態。作用在擺錘部件121和火焰輪廓元件125的表面區域上的空氣阻力使得擺錘部件121的移動D2得以衰減。因此，擺錘部件121的尺寸和形狀可被改變從而實現相應于裝置100的特定應用或實施例所需的動態活動D2a#的速度和程度。需要指出的是，部件114、115、124可以是磁體或鐵磁性材料,一個實施例設置相應于元件114的鐵磁性標志，然后相應于元件115或124的鐵磁性標志，另一實施例使用磁體作為元件114以及鐵磁性材料作為元件115或124(例如，每對磁性結合的部件其中只有一個是磁體以實現所需的驅動力)。雖然前文所述的結構在火焰輪廓125中產生動態移動，但是并不只是元件125的這一移動或形狀本身產生令人信服的火焰模擬。從裝置100反射或產生的光的本質對于產生令人信服的效果來說也是重要的，不只是其元件的移動和形狀。為此目的，該裝置100的一些實施例可包括火焰輪廓元件125，其形狀形成為簡單的幾何形狀，諸如三角形、圓形或任意的形狀從而產生所需的效果，同時，所示的元件125具有類似于燭光或單獨火焰的形狀或外周輪廓。在圖1的特定實施方式100中，安裝在火焰輪廓125上方的點光源107用于導引光108朝向元件125從而在火焰輪廓元件125的表面上產生一光點127。可使用一個或多個光源107，當使用時，多個光源可以對齊，使得它們所產生的多個光點127在輪廓元件125的附近彼此對齊，即使輪廓元件125在正常操作中在上級或第二級擺錘部件121的動態活動D2 的作用下移動。光源107包括例如發光二極管(LED)或者其他高效的低功率光源，其與匯聚透鏡相結合從而光學導引所產生的光形成所需的尺寸和形狀。白熾光、有機發光二極管(OLED)或其他裝置也適用于光源107。可選擇地，窄束光源甚至激光與發散透鏡共同使用從而產生所需形狀和尺寸的光點107，例如，類似于元件125的形式/形狀的形狀以及類似于元件125或小于元件125的尺寸從而控制漏氣。光源107也可包括纖維光學光管從而將光從遠距離的發光裝置傳送至所需的位置和角度。光源107可如圖1所示向下投射，或者向上，或者任何角度來滿足裝置100的特定應用或實施的需求。在一些情況下，火焰輪廓125會稍微彎曲而不與擺錘121垂直對齊或者稍微與擺錘121對齊，從而從光源107反射光至觀眾的預期位置。光源107可使用彩色光源或濾波器而形成彩色光。光源107可包括多個光源從而產生若干種顏色，該光源可被靜態或動態供能從而提供顏色變化。所產生的這些類型的受控光可提升本發明的效果，但是在大多數情況下是不必要的，并且實際上會在特定應用下不利于所需產生的效果，因為如前文所指出的那樣，采用直接調制以及自身控制模擬火焰效果在許多情況下不會產生合適的效果。但是，作為根據本發明的基本動態光移動原理的加強，這種直接操縱光的輸出和控制光輸出會在特定應用中產生所需的結果。可選擇地，或者另外，火焰輪廓125的表面以單一顏色、逐漸變化的顏色或包括黃色、橙色、紅色和/或藍色的花色進行著色，上述顏色可單獨使用或共同使用，或者加入光源107中的白光發光裝置。在一些情況下，著色可以采用熒光顏色(例如，白天發光類型的顏色)從而實現所需的結果，使得熱量或升溫的感覺與真實火焰相關聯。元件125上的白色或彩色光點127反射的光具有取決于由光源107產生的光的顏色和光點127所落在的輪廓元件125的表面的顏色這二者的顏色。隨著輪廓元件125在空間中隨著擺錘部件121的動態位移進行移動，其相對于光源107的角度持續地變化，并且響應地或者一致地，所反射的光的強度以復雜的動態的方式改變。這一效果可在當輪廓元件125被扭轉或是三維結構時被改變。為了通過一個光源107得到前光和后光，可選擇元件125(以及其著色/材料)使得所接收光108的一部分被反射，一部分被允許通過至相對側或背面。例如，元件125的紋理、顏色和/或材料可使得大約40%至60%的光(例如，大約一半)被反射，同時剩余的光(例如，大約一半)通過，此時元件125至少局部半透明。采用這種方式，展示元件125的前部和后部由光源107的光108點亮。圖2示意性地示出根據本發明的一項實施例的簡單驅動裝置200，諸如用于動態火焰裝置100 (火焰裝置100的部件在驅動200中具有類似的附圖標記)。在圖2的實施方式中，設置動力源201，該動力源可包括電池、AC / DC電源、太陽能電源或者上述電源的組合或變化方案，產生具有足夠電壓、電流和頻率的電能，滿足光源或引擎107和信號發生器203的使用。在一些示例性實施例中，光引擎107和信號發生器203 二者由直流電流驅動并且不被顯式地管理或控制。可選擇地，控制器線路(未示出)可被包括并且操作從而改變輸出至光引擎107和/或信號發生器203的輸出，從而產生各種結果。在一項實施例中，信號發生器203在示例性實施例中生成正弦輸出，但是在其他情況下，其可產生方波、脈沖調制、幅值調制、頻率調制或其它輸出波形，對于由線圈101產生的電磁場M1具有預期的效果。在一項優選實施例中，發生器203提供間歇性地受干擾的方波(例如，每隔這么多的脈沖(諸如32個脈沖)方波落下，然后在暫停/干擾之后重新開始從而提升不規則的效果)。在另一示例性實施方式中，信號發生器203類似于產生連接至線圈101的60Hz正弦輸出的傳統同步脈沖電路。當使用多個線圈101時，信號發生器203可適于產生多個輸出，這些輸出可以是同步的或不同步的。可以考慮，當電源201連接至AC主路或線路源時，可使用簡單的變壓器來產生相應于線圈101的所需波形并且消除對于信號發生器203的需求。圖3和圖4示出動態火焰裝置300的備選實施例，其中，根據本發明的機構實現為可與具有燈插座的標準燈固定結構相匹配的形狀因數。如此，圖3和圖4所示的該實施例300能夠實現相應于傳統燈泡的擰入替代結構，將傳統光夾具變換為閃爍的燭光狀的火焰外觀。圖3和圖4從大概正交的不同的視角示出裝置300的相同實施例。具有類似附圖標記的元件對應于這兩幅圖中的類似元件。一般地，圖3和圖4所示的實施例的材料、結構和操作類似于參照圖1的獨立燭光插入結構所描述的實施例(例如，磁體的相互作用，電性產生磁場用于產生第一動態移動/位移，然后經由兩個永磁體之間的相互作用傳遞至第二級擺錘)。燈泡底座305配置成電性連接至燈插座，諸如標準的擰入式燈泡底座。但是，本發明也容易適于其他類型的燈泡殼體，包括兩個管腳壓制配合、接合銷釘、臺柱底部、微型螺釘以及用于鹵素和低電壓照明系統的各種底座。外殼302包括透明或半透明的材料，諸如塑料或玻璃并且用于設置參照圖1的裝置所述的第一級和第二級。不同于傳統燈泡，沒有必要在燈泡中(在外殼302中)保持減小的壓力，這樣與傳統燈泡技術相比，更多的材料和結構技術能夠用于本發明。但是，在一些實施方式中需要在外殼302或者其(各)側壁中包含氣體或者在燈泡302中包含降低的壓力。在裝置300的這一實施例中，可設置底座305與外殼302之間的氣密式密封。外殼302 (或者至少其(各)半透明側壁)可涂覆有彩色薄膜、熒光或磷光薄膜，或者其他涂層，整體或部分，以逐漸變化的方式，以及規則或不規則形狀來滿足特定應用300的需求。雖然圖3和圖4中沒有示出，但是實現電源201和信號發生器203的動能的裝置能夠嵌入在底座305中。與傳統燈泡相比，根據本發明的典型實施例使用低能量，執行這種功能所必需的部件可以是非常小的并且容易組裝或集成于底座305以及連接至驅動線圈301。下級或第一級擺錘部件311圍繞擺錘支承件312移動，其延伸穿過部件311中的孔313。擺錘部件311具有下部磁體314和上部磁體315，其位置、功能、組成和結構類似于上文參照圖1所述的下部磁體114和上部磁體115。擺錘部件311的操作類似于圖1所示的擺錘111的操作和移動,下部磁體314由磁場Ml通過嵌入底座305中的線圈/部件來驅動。由上部或第二磁體315產生的磁場M2經由磁場M2連接至上部擺錘部件321上的下部磁體324。上部擺錘321連接至或者集成于火焰輪廓325并且以類似于圖1中的上部擺錘121的方式操作，支承元件322延伸穿過孔323從而樞轉地安裝擺錘部件321。在操作中，諸如LED的光源307從自底座305中的電源201向上延伸的導體(未示出)接收動力。這些導體可沿著外殼302的內壁或外幣延伸。從光源307輸出的光形成為所需尺寸的點并且向下導引至火焰輪廓325的表面上(例如，如參照裝置100所討論的)，諸如采用透鏡/集中器317。可選擇地，從光源307輸出的光能夠使用形成在外殼302的內表面上的反射器而被重新導向，使得光進行反射并且以一定角度導引朝向火焰輪廓325。光源307也可定位在底座305中并且直接地或者使用反射器向上導向以在火焰輪廓325的表面上形成點。例如，通過采用拋物面形或其它凸面形狀使得外殼302的上端具有反射性，其焦點能夠經調節從而形成在需要光點的位置。位于底座305附近的相對擴散的光源307將向上傳遞散射光，其然后集中進入形成在火焰輪廓325處的點中。圖5和圖6示出一項備選實施例，其中，根據本發明的機構/裝置500實現為可與具有標準燈槽的標準燈夾具匹配的形狀因數，但是其中，機構500布置成使得底座505位于使火焰輪廓元件525驅動移動的動態移動機構(用于通過樞轉安裝的擺錘部件經由磁場相互作用傳遞動態移動的第一級和第二級)的上方。圖5和圖6從大概正交方向不同的視角示出相同的實施例。采用類似附圖標記的元件對應于圖5和圖6中類似的元件。類似于圖3和圖4所示的實施例，圖5和圖6的實施例理想地能夠實現用于傳統燈泡的擰入替代結構，將傳統照明夾具轉換成閃爍的燭光狀火焰外觀。一般地，圖5和圖6所示的實施例的材料、結構和操作類似于參照圖1的單獨燭光插入結構以及圖3和圖4的燈泡實施方式所述的實施例。燈光底座505配置成電性連接至燈插座，諸如標準擰入式燈泡底座，雖然本發明也容易適用于包括兩個管腳壓制配合、接合銷釘、臺柱底部、微型螺釘以及用于鹵素和低電壓照明系統的各種底座的其他類型的燈泡底座。外殼502包括透明或半透明的材料，諸如塑料或玻璃。不同于傳統燈泡，沒有必要保持燈泡外殼502中減小的壓力，這樣與傳統燈泡技術相比，能夠將更大范圍的材料和構造技術應用于本發明。但是，在一些實施方式中需要在燈泡502中包含氣體或者在燈泡302中包含降低的壓力，在這種情況下，可設置底座505與外殼502之間的氣密式密封。外殼502可涂覆有彩色薄膜、熒光或磷光薄膜，或者其他涂層，整體或部分地，以逐漸變化的方式，以及規則或不規則形狀來滿足特定應用的需求。實現動力源201和信號發生器203的功能的裝置可在一些實施例中嵌入底座505，例如選擇性地產生驅動磁場Mp與傳統燈泡相比，根據本發明的典型實施例500使用低電能，實現那一功能所必需的部件可以是非常小的并且容易組裝或者集成于底座505中以及連接至驅動線圈501。第一級擺錘511圍繞擺錘支承件512移動，其延伸穿過孔513從而樞轉地安裝或支承擺錘511。擺錘511具有第一或“下部”磁體514和第二或者“上部”磁體515，它們的位置、功能、組成和結構類似于參照圖1所述的下部磁體114和上部磁體115描述的位置、功能、組成和結構,例如,第一磁體514與磁場M1相互作用從而產生擺錘511的動態位移或移動Dl 擺錘511的操作類似于圖1所示的擺錘111的移動和操作。由上部磁體515產生的磁場M2連接至上部擺錘521上的下部磁體524從而使得其不規則地移動或者采用動態/隨意位移或移動D2a#。上部擺錘521連接至或者集成于火焰輪廓元件525并且以類似于圖1中的上部擺錘121的方式操作，因為其經由其中延伸穿過有支承元件522的那個孔523而樞轉地安裝。火焰輪廓元件525可包括倒置的錐形，可以是例如中空的吹塑部分(例如，在這一實例中的3D主體)。在操作中，諸如LED的光源507從向下延伸自底座505中的電源201的導體(未示出)接收動力。這些導體可沿著外殼302的內壁或外壁延伸。從光源507諸如通過透鏡/集中器517輸出的光形成入所需尺寸的點518并且向上導向至火焰輪廓525的表面上。可選擇地，從光源507輸出的光能夠使用形成在外殼502內表面上反射器(未不出)而被重新導引，使得光反射并且以一定角度朝向火焰輪廓525導向。光源307也可位于底座305中并且直接地或者使用反射器向下導引以在火焰輪廓元件525的表面上形成點。本發明可在實施過程中適用于許多變化從而滿足特定應用的需求。例如，形狀因數可被改變從而用作夜燈、桌燈、墻燈，或者需要閃爍火焰燈輸出的任何形狀因數。本發明可應用在固定和便攜式室外照明、天花板安裝夾具、墻壁安裝夾具、景觀照明、假日照明、手持照明等。另外，示出為圖1中的100的許多動態火焰元件可由單一組件驅動，其包括信號發生器和可插入墻壁插座的動力源或其他動力源。可使用多重光源，根據本發明的效果可通過火焰輪廓元件上或內的光源得以提升從而除了或代替投射至輪廓元件上的光而直接地發光。其他光學元件可包括在來自于光源的光路中，諸如散射裝置、反射器和燈罩來形成光源的形狀。類似地，該裝置外殼可采用分散裝置、反射器和燈罩來增強從而改變反射自火焰輪廓的光。在一項實施例中，動態火焰組件100定位在支承第一級外殼102和第二級外殼104的外殼或外罩中。這些外殼可由單獨的內部支承件代替，諸如燭光形狀的柱，其可使用在外殼體或外罩由光學透明/半透明材料形成時，使得“燭光”能夠被用戶看到，燭光形狀的支承件可具有內部軸或通道，其中如圖1所示或者以一定偏差支承擺錘111、121，例如，支承件123可相對于支承件113旋轉，使得這些支承件133、123并不是大體平行的，而是呈一定角度偏差，諸如當從上方或下方看時為橫向或甚至是垂直的。在一些實施方式中，磁性/鐵磁性標志/部件114、115、124設置在擺錘111、121的主體上，而在一些情況下，其可用于使其延伸自擺錘體，諸如通過采用磁體支架，由上部擺錘121等的底部剛性地或者樞轉地支承。光源107可以是LED或者類似的裝置，可將一個或多個透鏡定位在光源107與火焰125之間，從而塑成光108的形狀以實現特定的效果(例如，成為大約火焰127的尺寸和/或形狀)。外罩/外殼可包括燭光狀柱上方的布簾或帷幔(valance)從而支承光源/透鏡107并且也將它們從用戶面前隱去(例如，這一布簾或帷幔可以是不透明的，諸如采用裝飾性的鉻或者其他外部著色從而掩蓋光源107的存在)。
權利要求
1.一種用于模擬火焰的設備，包括 外殼，包括內部空間； 驅動機構，產生延伸進入外殼的內部空間中的隨著時間改變的電磁場； 擺錘部件，樞轉地安裝在外殼的內部空間內，該擺錘部件在相鄰于所述驅動機構定位的第一端包括磁體或含鐵的標志，其中該磁體或該含鐵的標志與隨著時間改變的電磁場相互作用，并且其中，所述擺錘部件還包括從擺錘部件的遠離所述驅動機構的第二端延伸的火焰輪廓元件；以及 光源，將光傳送至火焰輪廓元件上。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，響應于磁體或含鐵的標志與隨著時間改變的磁場之間的相互作用，具有火焰輪廓元件的擺錘部件隨著時間的經過以不規則的方式進行位移，從而火焰輪廓元件在接收來自于光源的光時具有動態活動。
3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述驅動機構包括由電線構成的線圈以及信號發生器，信號發生器將隨著時間改變的電流提供至所述線圈從而產生隨著時間改變的磁場。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，信號發生器產生正弦輸出。
5.根據權利要求3所述的設備，其中，信號發生器提供間歇性中斷的方波。
6.根據權利要求1所述的設備，其中，擺錘部件利用擺錘支承部件樞轉地安裝在內部空間內，擺錘支承部件在每一端附接到外殼的側壁，并且其中，擺錘支承部件延伸穿過擺錘部件中的孔。
7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述孔定位在擺錘部件上，使得響應于隨著時間改變的電磁場，擺錘部件的第一端的動態活動比擺錘部件的第二端的動態活動大至少兩倍。
8.根據權利要求7所述的設備，其中，擺錘支承部件包括剛性的V形的線。
9.根據權利要求1所述的設備，其中，光源位于外殼內，從而以向上的角度將光傳送至火焰輪廓上。
10.一種用于模擬火焰的設備，包括 外殼，包括內部空間； 驅動機構，產生延伸進入所述內部空間中的隨著時間改變的電磁場； 擺錘部件，樞轉地安裝在所述內部空間中，該擺錘部件在靠近所述隨著時間改變的磁場定位的第一端上包括磁體； 火焰輪廓元件，從擺錘部件的與第一端相反的第二端延伸；和 光源，適于將光傳送至火焰輪廓元件上； 其中，所述驅動機構包括由電線構成的線圈以及信號發生器，該信號發生器將隨著時間改變的電流提供至所述線圈從而產生所述隨著時間改變的磁場，并且 其中，響應于所述隨著時間改變的磁場，擺錘部件隨著時間的經過以不規則的方式進行位移。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述驅動機構還包括連接部件，該連接部件包括第一級擺錘部件，該第一級擺錘部件在所述由電線構成的線圈與所述擺錘部件的第一端之間樞轉地安裝在所述內部空間內。
12.根據權利要求11所述的設備，其中，第一級擺錘部件包括位于第一端的第一磁體和位于第二端的第二磁體，并且其中，第一級擺錘部件的第一端靠近所述由電線構成的線圈定位，從而第一磁體與隨著時間改變的電磁場相互作用。
13.根據權利要求12所述的設備，其中，響應于第一級擺錘部件以不規則的方式進行位移，擺錘部件以另一不規則的方式移位，從而火焰輪廓元件在接收來自于光源的光時具有動態活動。
14.根據權利要求12所述的設備，其中，擺錘部件和第一級擺錘部件每個包括細長的主體，其中，第一級擺錘部件的主體在相鄰于第一級擺錘部件的第二端的第一位置處由第一支承元件樞轉地支承，并且其中，擺錘部件的主體在相鄰于擺錘部件的第二端的第二位置處由第二支承元件樞轉地支承。
15.根據權利要求14所述的設備，其中，第一支承部件包括延伸跨過所述外殼的內部空間并且穿過第一級擺錘部件中的第一位置處的孔的剛性體，并且其中，第二支承部件包括延伸跨過所述外殼的內部空間并且穿過擺錘部件中的第二位置處的孔的剛性體。
16.根據權利要求15所述的設備，其中，所述第一級擺錘部件中的第一位置設置在第一磁體與第二磁體之間，并且相對于第一磁體來說更靠近第二磁體。
17.根據權利要求15所述的設備，其中，所述第一和第二支承部件的每個在分別與第一級擺錘部件和擺錘部件相配合的中心部分處朝向驅動機構延伸一距離。
18.一種用于模擬火焰的設備，包括 外殼，包括內部空間； 驅動機構，產生延伸進入外殼的內部空間中的隨著時間改變的電磁場，其中所述驅動機構包括線圈以及信號發生器，信號發生器將隨著時間改變的電流提供至所述線圈從而產生隨著時間改變的磁場； 擺錘部件，樞轉地安裝在外殼的內部空間內，所述擺錘部件在相鄰于所述驅動機構定位的第一端上包括磁體或含鐵的標志，其中，響應于隨著時間改變的電磁場，擺錘部件隨著時間的經過以不規則的方式進行位移，并且其中，擺錘部件還包括從擺錘部件的遠離所述驅動機構的第二端延伸的火焰輪廓元件；以及 光源，將光傳送至火焰輪廓元件上， 其中，擺錘部件利用擺錘支承部件樞轉地安裝在所述內部空間內，擺錘支承部件在每一端附接到外殼的側壁， 其中，擺錘支承部件延伸穿過擺錘部件中的孔，并且 其中，所述孔定位在擺錘部件上，使得響應于隨著時間改變的電磁場，擺錘部件的第一端的動態活動比擺錘部件的第二端的動態活動大至少兩倍。
19.根據權利要求18所述的設備，其中，信號發生器產生正弦輸出。
20.根據權利要求18所述的設備，其中，信號發生器提供間歇性中斷的方波。
21.根據權利要求18所述的設備，其中，擺錘支承部件包括剛性的V形的線。
22.根據權利要求18所述的設備,其中,光源位于外殼內，從而以向上的角度將光傳送至火焰輪廓上。
全文摘要
本申請公開一種用于模擬火焰的設備。該用于模擬火焰的設備包括外殼，包括內部空間；驅動機構，產生延伸進入外殼的內部空間中的隨著時間改變的電磁場；擺錘部件，樞轉地安裝在外殼的內部空間內，該擺錘部件在相鄰于所述驅動機構定位的第一端包括磁體或含鐵的標志，其中該磁體或該含鐵的標志與隨著時間改變的電磁場相互作用，并且其中，所述擺錘部件還包括從擺錘部件的遠離所述驅動機構的第二端延伸的火焰輪廓元件；以及光源，將光傳送至火焰輪廓元件上。
文檔編號F21S10/04GK103047604SQ201210236340
公開日2013年4月17日 申請日期2009年8月20日 優先權日2008年9月30日
發明者加里.W.施努克爾 申請人:迪斯尼實業公司