[发明专利]用于模拟蜡烛明火的系统

说明书

在本发明中提供一种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。

技术领域

本发明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，本发明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。

背景技术

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。

在本技术领域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。