专利名称：用于模拟火焰的设备的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于动画形式发光的方法和系统，尤其涉及用于模拟提供动态光移动的闪烁火焰的系统、装置和方法。
背景技术：
对于专业效果艺术家的困难挑战是模拟单独一个的烛光火焰。模拟大火诸如壁炉或摄影棚布景中的火焰比较容易设计，因为它们一般是从远处观看的，大火的大部分效果包括发光发热和灰烬，这些都是容易模拟的。但是，单独一个烛光通常是从短距离观看的，效果的焦点落在灯芯上动态地或随意地移动的单独火焰的闪烁的光上。火焰是火的可见的、发光的部分。单独的火焰是燃料、温度渐变度、对流和周围空气流的复杂的动态相互作用。这些相互作用产生连续且随意移动的光，具有不同颜色的松散限定的区域，其中，各个区域在空间中动态地或者以不可预测的方式改变尺寸和形状。虽然具有复杂性，但是人们也非常熟悉自然火焰的外观，使得难于实现令人信服的、对于观看者来说外观真实或者自然的模拟，尤其是在观看距离只有短短的几英尺或更少的情况下。基于燃烧的烛光由于存在火焰和热量而会在许多环境下造成安全问题。这些传统的烛光是需要高度维护的，并且不适于在不进行持续维护的情况下长期使用在诸如宗教建筑物、主题公园、纪念碑、橱窗展示、博物馆等中。另一方面，传统的蜡制烛光产生的光会吸引很多人并且容易被制造出来用于很多种应用情况，诸如桌台照明、房间照明、墙壁灯台、宗教仪式、剧场照明、装饰性照明以及假日和特殊活动的照明。因此，一直需要一种人工的火焰模拟器，能够比传统的蜡或燃烧烛光使用得更加安全并且需要更少的维护，人工火焰模拟器或装置应当产生单独火焰的令人兴奋和实际的模拟并且可适合于各种形状因素。存在许多的火焰仿造创新性产品，使用各种方法来为展示的目的模拟真实火焰，诸如美国专利No. 7，125，142、No. 6，454，425、No. 4，550，363中所公开的装置。具体地说，美国专利No. 7，125，142记载一种使用多种颜色光固定至半透明壳体的装置，它们根据计算机程序而启用，尝试在不采用移动部件的情况下使光栩栩如生。美国专利No. 6，454，425公开一种烛光火焰模拟装置，包括吹气装置，用于产生空气流并且将流动的空气朝向火焰状的柔性部件导引，从而吹气并且振荡或者振动火焰状柔性部件从而模拟烛光。美国专利No. 4，550, 363公开一种装配有可透光和光散射灯外壳的电灯泡。这些和其他尝试所得到的火焰展示对于真实火焰的模拟来说具有相对较差的效果并且尚未被商业或零售市场广泛采用。另外，这种装置一般需要大量的能量输入并且需要频繁地更换电池，这会增加采购和操作成本并且为了持续使用需要比较麻烦的维护
发明内容
本发明通过设置动态(kinetic)火焰装置以及提供用于制造以及使用这种动态火焰装置的方法而解决上述和其他问题，该动态火焰装置产生由真实但是不规则的物理移动驱动的点火效果。本发明的一些实施例可包括驱动机构，该驱动机构促进和/或干扰重力、质量、电磁场强度、磁场、空气阻力和光之间的复杂相互作用从而实现动态或不规则的火焰效果，但是，有趣的是，复杂的相互作用不会被直接地调制或控制从而减小控制和/或驱动要求或部件。由动态火焰装置产生的移动和光能够产生令人信服地再现单独闪烁火焰的动态光输出的光，诸如可通过传统燃烧或蜡制蜡烛形成的火焰。更具体地说，设置一种设备来模拟火焰，诸如蜡烛等的火焰。该火焰模拟设备可包括具有一个或多个侧壁的外壳(或外壳部分)，限定具有第一级和第二级的内部空间(或上部空间和下部空间)。可设置诸如电线圈的驱动机构从而产生延伸入第一级的随着时间改变的电磁场。该设备也可包括枢转地安装在第一级的内部空间中的第一级摆锤部件。第一级摆锤部件可包括第一端上的第一磁体(例如，嵌入的或附接的永磁体)和第二端上的第二磁体(例如，嵌入的或附接的永磁体)。在一些情况下，第一端定位成相邻于该驱动机构，使得第一磁体与随着时间改变的磁场相互作用从而随着时间(或者跨过驱动机构的操作时间段/在驱动机构的操作时间段期间)动态地移动(或者按照不规则的方式移动)该第一级摆锤部件。该设备也可包括枢转地安装在第二级的内部空间中的第二级摆锤部件。该第二级摆锤部件包括第一端上的磁体(例如，连接至或嵌入该部件的永磁体)，第二级摆锤部件的这一端定位成相邻于第一级摆锤部件的第二端。在其他情况下，设置铁磁性材料代替磁体，例如，该驱动机构可将力施加在铁磁性材料的标志或元件上，这一第一级摆锤的另一端具有磁体或另一铁磁性材料(根据第一级摆锤包括磁体或铁磁性材料，第二级摆锤具有磁体或铁磁性标记/元件，这两个相邻部件其中的一个将是磁体)。在一些情况下，摆锤部件的两端间隔开从而避免物理/机械干涉，但是足够接近使得它们的磁体相互作用从而将第一级摆锤部件的动态移动传递至第二级摆锤部件。该第二级摆锤部件可进一步包括延伸自第二级摆锤部件的第二端的火焰轮廓元件。该设备也可包括适于选择性地将光传递至火焰轮廓元件上的光源。该驱动机构可包括电线线圈以及信号发生器，向该线圈提供随着时间改变的电流从而产生随着时间改变的磁场。在使用期间，响应于第一磁体与随着时间改变的磁场之间的相互作用，第一级摆锤部件可随着时间以不规则的形式产生位移。进一步地，在使用期间，响应于第一级摆锤部件采用不规则的形式进行的移动，第二级摆锤部件可采用另一不规则的形式进行移动，由此，该火焰轮廓元件具有动态移动，同时接收来自于光源的光。在该设备的特定实施例中，该第一和第二级摆锤部件的每个包括细长的平面体。该第一级摆锤部件的主体可在相邻于第一级摆锤部件的第二端的第一位置处由第一支承元件枢转地支承，第二级摆锤部件的主体可在相邻于第二级摆锤部件的第二端的第二位置处由第二支承元件枢转地支承。该第一支承部件可包括延伸跨过所述外壳的内部空间并且穿过第一级摆锤部件中的第一位置处的孔的刚性体(诸如线、杆、轴等)。类似地，第二支承部件可包括延伸跨过所述外壳的内部空间并且穿过第一级摆锤部件中的第二位置处的孔的刚性体。在其他实施例中，第一(以及，在一些情况下，第二)支承部件可以是柔性部件，诸如丝线等，从而允许下部摆锤进行比较不规则的运动，诸如允许柔性部件相对于其系绳端进行侧部-对-侧部的运动。该第一级摆锤部件中的第一位置可设置在第一磁体与第二磁体之间，并且相对于第一磁体来说更靠近第二磁体。在该设备的一些实施例中，所述第一和第二支承部件的每个在与第一和第二级摆锤部件相配合的中心部分处分别朝向驱动机构延伸一距离。根据一些实施例，该设备包括与一部分外壳配合或者作为一部分外壳的基部，并且该基部相邻于第一级定位。在这种实施例中，所述基部容纳所述驱动机构，其中，所述基部配置成电性连接至光插座从而为驱动机构和光源提供动力源。在其他实施例中，该电性连接可设置有具有插座的底座，诸如用于标准的墙壁插槽以允许底座直接地插入墙壁的插槽(例如，类似于夜灯，但是具有火焰效果)。
图1示出根据本发明的动态火焰效果装置的实施例的剖开透视图；图2示出根据本发明一项实施例的示例性驱动机构，可用在例如图1的装置中；图3示出根据本发明的动态火焰装置的备选实施例的横截面剖视图；图4以不同透视角度示出图3的实施例，诸如旋转大概90度；图5示出根据本发明的动态火焰装置的另一备选实施例的横截面剖视图；以及图6以不同透视角度示出图5的实施例，诸如旋转大概90度。
具体实施例方式本发明包括产生由真实、不规则和物理移动驱动的发光效果的装置以及制造和使用这种装置的方法。尝试模拟闪烁火焰的现有装置通常使用经调制或者受控的移动来模拟火焰，但是这些装置只能产生不太理想的结果，部分是因为自然火焰的复杂性是难于模仿或模拟的。可选择地，一些现有技术尝试控制或调制光源的强度、颜色和/或其他特性，诸如通过闪烁，这也产生了不太现实的结果。相对比地，本发明促进和/或干扰重力、质量、电磁场强度、磁场、空气阻力和光之间的复杂相互作用，但是这种复杂的相互作用并不是被直接调制或控制的。因此，根据本发明的系统生成的移动和光可产生令人信服地再现闪烁火焰的动态或随意光输出的光。本发明可调整适于很大范围的形状因数/因素(form factor)从而满足特定应用的要求。图1示出单独一个火焰的烛光的实施方式，而图3-6的实施方式示出以灯为基础的形状因数，可用作具有许多传统照明固定装置的灯泡备选方案。本发明的实施例的比例可以变化从而满足特定应用情况的功能和美学需求。这里描述的动力供给可通过电池、AC /DC电源、太阳能电池或其他可用的动力源提供。虽然本发明包括许多力之间的复杂相互作用，但是一般来说优选的是，本发明的元件可完全实施用于提升产品的可靠性和长寿命。因此，虽然这里描述了特定的强健的结构和部件的具体实例，但是实际的实施方式的复杂度可以进行变化。图1示出根据本发明的动态火焰装置100的实施例的切开透视图，类似于传统蜡制烛光，诸如支柱、烛心、容器腊烛、还愿光(votive)、茶光(tea light)等,取决于特定应用的比例和尺寸。图1示出制造方便的两级组件，但是本发明可实现为整体的单一级主体，采用图1所示的两级，或者在需要的情况下可采用三级或更多级。额外的级会影响形状因数以及所产生光的范围、速度和易变化性。一个级可根据特定级中的元件的特定几何尺寸而衰减或放大这些特性。设置驱动机构(或电性驱动移动引擎)101，用作产生随着时间改变的磁场，M1，这一机构可采用各种形式，诸如图1所示的线圈。在图1的实施例的基部处的驱动机构或线圈101包括缠绕曲线的线圈，其可以使用例如涂覆有绝缘体的导电电线形成。线圈101的绕组可通过将线保持到一起呈所需形状的胶带、粘合剂、环氧树脂或其他材料(未示出)而保持定位。线圈101可以是图1所示的大概圆形或者任何其他方便形状，诸如椭圆、方形、三角形或者不规则的形状。线圈101可具有空气芯部或中空的空间/空白，如图1所示，或者可使用磁性芯部，诸如铁、铁合金、铁素体、坡莫合金和其他可用的磁性铁心材料。该铁心可以位于在线圈101的大概中心位置，采用大体圆柱形的形状或者在特定应用情况下以不同或类似的形状而偏离中心。在一些实施例中，永磁体(未示出)可集成在线圈101中、设置在线圈101的表面上或者采用其它方式相邻于线圈101设置从而提供静态的磁场，该静态磁场随着当线圈101被供能时产生的随着时间改变的电磁场而累积(如图2所示)。虽然单独一个的线圈101示出在图1中，但是可以考虑也可使用两个或多个独立或同步的供能线圈，围绕烛光装置的中心轴线对称或不对称地分布(例如，向上延伸穿过第一级外壳102和第二级外壳104的轴线，在一些情况下穿过摆锤或摆动部件111、121)，从而产生复杂的磁场；但是，明确地控制磁场形状的这一复杂度和尝试可能使得返回的结果逐渐变小或者甚至不利地影响由图1所示的单独一个线圈实施方式产生的令人信服的结果。在操作中，线圈101由随着时间改变的电流供能从而在线圈101附近产生随着时间改变的磁场Mp在一些实施例中，芯部材料用于聚焦和导引所产生的磁场以及相应于本发明的操作改变动力需求。在相同或其它实施例中，永磁体使用在线圈101中或附近从而在由供能线圈101产生的随着时间改变的磁场M1上叠加一个静态磁场。该额外的静态磁场可用于改变动力要求以及选择性地改变或限定线圈101附近的磁场M1的形状。第一级103用于将由线圈101产生的随着时间改变的电磁场M1转化成动态移动Dl动态。第一级103定位成使得至少其基部处于由线圈101产生的电磁场M1中，当磁场M1存在时，第一级103中的元件磁性连接至线圈101。具体地说，定位或安装在摆锤或第一级摆锤部件111下端处的磁体114处于随着时间改变的电磁场M1中。磁体114优选地采用具有足够磁场强度的小型永磁体，响应于通过与由线圈101产生的随着时间改变的电磁场M1进行的相互作用而产生的排斥力或吸引力进行移动，使得摆锤部件111以随意或动态的方式产生位移，如箭头Dl所示。例如，摆锤部件111可具有细长的主体，诸如具有矩形、椭圆形或其它形状的薄的平面设计，可以采用塑料或其它非含铁材料形成(例如，宽度为大约O. 25至2英寸宽的塑料矩形，长度为大约O. 5至4英寸，以及厚度为O. 2英寸或更少)。位移Dl _#可在很大范围内变化从而实现本发明，但是可以采用随意的形式，离开原点或者停留位置以任何方向进行O. 5英寸或更多的移动。虽然本发明以磁体114的任何极性对齐进行操作，但是磁体114的极性对齐以及由线圈101产生的电磁场的极性对齐经协调或选择从而产生所需的结果或下部或第一级摆锤部件111的动态移动/位移，Dla#。例如，当线圈101产生面向上的北极时，那么具有面向下的南极的对齐磁体114 (这里可称为下部摆锤部件的第一或下磁体)将增加净吸引结合力，而具有面向下的北极的对齐磁体114将增加净排斥结合力，任一结构都可用在装置100的一些实施例中。以一角度对齐磁体114将在吸引结合力与排斥结合力之间的混合上具有可预测的效果并且在特定的应用中是合适的或者需要的。稀土族永磁体、铁氧体磁体、陶瓷磁体等适用于磁体114。也可将吸引性结合于电磁场的铁氧体材料替代磁体114。第一级或下部外壳102的形状可以大体呈管状，侧壁限定内部空间或空白以容纳下部摆锤部件111和用于磁场/磁力M1的相互作用空间或区域以及摆锤部件111的下磁体114。外壳102可具有由塑料、玻璃、陶瓷、模制环氧树脂或可形成为相应于特定应用的所需形状的其他材料形成的侧壁。外壳102在一些情况下可包括金属，但是一些金属可能会影响到电磁场。外壳102如图所示可以在每端都是敞开的或者在一端是敞开的或者在一些情况下可以采用可磁性渗透材料诸如玻璃、塑料等而在上端和/或下端被密封。第一级或下部外壳102可由真空密封和/或可被密封并且包含空气或液体从而操纵或控制摆锤111的缓冲从而响应于从线圈101输入的磁场M1而获得所需的响应性动态或随意位移/移动Dla态。在一些情况下，第一级外壳102、摆锤111和支承件113也可被认为是或称为结合部件，其设置在驱动机构或移动引擎101中(或者连接至这种机构，引擎或线圈)，并且额外地，第二摆锤部件121以及其火焰轮廓(silhouette) 125可被认为是火焰主体。下部或第一级摆锤部件111枢转地安装在设置于第一级外壳102中的支承元件中或者由该支承元件枢转地支承。这种枢转支承可采用多种方式设置成允许摆锤围绕枢转点或安装位置进行动态位移Dlaaf。例如，但是并不作为限制，摆锤部件111可具有形成为允许摆锤支承件113诸如杆、轴、线、丝等穿过的枢转孔112。在一些实施例中，支承件113是柔性的和/或具有允许其随着枢转支承的部件111移动的行进范围或跨度，例如，柔性的丝或线，能够侧部-至-侧部地移动一定量(并不是完全拉紧)从而将更多的不规则运动导引至下部摆锤部件111。例如，支承元件113可以是柔性的电线、线或丝线，长度大于外壳的直径(或者外壳102的侧壁之间的距离)，使得其具有一点游隙或松弛，允许其沿着任何方向移动离开其停留或原始位置(例如，移动360度离开停留位置一段距离或者诸如O. 5英寸或更大的位移，但是通常小于大约O. 25英寸)。但是，在其他实施例中，优选地支承元件113是刚性或半刚性的，并且不随着摆锤部件111移动。孔112形成在摆锤111的上半部，使得摆锤111的质量的大部分位于枢转孔112下方，而不是位于枢转孔112上方(例如，从上边缘等起测量的摆锤部件111的长度的O.1至0.45倍)。需要指出的是，随着枢转点的位置在摆锤111中心附近接近平衡，摆锤111变得逐渐增加地不稳定并且展现出不断增加的不规则移动。考虑这种情况，在图1所示的示例性实施例中，孔112的枢转点或位置相对于摆锤111的中间点向上移动(例如，在摆锤长度的O.1至O. 3的范围内)，这将增加火焰幻象的稳定性并且降低其移动Dlaaf，但是枢转点或孔112的这一定位将降低摆锤111的上端的移动范围，这在一些实施例中是需要的。枢转点112的位置可被选择成满足特定应用的需求。这种结构允许摆锤111悬挂在稳定位置，不受到电磁场的影响并且允许重力作用在摆锤部件111的质量上以及连接至摆锤111的下磁体114的质量上。其他机构，诸如允许进行多轴线移动的万向支架或其他(各)接头可用作由枢转孔112和支承元件113的组合形成的枢转安装件的备选方案。摆锤支承线113连接至外壳102的壁部从而在选定为将摆锤111大体定位在由外壳102的壁部限定的中空空间的中心的位置处进行支承，使得支承线113横跨过当外壳102具有圆形横截面时的直径。在一些优选实施例中，支承元件113可包括刚性或半刚性的线，诸如钢或钢合金线或杆并且优选地经弯折从而在需要摆锤111停留的位置处形成低点(例如，线113的端部的安装位置可以是在线113的低、中心点或枢转支承部分上方大约O.1至O. 5英寸或更多)。摆锤部件111中的孔112充分地大于支承线112的直径，使得摆锤111围绕支承线113摆动或自由地枢转，但是同时保持在大体上相同的位置和方向，除非摆锤111受到电磁场M1的干扰。采用这种方式，摆锤部件111的上部能够在大体锥形的范围内以摆锤移动Dl 而前后移动,采用孔112作为顶点，以及能够飘动。其组成类似于磁体114并且对齐于磁体114的小型永磁体115定位在摆锤111的上端，例如，在孔112与摆锤部件111的上侧或边缘之间。摆锤部件111相对于外壳102的尺寸使得其在外壳102中围绕由支承线113中的顶点、下倾、低点或凹陷限定的枢转位置自由地移动。在特定实施例中，摆锤111的长度选择为使得当如图1所示进行组装时摆锤111的下部位于壁102的最低部分上方，摆锤111的上部低于壁102的最高部分。这一结构抑制或防止在第一级103与第二级105中的元件之间产生机械相互作用以及摆锤111与线圈101之间产生机械相互作用。虽然能够容忍一些机械相互作用，但是通过防止机械相互作用，最终结果或者动态火焰效果被认为是更平稳的，同时更加地动态/随意以及类似于实际情况。 在操作中，电磁场使得磁体114相排斥地或者相吸引地移动。那一移动Dl _通过固定有磁体114的摆锤111而被转换。摆锤111的下端的移动的范围大于摆锤111的上端的移动的范围，其程度由孔112的位置确定(例如，相应于摆锤111的01_#可被认为是具有下部分量和上部分量，该下部分量是上部分量的两倍或四倍等)。重力趋向于将摆锤111返回至竖直位置，而随着时间改变的电磁场M1会持续地干扰摆锤111并且可用于防止返回至竖直位置处于稳定状态。在使用正弦改变电磁场的特定实例中，摆锤111相当高能地在周围摆动，沿着随意的方向，具有不同的位移幅值，Dla#。作用在摆锤111的表面区域上的空气阻力会缓冲摆锤111的移动。因此，摆锤111的尺寸和形状能够被改变从而提供特定应用所需的动态移动的速度和程度。在一些实施例中，通过使用比较不规则的形状诸如沙漏形状的部件111而控制空气阻力，在其他情况下，通过提供一个或多个网状或多孔部分来允许空气流过部件111的主体从而控制空气衰减。在其他情况下，摆锤部件111的下部可形成为更重，具有更多的表面面积/质量或者额外添加重量从而实现部件111的所需的并且可调节的动态活动/位移，Dlaafo第二级105包括外壳104,该外壳优选地具有基本上类似于外壳102的组成和尺寸，使得级103和105 (或者对应的外壳102、104)能够匹配或连接到一起从而形成具有单独或整体外观的烛光或装置主体。第二级105 —般用于连接至摆锤111的移动上端中的动态能量并且将那一动态能量转化为火焰轮廓元件或延伸体125的移动。第二级105的结构和操作类似于第一级103。上级摆锤部件121稍微短于外壳104的长度，经由枢转孔122在摆锤支承元件123例如在一些实施例中的刚性或半刚性线等上枢转地安装，在元件123的中心具有下部支承部分或区域。支承元件123在每端处安装至外壳104的侧壁(诸如在相对位置处的侧壁的上边缘处以拉伸跨过限定在外壳104的侧壁中限定的空间或空白)。第一或下磁体124 (类似于第一级摆锤部件111的第一或下磁体114以及第一级摆锤部件的第二或上磁体115的组成、尺寸和对齐方式，如上文所述)安装在摆锤部件121的下部(或第一)部分或端部处。磁体124定位成磁性连接至磁体115或者由磁场或力M2影响。磁性连接作用M2优选地是排斥性的，但是其也可以是吸引性的或者吸引性结合和排斥性结合之间的混合。例如，在一项有用的实施方式中，磁性结合是吸引性的，重力用于将摆锤部件带回至中央或中间位置。在使用中，这种情况中的线圈可提供环形形状的磁场，使得随着其移动附近的摆锤离开中间位置，吸引磁性结合在打开开关时实现自动开始。火焰轮廓元件125包括平整的或者立体主体,其材料优选地形成有火焰形状的外形或边界形状。火焰轮廓元件125从第二级摆锤部件121的上部(或第二)部分/端部的边缘或侧部向外延伸。元件125可包括片材，诸如纸或塑料，和/或采用与摆锤部件121的主体相同或不同的材料形成。火焰轮廓元件125可以是二维或扭曲的片材，以三维延伸，或者可以是完全三维的物体。火焰轮廓125的质量和空气阻力增加了摆锤121的质量和空气阻力，这样其结构一般在相对于摆锤部件121的上端或第二端定位枢转孔122时给予考虑。在操作中，由磁体115产生的磁场M2使得磁体124受排斥地移动或者吸引地移动。那一移动通过固定有火焰轮廓125的摆锤121传递,示出为具有第二动态或随意活动或者位移D2a#。由于采用第一级103的摆锤部件111，所以摆锤121的下端的移动或动态位移的范围或幅值比摆锤121的上端的移动的范围大一定程度，该程度由孔122相对于摆锤121的上部的边缘的位置确定(例如，动态位移D2在摆锤121的下端或下部/第一端或第一部具有比摆锤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/第一部中的移动是2至4倍)。在一项实施例中，第一级或下部摆锤部件111的活动范围较长，上摆锤121的活动范围较短，这可通过选择这些摆锤部件111、121的每个离开它们枢转点的距离而进行控制(例如，通过使枢转孔112远离磁体/铁磁性材料部件114比枢转孔122远离部件114更远而使得下摆锤111具有更多的移动)。在一些实施例中，枢转孔122设置在可比于燃烧蜡烛的烛芯基部的位置处(例如，第二级外壳104的上凸缘或边缘下方O.1至I英寸或更多)。重力趋向于使得摆锤121返回至竖直位置，而移动磁体115的磁场影响M2持续地干扰摆锤121并且抑制返回至竖直位置的稳定状态。作用在摆锤部件121和火焰轮廓元件125的表面区域上的空气阻力使得摆锤部件121的移动D2得以衰减。因此，摆锤部件121的尺寸和形状可被改变从而实现相应于装置100的特定应用或实施例所需的动态活动D2a#的速度和程度。需要指出的是，部件114、115、124可以是磁体或铁磁性材料,一个实施例设置相应于元件114的铁磁性标志，然后相应于元件115或124的铁磁性标志，另一实施例使用磁体作为元件114以及铁磁性材料作为元件115或124(例如，每对磁性结合的部件其中只有一个是磁体以实现所需的驱动力)。虽然前文所述的结构在火焰轮廓125中产生动态移动，但是并不只是元件125的这一移动或形状本身产生令人信服的火焰模拟。从装置100反射或产生的光的本质对于产生令人信服的效果来说也是重要的，不只是其元件的移动和形状。为此目的，该装置100的一些实施例可包括火焰轮廓元件125，其形状形成为简单的几何形状，诸如三角形、圆形或任意的形状从而产生所需的效果，同时，所示的元件125具有类似于烛光或单独火焰的形状或外周轮廓。在图1的特定实施方式100中，安装在火焰轮廓125上方的点光源107用于导引光108朝向元件125从而在火焰轮廓元件125的表面上产生一光点127。可使用一个或多个光源107，当使用时，多个光源可以对齐，使得它们所产生的多个光点127在轮廓元件125的附近彼此对齐，即使轮廓元件125在正常操作中在上级或第二级摆锤部件121的动态活动D2 的作用下移动。光源107包括例如发光二极管(LED)或者其他高效的低功率光源，其与汇聚透镜相结合从而光学导引所产生的光形成所需的尺寸和形状。白炽光、有机发光二极管(OLED)或其他装置也适用于光源107。可选择地，窄束光源甚至激光与发散透镜共同使用从而产生所需形状和尺寸的光点107，例如，类似于元件125的形式/形状的形状以及类似于元件125或小于元件125的尺寸从而控制漏气。光源107也可包括纤维光学光管从而将光从远距离的发光装置传送至所需的位置和角度。光源107可如图1所示向下投射，或者向上，或者任何角度来满足装置100的特定应用或实施的需求。在一些情况下，火焰轮廓125会稍微弯曲而不与摆锤121垂直对齐或者稍微与摆锤121对齐，从而从光源107反射光至观众的预期位置。光源107可使用彩色光源或滤波器而形成彩色光。光源107可包括多个光源从而产生若干种颜色，该光源可被静态或动态供能从而提供颜色变化。所产生的这些类型的受控光可提升本发明的效果，但是在大多数情况下是不必要的，并且实际上会在特定应用下不利于所需产生的效果，因为如前文所指出的那样，采用直接调制以及自身控制模拟火焰效果在许多情况下不会产生合适的效果。但是，作为根据本发明的基本动态光移动原理的加强，这种直接操纵光的输出和控制光输出会在特定应用中产生所需的结果。可选择地，或者另外，火焰轮廓125的表面以单一颜色、逐渐变化的颜色或包括黄色、橙色、红色和/或蓝色的花色进行着色，上述颜色可单独使用或共同使用，或者加入光源107中的白光发光装置。在一些情况下，着色可以采用荧光颜色(例如，白天发光类型的颜色)从而实现所需的结果，使得热量或升温的感觉与真实火焰相关联。元件125上的白色或彩色光点127反射的光具有取决于由光源107产生的光的颜色和光点127所落在的轮廓元件125的表面的颜色这二者的颜色。随着轮廓元件125在空间中随着摆锤部件121的动态位移进行移动，其相对于光源107的角度持续地变化，并且响应地或者一致地，所反射的光的强度以复杂的动态的方式改变。这一效果可在当轮廓元件125被扭转或是三维结构时被改变。为了通过一个光源107得到前光和后光，可选择元件125(以及其着色/材料)使得所接收光108的一部分被反射，一部分被允许通过至相对侧或背面。例如，元件125的纹理、颜色和/或材料可使得大约40%至60%的光(例如，大约一半)被反射，同时剩余的光(例如，大约一半)通过，此时元件125至少局部半透明。采用这种方式，展示元件125的前部和后部由光源107的光108点亮。图2示意性地示出根据本发明的一项实施例的简单驱动装置200，诸如用于动态火焰装置100 (火焰装置100的部件在驱动200中具有类似的附图标记)。在图2的实施方式中，设置动力源201，该动力源可包括电池、AC / DC电源、太阳能电源或者上述电源的组合或变化方案，产生具有足够电压、电流和频率的电能，满足光源或引擎107和信号发生器203的使用。在一些示例性实施例中，光引擎107和信号发生器203 二者由直流电流驱动并且不被显式地管理或控制。可选择地，控制器线路(未示出)可被包括并且操作从而改变输出至光引擎107和/或信号发生器203的输出，从而产生各种结果。在一项实施例中，信号发生器203在示例性实施例中生成正弦输出，但是在其他情况下，其可产生方波、脉冲调制、幅值调制、频率调制或其它输出波形，对于由线圈101产生的电磁场M1具有预期的效果。在一项优选实施例中，发生器203提供间歇性地受干扰的方波(例如，每隔这么多的脉冲(诸如32个脉冲)方波落下，然后在暂停/干扰之后重新开始从而提升不规则的效果)。在另一示例性实施方式中，信号发生器203类似于产生连接至线圈101的60Hz正弦输出的传统同步脉冲电路。当使用多个线圈101时，信号发生器203可适于产生多个输出，这些输出可以是同步的或不同步的。可以考虑，当电源201连接至AC主路或线路源时，可使用简单的变压器来产生相应于线圈101的所需波形并且消除对于信号发生器203的需求。图3和图4示出动态火焰装置300的备选实施例，其中，根据本发明的机构实现为可与具有灯插座的标准灯固定结构相匹配的形状因数。如此，图3和图4所示的该实施例300能够实现相应于传统灯泡的拧入替代结构，将传统光夹具变换为闪烁的烛光状的火焰外观。图3和图4从大概正交的不同的视角示出装置300的相同实施例。具有类似附图标记的元件对应于这两幅图中的类似元件。一般地，图3和图4所示的实施例的材料、结构和操作类似于参照图1的独立烛光插入结构所描述的实施例(例如，磁体的相互作用，电性产生磁场用于产生第一动态移动/位移，然后经由两个永磁体之间的相互作用传递至第二级摆锤)。灯泡底座305配置成电性连接至灯插座，诸如标准的拧入式灯泡底座。但是，本发明也容易适于其他类型的灯泡壳体，包括两个管脚压制配合、接合销钉、台柱底部、微型螺钉以及用于卤素和低电压照明系统的各种底座。外壳302包括透明或半透明的材料，诸如塑料或玻璃并且用于设置参照图1的装置所述的第一级和第二级。不同于传统灯泡，没有必要在灯泡中(在外壳302中)保持减小的压力，这样与传统灯泡技术相比，更多的材料和结构技术能够用于本发明。但是，在一些实施方式中需要在外壳302或者其(各)侧壁中包含气体或者在灯泡302中包含降低的压力。在装置300的这一实施例中，可设置底座305与外壳302之间的气密式密封。外壳302 (或者至少其(各)半透明侧壁)可涂覆有彩色薄膜、荧光或磷光薄膜，或者其他涂层，整体或部分，以逐渐变化的方式，以及规则或不规则形状来满足特定应用300的需求。虽然图3和图4中没有示出，但是实现电源201和信号发生器203的动能的装置能够嵌入在底座305中。与传统灯泡相比，根据本发明的典型实施例使用低能量，执行这种功能所必需的部件可以是非常小的并且容易组装或集成于底座305以及连接至驱动线圈301。下级或第一级摆锤部件311围绕摆锤支承件312移动，其延伸穿过部件311中的孔313。摆锤部件311具有下部磁体314和上部磁体315，其位置、功能、组成和结构类似于上文参照图1所述的下部磁体114和上部磁体115。摆锤部件311的操作类似于图1所示的摆锤111的操作和移动,下部磁体314由磁场Ml通过嵌入底座305中的线圈/部件来驱动。由上部或第二磁体315产生的磁场M2经由磁场M2连接至上部摆锤部件321上的下部磁体324。上部摆锤321连接至或者集成于火焰轮廓325并且以类似于图1中的上部摆锤121的方式操作，支承元件322延伸穿过孔323从而枢转地安装摆锤部件321。在操作中，诸如LED的光源307从自底座305中的电源201向上延伸的导体(未示出)接收动力。这些导体可沿着外壳302的内壁或外币延伸。从光源307输出的光形成为所需尺寸的点并且向下导引至火焰轮廓325的表面上(例如，如参照装置100所讨论的)，诸如采用透镜/集中器317。可选择地，从光源307输出的光能够使用形成在外壳302的内表面上的反射器而被重新导向，使得光进行反射并且以一定角度导引朝向火焰轮廓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导向以在火焰轮廓325的表面上形成点。例如，通过采用抛物面形或其它凸面形状使得外壳302的上端具有反射性，其焦点能够经调节从而形成在需要光点的位置。位于底座305附近的相对扩散的光源307将向上传递散射光，其然后集中进入形成在火焰轮廓325处的点中。图5和图6示出一项备选实施例，其中，根据本发明的机构/装置500实现为可与具有标准灯槽的标准灯夹具匹配的形状因数，但是其中，机构500布置成使得底座505位于使火焰轮廓元件525驱动移动的动态移动机构(用于通过枢转安装的摆锤部件经由磁场相互作用传递动态移动的第一级和第二级)的上方。图5和图6从大概正交方向不同的视角示出相同的实施例。采用类似附图标记的元件对应于图5和图6中类似的元件。类似于图3和图4所示的实施例，图5和图6的实施例理想地能够实现用于传统灯泡的拧入替代结构，将传统照明夹具转换成闪烁的烛光状火焰外观。一般地，图5和图6所示的实施例的材料、结构和操作类似于参照图1的单独烛光插入结构以及图3和图4的灯泡实施方式所述的实施例。灯光底座505配置成电性连接至灯插座，诸如标准拧入式灯泡底座，虽然本发明也容易适用于包括两个管脚压制配合、接合销钉、台柱底部、微型螺钉以及用于卤素和低电压照明系统的各种底座的其他类型的灯泡底座。外壳502包括透明或半透明的材料，诸如塑料或玻璃。不同于传统灯泡，没有必要保持灯泡外壳502中减小的压力，这样与传统灯泡技术相比，能够将更大范围的材料和构造技术应用于本发明。但是，在一些实施方式中需要在灯泡502中包含气体或者在灯泡302中包含降低的压力，在这种情况下，可设置底座505与外壳502之间的气密式密封。外壳502可涂覆有彩色薄膜、荧光或磷光薄膜，或者其他涂层，整体或部分地，以逐渐变化的方式，以及规则或不规则形状来满足特定应用的需求。实现动力源201和信号发生器203的功能的装置可在一些实施例中嵌入底座505，例如选择性地产生驱动磁场Mp与传统灯泡相比，根据本发明的典型实施例500使用低电能，实现那一功能所必需的部件可以是非常小的并且容易组装或者集成于底座505中以及连接至驱动线圈501。第一级摆锤511围绕摆锤支承件512移动，其延伸穿过孔513从而枢转地安装或支承摆锤511。摆锤511具有第一或“下部”磁体514和第二或者“上部”磁体515，它们的位置、功能、组成和结构类似于参照图1所述的下部磁体114和上部磁体115描述的位置、功能、组成和结构,例如,第一磁体514与磁场M1相互作用从而产生摆锤511的动态位移或移动Dl 摆锤511的操作类似于图1所示的摆锤111的移动和操作。由上部磁体515产生的磁场M2连接至上部摆锤521上的下部磁体524从而使得其不规则地移动或者采用动态/随意位移或移动D2a#。上部摆锤521连接至或者集成于火焰轮廓元件525并且以类似于图1中的上部摆锤121的方式操作，因为其经由其中延伸穿过有支承元件522的那个孔523而枢转地安装。火焰轮廓元件525可包括倒置的锥形，可以是例如中空的吹塑部分(例如，在这一实例中的3D主体)。在操作中，诸如LED的光源507从向下延伸自底座505中的电源201的导体(未示出)接收动力。这些导体可沿着外壳302的内壁或外壁延伸。从光源507诸如通过透镜/集中器517输出的光形成入所需尺寸的点518并且向上导向至火焰轮廓525的表面上。可选择地，从光源507输出的光能够使用形成在外壳502内表面上反射器(未不出)而被重新导引，使得光反射并且以一定角度朝向火焰轮廓525导向。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导引以在火焰轮廓元件525的表面上形成点。本发明可在实施过程中适用于许多变化从而满足特定应用的需求。例如，形状因数可被改变从而用作夜灯、桌灯、墙灯，或者需要闪烁火焰灯输出的任何形状因数。本发明可应用在固定和便携式室外照明、天花板安装夹具、墙壁安装夹具、景观照明、假日照明、手持照明等。另外，示出为图1中的100的许多动态火焰元件可由单一组件驱动，其包括信号发生器和可插入墙壁插座的动力源或其他动力源。可使用多重光源，根据本发明的效果可通过火焰轮廓元件上或内的光源得以提升从而除了或代替投射至轮廓元件上的光而直接地发光。其他光学元件可包括在来自于光源的光路中，诸如散射装置、反射器和灯罩来形成光源的形状。类似地，该装置外壳可采用分散装置、反射器和灯罩来增强从而改变反射自火焰轮廓的光。在一项实施例中，动态火焰组件100定位在支承第一级外壳102和第二级外壳104的外壳或外罩中。这些外壳可由单独的内部支承件代替，诸如烛光形状的柱，其可使用在外壳体或外罩由光学透明/半透明材料形成时，使得“烛光”能够被用户看到，烛光形状的支承件可具有内部轴或通道，其中如图1所示或者以一定偏差支承摆锤111、121，例如，支承件123可相对于支承件113旋转，使得这些支承件133、123并不是大体平行的，而是呈一定角度偏差，诸如当从上方或下方看时为横向或甚至是垂直的。在一些实施方式中，磁性/铁磁性标志/部件114、115、124设置在摆锤111、121的主体上，而在一些情况下，其可用于使其延伸自摆锤体，诸如通过采用磁体支架，由上部摆锤121等的底部刚性地或者枢转地支承。光源107可以是LED或者类似的装置，可将一个或多个透镜定位在光源107与火焰125之间，从而塑成光108的形状以实现特定的效果(例如，成为大约火焰127的尺寸和/或形状)。外罩/外壳可包括烛光状柱上方的布帘或帷幔(valance)从而支承光源/透镜107并且也将它们从用户面前隐去(例如，这一布帘或帷幔可以是不透明的，诸如采用装饰性的铬或者其他外部着色从而掩盖光源107的存在)。
权利要求
1.一种用于模拟火焰的设备，包括 外壳，包括内部空间； 驱动机构，产生延伸进入外壳的内部空间中的随着时间改变的电磁场； 摆锤部件，枢转地安装在外壳的内部空间内，该摆锤部件在相邻于所述驱动机构定位的第一端包括磁体或含铁的标志，其中该磁体或该含铁的标志与随着时间改变的电磁场相互作用，并且其中，所述摆锤部件还包括从摆锤部件的远离所述驱动机构的第二端延伸的火焰轮廓元件；以及 光源，将光传送至火焰轮廓元件上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，响应于磁体或含铁的标志与随着时间改变的磁场之间的相互作用，具有火焰轮廓元件的摆锤部件随着时间的经过以不规则的方式进行位移，从而火焰轮廓元件在接收来自于光源的光时具有动态活动。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述驱动机构包括由电线构成的线圈以及信号发生器，信号发生器将随着时间改变的电流提供至所述线圈从而产生随着时间改变的磁场。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，信号发生器产生正弦输出。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，信号发生器提供间歇性中断的方波。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，摆锤部件利用摆锤支承部件枢转地安装在内部空间内，摆锤支承部件在每一端附接到外壳的侧壁，并且其中，摆锤支承部件延伸穿过摆锤部件中的孔。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述孔定位在摆锤部件上，使得响应于随着时间改变的电磁场，摆锤部件的第一端的动态活动比摆锤部件的第二端的动态活动大至少两倍。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，摆锤支承部件包括刚性的V形的线。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，光源位于外壳内，从而以向上的角度将光传送至火焰轮廓上。
10.一种用于模拟火焰的设备，包括 外壳，包括内部空间； 驱动机构，产生延伸进入所述内部空间中的随着时间改变的电磁场； 摆锤部件，枢转地安装在所述内部空间中，该摆锤部件在靠近所述随着时间改变的磁场定位的第一端上包括磁体； 火焰轮廓元件，从摆锤部件的与第一端相反的第二端延伸；和 光源，适于将光传送至火焰轮廓元件上； 其中，所述驱动机构包括由电线构成的线圈以及信号发生器，该信号发生器将随着时间改变的电流提供至所述线圈从而产生所述随着时间改变的磁场，并且 其中，响应于所述随着时间改变的磁场，摆锤部件随着时间的经过以不规则的方式进行位移。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述驱动机构还包括连接部件，该连接部件包括第一级摆锤部件，该第一级摆锤部件在所述由电线构成的线圈与所述摆锤部件的第一端之间枢转地安装在所述内部空间内。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，第一级摆锤部件包括位于第一端的第一磁体和位于第二端的第二磁体，并且其中，第一级摆锤部件的第一端靠近所述由电线构成的线圈定位，从而第一磁体与随着时间改变的电磁场相互作用。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，响应于第一级摆锤部件以不规则的方式进行位移，摆锤部件以另一不规则的方式移位，从而火焰轮廓元件在接收来自于光源的光时具有动态活动。
14.根据权利要求12所述的设备，其中，摆锤部件和第一级摆锤部件每个包括细长的主体，其中，第一级摆锤部件的主体在相邻于第一级摆锤部件的第二端的第一位置处由第一支承元件枢转地支承，并且其中，摆锤部件的主体在相邻于摆锤部件的第二端的第二位置处由第二支承元件枢转地支承。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，第一支承部件包括延伸跨过所述外壳的内部空间并且穿过第一级摆锤部件中的第一位置处的孔的刚性体，并且其中，第二支承部件包括延伸跨过所述外壳的内部空间并且穿过摆锤部件中的第二位置处的孔的刚性体。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第一级摆锤部件中的第一位置设置在第一磁体与第二磁体之间，并且相对于第一磁体来说更靠近第二磁体。
17.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第一和第二支承部件的每个在分别与第一级摆锤部件和摆锤部件相配合的中心部分处朝向驱动机构延伸一距离。
18.一种用于模拟火焰的设备，包括 外壳，包括内部空间； 驱动机构，产生延伸进入外壳的内部空间中的随着时间改变的电磁场，其中所述驱动机构包括线圈以及信号发生器，信号发生器将随着时间改变的电流提供至所述线圈从而产生随着时间改变的磁场； 摆锤部件，枢转地安装在外壳的内部空间内，所述摆锤部件在相邻于所述驱动机构定位的第一端上包括磁体或含铁的标志，其中，响应于随着时间改变的电磁场，摆锤部件随着时间的经过以不规则的方式进行位移，并且其中，摆锤部件还包括从摆锤部件的远离所述驱动机构的第二端延伸的火焰轮廓元件；以及 光源，将光传送至火焰轮廓元件上， 其中，摆锤部件利用摆锤支承部件枢转地安装在所述内部空间内，摆锤支承部件在每一端附接到外壳的侧壁， 其中，摆锤支承部件延伸穿过摆锤部件中的孔，并且 其中，所述孔定位在摆锤部件上，使得响应于随着时间改变的电磁场，摆锤部件的第一端的动态活动比摆锤部件的第二端的动态活动大至少两倍。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，信号发生器产生正弦输出。
20.根据权利要求18所述的设备，其中，信号发生器提供间歇性中断的方波。
21.根据权利要求18所述的设备，其中，摆锤支承部件包括刚性的V形的线。
22.根据权利要求18所述的设备,其中,光源位于外壳内，从而以向上的角度将光传送至火焰轮廓上。
全文摘要
本申请公开一种用于模拟火焰的设备。该用于模拟火焰的设备包括外壳，包括内部空间；驱动机构，产生延伸进入外壳的内部空间中的随着时间改变的电磁场；摆锤部件，枢转地安装在外壳的内部空间内，该摆锤部件在相邻于所述驱动机构定位的第一端包括磁体或含铁的标志，其中该磁体或该含铁的标志与随着时间改变的电磁场相互作用，并且其中，所述摆锤部件还包括从摆锤部件的远离所述驱动机构的第二端延伸的火焰轮廓元件；以及光源，将光传送至火焰轮廓元件上。
文档编号F21S10/04GK103047604SQ201210236340
公开日2013年4月17日 申请日期2009年8月20日 优先权日2008年9月30日
发明者加里.W.施努克尔 申请人:迪斯尼实业公司