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技術 運動学的な炎装置

出願人 ディズニーエンタープライゼスインコーポレイテッド
発明者 シュナクル、ゲイリーダブリュ.
出願日 2013年10月23日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2013-219766
公開日 2014年2月27日 (6年9ヶ月経過) 公開番号 2014-038865
状態 特許登録済
技術分野 照明装置の配光に係わる部品細部及び防護 非携帯用の照明装置またはそのシステム
主要キーワード 周囲気流 動き機構 旋回軸点 電磁気コイル 振子部材 形態因子 セラミック磁石 磁気透過性材料
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

揺らめく炎の効果を発生させる装置(100)を提供する。

解決手段

駆動機構(101)は、第1のステージ(103)へ延びる時間変化する電磁場を発生させる。第1の振子部材(111)は、第1のステージ(103)の内部空間に旋回可能に取り付けられ、第1および第2の端部上に第1および第2の磁石(114,115)を備える。第1の端部は、第1の磁石(114)が変化する電磁場と相互作用して振子部材(111)の動きを生じるように、駆動機構(101)に隣接している。

概要

背景

特殊効果アーティストに対する1つの困難な課題は、1つのろうそくの炎のシミュレーションである。暖炉または舞台装置など大きな火における模倣された炎については、それらの炎は通常一定の距離から眺められるので、また、大きな火の効果の大部分には輝きとくすぶりが含まれ、これは容易にシミュレートできるので、設計することは比較的容易である。しかしながら、1つのろうそくは、多くの場合、短い距離にて眺められ、効果の焦点は、灯芯上で運動学的にまたはランダムに動く単一の炎の揺らめく光にある。

炎は、火において、可視の、光を放射する部分である。単一の炎は、燃料温度勾配対流、および周囲気流の複雑な運動学的な相互作用である。これらの相互作用によって、様々な色の明確でなく形成された領域を有する、連続的かつランダムに動く光が生じる。この領域は寸法および形状が運動学的にまたは空間において予測不能に変化する。その複雑さにもかかわらず、自然の炎の外観は非常に馴染み深いものであるので、視認者現実らしくまたは自然に見える、説得力を有するシミュレーションを提供することは(特に、数フィート以下の短い観察距離にある場合)非常に困難である。

燃焼系のろうそくでは、炎および熱の存在のため、多くの環境において安全の問題が生じる。これらの従来のろうそくは維持にかかる手間が大きく、したがって、連続的に維持することなしでは、宗教建造物テーマパーク記念物ウィンドウディスプレイ博物館などにおける長期利用に適切でない。一方、従来のワックスろうそくは、多くの人々の嗜好に合う光を生じさせ、卓上照明室内照明、壁の突出燭台、信仰儀式劇場照明、装飾照明、ならびに休日および特別なイベント用の照明など、多種多様な用途のために容易に製造されることが可能である。したがって、従来のワックスまたは燃焼ろうそくより少ない維持でより安全に用いることの可能な人工シミュレータが継続的に必要とされており、この人工炎シミュレータまたは装置は、単一の炎の満足で現実らしいシミュレーションを行い、様々な形状因子適応可能である必要がある。

特許文献1〜3に開示されているものなど、表示を目的に実際の炎のシミュレートを行う様々な方法を利用する、様々な炎模倣ノベルティ製品がある。詳細には、特許文献1には、半透明外殻に付けられた複数の着色照明を用いる装置について記載されている。ここで、この照明は、可動部なしで光のアニメーションを行うことを試みるコンピュータプログラムに従って、エネルギーを与えられる。特許文献2には、ろうそくの炎をシミュレートする装置が開示されている。この装置は、ろうそくをシミュレートするように、炎に似せた可撓性部材を吹いて揺らす、すなわち、振動させるべく、気流を発生させて、炎に似せた可撓性部材に向けてその気流を案内するための吹付装置を備えている。特許文献3には、光透過性光散乱ランプケーシングが取り付けられた電球が開示されている。これらのおよび他の試みによって得られる炎の表示は、実際の炎の比較的劣った模倣でしかなく、商業市場または小売市場に広く採用されてはいない。加えて、そのような装置は、通常、相当なエネルギー入力を必要とするとともに、頻繁なバッテリ交換を必要とする。それによって購入および運用コストが上昇し、継続使用のためには望ましくないレベルの維持が必要となる。

概要

揺らめく炎の効果を発生させる装置(100)を提供する。駆動機構(101)は、第1のステージ(103)へ延びる時間変化する電磁場を発生させる。第1の振子部材(111)は、第1のステージ(103)の内部空間に旋回可能に取り付けられ、第1および第2の端部上に第1および第2の磁石(114,115)を備える。第1の端部は、第1の磁石(114)が変化する電磁場と相互作用して振子部材(111)の動きを生じるように、駆動機構(101)に隣接している。

目的

本発明は、アニメーション化された照明用の方法およびシステムに関し、より詳細には、運動学的な光の動きを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

炎をシミュレートするための装置であって、第1のステージおよび第2のステージを備えた内部空間を含むハウジングと、第1のステージの中へ延びる時間変化する電磁場を発生させる駆動機構と、第1の端部上の第1の磁石および第2の端部上の第2の磁石を備え、第1のステージの内部空間内に旋回可能に取り付けられた第1のステージ振子部材であって、第1のステージ振子部材の第1の端部が駆動機構に隣接して配置されていることによって、第1の磁石は前記時間変化する電磁場と相互作用する、第1のステージ振子部材と、第1のステージ振子部材の第2の端部に隣接して配置された第1の端部上の磁石を含み、第2のステージの内部空間内に旋回可能に取り付けられた第2のステージ振子部材であって、第2のステージ振子部材の第2の端部から延びる炎シルエット要素を含む、第2のステージ振子部材と、炎シルエット要素上に選択的に光を送るための光源と、を含む装置。

請求項2

第1のステージ振子部材の第1および第2の磁石ならびに第2のステージ振子部材の磁石は各々永久磁石を含む、請求項1に記載の装置。

請求項3

駆動機構は、ワイヤからなるコイルと、時間変化する電流をコイルに提供して時間変化する磁場を発生させる信号生成器と、を含む請求項1に記載の装置。

請求項4

第1の磁石と前記時間変化する磁場との間の相互作用に応答して、第1のステージ振子部材は時間を通じてランダムパターン変位される、請求項1に記載の装置。

請求項5

ランダムなパターンによる第1のステージ振子部材の変位に応答して、第2のステージ振子部材が別のランダムなパターンに変位されることによって、炎シルエット要素は光源から光を受け取るのと同時の運動学的動きを有する、請求項4に記載の装置。

請求項6

第1および第2のステージ振子部材は各々長尺状の本体を備え、第1のステージ振子部材の本体は、第1のステージ振子部材の第2の端部に隣接した第1の場所にて第1の支持要素によって旋回可能に支持されており、第2のステージ振子部材の本体は、第2のステージ振子部材の第2の端部に隣接した第2の場所にて第2の支持要素によって旋回可能に支持されている、請求項1に記載の装置。

請求項7

第1の支持部材は、ハウジングの内部空間に渡り、かつ、第1のステージ振子部材における第1の場所の孔を通じて延びる剛体を含み、第2の支持部材は、ハウジングの内部空間に渡り、かつ、第1のステージ振子部材における第2の場所の孔を通じて延びる剛体を含む、請求項6に記載の装置。

請求項8

第1のステージ振子部材における第1の場所は、第1および第2の磁石の間に配置され、第1の磁石より第2の磁石に隣接している、請求項7に記載の装置。

請求項9

第1および第2の支持部材は各々、第1および第2のステージ振子部材にそれぞれ係合する中央部分にて、駆動機構に向かって一定の距離だけ延びている、請求項7に記載の装置。

請求項10

第1のステージに隣接したハウジングに係合した基部をさらに備え、基部は駆動機構を収容し、基部は、照明ソケット電気的に結合して駆動機構および光源のための動力源を提供するように構成される、請求項1に記載の装置。

請求項11

運動学的な炎装置において、第1のステージおよび第2のステージを備えた内部空間を形成する側壁を備えたハウジングと、第1の端部の近傍に位置する第1の永久磁石および第2の端部の近傍に位置する第2の永久磁石を備えた長尺状の第1の振子部材であって、第1のステージ内に旋回可能に取り付けられている、第1の振子部材と、第1の端部の近傍に位置する第3の永久磁石と、第2の端部から延びる炎シルエット要素とを備えた、長尺状の第2の振子部材であって、ハウジングの第2のステージの内に旋回可能に取り付けられており、第1の端部が第1の振子部材の第2の端部に隣接しかつ離間されている、第2の振子部材と、動作時間中、第1の振子部材の第1の端部を含む第1のステージの一部内に時間変化する磁場を提供するコイルと、炎シルエット要素に向けて光を当てる光源と、を備える運動学的な炎装置。

請求項12

時間変化する磁場によって第1の永久磁石に変位力を加え、動作時間中の運動学的な動きによって第1の振子部材を休止位置から変位させることを含む、請求項11に記載の運動学的な炎装置。

請求項13

第2の永久磁石は第2の磁場を発生させ、第3の永続的な磁場は、第2および第3の永久磁石が相互作用するように、動作時間の少なくとも一部において第2の磁場内に位置し、第2の振子部材は第2および第3の永久磁石の相互作用に応答して運動学的な運動によって変位され、第1の振子部材は第2の振子部材の第2の移動範囲より大きな第1の移動範囲を有する、請求項12に記載の運動学的な炎装置。

請求項14

第1および第2の支持要素をさらに備え、第1の支持要素は、第1のステージ内の内部空間に渡り、第1の振子部材に設けられた孔を通じて延びる剛体を含み、第2の支持要素は、第2のステージ内の内部空間に渡り、第2の振子部材に設けられた孔を通じて延びる剛体を含む、請求項11に記載の運動学的な炎装置。

請求項15

第1および第2の振子部材は側壁から離間されており、第1の振子部材の第2の端部は第2の振子部材の第1の端部から離間されており、それによって、側壁に接触することなく第1および第2の振子部材の間で、第1の振子部材は時間変化する磁場による第1のランダムなパターンで駆動され、第2の振子部材は第1のランダムなパターンと異なる第2のランダムなパターンで駆動される、請求項14に記載の運動学的な炎装置。

請求項16

シミュレータにおいて、結合部材を含む電気駆動運動エンジンであって、結合部材において2つ以上の次元カオス的な運動を発生させる運動エンジンと、移動可能な炎本体であって、結合部材のカオス的な運動が移されるように結合部材に磁気的に結合された移動可能な炎本体と、炎本体に向けて光のスポットを放出する投光器と、を備える、炎シミュレータ。

請求項17

炎本体は光のスポットを受け取るための可視表面を有し、炎本体および光源は、光源から放出された光が炎本体の可視表面から視認者へ向かって反射されるように配置されている、請求項16に記載の炎シミュレータ。

請求項18

運動エンジンは、さらに、第1の端部と第2の端部とを形成する側壁を有する中空のハウジングと、ハウジングの第1の端部に隣接した電磁気コイルと、前記コイルに結合されており、駆動コイルに信号を提供して駆動コイルの近傍に時間変化する磁場を生成する駆動回路と、ハウジングに渡って広がりハウジング側壁に固定された支持ワイヤであって、支持ワイヤはV字形であり、支持ワイヤの頂点はハウジングの中間点に近く、側壁に沿って第1の端部より第2の端部に近い位置に配置されている支持ワイヤと、孔を有する振子であって、支持ワイヤは支持ワイヤ上の孔の回りに振子を旋回させるべく孔を通過する振子と、を備える請求項16に記載の炎シミュレータ。

請求項19

信号は方形波信号または正弦波信号であり、振子はハウジングの第1の端部に隣接した第1の端部と、ハウジングの第2の端部に隣接した第2の端部とを有し、振子は、第1および第2の端部がハウジング内に含まれるようにハウジングにおいて支持されている、請求項18に記載の炎シミュレータ。

請求項20

振子は支持ワイヤ上で平衡が保たれており、その質量の約半分より多くは孔の第1の端部側に存在する、請求項19に記載の炎シミュレータ。

請求項21

運動エンジンは、振子の第1の端部上、変化する電磁場による影響を受ける場所に配置された第1の磁気領域と、振子の第2の端部上に配置された第2の磁気領域と、をさらに備え、第2の磁気領域は結合部材を形成する、請求項19に記載の炎シミュレータ。

請求項22

前記コイルによって生成された電磁場を成形するように配置した磁心をさらに備える、請求項18に記載の炎シミュレータ。

請求項23

第1の端部と第2の端部とを形成する側壁を有する中空のハウジングと、ハウジングに渡って広がり、ハウジング側壁に固定された炎支持ワイヤであって、前記支持ワイヤはV字形であり、前記支持ワイヤの頂点はハウジングの中間点に近く、側壁に沿って第1の端部より第2の端部に近い位置に配置されている前記支持ワイヤと、を備え、炎本体は孔を有する振子を備え、炎支持ワイヤは炎支持ワイヤ上の孔の回りに振子を旋回させるべく孔を通過しており、振子はハウジングの第1の端部に隣接した第1の端部と、ハウジングの第2の端部に隣接した第2の端部とを有する、請求項16に記載の炎シミュレータ。

請求項24

振子は、その質量の半分より多くが孔の第1の端部側に存在するように平衡が保たれている、請求項23に記載の炎シミュレータ。

請求項25

振子は、さらに、振子の第1の端部上、運動エンジンの結合部材によって影響を受ける場所に配置された磁気領域と、振子の第2の端部に配置された炎形のシルエット、と、を備え、炎形のシルエットは炎本体の可視表面を形成する、請求項23に記載の炎シミュレータ。

請求項26

投光器は炎本体上において下方へ光を放出するように配置されている、請求項16に記載の炎シミュレータ。

請求項27

投光器は炎本体上において上方へ光を放出するように配置されている、請求項16に記載の炎シミュレータ。

請求項28

投光器は単色発光ダイオードスポットライトを含む、請求項16に記載の炎シミュレータ。

請求項29

球状のハウジングと、ハウジング内に旋回可能に取り付けられており、投射された光スポットを反射するように動作可能な表面を有する炎要素と、時間変化する磁場を用いて炎要素を移動させる運動エンジンと、を備える電球

請求項30

投射された光スポットは、発光ダイオードLED)光源と、LED光源からの光の出力経路に配置されており、炎要素の表面上のスポットへ光を集束させるように動作可能であるレンズと、によって生成される請求項29に記載の電球。

請求項31

LED光源および運動エンジンは、照明ソケットへねじ込まれたとき、電力を駆動する、請求項30に記載の電球。

請求項32

炎要素は逆円錐を含む、請求項29に記載の電球。

技術分野

0001

本発明は、アニメーション化された照明用の方法およびシステムに関し、より詳細には、運動学的な光の動きを提供する揺らめく炎をシミュレートするためのシステム、装置、および方法に関する。

背景技術

0002

特殊効果アーティストに対する1つの困難な課題は、1つのろうそくの炎のシミュレーションである。暖炉または舞台装置など大きな火における模倣された炎については、それらの炎は通常一定の距離から眺められるので、また、大きな火の効果の大部分には輝きとくすぶりが含まれ、これは容易にシミュレートできるので、設計することは比較的容易である。しかしながら、1つのろうそくは、多くの場合、短い距離にて眺められ、効果の焦点は、灯芯上で運動学的にまたはランダムに動く単一の炎の揺らめく光にある。

0003

炎は、火において、可視の、光を放射する部分である。単一の炎は、燃料温度勾配対流、および周囲気流の複雑な運動学的な相互作用である。これらの相互作用によって、様々な色の明確でなく形成された領域を有する、連続的かつランダムに動く光が生じる。この領域は寸法および形状が運動学的にまたは空間において予測不能に変化する。その複雑さにもかかわらず、自然の炎の外観は非常に馴染み深いものであるので、視認者現実らしくまたは自然に見える、説得力を有するシミュレーションを提供することは(特に、数フィート以下の短い観察距離にある場合)非常に困難である。

0004

燃焼系のろうそくでは、炎および熱の存在のため、多くの環境において安全の問題が生じる。これらの従来のろうそくは維持にかかる手間が大きく、したがって、連続的に維持することなしでは、宗教建造物テーマパーク記念物ウィンドウディスプレイ博物館などにおける長期利用に適切でない。一方、従来のワックスろうそくは、多くの人々の嗜好に合う光を生じさせ、卓上照明室内照明、壁の突出燭台、信仰儀式劇場照明、装飾照明、ならびに休日および特別なイベント用の照明など、多種多様な用途のために容易に製造されることが可能である。したがって、従来のワックスまたは燃焼ろうそくより少ない維持でより安全に用いることの可能な人工シミュレータが継続的に必要とされており、この人工炎シミュレータまたは装置は、単一の炎の満足で現実らしいシミュレーションを行い、様々な形状因子適応可能である必要がある。

0005

特許文献1〜3に開示されているものなど、表示を目的に実際の炎のシミュレートを行う様々な方法を利用する、様々な炎模倣ノベルティ製品がある。詳細には、特許文献1には、半透明外殻に付けられた複数の着色照明を用いる装置について記載されている。ここで、この照明は、可動部なしで光のアニメーションを行うことを試みるコンピュータプログラムに従って、エネルギーを与えられる。特許文献2には、ろうそくの炎をシミュレートする装置が開示されている。この装置は、ろうそくをシミュレートするように、炎に似せた可撓性部材を吹いて揺らす、すなわち、振動させるべく、気流を発生させて、炎に似せた可撓性部材に向けてその気流を案内するための吹付装置を備えている。特許文献3には、光透過性光散乱ランプケーシングが取り付けられた電球が開示されている。これらのおよび他の試みによって得られる炎の表示は、実際の炎の比較的劣った模倣でしかなく、商業市場または小売市場に広く採用されてはいない。加えて、そのような装置は、通常、相当なエネルギー入力を必要とするとともに、頻繁なバッテリ交換を必要とする。それによって購入および運用コストが上昇し、継続使用のためには望ましくないレベルの維持が必要となる。

先行技術

0006

米国特許第7,125,142号明細書
米国特許第6,454,425号明細書
米国特許第4,550,363号明細書

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、現実のカオス的物理運動によって駆動される照明効果を生じる運動学的な炎装置を提供することによって、また、そのような運動学的な炎装置を製造および使用するための方法を提供することによって、上述の問題および他の問題に対処する。本発明の一部の実施形態は、重力、質量、電磁場強度、磁場、空気抵抗、および光の間の複雑な相互作用を促進および/または撹乱して運動学的またはランダムな炎効果を得る、駆動機構を含んでよい。しかしながら、興味深いことには、この複雑な相互作用は、制御および/または駆動の要件または構成要素を減少させるように直接的に調整または制御されはしない。運動学的な炎装置によって発生された運動および光によって、従来の燃焼またはワックスろうそくによって提供され得るものなど、単一の揺らめく炎の運動学的な光出力を説得力のあるように再現する光が生じる。

課題を解決するための手段

0008

より詳細には、装置は、ろうそくその他の炎などの炎をシミュレートするために提供される。炎をシミュレートする装置は、第1のステージおよび第2のステージを備えた内部空間(または上側および下側の空間)を形成する、1つ以上の側壁(またはハウジング部分)を備えたハウジングを含んでよい。電気コイルなどの駆動機構が、第1のステージの中へ延びる時間変化する電磁場を発生させるために提供されてよい。この装置は、第1のステージの内部空間内に旋回可能に取り付けられている、第1のステージ振子部材も含んでよい。第1のステージ振子部材は、第1の端部上の第1の磁石(例えば、埋め込まれたまたは取り付けられた永久磁石)および第2の端部上の第2の磁石(例えば、埋め込まれたまたは取り付けられた永久磁石)を含んでよい。一部の場合、第1の磁石が時間変化する電磁場と相互作用して時間を通じて(または駆動機構用の動作期間を通じて/動作期間中に)第1のステージ振子部材を運動学的に変位させる(またはランダムなパターンにより変位させる)ように、第1の端部は駆動機構に隣接して配置されている。

0009

また、この装置は、第2のステージの内部空間内に旋回可能に取り付けられている、第2のステージ振子部材も含んでよい。第2のステージ振子部材は、第1の端部上の磁石(例えば、部材に取り付けられたまたは埋め込まれた永久磁石)を含み、第2のステージ振子部材のこの端部は、第1のステージ振子部材の第2の端部に隣接して配置されている。他の場合、強磁性体が磁石の代わりに提供される。例えば、駆動機構は、強磁性体のタグまたは要素に対し一定の力を加えてよく、この第1のステージ振子の他の端部は磁石または別の強磁性体を有する(第2のステージ振子は、第1のステージ振子が磁石を含むか強磁性体を含むかに応じて、それらの2つの隣接した構成要素のうちの1つが磁石であるように、磁石または強磁性のタグ/要素を有する)。一部の場合、振子部材の2つの端部は物理的/機械的な干渉を回避するために離間して配置されるが、しかしながら、それらの磁石が相互作用して第1のステージ振子部材の運動学的な動きが第2のステージ振子部材に伝わるのに充分なだけ近くに配置される。第2のステージ振子部材は、第2のステージ振子部材の第2の端部から延びる炎シルエット要素をさらに含んでよい。この装置は、炎シルエット要素上に選択的に光を送るように適合された光源も含んでよい。駆動機構は、ワイヤからなるコイルと、時間変化する電流をコイルに提供して時間変化する磁場を発生させる信号生成器と、を備えてよい。

0010

使用中、第1の磁石と時間変化する磁場との間の相互作用に応答して、第1のステージ振子部材は時間を通じてランダムなパターンに変位されてよい。さらなる使用中、ランダムなパターンによる第1のステージ振子部材の変位に応答して、第2のステージ振子部材が別のランダムなパターンに変位されることによって、炎シルエット要素は光源から光を受け取るのと同時の運動学的な動きを有してもよい。

0011

この装置の一部の実施形態では、第1および第2のステージ振子部材は各々長尺状の平坦な本体を備える。第1のステージ振子部材の本体は、第1のステージ振子部材の第2の端部に隣接した第1の場所にて第1の支持要素によって旋回可能に支持されてよく、第2のステージ振子部材の本体は、第2のステージ振子部材の第2の端部に隣接した第2の場所にて第2の支持要素によって旋回可能に支持されてよい。第1の支持部材は、ハウジングの内部空間に渡り、かつ、第1のステージ振子部材における第1の場所の孔を通じて延びる剛体(ワイヤ、棒、シャフトなど)を含んでよい。同様に、第2の支持部材は、ハウジングの内部空間に渡り、かつ、第1のステージ振子部材における第2の場所の孔を通じて延びる剛体を含んでよい。他の実施形態では、そのつながれた端部に対して可撓性部材の横方向の動きを可能とするなど、下側の振子のよりカオス的な動きを可能とするために、第1の(および、一部の場合には、第2の)支持部材は糸などの可撓性部材であってよい。第1のステージ振子部材における第1の場所は、第1および第2の磁石の間に配置され、第1の磁石より第2の磁石に隣接していてよい。この装置の一部の実施形態では、第1および第2の支持部材は各々、第1および第2のステージ振子部材にそれぞれ係合する中央部分にて、駆動機構に向かって一定の距離だけ延びている。一部の実施形態では、装置は、ハウジングに係合されたまたはハウジングの一部である基部を含み、第1のステージに隣接して配置されている。そのような実施形態では、基部は駆動機構を収容し、また、照明ソケット電気的に結合して駆動機構および光源のための動力源を提供するように構成されている。他の実施形態では、電気的な結合は標準的なコンセント用のプラグなどを有する基部によって提供され、基部がコンセントへ直接接続されることを可能としてもよい(例えば、常夜灯と同様。ただし炎の効果を有して)。

図面の簡単な説明

0012

本発明による運動学的な炎効果装置の一実施形態の部分分解図。
本発明の一実施形態による代表的な一駆動機構を示す図(例えば、図1の装置と共に用いることができる)。
本発明による運動学的な炎装置の一代替実施形態の断面図。
別の視点(約90度回転したものなど)により図3の実施形態を示す図。
本発明による運動学的な炎装置の別の代替実施形態の断面図。
別の視点(約90度回転したものなど)により図5の実施形態を示す図。

実施例

0013

本発明は、現実のカオス的な物理運動によって駆動される照明効果を生じる炎装置と、そのような装置を製造および使用するための方法とを含む。揺らめく炎をシミュレートすることを試みる従来の装置では、一般に、炎をシミュレートする調整または制御された動きが用いられているが、自然の炎の複雑さを模倣またはシミュレートすることは困難であるため、それらの装置では、部分的には理想に及ばない結果しか得られていない。これに代えて、一部の従来の装置では、点滅などによって、光源の強度、色、および/または他の特性を制御または調整することが試みられているが、これについても現実には及ばない結果しか得られていない。対照的に、本発明は、重力、質量、電磁場強度、磁場、空気抵抗、および光の間の複雑な相互作用を促進および/または撹乱するものの、その複雑な相互作用を直接的に調整または制御しない。したがって、本発明によるシステムにより発生される運動および光によって、揺らめく炎の運動学的なまたはランダムな光出力を説得力のあるように再現する光が生じる。

0014

本発明は、特定用途における必要を満たすように、様々な形態要因に適合させることが可能である。図1には、単一の炎のろうそくの実施形態を示し、図3〜6には、多くの従来の照明器具による電球の代替形態として用いられることの可能なランプ型の形態因子を示す。本発明の実施形態は、特定用途における機能的および審美的な必要を満たすように、規模が異なっている場合もある。本明細書に記載の電源は、バッテリ交流直流電源太陽電池、または他の利用可能な電源によって提供されてよい。本発明は多くの力の間の複雑な相互作用を含むが、本発明の要素が単に製品の信頼性および寿命を高めるために実施されてもよい。したがって、特にロバストな構造および構成要素による特定の実施例について本明細書に記載するが、実際の実施形態の複雑さは異なっている場合もある。

0015

図1には、特定用途の規模および寸法に応じて、柱状ろうそく、細ろうそく、容器入りろうそく、灯明ティーライトなどの従来のワックスろうそくに類似する、本発明による運動学的な炎装置100の一実施形態の部分分解図を示す。図1には製造上の便宜による2ステージアセンブリを示すが、本発明は、単一体、すなわち、1ステージの本体として実施されてもよく、図1に示すように2つのステージにより実施されてもよく、所望の場合には3つ以上のステージとして実施されてもよい。追加のステージは、形態要因と、生じる光の範囲、速度および変動性との両方に影響を与える。ステージは、その特定のステージ内の要素の特定の形状に応じて、それらの特性を弱めたり強めたりすることができる。

0016

駆動機構(または電気的に駆動される運動エンジン)101が提供され、時間変化する磁場M1を生じるように働く。この機構は、図1に示すようなコイルなど様々な形態を取ることができる。図1の実施形態の基部における駆動機構またはコイル101は巻線コイルを含み、これは、例えば、絶縁体コーティングされた導体ワイヤを用いて形成される。コイル101の巻線は、ワイヤを所望の形状にまとめて保持するテープ接着剤エポキシ樹脂、または他の材料(図示せず)により、適所に保持されてよい。コイル101は、一般に、図1に示すように円形であってもよく、楕円形方形三角形、または不規則な形状など、他の簡便な形状であってもよい。コイル101は、図1に示すようにコアまたは中空の空間/空隙を有してもよく、鉄、鉄の合金フェライトパーマロイ、および他の利用可能な磁心材料など磁心を用いてもよい。コアは、ほぼ円筒形状のコイル101内のほぼ中心に位置してもよく、異なるまたは同様の形状を有する特定用途において中心から離れていてもよい。

0017

一部の実施形態では、コイル101(図2に示す)に対しエネルギーが与えられるときに生じる時間変化する電磁場に累積する静磁場を提供するように、永久磁石(図示せず)は、コイル101に統合されてもよく、コイル101の表面に配置されてもよく、その他コイル101に隣接して配置されてもよい。図1には単一のコイル101を示しているが、より複雑な磁場を発生させるために、ろうそく装置の中心軸(例えば、第1、第2のステージハウジング102,104を通じて、また一部の場合には、振子または振子部材111,121を通じて上方へ延びる軸)の回りに対称または非対称に分配されている2つ以上の独立してまたは同期してエネルギーが与えられるコイルも用いられてもよいことが想定される。しかしながら、明示的に磁場の形状を制御することの複雑さや、その試みによって、利益が減少する場合や、図1に示す単一コイルの実施形態によって得られる説得力のある結果に有害な影響を与える場合もある。

0018

動作時には、コイル101には、コイル101の近傍に時間変化する磁場M1を発生させるように、時間変化する電流によってエネルギーが与えられる。一部の実施形態では、コアの材料は発生された磁場を集束および配向させ、本発明の動作の電力要件を変更するために用いられる。同じまたは他の実施形態では、永久磁石は、コイル101にエネルギ
ーを与えることによって生じる時間変化する場M1の上に静磁場を重ねるために、コイル101またはその近傍において用いられる。この追加の静磁場は、電力要件を変更するためやコイル101の近傍において磁場M1の形状を選択的に変更または形成するために用いられてもよい。

0019

第1のステージ103は、コイル101によって発生された時間変化する電磁場M1を、運動学的な動きD1Kineticへと変換するように機能する。第1のステージ103は、その電磁場M1が存在するとき、少なくともその基部がコイル101から発生された電磁場M1内にあるように、また第1のステージ103内の要素がコイル101に磁気的に結合されるように、配置されている。詳細には、振子または第1のステージの振子部材111の下端部に配置されたまたは取り付けられた磁石114は、時間変化する電磁場M1内にある。磁石114には、好適には、コイル101によって発生された時間変化する電磁場M1との相互作用から生じる斥力または引力に応答して振子部材111がランダムにまたは運動学的に(矢印D1Kineticによって示すように)変位されるように移動されるのに充分な磁場強度を有する、小さな永久磁石である。例えば、振子部材111は、プラスチックその他の非鉄材料から形成され得る矩形楕円、その他の形状を有する薄い平坦な設計など、長尺状の本体を有してよい(例えば、幅が約0.64〜5.1センチメートル(約0.25〜2インチ)、長さが約1.27〜10.2センチメートル(約0.5〜4インチ)、および厚さが約0.51センチメートル(0.2インチ)以下である矩形のプラスチック)。変位D1Kineticは、本発明を実施するために大きく異なっている場合があるが、開始位置からまたは休止位置において任意の方向に〜約1.27センチメートル(0.5インチ)以上の動きを有する、ランダムなパターンであってよい。

0020

本発明は任意の磁石114の極性整合で動作するが、磁石114の極性の整合およびコイル101によって発生された電磁場の極性の整合は、所望の結果、すなわち、下側または第1のステージの振子部材111の運動学的な動き/変位D1Kineticを生じるように、調整または選択される。例えば、コイル101が上向きのN極を発生させ、磁石114(本明細書では、下側の振子部材の第1のまたは下側の磁石と呼ぶ場合がある)を下向きのS極に整合させるとき、正味の結合引力は増加するが、磁石114を下向きのN極に整合させると正味の結合斥力が増加し、いずれの構成も装置100の一部の実施形態では有用な場合がある。磁石114を一定の角度で整合させると、結合引力および斥力の間の混合力に対し予測可能な影響が存在するので、特定用途において適切であるまたは所望される場合がある。希土類永久磁石フェライト磁石セラミック磁石などは、磁石114に適切である。また、磁石114を電磁場に引力結合されている鉄材料置換することも可能である。

0021

第1のステージまたは下側のハウジング102は、ほぼ筒状の形状であり、下側の振子部材111を含むための内部空間または空隙と、磁場/磁力M1と振子部材111の下側の磁石114との相互作用空間または領域とを形成する側壁を有する。ハウジング102は、特定用途に対する所望の形状を形成することの可能なプラスチック、ガラスセラミック成型されたエポキシ樹脂、または他の材料から形成された側壁を有してよい。ハウジング102は、一部の場合、金属を含んでよいが、一部の金属は電磁場に影響を与える場合がある。ハウジング102は、示すように各端部が開いていてもよく、一方の端部が開いていてもよく、一部の場合には、上側および/または下側の端部にて、ガラス、プラスチックなどの磁気透過性材料によって封止されていてもよい。第1のステージまたは下側のハウジング102は、コイル101からの入力磁場M1に応答して所望の運動学的またはランダムな変位/動きの応答D1Kineticを得るように振子111の減衰を操作または制御するために、真空に封止されていてもよく、空気または流体を含むように封止されていてもよく、その両方であってもよい。一部の場合、第1のステージハウジング
102、振子111、および支持部113も、駆動機構または運動エンジン101に提供される(またはそのような機構、エンジンまたはコイルに結合される)結合部材と考えられて、または呼ばれてよく、これに加えて、第2の振子部材121とその炎シルエット125とが炎本体と考えられてもよい。

0022

下側のまたは第1のステージの振子部材111は第1のステージハウジング102内に旋回可能に取り付けられるか、または第1のステージハウジング102内に提供される支持要素によって旋回可能に支持される。そのような旋回支持部は、振子を旋回軸点または取付場所の回りにD1Kineticだけ運動学的に変位させることを可能とするように、様々な手法により提供されてよい。例えば、限定ではないが、振子部材111は、棒、軸、ワイヤ、などの振子支持部113を通過させるように形成された、旋回軸孔112を有してよい。一部の実施形態では、支持部113は、可撓性であるか、一定の移動範囲または期間を有するか、またはその両方であり(例えば、可撓性であり横方向に幾らか動くことのできる(完全に張ってはいない)紐または糸)、旋回可能に支持された部材111と共に運動して下側の振子部材111に対しよりカオス的な動きを導入することを可能とする。例えば、支持要素113は、休止または開始位置から任意の方向に動く(例えば、休止位置から360度、〜約1.3センチメートル(0.5インチ)以上(しかしながら、多くの場合には約0.64センチメートル(約0.25インチ)未満)の距離または変位)ことを可能とする幾らかの遊びまたは緩みを有するように、ハウジングの直径(すなわち、ハウジング102の側壁間の距離)より大きな長さを有する、可撓性のワイヤ、線、または糸であってよい。他の実施形態では、しかしながら、支持要素113は硬質または半硬質であり、振子部材111と共に運動しないことが好適である。

0023

孔112は、振子111の質量のより多い分が旋回軸孔112より上でなく旋回軸孔112より下にあるように、振子111の上側半分に形成される(例えば、先端から測定して振子部材111の長さの0.1〜0.45倍などに)。なお、旋回軸点の場所が振子111の中心の近傍の平衡点に近づくにつれ、振子111は次第に不安定になり、次第にカオス的な動きを示す。このことに留意すると、図1に示す代表的な実施形態では、孔112の旋回軸点または旋回場所は振子111の中間点に対して上向きに動き(例えば、振子の長さの0.1〜0.3の範囲)、これによって安定性が増加し、炎幻像の動きD1Kineticは減少するが、この旋回軸点または孔112の配置によって振子111の上端部の運動範囲が減少し、これは一部の実施形態では所望される場合がある。旋回軸点112の場所は、特定用途の必要を満たすように選択されてよい。この構成によって、電磁場の影響のない安定な位置に振子111を吊持することが可能となり、振子部材111と振子111に取り付けられた下側の磁石114との質量に重力が作用することを可能とする。多軸の動きを可能とするジンバルその他のジョイントなど他の機構が、旋回軸孔112と支持要素113との組み合わせによって提供される旋回取付部の一代替形態として用いられてもよい。

0024

振子支持ワイヤ113は、ハウジング102の壁によって形成された中空の空間のほぼ中央に振子111を配置するように選択された場所における支持のため、ハウジング102の壁に取り付けられており、ハウジング102が円形の断面を有するとき、支持ワイヤ113は直径に渡る。一部の好適な実施形態では、支持要素113は、鋼もしくは鋼合金のワイヤまたは棒など、硬質または半硬質のワイヤを含んでよく、好適には、振子111を休止させることが所望される場所に低い地点を形成するように曲げられている(例えば、ワイヤ113の端部の取付場所は、ワイヤ113の低い中心点または旋回支持部より上に約0.25〜1.27センチメートル(約0.1〜0.5インチ)以上であってよい)。振子部材111における孔112は、振子111が支持ワイヤ113の回りに自由に揺れるまたは旋回するが、同時に、振子111が電磁場M1によって撹乱されない限りほぼ同じ場所および配向に保持されるように、支持ワイヤ112の直径より充分に大きい。こ
のように、振子部材111の頂部は、振子運動D1Kineticにより、孔112を頂点として有するほぼ円錐形の範囲内に前後に動くことや揺れることができる。

0025

小さな永久磁石115(磁石114と組成および整合が同様であってもよい)が、振子111の上端部(例えば、孔112と振子部材111の上側の面または縁との間)に配置される。振子部材111は、ハウジング102内において、支持ワイヤ113における頂点、俯角、低い点、または谷部によって形成される旋回場所回りに自由に動くように、ハウジング102に対して寸法を決定される。この特定の実施形態では、振子111の長さは、図1に示すように組み立てられたとき、振子111の下部が壁102の最下部より上にあり、振子111の上部が壁102の最上部より下にあるように選択されている。この構成によって、第1、第2のステージ103,105における要素間の機械的相互作用や振子111とコイル101との間の機械的相互作用が抑制または防止される。一部の機械的相互作用を許容することは可能であるが、機械的相互作用を防止することによって、最終的な結果、すなわち、運動学的な炎効果がより運動学的/ランダムかつ現実らしくなるとともに、より滑らかになると考えられる。

0026

動作時には、電磁場によって磁石114に引力または斥力による動きが生じる。この動きD1Kineticは、磁石114の付けられた振子111を通じて変換される。振子111の下端部の運動範囲は、孔112の位置によって決定される程度まで、振子111の上端部の運動の範囲より大きい(例えば、振子111のD1Kineticは、上側成分より大きい下側成分を有すると考えられる(下側成分において2〜4倍大きいなど))。重力は、振子111を直立位置復帰させる傾向があるが、時間変化する電磁場M1は振子111を連続的に撹乱させてよく、また、直立位置へと定常状態に復帰するのを防止するために用いられてよい。シヌソイド変化する電磁場を用いる特定の一例では、振子111は、変位D1Kineticの大きさを変化させながら、非常に活発にランダムな方向に躍動する。

0027

振子111の表面領域に対し作用する空気抵抗は、振子111の運動を減衰させる。したがって、振子111の寸法および形状は、特定用途において所望される運動学的な動きの速度および程度を提供するように変更されることが可能である。一部の実施形態では、空気抵抗は、砂時計形の部材111など、より不規則な形状を用いることによって制御され、他の場合には、空気減衰は、1つ以上のメッシュまたは有孔部分を提供して部材111の本体を通じた空気の流れを可能とすることによって、制御される。他の場合、振子部材111の下部は、部材111の所望の調整可能な運動学的な動き/変位D1Kineticを得るために、より大きな表面領域/質量を有すること、または重量を追加することによって、より重くされてよい。

0028

第2のステージ105は、ステージ103,105(または対応するハウジング102,104)が一体に係合または結合され、単一または一体の外観を有するろうそくまたは装置の本体を形成することが可能であるように、好適にはハウジング102とほぼ同様の組成および寸法を有するハウジング104を含む。第2のステージ105は、一般に、動いている振子111の上端部における運動エネルギーに結合し、その運動エネルギーを炎シルエット要素または延長部125の動きへと変換するように機能する。第2のステージ105の構造および動作は第1のステージ103のものと同様である。上側のステージの振子部材121は、ハウジング104の長さよりわずかに短く、要素123の中央に下側の支持部または領域を有する一部の実施形態では、旋回軸孔122を介して旋回可能に振子支持要素123(例えば、硬質または半硬質ワイヤなど)上に取り付けられる。支持要素123は、各端部においてハウジング104の側壁に対し取り付けられる(側壁の上側の縁においてハウジング104の側壁内に形成された空間または空隙を通じて伸びる反対の場所など)。第1の下側の磁石124(上述のように、第1のステージの振子部材11
1の第1下側の磁石114および第1のステージの振子部材の第2上側の磁石115と組成、寸法、および整合が同様である)は、振子部材121の下側の(または第1の)部分または端部にて取り付けられる。磁石124は磁石115に結合されるように、すなわち、磁場または磁力M2による影響を受けるように、配置されている。磁気結合M2は、好適には斥力であるが、引力であってもよく、引力結合および斥力結合の混合であってもよい。例えば、有用な一実施形態では、磁気結合は引力であり、重力は振子部材を中央または中立位置に戻すために用いられる。使用時には、そのような場合のコイルは、近くの振子を中立位置から動かすときに、磁気引力結合が電源投入時の自動開始を行うように、ドーナツ形に形成された磁場を提供してもよい。

0029

炎シルエット要素125は、好適には炎形の輪郭または周囲のパターンを有するように形成された材料からなる平坦または次元の本体を含む。炎シルエット要素125は、第2のステージ振子部材121の上側の(または第2の)部分/端部の縁または面から外側へ延びている。要素125は、紙またはプラスチックなどシート材料を含んでもよく、振子部材121の本体と同じ材料または異なる材料から形成されてもよく、またはその両方であってもよい。炎シルエット要素125は、2次元であってもよく、三次元に延びる歪んだシート材料であってもよく、完全に三次元の物体であってもよい。炎シルエット125の質量および空気抵抗は振子121の質量および空気抵抗を増加させるので、典型的には、その構成は、旋回軸孔122を振子部材121の上側または第2の端部に対し配置するとき、考慮に入れられる。

0030

動作時には、磁石115によって発生された磁場M2によって、磁石124に引力または斥力による動きが生じる。この動きは、第2の運動学的なもしくはランダムな動きまたは変位D2Kineticによって示すように、炎シルエット125の付けられた振子121を通じて変換される。第1のステージ103の振子部材111におけるように、振子121の下端部の動きもしくは運動学的な変位の範囲または大きさは、振子121の上部の縁に対して孔122の位置によって決定される程度まで振子121の上端部の動きの範囲より大きい(例えば、運動学的な変位D2Kineticは、振子121の下側または第1の端部/部分において、振子121の上側または第2の端部/部分におけるより大きな成分を有する(下側または第1の端部/部分における動きの2〜4倍大きいなど))。一実施形態では、第1のステージまたは下側の振子部材111の範囲がより長く、上側の振子121の範囲がより短いが、これは振子部材111,121の各々のその旋回軸点からの距離を選択することによって制御されてよい(例えば、構成要素124から旋回軸孔122よりも大きく旋回軸孔112を磁石/強磁性体構成要素114から離すことによって、下側の振子111がより大きい動きを有するようにする)。

0031

一部の実施形態では、旋回軸孔122は、燃焼ろうそく中に灯芯の基部と同等の場所に提供される(例えば、第2のステージハウジング104の上側リップ部または縁より下に約0.25〜2.54センチメートル(0.1〜1インチ)以上)。重力は、振子121を直立位置に復帰させる傾向があるが、動く磁石115の磁気効果M2は振子121を連続的に撹乱させ、直立位置へと定常状態に復帰するのを抑制する。振子部材121および炎シルエット要素125の表面領域に対し作用する空気抵抗は、振子部材121の動きD2Kineticを減衰させる。したがって、振子121の寸法および形状は、特定用途または装置100の実施形態において所望される運動学的な動きD2Kineticの速度および程度を提供するように変更されることが可能である。なお、構成要素114,115,124は磁石または強磁性体であってよく、一実施形態では、要素114に対し強磁性のタグが提供され、次いで要素115または124に対し強磁性のタグが提供される。別の実施形態では、要素114に磁石を用い、要素115または124に強磁性体を用いる(例えば、成分のうち各磁気結合対のうちの1つのみが所望の駆動力を提供する磁石である)。

0032

上述の構成では炎シルエット125において運動学的な動きが生じるが、この要素125の動きまたは形状のみが説得力のある炎シミュレーションを生じるのではない。装置100から反射されるまたは装置100によって発生される光の性質も、その要素の動きおよび形状以外の説得力のある効果を生じる際に重要である。この目的で、例示の要素125はろうそくまたは単一の炎と同様の形状または周囲のパターンを有するが、装置100の一部の実施形態は、所望の効果を生じさせるために、三角形、円など単純な幾何学形状または他の任意の形状に形成されている炎シルエット要素125を含んでよい。

0033

図1の特定の実施形態100では、炎シルエット125の上方に取り付けられたスポットライト107は、要素125に向けて光108が配向するようにして、炎シルエット要素125の表面に光のスポット127を生じさせる。1つ以上の光源107が用いられてもよく、用いられる場合には、複数の光源は、シルエット要素125が上側のまたは第2のステージの振子部材121の運動学的な動きD2Kineticによる通常動作により動く場合であっても、その生じた複数の光のスポット127がシルエット要素125の近傍において互いに整合するように整合されてもよい。

0034

光源107は、例えば、生じた光を所望の寸法および形状へと光学的に配向するための集束レンズと結合された発光ダイオードLED)または他の効率的な低電力光源を含む。また、白熱光有機発光ダイオード(OLED)、または他の装置も、光源107に適切である。これに代えて、狭いビーム光源(場合によってはレーザ)が、所望の形状および寸法、例えば、要素125のパターン/形状と同様の形状や、要素125と同様のまたはそれより小さい寸法の光スポット107を生じさせ、吹き付けを制御する発散レンズと共に用いられてもよい。また、光源107は、リモート発光装置から所望の場所および角度へ光を運ぶために、光ファイバ光導波路を含んでもよい。光源107は、図1に示すように下向きに投影してもよく、上向きに投影してもよく、装置100の特定用途または実施形態の必要を満たす任意の角度で投影してもよい。一部の場合、炎シルエット125は、光源107から予想される視認者の場所へ光を反射するように、垂直な整合または振子121との整合からわずかに曲がっていることが可能である。

0035

光源107は、色の付いた光源またはフィルタを用いて、着色されてもよい。光源107は、幾つかの色を発生させるために複数の光源を含むことができ、光源はカラーバリエーションを提供するために静的にまたは動的にエネルギーを与えられてもよい。これらの種類の制御された光の発生によって、本発明の効果が増強される場合もあるが、しかしながら、多くの例においては必要でなく、上述のように、多くの例では、シミュレートした炎の効果はそれ自身を直接変更および制御しても適切な結果を生じないので、一定の用途における効果から実際に減少する場合もある。しかしながら、本発明による基本的な運動学的な光の動きの原理の拡大として、そうした光出力の直接の操作および制御によって、特定用途においては所望の結果が生じる場合もある。

0036

これに代えて、または加えて、炎シルエット125の表面は、単独で、一緒に、または光源107における白色発光装置に加えて、単色、勾配色、または黄色、橙色、赤色、および/または青色を含む色パターンで着色される。一部の場合、着色は蛍光色(例えば、現実の炎に関連した熱または昇温感覚など所望の結果を得るような、日中光のような色)であってよい。要素125上の白色または着色光スポット127は、光源107によって生じる光の色と、シルエット要素125において光スポット127が当たる表面の色との両方に応じた色を有する光を反射する。シルエット要素125が振子部材121の運動学的な変位D2Kineticによって空間において動くにつれ、その光源107に対する角度は連続的に変化し、これに応じてまたは同時に、反射光の強度が複雑に、運動学的に変化する。この効果は、シルエット要素125が歪められるか三次元の構成であるとき
、変更されることが可能である。1つの光源107を用いて前面および後面の照明を行うために、要素125(およびその着色/材料)は、受信される光108の一部が反射され、また一部は反対の面すなわち背面に透過することが可能とされるように、選択されてよい。例えば、要素125のテクスチャ、色、および/または材料は、約40〜60パーセントの光(例えば、約半分)が反射され、残りの光(例えば、約半分)が透過され、要素125が少なくとも部分的には透明であるようであってよい。このようにして、表示要素125の前後の両方が単一の光源107からの光108によって照明される。

0037

図2には、運動学的な炎装置100と共に使用するためなど、本発明の一実施形態による単純な駆動装置200を概略的に示す(炎装置100の構成要素は駆動200において同様の参照符号を有する)。図2の実施形態では、電源201が提供される。電源には、光源または光エンジン107および信号生成器203による使用に充分足りる電圧、電流、および周波数電力を発生させるバッテリ、交流/直流電源、ソーラー電源、またはそれらの組み合わせもしくは変形が含まれる。一部の代表的な実施形態では、光エンジン107および信号生成器203の両方は直流によって駆動され、明示的に管理または制御されない。これに代えて、コントローラ回路(図示せず)が含まれ、光エンジン107および/または信号生成器203に対する出力を変化させるように動作されて、様々な結果を生成してもよい。

0038

一実施形態では、信号生成器203は代表的な実施形態におけるシヌソイド出力を発生させるが、他の場合には、パルス変調振幅変調周波数変調された方形波その他、コイル101によって発生される電磁場M1に対して期待される効果を有する出力形式を発生させてよい。好適な一実施形態では、発生器203は断続的に中断される方形波(例えば、多数のパルス(32パルスなど)のそれぞれにおいて低下し、休止/中断後に再始動してカオス効果を強化する)を提供する。別の代表的な実施形態では、信号生成器203は、コイル101に結合された60Hzのシヌソイド出力を発生させる従来のクロック回路と同様である。複数のコイル101が用いられるとき、信号生成器203は複数の出力(同期であっても非同期であってもよい)を発生させるように適合されてよい。電源201が交流主電源またはラインソースに結合される場合、単純な変圧器を用いてコイル101に所望の波形を発生させ、信号生成器203を不要とすることができると想定される。

0039

図3および図4には、本発明による一機構が標準的な照明ソケットを備えた標準的な照明設備に適合した形態要因により具体化されている、運動学的な炎装置300の一代替実施形態を示す。そのため、図3および図4に示す実施形態300では、従来の照明器具を揺らめくろうそくのような炎の外観に変換する、従来の電球用のねじ込み交換が可能となる。図3および図4には、同じ装置300の実施形態をほぼ直角に異なる視点から示す。両図において同様の符号の付された要素は同様の要素に相当する。一般に、図3および図4に示す実施形態の材料、構造、および動作は、図1独立型のろうそく埋込物に関して記載したものと同様である(例えば、2つの永久磁石の間の相互作用を介して第2のステージ振子部材に渡される第1の運動学的な動き/変位を生じるために磁石と電気的に発生される磁場との相互作用が用いられる)。

0040

電球基部305は、標準的なねじ込み型電球基部などの照明ソケットに電気的に結合するように構成されている。しかしながら、本発明は、二又プレスフィットバヨネット、枝付燭台基部、ミニチュアネジ、ならびにハロゲン照明および低電圧照明システムに用いられる様々な基部を含む、他の型の電球基部に対し容易に適合される。ハウジング302は、プラスチックまたはガラスなど透明または半透明の材料を含み、図1の装置100に関して記載した第1および第2のステージを提供するために用いられる。従来の電球と異なり、電球内(ハウジング302内)の減圧を維持する必要がないので、従来の電球技術と比較して、本発明には様々な材料および構築技術を用いることが可能である。しかしな
がら、一部の実施形態では、ハウジング302またはその側壁内に気体を含むこと、または電球302内に減圧を含むことが所望される場合がある。装置300のそのような一実施形態では、基部305とハウジング302との間の気密封止が提供されてよい。ハウジング302(またはその少なくとも半透明の側壁)は、特定用途300の必要を満たすように、着色フィルム蛍光性もしくは燐光性フィルム、またはその他、全体的もしくは部分的な、勾配を有する、もしくは規則的もしくは不規則なパターンの他のコーティングでコーティングされてよい。

0041

図3および図4には示していないが、電源201および信号生成器203の機能を実装する装置は、基部305に埋め込まれてもよい。本発明による代表的な一実施形態は従来の電球と比較して低い出力を用い、その機能を実装するのに必要な構成要素は非常に小さく、基部305内で容易に組み立てられ、または基部305に統合され、駆動コイル301に結合されることが可能である。下側のまたは第1のステージの振子部材311は、部材311の孔313を通じて延びる振子支持部312回りを移動する。振子部材311は、位置、機能、組成、および構造が図1に関して記載した下側の磁石114および上側の磁石115に類似した、下側の磁石314および上側の磁石315を有する。振子部材311の動作は、図1に示した振子111の動きおよび動作に類似しており、下側の磁石314は、基部305に埋め込まれたコイル/構成要素による磁場M1によって駆動される。上側のまたは第2の磁石315によって発生された磁場M2は、場M2を介して上側の振子部材321上の下側の磁石324に結合される。上側の振子321は炎シルエット325に取り付けられているか、または統合されており、図1の上側の振子121と同様に動作し、また、支持要素322は孔323を通じて延び、振子部材321を旋回可能に取り付ける。

0042

動作時には、LEDなど光源307は、基部305の電源201から上に延びている導体(図示せず)から出力を受け取る。これらの導体は、ハウジング302の内壁または外壁に沿って延びていてもよい。光源307からの光出力は、レンズ集中装置317などにより所望の寸法のスポットを形成し、下向きに炎シルエット325の表面へと案内される(例えば、装置100に関して上述したように)。これに代えて、光源307から出力される光は、ハウジング302の内面上に形成された反射器を用いて向きを変えられてもよいので、光が反射して炎シルエット325に向かって一定の角度で案内される。また、光源307が基部305に配置され、直接または反射器を用いて上向きに向けられ、炎シルエット325の表面にスポットを形成してもよい。例えば、放物線その他の凸面の形状を用いてハウジング302の上端部を反射性とすることによって、光のスポットが所望される場所に発生されるように調節可能な焦点を有する。基部305の近傍にある比較的拡散性の光源307は、拡散光を上向きに発し、これが次いで、炎シルエット325にて発生するスポットへと集中される。

0043

図5および図6には、本発明による一機構/装置500が標準的な照明ソケットを備えた標準的な照明設備に適合した形態要因により具体化されている一代替実施形態を示すが、基部505は炎シルエット要素525の駆動運動を提供する運動学的な動き機構(旋回可能に取り付けられた振子部材を通じた磁場相互作用を介して運動学的な動きを伝えるための第1および第2のステージ構成)より上にあるように、機構500が配置されている。図5および図6には、同じ実施形態をほぼ直角に異なる視点から示す。図5および図6において同様の符号の付された要素は同様の要素に相当する。図3および図4に示した実施形態と同様、図5および図6の実施形態では、望ましくは、従来の照明器具を揺らめくろうそくのような炎の外観に変換する、従来の電球用のねじ込み交換が可能となる。一般に、図5および図6に示す実施形態の材料、構築、および動作は、図1の独立型のろうそく埋込物、ならびに図3および図4の電球実施形態に関して記載したのに類似している。

0044

電球基部505は、標準的なねじ込み型電球基部などの照明ソケットに電気的に結合するように構成されているが、しかしながら、本発明は、二又プレスフィット、バヨネット、枝付燭台基部、ミニチュアネジ、ならびにハロゲン照明および低電圧照明システムに用いられる様々な基部を含む、他の型の電球基部に対し容易に適合される。ハウジング502は、プラスチックもしくはガラスなど透明または半透明の材料を含む。従来の電球と異なり、電球ハウジング502内の減圧を維持する必要がないので、従来の電球技術と比較して、本発明には様々な材料および構築技術を用いることが可能である。しかしながら、一部の実施形態では、気体を含むこと、または電球502内に減圧を含むことが所望される場合があり、そのような場合、基部505とハウジング502との間の気密封止が提供されてよい。ハウジング502は、特定用途の必要を満たすように、着色フィルム、蛍光性もしくは燐光性フィルム、またはその他、全体的もしくは部分的な、勾配を有する、もしくは規則的もしくは不規則なパターンの他のコーティングでコーティングされてよい。

0045

電源201および信号生成器203の機能を実装する装置は、一部の実施形態では、例えば、駆動磁場M1を選択的に発生させるために、基部505に埋め込まれてもよい。本発明による代表的な一実施形態500は従来の電球と比較して低い出力を用い、その機能を実装するのに必要な構成要素は非常に小さく、基部505内で容易に組み立てられ、または基部505に統合され、駆動コイル501に結合されることが可能である。第1のステージ振子511は、孔513を通じて延びて振子511を旋回可能に取り付けるまたは支持する、振子支持部512回りを移動する。振子511は、位置、機能、組成、および構造が図1に関して記載した下側の磁石114および上側の磁石115に類似した、第1の(すなわち「下側の」)磁石514と、第2の(すなわち「上側の」)磁石515とを有する。例えば、第1の磁石514は磁場M1と相互作用し、振子511の運動学的な変位または動きD1Kineticを生じる。振子511の動作は、図1に示す振子111の動きおよび動作に類似している。上側の磁石515によって発生された磁場M2は、上側の振子521上の下側の磁石524に結合されて、上側の振子521をカオス的にまたは運動学的/ランダムな変位または動きD2Kineticによって移動させる。上側の振子521は炎シルエット要素525に取り付けられているか、または統合されており、それを通じて支持要素522が延びている孔523を介して旋回可能に取り付けられているので、図1の上側の振子121と同様に動作する。炎シルエット要素525は逆円錐型を含んでよく、それは例えば、中空のブロー成型部品(例えば、この実施例における3次元の本体)であってよい。

0046

動作時には、LEDなど光源507は、基部505の電源201から下に延びている導体(図示せず)から出力を受け取る。これらの導体は、ハウジング302の内壁または外壁に沿って延びていてもよい。光源507からの光出力は、レンズ/集中装置517などにより所望の寸法のスポット518を形成し、上向きに炎シルエット525の表面へと案内される。これに代えて、光源507から出力される光は、ハウジング502の内面上に形成された反射器(図示せず)を用いて向きを変えられてもよいので、光が反射して炎シルエット525に向かって一定の角度で案内される。また、光源307が基部305に配置され、直接または反射器を用いて下向きに向けられ、炎シルエット要素525の表面にスポットを形成してもよい。

0047

本発明は、特定用途の必要を満たすように、多くの変形実施形態に適用可能である。形態要因は、例えば、揺らめく炎の光出力が所望される、常夜灯、卓上灯、壁突出燭台、その他の形態要因として機能するように変更されてよい。本発明は、固定および移動可能な屋外照明天井取付部、壁取付部、景観照明、祝祭照明、携帯照明などに対し適用できる。これに加えて、図1に100として示す複数の運動学的な炎要素は、信号生成器および電源を含みコンセントその他の電源へ接続できる単一のアセンブリによって駆動されてよい。

0048

複数の光源が用いられてもよく、その場合、本発明による効果は、炎シルエット要素上または炎シルエット要素中の光源によって、そのシルエット要素上に投影された光に加えて、または代えて、直接光を放出するように強化されてよい。他の光学要素(光源を形成する散乱装置、反射器、およびマスクなど)が光源からの光路に含まれてもよい。同様に、装置のハウジングは、炎シルエットから反射された光を変化させる散乱装置、反射器、およびマスクが追加されてもよい。

0049

一実施形態では、運動学的な炎アセンブリ100は、第1および第2のステージハウジング102,104を支持する、外側ハウジングまたはカップ内に配置される。これらのハウジングは、ろうそく形の柱など単一の内部的な支持部によって置換されてもよく、このことは、「ろうそく」が使用者に見えるように外側ハウジングまたはカップが光学的に透明/半透明な材料から形成されるとき、有用な場合がある。また、ろうそく形の支持部は、振子111,121が図1に示すようにまたは幾らか離間して支持される内側シャフトまたは通路を有してよい。例えば、支持部123は、それらの支持部113,123がほぼ平行でなく(上または下から眺められるときに交わるまた場合によっては直交するなど)、幾らか離れた角度にあるように、支持部113に対して回転されてよい。一部の実施形態では、磁性/強磁性のタグ/構成要素114,115,124は、振子111,121の本体上に提供されるが、一部の場合には、上側の振子121などの底部によって剛直にまたは旋回可能に支持されている磁石ホルダを有することによってなど、それらを振子本体から延びさせることが有用な場合がある。光源107はLEDまたは同様の装置であってよく、1つ以上のレンズは、特別な効果(例えば、炎127の寸法および/または形状について)を達成する光108を形成するために、光源107と炎125との間に配置されてよい。カップ/外側ハウジングは、光源/レンズ107を支持するため、また、それらを使用者の視界から隠すために、ろうそく形の柱の上の垂れ幕を含んでよい(例えば、この垂れ幕は、光源107の存在を隠すように装飾クロムその他の外部色でなど不透明な場合がある)。

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