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用于模擬自然照明的人工照明系統(tǒng)的制作方法_5

文檔序號:9264572閱讀:來源:國知局
情況下,可以在第二 漫射面板64的第三和第四表面S3、&二者上呈現(xiàn)出粗糙性。
[0129] 在不同配置中,第二光源68包括由OLED膜制成的基本透明發(fā)射表面。OLED膜還 能夠產生具有受控顏色和強度的漫射光,與此同時OLED膜對于沿著垂直于其表面的方向 經過的光線是透明的。
[0130] 第二光源68允許改變通過照明系統(tǒng)1產生的漫射光分量的顏色和強度,而基本不 改變透射分量的顏色和強度。為此,有可能對由第二光源68發(fā)射的光的顏色和強度起作 用。
[0131] 例如,為了重現(xiàn)傍晚光線的特性,可以將CCT較低(例如,2500K)的燈用作第一光 源2 ;在這種情況下,透射分量的顏色與在日落之前的日光的顏色相似。在沒有第二光源68 的情況下,僅由第一漫射面板4散射的分量的顏色應與對應自然分量的顏色不同。實際上, 自然的情況下,通過白色日光(即還沒穿過大氣的日光)照亮觀察者上方的天空,其中該白 色日光的CCT大約等于6000K,遠高于該燈的CCT。因此,假使照亮第一漫射面板4的第一 光源2具有較低CCT,在傍晚時間由觀察者上方的天空散射的光的CCT明顯高于由第一漫 射面板4散射的光的CCT。然而,如果使用第二光源68,具體地,如果使用第二漫射面板64 以及發(fā)光體66且后者由紅、綠、藍("RGB")LED發(fā)射器組成,則有可能針對這三個要素中的 每個要素調整光通量;這樣允許第二漫射面板64產生具有如下顏色和強度的散射分量:使 得從第一漫射面板4出射的并被第一和第二漫射面板4、64散射的全部分量具有所需顏色。 換言之,第二光源68允許將透射分量的顏色從散射分量的顏色解耦。此外,如果具有可調 CCT的燈被用作第一光源2,則可以重現(xiàn)在一天不同時刻的自然照明變化。
[0132] 其它實施例也是有可能的,在該實施例中,將第二光源68布置在第一漫射面板4 下方使得由第一光源2產生的光在經過第二漫射面板64之前經過第一漫射面板4。此外, 將第一和第二漫射面板4、64物理相分離的附加實施例也是有可能的。
[0133] 在缺少第一漫射面板4(即,缺少瑞利面板)的情況下使用第二光源68的實施例 也是有可能的。在該情況中,H軸是垂直于漫射光發(fā)射層并與漫射光發(fā)射層的質心相交的 直線。
[0134] 以上描述中,所有被公開的實施例表不包括第一光源、漫射光產生器和暗室的系 統(tǒng),其中漫射光產生器定形為由內部表面(面向暗室)和外側表面(面向房間)限定的分 層組件,第一光源配置為發(fā)射可見光束,通過漫射光產生器將暗室光學耦接到該房間。此 外,漫射光產生器被配置為接收可見光束,對于可見光束至少是部分透明的,透射可見光束 的至少一部分,從外部表面發(fā)射可視的漫射光,并產生CCT低于可見漫射光CCT的透射光。 漫射光產生器可以基本不進行顏色吸收或反射,即,不會相對另一部分的可見光譜,優(yōu)選地 吸收或反射有限部分的可見光譜。
[0135] 更具體地,漫射光的CCT高于透射光的CCT,更具體地,透射光的CCT不大于由第一 光源產生的光束的CCT。此外,如上所述,在本發(fā)明的上下文中,由光學元件"透射"的光線 是指入射在光學元件上經過該光學元件而不經歷明顯角度偏轉的光線部分(例如,經歷小 于0.Γ的偏轉角度)。因此,只要光學組件產生透射光分量,就將光學組件稱作"透射入射 光的至少一部分"
[0136] 如上所述,漫射光產生器可以由瑞利漫射層(即,選擇性地漫射來自主光源的發(fā) 光輻射的短波長分量的層)形成,這種瑞利漫射層定形為例如平板(如第一漫射面板4的 情況)或曲面板(未示出)。備選或附加地,漫射光產生器可以形成為漫射光源,即,獨立于 從主光源接收到的光線,從垂直于H軸的延伸層發(fā)射漫射光的光源。在僅使用漫射光光源 的情況下,這種光源不用于校正由例如第一漫射面板4產生的漫射光的顏色,而是用于產 生由照明系統(tǒng)發(fā)射的光的全部漫射分量。在特定實施例中,漫射光產生器可以為細長形,與 內表面內切的第一圓圈的直徑比包圍相同內表面的第二圓圈小至少1. 5倍,優(yōu)選地,小兩 倍。
[0137] 此外,還將關于存在瑞利漫射層和/或發(fā)射漫射光的光源的考慮應用于以下所述 的變型。
[0138] 通過以上描述證實了由本照明系統(tǒng)帶來的優(yōu)點。
[0139] 具體地,本照明系統(tǒng)允許觀察者感知到在漫射光產生器之后存在無限空間,類似 于當天空和太陽通過窗口照射房間時自然發(fā)生的情況。這種結果是由于存在通過漫射光產 生器耦接到該房間的暗室。暗室允許感知針對觀察第一和/或第二漫射面板的每個方向的 均勻暗背景。此外,通過采用適合的觀察者到光源距離(因此,第一和/或第二面板到光源 距離),和/或通過使用對光線進行反射使得光線具有有限范圍斜率的反射系統(tǒng),來改善這 種效果。
[0140] 此外,本發(fā)明的一些實施例在限制由照明系統(tǒng)占據的空間的同時得到上述突破效 果。具體地,圖2所示的實施例是離軸的照明系統(tǒng),即,光源和第一漫射面板并未對準的系 統(tǒng),這樣允許減小由系統(tǒng)本身占據的空間,而不降低照明質量。
[0141] 最終,顯而易見的是可以對本照明系統(tǒng)進行修改和變型,而不脫離由所附權利要 求如果的本發(fā)明的范圍。
[0142] 此外,光源相對反射系統(tǒng)的光學元件的焦點的位置可以是與上述位置不同的。此 外,代替會聚鏡或除了會聚鏡之外,反射系統(tǒng)可以包括發(fā)散鏡。此外,為了實現(xiàn)完全消除發(fā) 散,至少沿著y軸方向,可以考慮更多復雜形狀的鏡子(例如,任意形式形狀,)
[0143] 此外,黑暗結構的形式可以是與先前所示的內容是不同的。.實際上,為了提供基 本均勻的背景,足夠的是形成具有如下幾何特性和/或光學吸收特性的黑暗結構:當第一 光源2 (以及存在情況下的發(fā)光體66)接通時,應用如下所述的第一結構條件,參考圖12。 為了簡便起見,在不喪失任何普遍性的情況下,圖12中,第一光源是點狀型的;此外,在不 暗示喪失任何普遍性的情況下,由300表示暗結構,且暗結構沒有角落。在任何情況下,還 可以將下文所述的第一結構條件應用于如上所述的是實施例中,例如通過將其表示為支撐 元件10和內層12。此外,在圖12中,以量化形式示出角度。
[0144] 具體地,上述第一結構條件給出:如果方向束(例如,圓錐束)200的頂角至少為 0. 1球面度并具有束軸210,在面積至少等于整個第二表面&的面積的50% (優(yōu)選地80%, 更優(yōu)選地100% )的至少一部分第二表面S2的任意第一點220處,第一點220的第一和第二 亮度(下文中,被稱作第一和第二背景亮度)彼此之間的差異不超過第一背景亮度的50%。 具體地,分別沿第一和第二方向230、240測量第一和第二背景亮度,第一觀察方向230平行 于方向束200的任何方向并且不平行于任何局部閃耀方向250,第二觀察方向240與第一觀 察方向230相隔的角度距離范圍在0.3°到Γ之間并且該觀察方向240不平行于局部閃 耀方向250的任何方向,局部閃耀方向250是與從第一點220看到第一光源2的任何點的 任意方向260 (如果是點狀光源,僅存在一個方向260)相隔小于3°的方向。更具體地,第 一和第二背景亮度中的每個亮度僅由碰撞黑暗結構但不經過房間6(圖12未示出)的光線 形成,因此,該光線不與來自房間6的第二表面S2相交。
[0145] 例如,如果在可見光范圍內將第一漫射面板4與第一消波室(anechoic chamber) 相耦接,即通過假設房間6吸收100%的入射光線,則可以通過執(zhí)行以下步驟,來對第一和 第二背景亮度進行測量:
[0146] -在用可見光范圍內的第二消波室替代黑暗結構300之后,沿第一觀察方向230測 量上述第一點220的亮度Ll ;以及然后
[0147] -去除第二消音室并提供黑暗結構300 ;以及然后
[0148] -仍沿第一觀察方向230測量第一點220的亮度L2 ;以及
[0149] -計算亮度L2和亮度Ll之間的差值。
[0150] 如圖12所不,束軸210可以與從第一點看到第一光源2的方向260相一致。此外, 相對第二表面&上的上述第一點220的位置,方向束200及其相對第一漫射面板4的姿態(tài) 是不變的。
[0151] 如上所述,其它實施例也可以滿足第一結構條件。因此,例如,有可能支撐元件10 和內層12與所示結構不同,但是仍滿足第一結構條件。例如,內層12可以僅涂覆在支撐元 件10的一部分上,支撐元件10轉而可以形成為多于一件。這樣,可以由第一光源2的殼體, 或由一個或多個屏幕來形成黑暗結構的至少一部分;類似地,支撐元件10可以具有一個或 多個光學光闌,該光學光闌例如由在可見光范圍內為暗淡的對應元件密封,或由堆疊件覆 疊。
[0152] 黑暗結構300還可以配置為實現(xiàn)第二結構條件,即,配置為防止當接通第一光源2 時,上述第一背景亮度大于亮度閾值,其中亮度閾值等于第一點220在第一觀察方向230上 的總亮度的30%,在缺少來自房間6的光線的情況下(因此,通過上述第一消波室)測量所 述總亮度。此外,實現(xiàn)第二結構條件但是不實現(xiàn)第一結構條件的實施例是有可能的。此外, 其它實施例也可以實現(xiàn)第二結構條件。因此,例如有可能支撐元件10和內層12與所示結 構不同,但是仍然以任何方式實現(xiàn)第二結構條件。
[0153] 圖13示出了黑暗結構的另一實施例,可應用于上述所有實施例。在該示例中,只 有部分的支撐元件10涂覆有內層的對應部分,其中將所述內層的對應部分被稱作吸收補 丁 310。吸收補丁 310在可見光范圍內的吸收系數基本均勻和/或可見光范圍內吸收系數 至少等于70%、優(yōu)選地90% ;此外,吸收補丁 310優(yōu)選地是無邊的,其面積至少等于第一表 面50%,優(yōu)選地80%。
[0154] 圖14示出了其它實施例,其中為了簡便起見,參考缺少第二漫射面板64和發(fā)光體 66的情況;此外,在圖14中,未示出黑暗結構和反射系統(tǒng)。在該示例中,視覺參考要素被布 置在第一散射面板4的下游,例如,反射表面320被邊緣限定并布置為使得通過由第一光 源2產生的并由第一漫射面板4透射的光照亮它的至少一部分以及邊緣的對應部分。該部 分的反射表面320的面積至少等于整個反射表面320的面積的50 %,優(yōu)選地70 %,更優(yōu)選 地100%。此外,該部分的反射表面320使得將第一光源2與反射表面320相連的光路中 的最短路徑的長度等于該部分的反射表面320的任意兩點之間的最大距離的50%,優(yōu)選地 70%,更優(yōu)選地100%。
[0155] 如圖15所示,視覺參考要素可以由兩個房間之間的隔板(diaphragm)350形成,隔 板350限定對應光闌,這樣使兩個房間進行光學連通。因此,該光闌形成無形表面(邊緣除 外)并具有被對應邊緣部分限定的各部分,其中對應邊緣部分滿足之前參考反射表面320 的上述部分提及的要求。
[0156] 實際中,參考圖14和15所示的實施例,觀察者移動的速度與他看到的第一光源2 相對視覺參考(反射表面320的上述部分的邊緣和隔板350的光闌)移動的速度的比值越 接近1,即,觀看者越靠近視覺參考,由所謂的運動像差產生的深度效果越明顯。此外,反射 表面320的上述部分和隔板350的光闌可以具有較窄的面積,例如,等于第二表面S 2的面 積的1/10,優(yōu)選地3/10,更優(yōu)選地1/2。
【主權項】
1. 一種用于以模擬自然照明的照明來照射(1)環(huán)境(6)的照明系統(tǒng),包括: -第一光源(2),配置為發(fā)出可見光光束;以及 _漫射光產生器(4 ;68),具有內表面(S1A3)和外表面(S2),所述內表面配置為接收所 述光束,所述漫射光產生器對所述光束至少是部分透明的,并且配置為透射所述光束的至 少一部分,還配置為通過外表面發(fā)射可見漫射光,透射光的相關色溫CCT低于可見漫射光 的 CCT ; 其特征在于所述照明系統(tǒng)還包括黑暗結構(10,12 ;300 ;310)配置為通過漫射光產生 器光學耦接到環(huán)境并向第一光源(2)提供基本均勻的背景。2. 根據權利要求1所述的照明系統(tǒng),其中所述背景為黑色。3. 根據權利要求1或2所述的照明系統(tǒng),其中所述黑暗結構(10,12 ;300 ;310)配置為 防止外部光從上游照射漫射光產生器(4 ;68)。4. 根據任一前述權利要求所述的照明系統(tǒng),其中所述黑暗結構(10,12 ;300 ;310)配置 為:當接通第一光源(2),并限定方向束(200)具有至少0. 1球面度的頂角時,在外表面(S2) 的至少一部分的任何第一點(220)處,所述第一點的第一和第二背景亮度彼此之間的差異 不超過第一背景亮度的50%,分別沿第一和第二觀察方向(230,240)測量所述第一和第二 背景亮度,第一觀察方向平行于方向束的任何方向且不平行于任何局部閃耀方向(250),第 二觀察方向被設置為與第一觀察方向相隔的角度距離范圍在0.3° -1°之間,且第二觀察 方向不平行于任何局部閃耀方向,所述局部閃耀方向是與從所述第一點看到第一光源的任 意方向(260)相隔小于3°的方向,其中所述第一和第二背景亮度中的每個背景亮度僅由 碰撞黑暗結構但不經過環(huán)境(6)的光線形成。5. 根據權利要求4所述的照明系統(tǒng),其中所述方向束(200)是圓錐形,并具有沿軸方向 朝向的軸(210),
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