專利名稱：照明器和光照系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于間接光照(i 1 Iumination)的照明器(Iuminaire)，其具有用于從 照明器發(fā)射光的光出射窗。本發(fā)明還涉及包括依照本發(fā)明的照明器的光照系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的基于熒光燈的照明器越來越多地被基于LED的照明器代替。事實(shí)上，LED提 供了大的設(shè)計(jì)自由度和能量?jī)?yōu)點(diǎn)。然而，通過利用一個(gè)或多個(gè)LED代替熒光燈，該光源的有 限尺寸提供了額外的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗募械囊暳炼?brightness)必須分布在更大的表 面上以便產(chǎn)生不干擾用戶的可接受的亮度(luminance)。開篇段落中所描述類型的照明器本身是已知的。它們尤其用作用于普通照明 (lighting)目的的照明器，例如用于辦公室或商店照明，例如櫥窗照明或者其上陳列了物 品(例如珠寶)的(透明)合成樹脂或玻璃的(透明或半透明)板的照明。一種可替換的應(yīng)用 是將這樣的光照系統(tǒng)用于照射作為顯示設(shè)備的廣告牌、告示牌。非預(yù)先公布的專利申請(qǐng)PCT/IB2008/052057中描述了這種照明器。該LED照明 器包括光出射窗、置于出射窗側(cè)面的LED陣列以及與光出射窗相對(duì)的反射屏，該反射屏 包括鄰近光源的鏡面反射部件(part)以及與光出射窗相對(duì)的漫反射部件。LED將朗伯 (Iambertian)光發(fā)射到所述兩個(gè)反射部件的方向上，旨在將LED亮度從非常高而離散的程 度變換成觀察者可接受的均勻程度的視亮度。盡管所述照明器與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比是一 種改進(jìn)，但是所描述的照明器仍然具有不完全遵從EN12464規(guī)范設(shè)定的眩光限制的缺陷。 眩光由視場(chǎng)中的亮暗區(qū)域之間的過大的對(duì)比度引起。另一個(gè)缺陷在于，光仍然直接由反射 屏的鏡面反射部件，即不經(jīng)由其漫反射部件地通過光出射窗發(fā)射，從而光源像仍然在鏡面 反射部件中保持可見并且增大了眩光的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種其中消除了上述缺陷中的至少一個(gè)的照明器。依照本發(fā)明的第一方面，這個(gè)目的是利用如權(quán)利要求1中所限定的照明器來實(shí)現(xiàn) 的。依照本發(fā)明的第二方面，這個(gè)目的是利用如權(quán)利要求14中所限定的光照系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn) 的。依照本發(fā)明的照明器包括
-屏蔽裝置，其在平面P內(nèi)延伸并且適于屏蔽用于保持光源的接觸裝置以免被觀察者 通過光出射窗直接觀察到，
-該屏蔽裝置具有與第二端相對(duì)的第一端，第一端鄰接凹形反射屏并且第二端鄰接光 出射窗，
-反射屏設(shè)置成與光出射窗相對(duì)并且包括鏡面反射部件和漫反射部件，漫反射部件的 第一邊緣鄰接光出射窗并且第二邊緣鄰接鏡面反射部件的第一末端(extremity)，反射屏 的鏡面反射部件的第二末端鄰接屏蔽裝置，-所述接觸裝置置于屏蔽裝置與反射屏的鏡面反射部件之間， 其中在垂直于平面P并且通過屏蔽裝置的第一端和第二端的截面內(nèi)觀察，鏡面反射部 件的第一末端的切線與平面P成大于25°的角度α ’。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，反射屏適于使得直接從光源撞擊到鏡面反射部件上并且最終 通過平面P發(fā)射的光經(jīng)由鏡面反射部件和漫反射部件的后續(xù)反射而通過平面P發(fā)射。在所述非預(yù)先公布的專利申請(qǐng)中，主要的思想基于一種包括鏡面反射部件的照明 器，該鏡面反射部件將直接撞擊的光的主要部分反射到漫反射部件。為此目的，鏡面反射部 件定形為在截面中觀察的四分之一圓。但是在所述照明器中尚未獲得光源發(fā)射的光的部分 在反射屏的漫反射部件上的精確控制的分布，因?yàn)橐恍┓瓷涔獠⒉欢ㄏ虻铰瓷洳考?，?是定向到光出射窗或者改為向后定向到光源。依照本發(fā)明的照明器具有以下效果鏡面反射部件的使用允許實(shí)現(xiàn)朝向漫反射部 件的由光源發(fā)射的光的部分的改進(jìn)的受控的反射。鏡面反射部件的凹形可以用來控制反射 光在漫反射部件的至少一部分上的分布。典型地，光源發(fā)射的光的另一部分直接撞擊到漫 反射部件上。漫反射部件隨后朝光出射窗散射撞擊光。在所提出的光學(xué)系統(tǒng)中，到達(dá)出射 窗的所有光首先被漫射表面反射。這產(chǎn)生出射窗的非常均勻的照射，其對(duì)于單色照明器以 及對(duì)于混色照明器是優(yōu)選的，并且確保對(duì)于觀察者沒有眩光。由于大多數(shù)光在最大兩次反 射之后到達(dá)出射窗，因而光幾乎不被重新定向到光源，從而提高了照明器的效率。因此，所 述光學(xué)系統(tǒng)最大化了光學(xué)效率并且附加地最小化了照明器的高度。在所述非預(yù)先公布的專利申請(qǐng)中，鏡面反射部件的與平面P取向從大約30°到 0°的部分產(chǎn)生在出射窗中可見的源像。光不直接暴露于用戶，而是首先被鏡反射這一事實(shí) 并沒有解決眩光問題，因?yàn)橐阎R產(chǎn)生幾乎與光源本身一樣亮的光源像，其只是按反射因 子降低，例如降低到0. 95倍。該鏡面反射部件的形狀是關(guān)鍵的，以便實(shí)現(xiàn)希望的效果，并且不簡(jiǎn)單地為拋物形。 特別地，所述鏡面反射部件的第一末端與平面P成大約30°的角度α’。實(shí)驗(yàn)證明，所述像 的相當(dāng)部分在超過25°的角度α’下消失。因此，這是被發(fā)現(xiàn)抵消光源在光出射窗中的可 見像的最小角度。角度α，的上限為45°，因?yàn)閷捀弑仍诟蟮慕嵌圈粒伦兊貌焕?。?度α，優(yōu)選地為至少或者稍微多至大約35°，因?yàn)樵?0°的所述角度α，下，所述可 見的像在光出射窗中正好不再可見，從而為觀察者抵消了眩光，因?yàn)樗泄舛贾匦露ㄏ虻?漫反射部件。在所述非預(yù)先公布的專利申請(qǐng)中，特別是鏡面反射部件的初始部分(即鄰接屏蔽 裝置的部分)的形狀(在其截面內(nèi)觀察)具有對(duì)光源，例如對(duì)發(fā)光二極管(進(jìn)一步稱為L(zhǎng)ED)以 及對(duì)所述LED安裝于其上的印刷電路板(進(jìn)一步稱為PCB)后向輻射的高風(fēng)險(xiǎn)。而且，當(dāng)使 用兩個(gè)面對(duì)面的照明器時(shí)，它可能導(dǎo)致光在照明器內(nèi)從產(chǎn)生通量的一側(cè)跨到另一側(cè)，并且 可能被重新定向到其中放置了 PCB和LED以及其中光被吸收的區(qū)域。依照本發(fā)明的鏡面反 射部件具有關(guān)鍵的形狀以便實(shí)現(xiàn)希望的效果，并且不簡(jiǎn)單地為拋物形。為此目的，依照本發(fā) 明的照明器的一個(gè)實(shí)施例的特征在于，在垂直于平面P且通過屏蔽裝置的第一端和第二端 的截面內(nèi)觀察，鏡面反射部件的第二末端的切線與平面P成大于90°的角度α，優(yōu)選地成 大于115°的角度α。所述形狀實(shí)現(xiàn)的是，能量損失進(jìn)一步降低，因?yàn)楣獾目缭胶统庠吹?重新定向被抵消并且該光改為分布在漫反射部件上。
依照本發(fā)明的照明器的光出射窗處的亮度分布由鏡面反射部件和漫反射部件的 組合確定并且受鏡面反射部件的凹形影響。當(dāng)例如選擇了鏡面反射部件的特定形狀時(shí)，可 以在照明器的光出射窗處獲得基本上均勻的亮度分布，其可以通過漫反射部件的形狀的適 應(yīng)性調(diào)節(jié)而進(jìn)一步改善。為此目的，依照本發(fā)明的照明器的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，在垂 直于平面P且通過屏蔽裝置的第一端和第二端的截面內(nèi)觀察，鏡面反射部件的放置成比光 源更靠近平面P的部分的切線與平面P成大于90°的角度α，所述角度α從鏡面反射部 件的第二末端到第一末端連續(xù)地減小。通過控制光源的光束特性，可以進(jìn)一步影響通過光出射窗的光輸出的均勻性。這 可以通過控制光束的方向和/或強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)表明，利用依照本發(fā)明的照明器的一個(gè) 實(shí)施例獲得了有利的結(jié)果，該實(shí)施例的特征在于，光源工作時(shí)產(chǎn)生的光對(duì)于第一份額和第 二份額的光不同地加以處理，
第一份額直接撞擊到漫反射部件上，具有朗伯型光源典型的光強(qiáng)度分布，即依照 I(Y)=I(O)cos(Y),其中Y為光線相對(duì)于平面P發(fā)射的角度，并且對(duì)于第一份額而言范 圍從0°到大約60°，
Y范圍在大約60°與大約180°之間的第二份額直接撞擊到鏡面反射部件上，該第二 份額重新定向到漫反射部件并且由鏡面反射部件集中到范圍在大約5°與大約35°之間 的角度Y。由于以從60°到180°的角度γ發(fā)射的第二份額的光集中到從5°到35°的 角度Y，即從大約120°的范圍集中到大約30°的范圍，因而所述第二份額的強(qiáng)度變得比 僅僅覆蓋大約60°的范圍的第一份額的光的強(qiáng)度更高?？商鎿Q地或者除了進(jìn)一步改善光輸 出的均勻性之外，可以改變第一份額和第二份額的光的角度范圍以便改變第一份額和第二 份額的光的強(qiáng)度比率。所述第一份額和第二份額優(yōu)選地具有從1:10至1:3的范圍內(nèi)的強(qiáng) 度比率。在另一個(gè)實(shí)施例中，依照本發(fā)明的照明器的特征在于，漫反射部件包括第一段、 第二段和第三段，第二段置于第一段與第三段之間并且相切地連接到第一段和第三段，第 一段凹形彎曲并且包括漫反射部件的第二邊緣，該第二邊緣與鏡面反射部件的第一末端相 切。這種照明器有利地與光源和鏡面反射部件的組合結(jié)合，所述組合聯(lián)合地產(chǎn)生所述第一 份額和第二份額的光。第一份額的光具有相對(duì)較低的強(qiáng)度，但是相當(dāng)靠近第一段。因此，該 第一段需要取向成基本上平行于第一份額的光的光線傳播以便降低該第一段上的通量密 度。通過控制第一段的取向，其照度具有與第二份額照射的第二段和第三段大約相同的幅 度。所述第二份額的光從近似Υ=35°到γ=15°具有逐漸地增大的強(qiáng)度，以便充分 地照射第二段。第三段離第二份額的光的起源最遠(yuǎn)并且因而需要最高的強(qiáng)度以便進(jìn)行充 分的照射。出于這個(gè)原因，第二份額的光從近似Υ=15°到近似γ=5°逐漸地增大強(qiáng)度， Υ=5°對(duì)應(yīng)于第三段的端部。此外，鑒于光源與第三段之間的大的距離，第二段的取向需要 大約垂直于第二份額的光的光線傳播以便最大化通量密度并且實(shí)現(xiàn)充分的照射。當(dāng)所述兩個(gè)份額的光結(jié)合以便均勻地照射漫反射部件時(shí)，第一段的取向被發(fā)現(xiàn)基 本上平行于光的直接傳播，而第三段的取向更多地橫穿光的直接傳播。這確定了反射屏的 漫反射部件的典型幾何結(jié)構(gòu)，并且提供了漫反射部件的均勻照射以及因而照明器的經(jīng)由光 出射窗的均勻光輸出。利用這樣的照明器特別地獲得了良好的均勻性，該照明器的特征在于，在垂直于平面P且通過屏蔽裝置的第一端和第二端的截面內(nèi)觀察，第二段具有筆直的 形狀。相切的段抵消了各個(gè)不同段之間的觀察的光強(qiáng)度的不連續(xù)性，從而提高了通過光出 射窗的光輸出的均勻性。在一個(gè)實(shí)施例中，所述照明器具有該照明器寬度的1/5至1/20的范圍內(nèi)的高度， 其中所述高度沿著平面P的垂線測(cè)量并且所述寬度平行于平面P測(cè)量。當(dāng)照明器具有二十 多倍于照明器高度的寬度時(shí)，光出射窗處的亮度分布難于控制。鏡面反射鏡的形狀或者光 源相對(duì)于鏡面反射鏡的位置的相對(duì)較小的變化可能已經(jīng)對(duì)于光出射窗處的亮度分布具有 顯著的影響。當(dāng)照明器具有不足四倍于其高度的寬度時(shí)，該照明器變得相對(duì)龐大并且較不 適于嵌入到吊頂中。在另一實(shí)施例中，照明器的特征在于，屏蔽部件具有面向鏡面反射部件的反射表 面。該照明器的效率因此進(jìn)一步被提高。在照明器的另一個(gè)實(shí)施例中，漫反射部件具有結(jié)構(gòu)化反射表面。該實(shí)施例具有以 下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)化反射表面抵消光以掠射角撞擊到漫反射表面上時(shí)可能出現(xiàn)的鏡面反射。結(jié) 構(gòu)化反射表面可以例如通過使用例如噴涂反射器或薄片(lamellae)對(duì)反射表面粗糙化、通 過形成波狀表面或者通過使用基本上透明的棱鏡片來獲得。這樣的透明棱鏡片例如在商業(yè) 上稱為透射直角膜(也稱為TRAF)或者視亮度增強(qiáng)膜(也稱為BEF)或光學(xué)照明箔(也稱為 0LF)。這些基本上透明的棱鏡片重新定向以掠射角撞擊的光，使得它以更靠近漫反射部件 的法線的角度撞擊到漫反射部件上。在照明器的一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化反射表面包括多個(gè)伸長(zhǎng)的棱鏡結(jié)構(gòu)或者多個(gè)金 字塔結(jié)構(gòu)或者多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)。如前面所指出的，這些結(jié)構(gòu)防止鏡面反射鏡反射的光以掠射 角撞擊到漫反射部件上。在照明器的另一個(gè)實(shí)施例中，漫反射部件包括設(shè)置成基本上垂直于漫反射部件的 準(zhǔn)直板或重新定向箔或多個(gè)薄片。再一次地，準(zhǔn)直板、重新定向箔或薄片的使用防止了鏡面 反射鏡反射的光以掠射角撞擊到漫反射部件上。準(zhǔn)直板和重新定向箔典型地由半透明材料 構(gòu)成，其被設(shè)置成重新定向例如來自鏡面反射部件的掠射光束，使得它以接近漫反射部件 的法線軸的角度撞擊到漫反射部件上。在又一個(gè)實(shí)施例中，照明器包括設(shè)置在漫反射部件和/或光出射窗上的遠(yuǎn)程磷光 體層，該遠(yuǎn)程磷光體層包含用于將光源發(fā)射的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成具有不同顏色的光的 發(fā)光材料。遠(yuǎn)程磷光體允許最優(yōu)化照明器的顯色指數(shù)(進(jìn)一步也稱為CRI)，這在照明器用于 普通照明應(yīng)用中時(shí)是特別有利的。此外，與其中發(fā)光材料直接施加到光源，例如施加到低壓 放電燈上或者施加到磷光體轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管上的照明器相比，遠(yuǎn)程磷光體用于確定照明器 發(fā)射的光的顏色典型地導(dǎo)致效率提高并且發(fā)光材料的選擇更寬。在另一實(shí)施例中，照明器包括設(shè)置在漫反射部件上的用于直接照射光出射窗的另 外的光源的陣列，所述光源發(fā)射的光的顏色不同于所述另外的光源的陣列發(fā)射的光的顏 色。該實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)可以例如通過調(diào)整(time)所述光源發(fā)射的光量而調(diào)整照明器 發(fā)射的光的顏色。所述光源發(fā)射的光部分地經(jīng)由鏡面反射部件而分布在漫反射部件上，這 導(dǎo)致例如光出射窗處由所述光源發(fā)射的光的基本上均勻的分布。來自所述光源的光與所述 另外的光源的陣列發(fā)射的光混合并且確定依照本發(fā)明的照明器發(fā)射的光的顏色。調(diào)整所述 光源發(fā)射的光量確定照明器發(fā)射的總體光的顏色的變化。通過這種方式，只需要例如設(shè)置在光出射窗邊緣處的少數(shù)光源以獲得顏色可調(diào)的照明器。在照明器的一個(gè)實(shí)施例中，光出射窗包括設(shè)置成基本上垂直于光出射窗的漫射器 或者視亮度增強(qiáng)膜或者微型照明光學(xué)器件或者棱鏡片或者多個(gè)薄片。視亮度增強(qiáng)膜或微型 照明光學(xué)器件是商業(yè)上可獲得的產(chǎn)品，用于例如當(dāng)照明器用于背光系統(tǒng)中時(shí)重新定向從照 明器發(fā)射的光。此外，當(dāng)這些片或膜用在照明器的光出射窗上時(shí)，進(jìn)一步改善了照明器發(fā)射 的光的均勻性。考慮亮度變換由光學(xué)系統(tǒng)的其他組件實(shí)現(xiàn)，那么出射窗可以是開口的，而對(duì) 觀察者沒有任何妨礙。出射窗也可以通過透明蓋封閉。在這兩種情況下，照明器產(chǎn)生的光束將是朗伯型 的。出射窗也可以通過具有一定光學(xué)結(jié)構(gòu)(例如具有錐形透鏡或者金字塔形棱鏡的結(jié)構(gòu))的 半透明面板或者通過百葉窗(louver)封閉，以便將朗伯型光分布變換成更準(zhǔn)直的光束。本發(fā)明還涉及一種包括至少一個(gè)依照本發(fā)明的照明器的光照系統(tǒng)。該光照系統(tǒng)應(yīng) 當(dāng)被理解為至少兩個(gè)照明器的組合，其用于普通照明目的，例如辦公室照明，或者可替換地 背光系統(tǒng)，例如電視機(jī)和監(jiān)視器、顯示器，例如便攜式計(jì)算機(jī)和/或(便攜式)電話中使用的 液晶顯示器。該光照系統(tǒng)優(yōu)選地包括兩個(gè)具有重合的平面P的照明器，所述兩個(gè)照明器面 向彼此并且利用其漫反射部件的第一端鄰接彼此。這種配置具有以下優(yōu)點(diǎn)它可以作為單 個(gè)照明器來對(duì)待。本發(fā)明允許以很大的形式自由度實(shí)現(xiàn)低高度、高舒適度的照明器。本發(fā)明可以涉 及單個(gè)照明器?？商鎿Q地，本發(fā)明可以涉及用于實(shí)現(xiàn)各種各樣的室內(nèi)和室外光照系統(tǒng)的基 本組件，這可以通過在光學(xué)系統(tǒng)的光出射窗處包括額外的諸如百葉窗或準(zhǔn)直面板之類的射 束光學(xué)器件(beaming optics)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明適合用于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的顯示器或者用于背 光照明成像和非成像設(shè)備。


本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實(shí)施例是清楚明白的，并且將參照這些 實(shí)施例進(jìn)行闡述。在附圖中
圖1A、圖IB和圖IC為依照本發(fā)明的照明器的各個(gè)實(shí)施例的對(duì)應(yīng)截面圖， 圖2為依照本發(fā)明的照明器的鏡面反射部件和屏蔽裝置的圖IA照明器的詳細(xì)視圖， 圖3A和圖:3B示出了依照本發(fā)明的照明器的LED光源的光束特性， 圖4為依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)的實(shí)施例的截面圖， 圖5為依照本發(fā)明的包括遠(yuǎn)程磷光體的光照系統(tǒng)的部分截面圖， 圖6為依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)的截面圖，其中除了所述光源之外，照明器還包括設(shè)置 在漫反射屏處的另外的光源的陣列，
圖7A和圖7B為依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)和照明器的實(shí)施例的透視圖。這些圖完全是圖解性的并且未按比例繪制。特別是為了清楚起見，一些維度被強(qiáng) 烈夸大。圖中的相似組件盡可能由相同的附圖標(biāo)記表示。
具體實(shí)施例方式圖1A、圖IB和圖IC為依照本發(fā)明的照明器2的截面圖。照明器2包括用于從照明器2發(fā)射光的光出射窗30以及與光出射窗30相對(duì)地設(shè)置的反射屏40。照明器2還包括 光源20，該光源被設(shè)置用于經(jīng)由反射屏40的漫反射部件42間接地照射光出射窗30，所述 反射屏還包括鏡面反射部件43。光源20保持在電接觸裝置33中并且設(shè)置在光出射窗30 附近。屏蔽裝置32限定基本上平行于光出射窗30的假想平面P并且屏蔽接觸裝置33以 免觀察者通過光出射窗30直接觀察到接觸裝置。鏡面反射部件43朝著光出射窗30呈凹 形以便將光源20發(fā)射的光的至少一部分反射到漫反射部件42。在依照本發(fā)明的照明器2的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，光源20為至少一個(gè)保持在電接 觸裝置33中的LED 20，所述電接觸裝置在LED的情況下為PCB，如圖1A、圖IC和圖2中所 示。然而，光源20可以是任何適當(dāng)?shù)墓庠?，例如低壓汞氣體放電燈或者高壓汞氣體放電燈、 鹵素白熾燈或者激光光源，對(duì)于低壓汞氣體放電燈，電接觸裝置33示于圖IB中。在如圖IA和圖IC中所示的照明器2的實(shí)施例中，光源20在屏蔽裝置32上設(shè)置 在鏡面反射部件43和屏蔽裝置32之間。在圖IB中所示的實(shí)施例中，光源20置于鏡面反 射部件43與屏蔽裝置32之間并且在電接觸裝置33中容納。屏蔽裝置32具有寬度L并且 在圖IA-C所示的實(shí)施例中被設(shè)置成鄰近光出射窗30。屏蔽裝置32的第一端62連接到鏡 面反射部件43的第二末端61并且屏蔽裝置32的第二端64鄰接光出射窗30。依照本發(fā)明的照明器2具有高度H，該高度為照明器2在基本上垂直于平面P的 方向上的尺寸。照明器2的光出射窗30具有寬度W，該寬度為照明器2的基本上平行于平 面P的最小尺寸。在其中照明器2為矩形的照明器2的實(shí)施例中，光出射窗30也具有長(zhǎng)度 (未示出，但是在圖7中指示性地示出)，該長(zhǎng)度為光出射窗30的基本上平行于平面P (并且 典型地垂直于寬度W)的最大尺寸。依照本發(fā)明的照明器2優(yōu)選地具有這樣的高度H和寬 度W，使得
高度/寬度彡1/20，所述比率在圖IA-C中為1/6。在該范圍內(nèi)，仍然可以相對(duì)良好地控制光出射窗30處的亮度分布。圖IA示出了依照本發(fā)明的照明器2的優(yōu)選的實(shí)施例。反射屏40包括鏡面反射部 件43和漫反射部件42。圖2為鏡面反射部件43的詳細(xì)視圖。鏡面反射部件43的第二末 端61連接到屏蔽裝置32的第一端62，而所述第二末端61的切線65與平面P成大約110° 的角度α。關(guān)于鏡面反射部件43的所述切線65的角度α從鏡面反射部件43的第二末端 61到第一末端66連續(xù)地減小。所述第一末端66連接到漫反射部件42的第二邊緣67。第 一末端66和第二邊緣67是相切的，即所述第一末端66的切線65’和所述第二邊緣67的 切線65’，相同并且相對(duì)于平面P測(cè)得大約30°的角度α，。在圖IA中，漫反射部件42分別包括第一段45、第二段46和第三段47。第二段46 具有筆直的形狀，置于第一段45與第三段47之間并且相切地連接到這兩段。第一段45朝 光出射窗30凹形彎曲并且包括漫反射部件42的第二邊緣67。第三段47朝平面P呈凹形 并且包括漫反射部件42的第一邊緣68，漫反射部件通過該第一邊緣鄰接光出射窗30。所 述第一邊緣68并不位于平面P內(nèi)，結(jié)果，光出射窗30與平面P成不足10°的相對(duì)較小的角 度Θ，特別地參見圖1Β。該實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)作為鏡面反射部件43的形狀以及漫反射 部件42的第一段45、第二段46和第三段47的形狀的結(jié)果，獲得了經(jīng)由照明器2的光出射 窗30的相對(duì)優(yōu)良的均勻光輸出。反射屏的特定形狀使得它能夠容易地連接到鏡像位置取 向的第二照明器2 (參見圖4)。
圖IB示出了依照本發(fā)明的照明器2的相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)施例，其中漫反射部件42的 第二段46和第三段47是整體的并且在相同的方向上筆直延伸。其適合于容納要保持在接 觸裝置33中的熒光管并且制造起來廉價(jià)而容易。利用該實(shí)施例獲得令人滿意的均勻光輸
出ο圖IC示出了依照本發(fā)明的照明器2的實(shí)施例，其中漫反射部件42延伸到平面P 中。該照明器2中的平面P與光出射窗30重合。鏡面反射部件43的第一末端66的切線 65’與平面P成40°的角度a。依照本發(fā)明的照明器2的該實(shí)施例特別適合于用作單個(gè)或 獨(dú)立照明器。圖3A和圖;3B示出了分別包含定向到漫反射部件42 (也參見圖1A)的不同光強(qiáng)度 的第一份額71和第二份額72的光的特定有利光分布。第一份額71直接撞擊到漫反射部 件42上，具有依照I(Y)=I(O)cos(Y)的光強(qiáng)度分布，其中Y為光線相對(duì)于平面P發(fā)射的 角度。對(duì)于第一份額71而言，γ的范圍從0°到60°。γ范圍在60°與180°之間的第 二份額72直接撞擊到鏡面反射部件43上。該第二份額72重新定向到漫反射部件42并且 由鏡面反射部件43集中到范圍在5°與35°之間的角度Y。圖IA中示出的照明器2優(yōu)選地與產(chǎn)生所述第一和第二份額71、72的光的光源和 鏡面反射部件相結(jié)合。第一份額71的光具有相對(duì)較低的強(qiáng)度，但是相當(dāng)靠近漫反射部件42 的第一段45 (參見圖1A)。該第一段45因此取向成基本上平行于第一份額71的光的光線 傳播以便減小在該第一段上的通量密度。通過控制第一段45的取向，其照度具有與第二份 額72照射的第二段46和第三段47 (參見圖1A)基本上相同的幅度。第二份額72的光從近似γ =35°到γ =15°具有逐漸地增大的強(qiáng)度，以便充分地 照射第二段46。第三段47離第二份額72的光的起源最遠(yuǎn)并且因而需要最高的強(qiáng)度以便進(jìn) 行充分的照射。出于這個(gè)原因，第二份額72的光從近似γ=15°到近似γ=5°逐漸地增大 強(qiáng)度，Υ=5°對(duì)應(yīng)于第三段47上的端部68。此外，鑒于光源20與第三段47之間的大的距 離，第二段46的取向需要基本上垂直于第二份額72的光的光線傳播以便最大化通量密度 并且實(shí)現(xiàn)充分的照射。正是出于上面提及的原因，第一份額71和第二份額72的光的強(qiáng)度 比率處于1/10至1/3的范圍內(nèi)。在圖3Α和圖;3Β中，第一份額71的光具有第二份額72的 光的強(qiáng)度的大約1/6的強(qiáng)度。圖4示出了依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)12。該光照系統(tǒng)12包括兩個(gè)如圖IC中所示 的照明器2。這兩個(gè)照明器2以鏡像配置設(shè)置在鏡面M的任一側(cè)，該鏡面通過每個(gè)照明器2 的反射屏40的對(duì)應(yīng)端部68并且垂直于每個(gè)照明器2的對(duì)應(yīng)平面P地延伸。各照明器2的 對(duì)應(yīng)平面P彼此重合。各光出射窗30形成完整的光出射窗90。圖5為依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)12的實(shí)施例的部分截面圖，該系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程磷光體 層50。在圖5所示的實(shí)施例中，遠(yuǎn)程磷光體層50施加到光出射窗30中提供的透明面板51 上。該實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)具有遠(yuǎn)程磷光體層50的面板51可以相對(duì)容易地應(yīng)用于光照 系統(tǒng)12?？商鎿Q地，在漫反射部件42的漫反射層中施加發(fā)光材料，使得漫反射層充當(dāng)遠(yuǎn)程 磷光體層(未示出)。該實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)由于遠(yuǎn)程磷光體層50與光出射窗30之間的 距離的原因，所施加的遠(yuǎn)程磷光體層50的均勻性相對(duì)于光出射窗30處的亮度均勻性不那 么關(guān)鍵。由于遠(yuǎn)程磷光體層50與光出射窗30之間的這個(gè)附加的距離，遠(yuǎn)程磷光體層50產(chǎn) 生的光在其由依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)12發(fā)射之前經(jīng)過混合。遠(yuǎn)程磷光體層50可以包含單
10一發(fā)光材料或者多種不同發(fā)光材料的混合物?？商鎿Q地，依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)在光出射 窗30處以及在漫反射部件42上都包括遠(yuǎn)程磷光體層50 (未示出)。在這樣的實(shí)施例中，施 加到漫反射部件42的遠(yuǎn)程磷光體層50可以不同，例如，與施加到光出射窗30的遠(yuǎn)程磷光 體層50相比，它可以包含不同的發(fā)光材料或者發(fā)光材料的不同混合物。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，光源是LED 20，其發(fā)射基本上藍(lán)色的光。該藍(lán)色光的部 分將使用例如Y3Al5O12 = Ce3+ (進(jìn)一步也稱為YAG:Ce)來轉(zhuǎn)換，所述Y3Al5O12Ce3+將部分藍(lán)色 撞擊光轉(zhuǎn)換成黃色光。通過選擇藍(lán)色光到黃色的正確轉(zhuǎn)換，依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)12發(fā) 射的光的顏色可以是冷白色?？梢岳缤ㄟ^遠(yuǎn)程磷光體層50的層厚度或者例如通過遠(yuǎn)程 磷光體層50中分布的YAG:Ce顆粒的濃度確定遠(yuǎn)程磷光體層50轉(zhuǎn)換的藍(lán)色光的比率?？?替換地，例如，可以使用CaS = Eu2+ (進(jìn)一步也稱為CaS:Eu)，其將部分藍(lán)色撞擊光轉(zhuǎn)換成紅色 光。將一些CaS:Eu添加到Y(jié)AG:Ce可以導(dǎo)致具有增加的色溫的白色光?？商鎿Q地，LED 20 發(fā)射由遠(yuǎn)程磷光體層50轉(zhuǎn)換成基本上白色的光的紫外光。例如，具有不同磷光體比率的 BaMgAl10O17IEu2+ (將紫外光轉(zhuǎn)換成藍(lán)色光)、Ca8Mg (SiO4)4Cl2: Eu2+，Mn2+ (將紫外光轉(zhuǎn)換成綠 色光)和IO3:Eu3+，Bi3+ (將紫外光轉(zhuǎn)換成紅色光)的混合物可以用來在例如6500K與2700K 之間在從相對(duì)冷的白色到暖白色的范圍內(nèi)選擇從光照系統(tǒng)12發(fā)射的光的顏色?？梢允褂?其他適當(dāng)?shù)牧坠怏w以獲得光照系統(tǒng)12發(fā)射的光的所需顏色。圖5進(jìn)一步示出屏蔽裝置32相對(duì)于光出射窗30向內(nèi)朝鏡面反射部件43傾斜。該 配置相對(duì)容易地屏蔽接觸裝置并且因而屏蔽光源20以免通過光出射窗30直接觀察到。圖6為依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)12的截面圖，其中該光照系統(tǒng)12包括以互相相對(duì) 的配置設(shè)置的兩個(gè)照明器2，其中它們的平面P重合。除了光源20之外，光照系統(tǒng)12還包 括設(shè)置在反射屏40的漫反射部件42處的另外的光源70的陣列。所述另外的光源70的陣 列中的每個(gè)另外的光源70發(fā)射的光的顏色不同于光源20發(fā)射的光的顏色。如圖6所示的 光照系統(tǒng)12可以包括例如顏色可調(diào)的光照系統(tǒng)12，其中所述另外的光源70的陣列確定光 照系統(tǒng)12發(fā)射的光的基本顏色，該基本顏色可以通過添加來自光源20的光而調(diào)整。添加 的來自光源20的光通過使用鏡面反射部件43而基本上均勻地分布在光出射窗30上，所述 鏡面反射部件跨漫反射部件42反射光源20發(fā)射的光的至少一部分。例如，當(dāng)所述另外的 光源70的陣列發(fā)射基本上白色的光時(shí)，例如光源20發(fā)射的紅色光的添加降低了所述另外 的光源70的陣列的白色光的色溫?？商鎿Q地，當(dāng)例如光源20發(fā)射的藍(lán)色光添加到所述另 外的光源70的陣列發(fā)射的基本上白色的光時(shí)，白色光的色溫增加。在依照本發(fā)明的光照系 統(tǒng)12的一個(gè)實(shí)施例中，光源20由設(shè)置在例如屏蔽裝置32上的光源20陣列構(gòu)成，所述陣列 包括藍(lán)色光發(fā)射LED和紅色光發(fā)射LED。這種LED 20布置允許根據(jù)來自光源20陣列的哪 種顏色添加到所述另外的光源70的陣列發(fā)射的光，而增加和減小光照系統(tǒng)12發(fā)射的光的 色溫。因此，提高了依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)12的可調(diào)性。圖7A和圖7B為依照本發(fā)明的照明器2和光照系統(tǒng)12的部分透明三維視圖。圖 7A示出了具有基本上矩形的光出射窗30的依照本發(fā)明的光照系統(tǒng)2。圖7A中所示的實(shí)施 例包括設(shè)置在光出射窗30的相對(duì)側(cè)上的屏蔽裝置32，其沿著光出射窗30的長(zhǎng)度延伸。每 個(gè)屏蔽裝置32實(shí)施為脊(ridge)并且包括多個(gè)作為光源20的LED 20。圖7B示出了依照 本發(fā)明的照明器2，其具有橢圓形光出射窗30，例如圓形光出射窗30。屏蔽裝置為環(huán)形脊 32，其包括所述多個(gè)作為光源20的LED 20并且圍繞光出射窗30設(shè)置。
應(yīng)當(dāng)指出的是，上述實(shí)施例說明了而不是限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在 不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下應(yīng)當(dāng)能夠設(shè)計(jì)出許多可替換的實(shí)施例。例如，屏蔽 裝置可以相對(duì)于平面P傾斜，或者例如，照明器可以進(jìn)一步包括多個(gè)基本上垂直地從漫反 射部件向光出射窗延伸的薄片。薄片的表面也漫反射撞擊光。所述多個(gè)薄片的使用基本上 防止了從鏡面反射部件反射的光以大的掠射角撞擊到漫反射部件上。相反地，以相對(duì)較大 的掠射角接近漫反射部件的光撞擊到漫反射薄片上并且基本上由所述薄片漫反射。當(dāng)光以 掠射角撞擊到漫反射部件上時(shí)，光的一部分可能不被漫反射，而是可能基本上被鏡面反射。 如果漫反射部件上的光分布基本上均勻，那么由于以掠射角撞擊到漫反射部件上的光的部 分鏡面反射，光出射窗處的亮度分布可能不均勻。因此，漫反射部件的反射特性更密切地類 似于基本上朗伯型漫射器。可替換地，光照系統(tǒng)的漫反射部件具有結(jié)構(gòu)化表面，例如伸長(zhǎng)的 棱鏡結(jié)構(gòu)，或者例如多個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)的截面圖，或者多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)的截面圖。這種結(jié)構(gòu)化表 面的效果是防止光以掠射角撞擊到漫反射部件上，這如前面所指出的具有以下結(jié)果漫反 射部件的反射特性更密切地類似于朗伯型漫射器。在權(quán)利要求書中，置于括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為限制了權(quán)利要 求。動(dòng)詞“包括”及其變體的使用并沒有排除存在權(quán)利要求中未陳述的元件或步驟。元件 之前的冠詞“一”并沒有排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件 的硬件來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的一些可以由同一硬件 項(xiàng)實(shí)施。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述了特定的技術(shù)措施這一事實(shí)并不意味著這些技 術(shù)措施的組合不可以加以利用。
權(quán)利要求
1.一種用于間接光照的照明器，該照明器包括-屏蔽裝置，其在平面P內(nèi)延伸并且適于屏蔽用于保持光源的接觸裝置以免被觀察者 通過光出射窗直接觀察到，-該屏蔽裝置具有與第二端相對(duì)的第一端，第一端鄰接凹形反射屏并且第二端鄰接光 出射窗，-反射屏設(shè)置成與光出射窗相對(duì)并且包括鏡面反射部件和漫反射部件，漫反射部件的 第一邊緣鄰接光出射窗并且第二邊緣鄰接鏡面反射部件的第一末端，反射屏的鏡面反射部 件的第二末端鄰接屏蔽裝置，-所述接觸裝置置于屏蔽裝置與反射屏的鏡面反射部件之間，其中在垂直于平面P并且通過屏蔽裝置的第一端和第二端的截面內(nèi)觀察，鏡面反射部 件的第一末端的切線與平面P成大于25°的角度α’。
2.如權(quán)利要求1所述的照明器，其特征在于，角度α’處于至35°的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的照明器，其特征在于，在垂直于平面P且通過屏蔽裝置的 第一端和第二端的截面內(nèi)觀察，鏡面反射部件的第二末端的切線與平面P成大于90°的角 度α。
4.如權(quán)利要求3所述的照明器，其特征在于，在垂直于平面P且通過屏蔽裝置的第一 端和第二端的截面內(nèi)觀察，鏡面反射部件的放置成比光源更靠近平面P的部分的切線與平 面P成大于90°的角度α，所述角度α從鏡面反射部件的第二末端到第一末端逐漸地減
5.如權(quán)利要求1或2所述的照明器，其特征在于，光源工作時(shí)產(chǎn)生的光對(duì)于第一份額 和第二份額的光不同地加以處理，第一份額直接撞擊到漫反射部件上，具有依照1 ( Y ) =1 (0) cos ( γ )的光強(qiáng)度分布，其 中Y為光線相對(duì)于平面P發(fā)射的角度，并且對(duì)于第一份額而言范圍從0°到60°，Y范圍在60°與180°之間的第二份額直接撞擊到鏡面反射部件上，該第二份額重新 定向到漫反射部件并且由鏡面反射部件集中到范圍在5°與35°之間的角度Y。
6.如權(quán)利要求5所述的照明器，其特征在于，所述第一份額和第二份額具有1:10至 1:3的范圍內(nèi)的強(qiáng)度比率。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的照明器，其特征在于，漫反射部件包括第一段、 第二段和第三段，第二段置于第一段與第三段之間并且相切地連接到第一段和第三段，第 一段凹形彎曲并且包括漫反射部件的第二邊緣，該第二邊緣與鏡面反射部件的第一末端相 切。
8.如權(quán)利要求7所述的照明器，其特征在于，在垂直于平面P且通過屏蔽裝置的第一 端和第二端的截面內(nèi)觀察，第二段具有筆直的形狀。
9.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的照明器，其中所述照明器具有光出射窗最小寬度(W) 的1/4與1/20之間的最大高度(H)，其中所述高度(H)沿著平面P的垂線測(cè)量并且所述寬 度(W)平行于平面P測(cè)量。
10.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的照明器，其特征在于，屏蔽部件具有面向鏡面反射部 件的反射表面。
11.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的照明器，其中漫反射部件具有結(jié)構(gòu)化反射表面。
12.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的照明器，其中照明器還包括設(shè)置在漫反射部件和/ 或光出射窗上的遠(yuǎn)程磷光體層，該遠(yuǎn)程磷光體層包含用于將光源發(fā)射的光的至少一部分轉(zhuǎn) 換成不同顏色的光的發(fā)光材料。
13.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的照明器，其中照明器還包括設(shè)置在漫反射部件上的 用于直接照射光出射窗的另外的光源的陣列，所述光源發(fā)射的光的顏色不同于所述另外的 光源的陣列發(fā)射的光的顏色。
14.一種包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的照明器的光照系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求14所述的光照系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括兩個(gè)具有重合的平面P 的照明器，所述兩個(gè)照明器面向彼此并且利用漫反射部件的第一端鄰接彼此。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照明器(2)和光照系統(tǒng)(12)。依照本發(fā)明的照明器包括用于從照明器發(fā)射光的光出射窗(30)以及與光出射窗相對(duì)地設(shè)置的反射屏(40)。該照明器還包括光源(20)，該光源被設(shè)置用于經(jīng)由反射屏間接地照射光出射窗。光源設(shè)置在光出射窗附近，在基本上平行于光出射窗的假想平面P上并且遠(yuǎn)離光出射窗地發(fā)射光。所述照明器還包括作為反射屏一部分的鏡面反射部件(43)，該鏡面反射部件為凹形，用于將光源發(fā)射的光的至少一部分反射到反射屏的漫反射部件(42)。依照本發(fā)明的照明器具有以下效果鏡面反射部件的使用允許實(shí)現(xiàn)朝向漫反射部件的由光源發(fā)射的光的部分的改進(jìn)的受控的反射。
文檔編號(hào)F21V7/22GK102149966SQ200980135588
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者G·托迪尼, P·A·J·霍爾滕, V·法布里克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司