CN102803837A - 用于点照明的照明*** - Google Patents

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Abstract

一种用于点照明的照明***(10)包括具有反射内表面的管状反射器(2)，所述管状反射器(2)具有入口孔(7)和比入口孔(7)大的出口孔(8)；以及光源阵列(1)，其包括被布置为在管状反射器(2)的出口孔(7)处将光发射到管状反射器中的多个光源(13a-c；30a-d、31a-d、32a-d)。以光源阵列(1)的每个对称状态不同于管状反射器(2)的任何对称状态的方式来配置管状反射器(2)和光源阵列(1)中的至少一个。通过避免一致的对称状态，能够减少发射光的优选方向的发生，由此，能够改善相对于发射光的强度和(在适用的情况下)颜色的空间均质性。

Description

用于点照明的照明***
技术领域
本发明涉及用于点照明的照明***，包括管状反射器和光源阵列。
背景技术
在诸如场景设置或其它气氛产生照明的点照明应用中，已经在很大程度上使用具有滤色器的白光源。近来，作为替换，已经开发了具有彩色光源的照明***，诸如发光二极管LED。在具有彩色光源的***中，可以用电子控制来改变颜色，并且所有可得到的颜色始终是可用的。
在点照明应用中，发射的光的均质性非常重要。
在US6200002中描述了用于点照明的照明***的一个示例，其中，管状准直器对来自布置在准直器入口中的光源阵列的光进行准直。虽然US6200002与现有技术相比提供了改善的均质性，但发射光的进一步改善的均质性将是期望的。
发明内容
鉴于以上事项，本发明的一般目的是提供一种用于点照明的改进照明***，其提供由照明***发射的光的改善的均质性。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于点照明的照明***，包括具有反射内表面的管状反射器，该管状反射器具有入口孔和比入口孔大的出口孔；以及光源阵列，其包括被布置为在管状反射器的出口孔处将光发射到管状反射器中的多个光源，其中，以使得光源阵列的每个对称状态不同于管状反射器的任何对称状态的方式来配置光源阵列和管状反射器中的至少一个。
在本申请的上下文中，应将“对称状态”理解为不同于初始状态、导致与初始状态相同的配置的状态。可以通过任何种类的变换(诸如旋转、平移、关于平面、点或线的镜像等)来实现对称状态。
本发明是基于这样的认识，即能够通过以不存在管状反射器和光源阵列的一致对称状态的方式来配置管状反射器和光源中的至少一个而实现由照明***发射的光的均质性的相当大的改善。
通过避免一致的对称状态，可以减少发射光的优选方向的发生，由此，能够改善均质性，即，相对于由照明***输出的光的强度和(在适用的情况下)颜色的空间均匀性。
可以通过例如管状反射器的物理配置来控制管状反射器的对称状态(如果有的话)，并且可以通过包括在光源阵列中的光源的布置来控制光源阵列的对称状态(如果有的话)。
根据各种实施例，可以通过配置管状反射器和光源阵列中的至少一个以使得其不具有对称状态来实现光源阵列和管状反射器的非一致对称状态。例如，可以随机地布置光源，和/或管状反射器可以具有不规则横截面。
替换地，管状反射器可以展现出具有相同配置的第一数目的状态，并且光源阵列可以展现出具有相同配置的第二数目的状态，并且第一数目和第二数目之间的比可以是非整数。此类配置提供非一致对称状态。
具有相同配置的状态的数目等于初始状态加对称状态的数目，亦即对称状态的数目加一。
此外，通过以第一数目和第二数目的最大公约数等于一的方式来配置照明***，能够甚至进一步减少发射光的优选方向的发生，由此能够甚至进一步改善发射光的均质性。
此外，第一数目、亦即管状反射器所展现出的对称状态的数目可以是大于二的素数，由此，能够实现用于布置光源阵列中的光源的更大设计自由度，因为较少光源的配置将展现出与此管状反射器配置一致的对称状态。根据优选实施例，该素数可以是7。
此外，根据各种实施例，管状反射器和光源阵列中的至少一个可以展现出分别相对于照明***的光轴或与照明***的所述光轴交叉的线的旋转和/或镜面对称。
管状反射器可以具有本质上多边形横截面。
在本申请的上下文中，应将“多边形横截面”理解为由在至少三个点处被连接、形成多边形横截面的角的闭合线路界定的横截面。该线可以是笔直或弯曲的。例如，多边形的各个角之间的每个路径可以相对于多边形横截面是凹进或凸起的。根据优选实施例，多边形横截面可以是七边形的(septagonal)(7个边)或九边形的(enneagonal)(9个边)。
根据另一实施例，管状反射器的横截面可以具有实质上圆形或椭圆形状。
为了进一步改善由照明***发射的光的均质性，可以以这样的方式来配置照明***以使得包括在光源阵列中的光源的总面积可以等于管状反射器的入口孔的面积的至少5％。
应将光源的总面积理解为光源的总发射表面，亦即能够发射光的面积。
通过提供总发射面积与入口孔的面积之间的充分的比，能够进一步改善由照明***发射的光的均质性。由本发明人执行的测试已经指出此类充分的比为管状反射器的入口孔的面积的约5％，并且甚至更高的比提供甚至更好的结果。然而，该比可以优选地等于或至少10％、更优选地等于或至少15％，并且最优选地等于或至少20％。
根据本发明的各种实施例，此外，光源阵列可以包括被配置为发射第一颜色的光的至少一组光源和被配置为发射不同于第一颜色的第二颜色的光的至少一组光源。
一组光源可以是单个光源，或者可以是被布置在一起的一群光源。例如，可以以一行发光二极管(LED)的形式来提供一组光源。
由此，能够提供来自照明***的光的颜色可控输出。
本发明已经发现以光源阵列包括被配置为发射第一颜色的光的至少三组光源和被配置为发射第二颜色的光的至少三组光源的方式来配置光源阵列有益于由照明***输出的光的均质性。
此外，可以有利地以相邻的各组光源之间的最大间距小于入口孔的横向延伸部分的三分之一的方式来布置光源。由此，避免了光源阵列中的大的“暗”区域，这进一步改善了由照明***输出的光的均质性。将光源甚至更均匀地分布在光源阵列中导致均质性的进一步改善。
根据各种实施例，根据本发明的照明***可以有利地进一步包括被布置为漫射由照明***发射的光的光漫射光学部件，由此，能够进一步改善由照明***输出的光的均质性。
在根据本发明的各种实施例的照明***中，在其出口孔处离开管状反射器的光与其更加远离光轴相比在照明***的光轴附近一般被更好地混合。因此，光漫射光学部件可以有利地具有取决于从照明***的光轴的距离的漫射能力。特别地，漫射能力可以有利地随着从照明***的光轴的距离的增加而增加。
此外，照明***可以有利地还包括聚焦光学元件，其被布置为使由照明***发射的光聚焦，由此，能够减少由照明***输出的光的角展度。
此外，可以以在出口孔处或在远场中实现基本上高斯射束分布的方式对管状反射器进行成形。
管状反射器的长度可以有利地在入口孔的直径的3倍至入口孔的直径的8倍的范围内，并且出口孔的直径与入口孔的直径之间的比可以有利地在3和5之间的范围内。
附图说明
现在将参考示出本发明的示例性实施例的附图更详细地描述本发明的这些及其它方面，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的照明***的分解图；
图2a-b是举例说明本发明的示例性实施例的不同对称关系的沿着光轴看的横截面图；
图3示意性地举例说明示例性光源阵列配置；以及
图4示意性地举例说明包括在图1中的照明***中的漫射部件的示例性配置。
具体实施方式
在以下说明中，参考照明***来描述本发明，该照明***包括展现出第一数目的对称状态的光源阵列和展现出第二数目的对称状态的管状反射器。
应注意的是这绝不限制本发明的范围，其同样可适用于其它照明***，其中，光源阵列和管状反射器中的一者或两者可能缺乏对称状态。
图1示意性地举例说明用于适合于气氛产生照明(诸如场景设置)的点照明的照明***。照明***10包括由安装在诸如印刷电路板(PCB)3的载体上的光源13a-d形成的光源阵列1，诸如LED阵列，所述载体被布置在散热器4上，散热器4又被布置在热沉5上。照明***10还包括具有反射内表面的管状反射器2。管状反射器2具有光入口孔7和比光入口孔7大的光出口孔8。在管状反射器2的出口孔8处，提供了漫射部件，在这里为光学漫射片9的形式。
光源阵列1被布置在入口孔7处，以将光发射到管状反射器2中。在图1中示意性地举例说明的示例性实施例中，管状反射器2具有多边形横截面，其在垂直于照明***的光轴12的平面中。
为了实现由照明***10输出的光的良好均质性，光源阵列1和管状反射器2不应具有一致的对称状态。现在将参考图2a-b来描述满足此条件的两种示例性配置，图2a-b是沿着照明***10的光轴12从管状反射器2的出口孔8看的横截面图。
在图2a中示意性地举例说明的第一示例性配置中，光源阵列1展现出初始状态和三个对称状态，亦即导致与初始状态相同的配置的附加状态。因此，如在图2a中可以容易地看到的，光源阵列1总共具有四个状态，其具有相同的配置。另一方面，图2a中的管状反射器2具有一个初始状态和四个对称状态，总共为具有相同配置的五个状态。
因此，在图2a中示意性地举例说明的照明***配置未展现出光源阵列1与管状反射器2之间的任何一致的对称状态。特别地，分别用于管状反射器2和光源阵列1的具有相同配置的状态数目之间的比是5/4＝1.25，其是非整数。
在图2b中示意性地举例说明的第二示例性配置中，光源阵列1展现出初始状态和两个对称状态，亦即导致与初始状态相同的配置的附加状态。因此，如在图2b中可以容易地看到的，光源阵列1总共具有三个状态，其具有相同的配置。另一方面，图2b中的管状反射器2具有一个初始状态和七个对称状态，总共为具有相同配置的八个状态。
因此，在图2b中示意性地举例说明的照明***配置未展现出光源阵列1与管状反射器2之间的任何一致的对称状态。特别地，分别用于管状反射器2和光源阵列1的具有相同配置的状态数目之间的比是8/3，其是非整数。
在图2a-b所示的照明***10的每个示例性配置中，用于上述数目的最大公约数是一。
图3示意性地示出包括不同颜色的LED形式的多个光源的光源阵列1的示例性配置。该光源阵列包括布置成行的四组30a-d的红色LED、布置成行的四组31a-d的绿色LED和布置成行的四组32a-d的蓝色LED。
如在图3中可以看到的，光源30a-d、31a-d和32a-d是以光源阵列1展现出具有导致相同光源配置的两个状态的旋转对称的方式布置的。
为了提供由其中包括图3中的光源阵列1的照明***10输出的光的期望均质性，各组光源30a-d、31a-d和32a-d被布置为使得具有相同颜色的相邻各组光源之间的距离小于管状反射器2的入口孔7的横向尺寸的三分之一，这在图3中示意性地指出。
为了说明的简化起见，已将图3中的光源阵列1描述为仅包括三原色的LED。如本技术领域的技术人员能够容易地认识到的，可以通过提供被配置为发射附加原色(诸如琥珀色、青色(蓝绿色)、深红色和/或深蓝色)的LED来实现改善的颜色混合和均质性。替换地或另外，可以使用各种白光源，诸如暖白光、中性白光和/或冷白光。可以在附加的行中提供此类LED，或者可以提供其中交替地布置LED或两个或三个颜色的行。
在根据本发明的照明***的各种实施例中，由照明***输出的光在垂直于光轴的平面中一般随着从光轴的距离的增加而变得不那么均质。
为了进一步改善由照明***输出的光的均质性，在将输出效率的降低保持在最小的同时，照明***10可以有利地包括布置在管状反射器2的出口孔8处的光学漫射部件9。由于光在光轴12附近通常是相对均质的，所以光漫射部件9在那里具有比远离光轴12更低的漫射能力。这可以例如通过提供包括散射颗粒35的膜来实现，其中，散射颗粒的浓度随着从照明***10的光轴12的距离的增加而增加。这在图4中示意性地示出。光学漫射部件9可以替换地在中间具有孔，并因此不吸收或散射由照明***10输出的接近于其光轴12的任何光。作为在图4中示意性地示出的散射颗粒35的替换或补充，可以使用其它手段(诸如通过全息图案和/或表面浮凸)来实现光学漫射部件9的漫射能力。应注意的是光漫射部件9可以有利地由聚合材料制成。
另外，通过对附图、本公开和所附权利要求的研究，技术人员在实施要求保护的发明时能够理解并实现对公开实施例的修改。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”不排除复数。单个处理器或其它单元可以实现在权利要求中叙述的多个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述了某些措施的事实不指示不能有利地利用这些措施的组合。

Claims (14)

1.一种用于点照明的照明***(10)，包括：
-具有反射内表面的管状反射器(2)，所述管状反射器(2)具有入口孔(7)和比入口孔(7)大的出口孔(8)；以及
-光源阵列(1)，其包括被布置为在管状反射器的出口孔(7)处将光发射到管状反射器(2)中的多个光源(13a-c；30a-d、31a-d、32a-d)，
其中，以所述光源阵列(1)的每个对称状态不同于所述管状反射器(2)的任何对称状态的方式来配置所述光源阵列(1)和所述管状反射器(2)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的照明***(10)，其中，所述管状反射器(2)展现出具有相同配置的第一数目的状态，并且所述光源阵列(1)展现出具有相同配置的第二数目的状态，
所述第一数目与所述第二数目之间的比是非整数。
3.根据权利要求2所述的照明***(10)，其中，所述第一数目和所述第二数目的最大公约数等于1。
4.根据权利要求2或3所述的照明***(10)，其中，所述第一数目是大于2的素数。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的照明***(10)，其中，所述管状反射器(2)和所述光源阵列(1)中的至少一个展现出相对于所述照明***(10)的光轴(12)的旋转对称。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明***(10)，其中，所述管状反射器(2)具有实质上多边形的横截面。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的照明***(10)，其中，被包括在所述光源阵列(1)中的光源(13a-c；30a-d、31a-d、32a-d)占用的总面积等于所述入口孔(7)的面积的至少5％。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明***(10)，其中，所述光源阵列(1)包括被配置为发射第一颜色的光的至少一组光源(30a-d)和被配置为发射不同于第一颜色的第二颜色的光的至少一组光源(31a-d)。
9.根据权利要求8所述的照明***(10)，其中，所述光源阵列(1)包括被配置为发射所述第一颜色的光的至少三组光源(30ad)和被配置为发射所述第二颜色的光的至少三组光源(31a-d)。
10.根据权利要求8或9所述的照明***(10)，其中，所述各组光源中的相邻组的之间的最大间距小于所述入口孔(7)的横向延伸部分的三分之一。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的照明***(10)，还包括被布置为漫射由所述照明***(10)输出的光的光漫射光学部件(9)。
12.根据权利要求11所述的照明***，其中，所述光漫射光学部件被配置为展现出取决于从所述照明***的光轴的距离的漫射能力。
13.根据权利要求12所述的照明***(10)，其中，所述光漫射部件(9)被配置为展现出随着从照明***(10)的所述光轴(12)的距离的增加而增加的漫射能力。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的照明***(10)，还包括被布置为使由所述照明***(10)输出的光聚焦的聚焦光学元件。
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