用于模拟蜡烛明火的系统技术方案

在本实用新型专利技术中提供一种用于模拟蜡烛明火的系统。在优选实施例中，本系统包括陀螺悬浮单元，其包括具有彼此相互垂直的轴线的两个旋转轮，以允许两个旋转自由度，模拟由其周围环境中的气流导致的蜡烛明火运动。使用由双金属制成的基于机电的致动器，以通过对陀螺悬浮单元施加致动力干扰陀螺仪的平衡。流过致动器的、由专用电子单元控制的电流允许与烛火的可见光图案一致的往复直线运动。烛火的不同光强度通过两个光源的组合获得，其中一个借助于全内反射通过光学装置传输到火焰显示器，并且另一个通过在其旁侧投射而传输到火焰显示器。

System for simulating candle flame

In the utility model, a system for simulating candle open flames is provided. In a preferred embodiment, the system includes a gyro levitation unit, which is mutually perpendicular to the axis of the two rotating wheel, to allow two degrees of freedom rotation caused by the airflow, simulate the candle flame movement in the surrounding environment. An electromechanical actuator based on a dual metal is used to balance the gyroscopic disturbance by imposing the dynamic disturbance on the gyro suspension unit. The current is controlled by the special electronic unit allows visible light pattern and candle light uniform reciprocating linear motion actuator, through the. The different light intensity through the combination of two light sources, one based on total internal reflection optical transmission through the device to monitor the flame, and the other one by the side and transferred to the flame projection display.

【技术实现步骤摘要】
用于模拟蜡烛明火的系统
本技术总体上涉及一种用于模拟能够包含用户特定期望的蜡烛明火的方法和系统。特别地，本技术涉及一种借助于一体结构设计来模拟蜡烛明火的可见光图案和相关运动的方法和系统，所述一体结构设计包括：包含在其中以模拟火焰的电子和机械控制单元，以及用于将光从至少一个光源引导到火焰显示器的光学装置。
技术介绍
蜡烛明火遵循基本物理学原理，其中它的火焰被看作是火的可见、气体部分。它由在稀薄区域中发生的高度放热反应导致。当蜡烛被点燃时，烛蜡中的燃料分子被允许蒸发。在该状态下，它们然后可以容易地与空气中的氧反应，在随后的放热反应中释放足够的热量以蒸发更多的燃料，因而维持固定的火焰。火焰中足够的能量将在一些瞬态反应中间体中激发电子，导致可见光的发出，原因是这些物质释放它们过量的能量。在火焰中发生的化学动力学过程是非常复杂的，并且通常涉及大量的化学反应和中间物质，其中大多数是自由基。蜡烛明火模拟的挑战在于保真度，要表现出以不同火焰燃烧的蜡烛具有许多不同含义和功能的微妙概念。蜡烛燃烧的方式可以具有隐藏的意义，因为它们在不同的情境下(例如，礼仪情境、仪式情境、象征性情境和功利性情境或同时的所有情境)可以发亮光或发暗光。在本
中已经存在一些类似的模拟烛。例如，在美国专利6,616,308中，提供了由具有透光性质的诸如石蜡的半透明材料制成的仿烛装置。所述仿烛装置包括光漫射体，光漫射体具有永久性外表面、在光漫射体内的腔以及在腔内的小的高密度光源，所述外表面包括具有通过熔化而看上去降低的凹陷中心部分的上表面，所述小的高密度光源从凹陷中心部分的底部下方的照射比光漫射体的其它表面更亮。它可以具有能够在白天时间关闭光的光感测功能和允许三到四个不同光级的闪烁电路，所述光级以伪随机方式变化，以便提供与被柔和气流干扰的烛火相似的光输出的真实变化。由于本专利的光源体放置在腔中的表面附近并且来自小区域，因此要求光源极亮，以使得光可以在烛体各处漫射。它也可以仅仅通过在一个或多个低频振荡器下改变到LED的电流来改变光源的亮度水平。然而，烛火的光图案不能由该装置模拟。在美国专利7,837,355中，提供了一种产生闪烁火焰效应的装置，其包括壳体，所述壳体包含有时变电磁场驱动机构来驱动在两端具有磁体的第一钟摆构件，以便与该机构相互作用来产生第一钟摆运动，接着与具有磁体的第二钟摆构件相互作用，以便对从第二钟摆构件延伸的火焰轮廓产生磁耦合效应。光源适于将光传输到火焰轮廓。第一和第二钟摆构件的运动的方向、幅度和频率受各种因素限制，包括：重力、用于驱动机构的时变电磁场的幅度和频率、第一和第二钟摆构件上的磁体的取向、第一和第二钟摆构件的质量、形状和尺寸、干预钟摆的运动的任何附加元件、作用于钟摆的运动的空气阻力等。为了驱动火焰轮廓的运动，该装置需要驱动机构、两个钟摆和任何其它中间元件之间的复杂的相互作用，这使其在制造和操作上变得复杂。在美国专利8,070,319(其是美国专利7,837,355的部分继续申请)中，进一步提供了具有一个钟摆构件的单级实施例以及两级壳体的实施例，该两级壳体具有壳体容纳的照明组件和侧壁磁体，用于成形和实现火焰体或第二钟摆构件的运动。根据单级实施例的一个实现方式，可以具有能够彼此配准的一个或超过一个的光源。当火焰轮廓在正常操作中与连接的钟摆构件一起移动时，其相对于光源的角度和反射光的强度以复杂的动力学方式连续地改变。在两级实施例中，壳体容纳的照明组件可以提供围绕火焰轮廓上的点的尺寸/形状的光束。除了由于时变磁场驱动机构产生的与下部或第一钟摆构件的相互作用而导致的动力学运动之外，侧壁磁体被配置成将第二动力学运动提供给上部钟摆构件。可以在磁体的数量、磁体在壳体中相对于上部钟摆构件的位置、磁体的形状等方面修改侧壁磁体，以便产生与动态磁场相互作用的静态磁场，从而产生火焰体的期望运动。在该专利的两级实施例中的附加照明组件和侧壁磁体可以提供更类似于实际开放火焰的增强照明效果和运动模式，但是问题在于仍然受到原始设计的磁场驱动机构固有的因素的限制。该专利中的新实施例在结构上仍然复杂，导致制造和操作的复杂性。在美国专利8,342,712(其是美国专利8,070,319的部分继续申请)中，还提供了一种光引擎控制器，以控制在火焰轮廓的相对侧或在其相同侧提供光的至少两个照明装置/组件。所述至少两个照明装置/组件可以提供相同或不同颜色的光，或者可以是单色或多色光源。光引擎控制器可以控制来自照明装置/组件的光的亮度或强度，并且提供驱动或控制信号。控制器可以包括处理器和电源，其中处理器可以管理包含火焰照明程序的存储器，所述火焰照明程序可由处理器执行，以使处理器从照明装置/组件传输用于驱动或操作光源的各种效果的控制信号。根据该专利的不同实施例的程序的模拟算法似乎更集中于改变两个照明装置/组件的亮度/强度，以便随时间产生期望的着色效果。尽管控制器被说成可由手动控制替换，但是似乎预先安装在控制器中的程序或手动控制并不能够提供相应的可见光图案来与火焰体相对于流动通过火焰体的气流的往复运动一致。换句话说，在该系列的美国专利中变化的着色效果和火焰体的运动之间没有关联。因此，本领域中，存在着一种还未得到满足的需求，即，需要一种无焰烛，其能够通过感测和响应于无焰烛周围的气流变化，而模拟具有不同火焰图案的燃烧的蜡烛。
技术实现思路
因此，本技术的一个目的是通过具有一体结构设计的无焰烛系统来模拟蜡烛明火的可见光图案和相关运动，所述一体结构设计包括：包含在其中以模拟蜡烛明火的电子和机械单元，以及用于将至少一个光源引导到火焰显示器的光学装置。本技术公开了一种用于模拟蜡烛明火的系统，所述系统包括保持器和基座，所述保持器包括陀螺悬浮单元、光学装置、第一光源、火焰显示器、配重和基于机电的致动器；所述基座包括第二光源、处理器和电源，其中所述陀螺悬浮单元包括安装在所述保持器的侧壁上的至少一个外平衡环和与所述光学装置物理地安装以实现正交旋转轴线的至少一个内平衡环；所述光学装置的一端与所述火焰显示器物理地连接，并且所述光学装置的另一端与所述配重物理地连接；所述基于机电的致动器定位在所述配重下方以及在所述光学装置和所述第二光源之间的空间处；所述第一光源安装在所述保持器的侧壁处，向所述火焰显示器提供侧向照明，而所述第二光源定位在所述基座上，通过所述光学装置向所述火焰显示器提供向上照明，使得显示在所述火焰显示器上的火焰图像的强度是来自所述第一光源和所述第二光源的所述照明的组合；所述基于机电的致动器、所述第一光源和所述第二光源由从所述处理器生成的脉冲宽度调制信号调制，使得所述基于机电的致动器的动态运动与来自所述第一光源和所述第二光源的组合照明的亮度的变化模式一致。所述光学装置可以包括用于将来自所述第二光源的照明引导到所述火焰显示器的凸透镜和光导。所述光导可以由包括丙烯酸树脂、聚碳酸酯、环氧树脂和/或其它光学照明材料的光学级材料制成。所述其它光学照明材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯。所述基于机电的致动器可以由双金属材料制成。所述双金属材料可以包括由镍和钛的不同晶体结构构成的、以线形式配置的镍-钛合金。所述基于机电的致动器可以对所述陀螺悬浮单元施加致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟蜡烛明火的系统，其特征在于，所述系统包括保持器和基座，所述保持器包括陀螺悬浮单元、光学装置、第一光源、火焰显示器、配重和基于机电的致动器；所述基座包括第二光源、处理器和电源，其中，所述陀螺悬浮单元包括安装在所述保持器的侧壁上的至少一个外平衡环和与所述光学装置物理地安装以实现正交旋转轴线的至少一个内平衡环；所述光学装置的一端与所述火焰显示器物理地连接，并且所述光学装置的另一端与所述配重物理地连接；所述基于机电的致动器定位在所述配重下方并在所述光学装置和所述第二光源之间的空间处；所述第一光源安装在所述保持器的侧壁处，向所述火焰显示器提供侧向照明，而所述第二光源定位在所述基座上，通过所述光学装置向所述火焰显示器提供向上照明，使得显示在所述火焰显示器上的火焰图像的强度是来自所述第一光源和所述第二光源的所述照明的组合；所述基于机电的致动器、所述第一光源和所述第二光源由从所述处理器生成的脉冲宽度调制信号调制，使得所述基于机电的致动器的动态运动与来自所述第一光源和所述第二光源的组合照明的亮度的变化模式一致。

【技术特征摘要】
2016.05.31 US 62/343,143;2016.12.21 US 15/387,1401.一种用于模拟蜡烛明火的系统，其特征在于，所述系统包括保持器和基座，所述保持器包括陀螺悬浮单元、光学装置、第一光源、火焰显示器、配重和基于机电的致动器；所述基座包括第二光源、处理器和电源，其中，所述陀螺悬浮单元包括安装在所述保持器的侧壁上的至少一个外平衡环和与所述光学装置物理地安装以实现正交旋转轴线的至少一个内平衡环；所述光学装置的一端与所述火焰显示器物理地连接，并且所述光学装置的另一端与所述配重物理地连接；所述基于机电的致动器定位在所述配重下方并在所述光学装置和所述第二光源之间的空间处；所述第一光源安装在所述保持器的侧壁处，向所述火焰显示器提供侧向照明，而所述第二光源定位在所述基座上，通过所述光学装置向所述火焰显示器提供向上照明，使得显示在所述火焰显示器上的火焰图像的强度是来自所述第一光源和所述第二光源的所述照明的组合；所述基于机电的致动器、所述第一光源和所述第二光源由从所述处理器生成的脉冲宽度调制信号调制，使得所述基于机电的致动器的动态运动与来自所述第一光源和所述第二光源的组合照明的亮度的变化模式一致。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学装置包括用于将来自所述第二光源的照明引导到所述火焰显示器的凸透镜和光导。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于机电的致动器由双金属材料制成。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述双金属材料包括由镍和钛的不同晶体结构构成的、以线形式配置的镍-钛合金。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基于机电的致动器对所述陀螺悬浮单元施加致动力以干扰所述陀螺悬浮单元的平衡，以便产生朝着所述火焰显示器的三轴锥形钟摆运动。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑则然，
申请(专利权)人：宇宙烛业制品厂有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港,81