相關(guān)申請的交叉引用

根據(jù)美國法典第35篇第119條(e)(1)款，本申請要求2014年11月18日提交的美國臨時申請?zhí)?2/081,482和2015年4月21日提交的美國實(shí)用申請?zhí)?4/692,550的權(quán)益，所述申請皆以引用的方式并入本文。

本公開總體涉及照明設(shè)備，所述照明設(shè)備用于通常以輕微掠射的方式照亮近側(cè)目標(biāo)表面來掠射構(gòu)型，例如涉及包括基于固態(tài)的光導(dǎo)照明裝置的洗墻燈或掠射照明設(shè)備。

背景技術(shù)：

光源用于各種應(yīng)用中，諸如提供一般照明以及向電子顯示器(例如，lcd)提供光。從以往來看，白熾光源已廣泛用于一般照明目的。白熾光源通過將燈絲線加熱至高溫直到它發(fā)光來產(chǎn)生光。熱燈絲受到填充有惰性氣體的或真空的玻璃外殼的保護(hù)而免受空氣中氧化作用的影響。白熾光源在許多應(yīng)用中逐漸被其他類型的電燈(諸如熒光燈、緊湊型熒光燈(cfl)、冷陰極熒光燈(ccfl)、高強(qiáng)度放電燈以及諸如發(fā)光二級管(led)的固態(tài)光源)替代。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開涉及包括基于固態(tài)的光導(dǎo)照明裝置的洗墻燈。

通常，本文描述的技術(shù)的創(chuàng)新方面可在包括以下方面中的一個或多個的照明裝置中實(shí)現(xiàn)：

在第一方面中，光成形光學(xué)制品包括具有橫截面輪廓的固體光學(xué)器件，所述固體光學(xué)器件包括：輸入界面；凸起的輸出表面，其與輸入界面相對；凹入的第一側(cè)表面，其在輸入界面與凸起的輸出表面之間延伸；以及第二側(cè)表面，其與從輸入界面延伸到凸起的輸出表面的凹入的第一側(cè)表面相對。這里，凹入的第一側(cè)表面和凸起的輸出表面被成形和布置成使得當(dāng)固體光學(xué)器件在輸入界面處接收在橫截面輪廓的平面中具有輸入角度范圍的輸入光時，固體光學(xué)器件將光引導(dǎo)到輸出表面，并在平面中的輸出角度范圍內(nèi)從輸出表面發(fā)射光，其中輸出角度范圍內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向相對于輸入角度范圍內(nèi)的輸入光的普遍傳播方向朝向第二側(cè)表面傾斜。此外，固體光學(xué)器件具有從橫截面輪廓的平面延伸的細(xì)長延伸部。

前述和其他實(shí)施方案可各自任選地以單獨(dú)或組合的方式包括以下特征中的一個或多個。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，固體光學(xué)器件的細(xì)長延伸部可垂直于橫截面輪廓的平面。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，第二側(cè)表面可以是平面的。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，固體光學(xué)器件被配置成使得輸出角度范圍內(nèi)的輸出光的發(fā)散度可小于輸入角度范圍內(nèi)的輸入光的發(fā)散度。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，固體光學(xué)器件被配置成使得輸出角度范圍內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向與輸入角度范圍內(nèi)的輸入光的普遍傳播方向之間的相對傾斜角α可在3°至30°的傾斜度范圍內(nèi)。例如，傾斜度范圍為10°至20°。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，凹入的第一側(cè)表面和第二側(cè)表面相對于彼此進(jìn)行成形和布置，使得對于輸入角度范圍的給定發(fā)散度，由固體光學(xué)器件接收的輸入光可直接或通過離開凹入的第一側(cè)表面或第二側(cè)表面的單反射到達(dá)凸起的輸出表面。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，凸起的輸出表面可包括漫射圖案。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所公開的光成形光學(xué)制品還可包括附接到凸起的輸出表面的漫射膜。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，固體光學(xué)器件可包括塑料材料。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，凹入的第一側(cè)表面與第二側(cè)表面之間在輸入界面處的間隔可小于20mm。例如，間隔小于10mm。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，輸入界面與凸起的輸出表面之間的間隔可小于50mm。例如，輸入界面與凸起的輸出表面之間的間隔小于25mm。

在第二方面中，照明設(shè)備模塊包括：多個lee，其沿著橫向方向分布；光導(dǎo)，其包括相對的第一端和第二端以及一對相對的側(cè)表面，所述側(cè)表面沿著橫向方向伸長并且在與橫向方向正交的向前方向上從第一端延伸到第二端，光導(dǎo)被配置來在第一端處接收來自lee的光并在向前方向上將接收的光引導(dǎo)到第二端；以及第一方面的光成形光學(xué)制品，其在輸入界面處與光導(dǎo)的第二端耦合以接收被引導(dǎo)的光作為輸入角度范圍內(nèi)的輸入光。這里，光導(dǎo)的向前方向?qū)?yīng)于輸入角度范圍內(nèi)的輸入光的普遍傳播方向。

前述和其他實(shí)施方案可各自任選地以單獨(dú)或組合的方式包括以下特征中的一個或多個。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所公開的照明設(shè)備模塊可包括一個或多個光耦合器，所述一個或多個光耦合器被配置來校準(zhǔn)由lee發(fā)射的光并且將校準(zhǔn)的光提供給光導(dǎo)的第一端。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，lee可以是提供白光的led。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)的側(cè)表面可以是平面的且平行的。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)的側(cè)表面之間在第二端處的間隔可與光成形光學(xué)制品的凹入的第一側(cè)表面與第二側(cè)表面之間的在輸入界面處的輸入間隔相匹配。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)和光成形光學(xué)制品的輸入界面二者沿著橫向方向的長度可都在10cm與1m的范圍內(nèi)。例如，光導(dǎo)在第一端與第二端之間的長度在10-50mm的范圍內(nèi)。

在第三方面中，照明裝置包括第二方面的照明設(shè)備模塊和鉸鏈元件。這里，鉸鏈元件包括：(i)第一鉸鏈部分，其與照明設(shè)備模塊耦合；(ii)第二鉸鏈部分，其樞轉(zhuǎn)地連接到第一鉸鏈部分并且被配置來形成平行于橫向方向的樞軸；以及(iii)樞軸，其被配置來允許光導(dǎo)相對于第二鉸鏈部分在角度方向上以另外的傾斜角θ傾斜，使得輸出角度范圍內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向可相對于第二鉸鏈部分以傾斜角和另外的傾斜角之和(α+θ)傾斜。

前述和其他實(shí)施方案可各自任選地以單獨(dú)或組合的方式包括以下特征中的一個或多個。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所公開的照明裝置可包括軌道，其沿著橫向方向伸長并附接到光導(dǎo)以支撐照明設(shè)備模塊。這里，第一鉸鏈部分連接到軌道，并且第二鉸鏈部分包括板。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，鉸鏈元件可沿著橫向方向伸長。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，樞軸被配置來允許另外的傾斜角的連續(xù)或離散的變化。

在第四方面中，照明裝置包括第二方面的照明設(shè)備模塊和可調(diào)節(jié)的取向反射器。這里，可調(diào)節(jié)的取向反射器包括：(i)反射器支撐件，其與照明設(shè)備模塊耦合；(ii)反射器元件，其樞轉(zhuǎn)地連接到反射器支撐件并且被配置來形成平行于橫向方向的反射器樞軸，其中反射器樞軸鄰近光成形光學(xué)制品的凹入的第一表面與凸起的輸出表面之間的相交處。反射器樞軸被配置來允許將反射器元件擺動到輸出光的至少一部分的路徑中，并且允許反射器元件相對于光導(dǎo)在與輸出角度范圍內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向與輸入角度范圍內(nèi)的輸入光的普遍傳播方向之間的傾斜角α相同的角度方向上以反射器傾斜角傾斜，使得反射離開反射器的輸出光的普遍傳播方向相對于輸入角度范圍內(nèi)的輸入光的普遍傳播方向以傾斜角和反射器傾斜角之和傾斜。

在第五方面中，照明系統(tǒng)包括：至少一個第三方面的照明裝置；和底座，照明裝置的第二鉸鏈部分連接到所述底座以將照明裝置的照明設(shè)備模塊支撐在天花板的鄰近墻壁的凹陷處內(nèi)。這里，底座平行于墻壁。

前述和其他實(shí)施方案可各自任選地以單獨(dú)或組合的方式包括以下特征中的一個或多個。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所公開的照明系統(tǒng)可包括單個照明裝置。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所公開的照明系統(tǒng)可包括多個照明裝置，所述多個照明裝置分布在沿著它們的橫向方向的路徑上并且以預(yù)定的間隔彼此分開。例如，預(yù)定的間隔小于每個照明裝置的橫向尺寸。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所公開的照明系統(tǒng)可包括可調(diào)節(jié)的取向反射器。這里，可調(diào)節(jié)的取向反射器包括：反射器支撐件，其與照明設(shè)備模塊耦合；以及反射器元件，其樞轉(zhuǎn)地連接到反射器支撐件并且被配置來形成平行于橫向方向的反射器樞軸。反射器樞軸鄰近光成形光學(xué)制品的凹入的第一表面與凸起的輸出表面之間的相交處，并且反射器樞軸被配置來允許將反射器元件擺動到輸出光的至少一部分的路徑中，并且允許反射器元件相對于光導(dǎo)在與輸出角度范圍內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向與輸入角度范圍內(nèi)的輸入光的普遍傳播方向之間的傾斜角α相同的角度方向上以反射器傾斜角傾斜，使得反射離開反射器的輸出光的普遍傳播方向相對于第二鉸鏈部分以傾斜角、另外的傾斜角和反射器傾斜角之和傾斜。

在第四方面的照明裝置的一些實(shí)現(xiàn)方式中或在所公開的照明系統(tǒng)的一些實(shí)現(xiàn)方式中，反射器元件可具有在5-10cm的范圍內(nèi)的與橫向方向正交的尺寸。在第四方面的照明裝置或所公開的照明系統(tǒng)的一些實(shí)現(xiàn)方式中，反射器元件可以是平板。在第四方面的照明裝置的一些實(shí)現(xiàn)方式中或在所公開的照明系統(tǒng)的一些實(shí)現(xiàn)方式中，反射器元件可涂覆有反射材料。在第四方面的照明裝置的一些實(shí)現(xiàn)方式中或在所公開的照明系統(tǒng)的一些實(shí)現(xiàn)方式中，反射器樞軸可包括用于調(diào)節(jié)反射器傾斜度的致動器。

在所公開的照明系統(tǒng)的一些實(shí)現(xiàn)方式中，底座可包括致動器，所述致動器用于相對于天花板的水平高度可調(diào)節(jié)地定位光成形光學(xué)制品的凸起的輸出表面。在這種情況下，反射器元件的一部分可從凹陷處突出到天花板水平高度之下。

本文所描述的技術(shù)的一個或多個實(shí)現(xiàn)方式的詳情將在附圖和以下描述中進(jìn)行闡述。所公開的技術(shù)的其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從描述、附圖以及權(quán)利要求書變得顯而易見。

附圖說明

圖1a-1d示出有待用作洗墻燈的一部分的光成形光學(xué)制品的實(shí)例的方面。

圖2a-2f示出光成形光學(xué)制品的實(shí)例的結(jié)構(gòu)方面。

圖3a-3c示出基于包括光成形光學(xué)制品的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的照明裝置的實(shí)例的方面。

圖4a-4d示出包括來自圖3a-3b的照明裝置的洗墻燈的實(shí)例的方面。

圖5a-5c示出基于包括光成形光學(xué)制品的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的照明裝置的另一個實(shí)例的方面。

圖6a-6b示出包括圖3a和5a的照明裝置的組合的洗墻燈的另一個實(shí)例的方面。

圖7a-7c示出來自圖4a的洗墻燈在圖4b的布置中的模擬結(jié)果。

圖8a-8c、9a-9c、10a-10c和11a-11d示出圖6的洗墻燈在圖4b的布置中的模擬結(jié)果。

圖12a-12c、13a-13c和14a-14c分別示出圖6的洗墻燈在圖4b、4c和4d的布置中的模擬結(jié)果。

各種附圖中的參考數(shù)字和標(biāo)記指示本公開的具體特征的示例性方面、實(shí)現(xiàn)方式。

具體實(shí)施方式

本公開涉及用于提供洗墻照明的照明設(shè)備。所公開的照明設(shè)備可有效地朝向目標(biāo)表面(例如，朝向墻壁、面板或其他目標(biāo)表面)引導(dǎo)并分配固態(tài)光源發(fā)射的光，以均勻地照亮目標(biāo)表面。目標(biāo)表面可具有垂直的、水平的或其他布置。關(guān)于照明，術(shù)語均勻性旨在意指約束目標(biāo)表面上的由照明設(shè)備引起的照度的最大值最小值比率(mmr)。例如，mmr可被約束為低于4:1、3:1或2:1。

公開了一種光成形光學(xué)制品，其被配置來提供輸出角度范圍內(nèi)的光，所述輸出角度范圍內(nèi)的光相對于輸入角度范圍內(nèi)的光的普遍傳播方向傾斜并且被分配來在預(yù)定的mmr內(nèi)照亮限定的目標(biāo)表面。如本文所用，提供“角度范圍”內(nèi)的光意指提供在一個或多個普遍方向上傳播的光，所述光相對于對應(yīng)的普遍方向各自具有發(fā)散度。在這個上下文中，術(shù)語“普遍傳播方向”意指傳播的光的強(qiáng)度分布的一部分具有最大值所沿的方向。例如，與角度范圍相關(guān)聯(lián)的普遍傳播方向可以是(角度)強(qiáng)度分布的瓣的取向。(參見例如圖1c或3c。)同樣在這個上下文中，術(shù)語“發(fā)散度”意指在其之外，傳播的光的強(qiáng)度分布下降到強(qiáng)度分布的最大值的預(yù)定義的分?jǐn)?shù)以下的立體角度。例如，與角度范圍相關(guān)聯(lián)的發(fā)散度可以是強(qiáng)度分布的瓣的寬度。預(yù)定義的分?jǐn)?shù)可以是10％、5％、1％或其他值，這取決于照明應(yīng)用。

所公開的光成形光學(xué)制品可用于光導(dǎo)照明設(shè)備模塊(也被簡稱為照明設(shè)備模塊)中，使得輸入角度范圍內(nèi)的光由固態(tài)光源發(fā)射并由光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的光導(dǎo)引導(dǎo)到光成形光學(xué)制品的輸入孔。在一些情況下，由光成形光學(xué)制品輸出的光的傳播方向可通過將光導(dǎo)照明設(shè)備模塊并入照明裝置中而進(jìn)一步傾斜，所述照明裝置使用被配置來使光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的光導(dǎo)相對于目標(biāo)表面傾斜的鉸鏈元件?？商娲?，可通過將光導(dǎo)照明設(shè)備模塊并入另一照明裝置中來增加輸出光的傳播方向傾斜程度，所述照明裝置使用被布置來使光成形光學(xué)制品輸出的光相對于目標(biāo)表面偏轉(zhuǎn)的反射器。包括前述照明裝置中任一個或其組合的照明系統(tǒng)可以距目標(biāo)墻壁的期望的距離凹進(jìn)天花板中，以作為洗墻燈進(jìn)行操作。

(i)光成形光學(xué)制品

圖1a示出光成形光學(xué)制品140的框圖，所述光成形光學(xué)制品140被配置來使得輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向相對于輸入角度范圍135內(nèi)的光的普遍傳播方向以傾斜角α≠0傾斜。這里，參考系(x,y,z)具有與輸入角度范圍135內(nèi)的光的普遍傳播方向?qū)R的z軸。在圖1a中示出的實(shí)例中，目標(biāo)表面190也與z軸平行對齊。然而，輸入角度范圍135內(nèi)的光的普遍傳播方向可以但不是必須平行于目標(biāo)表面190。

光成形光學(xué)制品140由固體透明材料形成(其中n>1)。例如，固體透明材料可以是具有約1.5的折射率的玻璃。作為另一個實(shí)例，固體透明材料可以是具有約1.5-1.6的折射率的塑料。

光成形光學(xué)制品140包括：輸入表面142，具有輸入角度范圍135的輸入光通過所述輸入表面142進(jìn)入到光成形光學(xué)制品140中；以及輸出表面144，具有輸出角度范圍145的輸出光通過所述輸出表面144離開光成形光學(xué)制品140。此外，光成形光學(xué)制品140具有第一側(cè)表面146和第二側(cè)表面148。第一側(cè)表面146是凹入的，并且輸出表面144是凸起的。光成形光學(xué)制品140的第二側(cè)表面148可具有負(fù)、零或正曲率。另外，凹入的第一側(cè)表面146和凸起的輸出表面144被配置成使得輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向相對于輸入角度范圍135內(nèi)的光的普遍傳播方向以傾斜角α朝向第二側(cè)表面148的傾斜。以這種方式，α是輸出角度范圍145的普遍傳播方向相對于z軸的傾斜度。

圖1b示出光成形光學(xué)制品140沿x軸伸長。以這種方式，當(dāng)忽略輸出表面處的折射時，輸入角度范圍135和輸出角度范圍145可在(z-x)平面中相同。對應(yīng)于輸入表面142的輸入界面表示擴(kuò)展光源。在光成形光學(xué)制品140的輸入表面142耦合到光導(dǎo)的輸出端(如在圖3a中所示出的情況下)的實(shí)現(xiàn)方式中，輸入角度范圍135的普遍傳播方向可平行于光導(dǎo)。

輸入角度范圍135在(y-z)平面(垂直于x軸的平面)中的發(fā)散度可以是(例如)朗伯分布或較窄分布的發(fā)散度。作為另一個實(shí)例，輸入角度范圍135內(nèi)的光在(y-z)平面中的分布也可具有多于一個最高點(diǎn)。對于固體光導(dǎo)，輸入角度范圍的發(fā)散度通常足夠窄，允許所有光通過全內(nèi)反射(tir)在光導(dǎo)內(nèi)被引導(dǎo)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式，輸入角度范圍135內(nèi)的光在(x-z)平面(例如，平行于x軸)中的側(cè)向分布可類似于輸入角度范圍135內(nèi)的光在(y-z)平面中的分布來成形。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，這種側(cè)向分布可具有(例如)帶有多個瓣的蝙蝠翼輪廓。輸出角度范圍145在(x-z)平面中的發(fā)散度由輸入角度范圍135的發(fā)散度確定，并且可能受到例如表面144、146和148處的折射率以及表面144、146和148的曲率和布置的影響。

圖1c示出光成形光學(xué)制品140輸出的光在(y-z)平面中的光強(qiáng)度分布101。這里，z軸沿著輸入角度范圍135內(nèi)的光的普遍傳播方向?qū)R。光強(qiáng)度分布101的瓣145'表示光成形光學(xué)制品140在輸出角度范圍145中輸出的光。瓣145'的平分線對應(yīng)于輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向。這里，瓣145'的平分線相對于z軸以傾斜角α＝α瓣傾斜，并且α瓣的值約為40°。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，α瓣的值可以不同，例如約5°、10°、30°或50°。瓣145'的最大值的一半處的寬度對應(yīng)于輸出角度范圍145內(nèi)的光的發(fā)散度。這里，瓣145'的最大值的一半處的寬度具有約20°的值。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，瓣145'的最大值的一半處的寬度的值可約為5°、10°或30°。角度α最小和α最大限定了角度間隔，在所述角度間隔之外，光強(qiáng)度從瓣145'的強(qiáng)度峰值下降到小于5％。

一旦通過光成形光學(xué)制品140的設(shè)計(jì)來指定傾斜角α、輸出角度范圍145的發(fā)散度(例如，光強(qiáng)度分布101的瓣145'的寬度)以及對應(yīng)的強(qiáng)度分布，那么距離“d”(從光成形光學(xué)制品140的凸起的輸出表面144的“有效中心”到高度為h的目標(biāo)表面190)可發(fā)生改變以控制目標(biāo)表面上的照度的均勻性。如上所述，這可被限定為例如在目標(biāo)表面190的整個高度h上，i最大/i最小小于最大值n：1<i最大/i最小<n。

根據(jù)實(shí)施方案，參數(shù)d、α和輸出角度范圍145的發(fā)散度可確定目標(biāo)表面190上的地面(z＝0)之上的高度(表示為z光點(diǎn))，其中例如輸出角度范圍145的普遍傳播方向(以虛線表示)與目標(biāo)表面190相交。如圖7-14所示出的分析中所示，z光點(diǎn)處的相交點(diǎn)可對應(yīng)于輸出光在目標(biāo)表面190上的最大強(qiáng)度i最大，并且輸出角度范圍145的外部光線(分別在α最小處和α最大處相對于z軸傾斜)的交點(diǎn)可對應(yīng)于輸出光在目標(biāo)表面190上的最小強(qiáng)度i最小。

應(yīng)注意，通常，為了控制輸出角度范圍145的發(fā)散度和普遍傳播方向，凹入的第一側(cè)表面146的這樣的形狀使得所述表面的小元件僅接受來自較窄角度范圍內(nèi)的入射光線(以允許所述表面元件暴露于較少的投射光線，從而在更大程度上控制重定向投射光線)。這可能需要所述表面的較大長度(在向前的方向上，例如，沿著z軸)或較淺入射角(對應(yīng)于輸入角度范圍135的較小發(fā)散度)。這樣，投射到凹入的第一側(cè)表面146上的光直接到達(dá)凸起的輸出表面144，而不是首先被重定向到第二側(cè)表面148。此外，第二側(cè)表面148被成形和布置成從對應(yīng)于輸入表面142形成的輸入界面的擴(kuò)展源接收相對較少的光。由于這些原因，第二側(cè)表面148在控制輸出角度范圍145的發(fā)散度和普遍傳播方向以及對應(yīng)的強(qiáng)度分布方面起著有限的作用。

以這種方式，可在很大程度上通過(i)凹入的第一側(cè)表面146的光焦度、(ii)凸起的輸出表面144的光焦度以及(iii)凸起的輸出表面144與z軸和凹入的第一側(cè)表面146中的每一個之間的相對布置的組合來確定輸出角度范圍145中的光的發(fā)散度和傳播方向。相應(yīng)的表面的特定形狀可影響強(qiáng)度分布，從而影響目標(biāo)表面上的照度的均勻度。

圖1d示出光成形光學(xué)制品140的示例性實(shí)現(xiàn)方式的光線圖，以說明所述設(shè)計(jì)依據(jù)。在這個實(shí)例中，光從輸入表面142以較窄的輸入角度范圍135和沿著z軸的普遍傳播方向傳播。來自輸入表面142的光線以長虛線表示。使用從輸入表面142的點(diǎn)發(fā)出的光線來指示輸入角度范圍135的發(fā)散度。

在這個實(shí)例中，凹入的第一側(cè)表面146、凸起的輸出表面144和第二側(cè)表面148以如下方式成形和布置。凹入的第一側(cè)表面146在點(diǎn)p處與凸起的輸出表面144相交。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，從虛線法線與輸入表面142的相交點(diǎn)q發(fā)出的光線中的最左邊的光線與凹入的第一側(cè)表面146在點(diǎn)p處相切；并且第二側(cè)表面148是平面的并且基本上平行于從輸入表面142發(fā)出的最右邊的光線。這里，點(diǎn)q限定輸入表面142的作為輸入表面142的分?jǐn)?shù)f的第一部分142a，以及輸入表面142的作為輸入表面142的分?jǐn)?shù)(1-f)的剩余的第二部分142b。例如，f＝10％、20％等。以這種方式，第一部分142a的點(diǎn)貢獻(xiàn)光成形光學(xué)制品140在第一輸出角度范圍部分145a內(nèi)輸出的光線。這里，在第一部分142a貢獻(xiàn)的光線到達(dá)輸出表面144之前，由第一部分142a貢獻(xiàn)的光線的f/2具有正的y分量(表示為|→>)，并且由第一部分142a貢獻(xiàn)的光線的f/2具有負(fù)的y分量(表示為|←>)。透射后的對應(yīng)的折射光的光線的比率可根據(jù)輸出表面144的形狀和布置而有所不同。應(yīng)注意，由第一部分142a貢獻(xiàn)的帶有與y軸反平行的分量|←>的f/2光線在沒有來自凹入的第一側(cè)表面146的反射的情況下通過凸起的輸出表面144離開。

此外，第二部分142b的點(diǎn)貢獻(xiàn)光成形光學(xué)制品140在第二輸出角度范圍部分145b內(nèi)輸出的光線。這里，由第二部分142b貢獻(xiàn)的光線的(1-f)/2具有正的y分量|→>，并且由第二部分142b貢獻(xiàn)的光線的(1-f)/2具有負(fù)的y分量|←>并且指向凹入的第一側(cè)表面146。應(yīng)注意，大部分由第二部分142b貢獻(xiàn)的具有負(fù)的y分量|←>的(1-f)/2光線反射離開凹入的第一側(cè)表面146，使得反射光線具有正的y分量|→>。此外，具有正的y分量|→>的反射光線在沒有來自第二側(cè)表面148的反射的情況下直接到達(dá)凸起的輸出表面144。以這種方式，在離開凸起的輸出表面144時，與第二部分142b貢獻(xiàn)的大部分光線的向前的方向(z軸)正交的分量平行于y軸。這樣，作為第一輸出角度范圍部分145a和第二輸出角度范圍部分145b的總和的輸出角度范圍145(145＝145a+145b)具有多于帶有負(fù)的y軸分量|←>的光線(大約f/2)的帶有正的y軸分量|→>的光線(大約(1-f)/2)。以這種方式，輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向具有正的y軸分量|→>。

接下來將描述以上公開的光成形光學(xué)制品140的示例性實(shí)現(xiàn)方式。

光成形光學(xué)制品的實(shí)例

圖2a是光成形光學(xué)制品240的實(shí)例在(y-z)平面中的橫截面。光成形光學(xué)制品240由固體材料形成(其中折射率n>1)。例如，材料可以是具有約1.5的折射率的玻璃。作為另一個實(shí)例，材料可以是具有約1.5-1.6的折射率的塑料。光成形光學(xué)制品240包括輸入表面242、輸出表面244、第一側(cè)表面246以及第二側(cè)表面248。

輸入表面242由在這個實(shí)例中在z軸上方表示的第一界面242'(也被稱為1^st界面)以及在這個實(shí)例中在z軸下方表示的第二界面242”(也被稱為2^nd界面)形成。圖2b是1^st界面242'在(y-z)平面中的橫截面—z軸和y軸具有不同的縮放。表1中給出了對應(yīng)于1^st界面242'的多段線的坐標(biāo)。

表1

圖2c是2^nd界面242”在(y-z)平面中的橫截面——z軸和y軸同樣具有不同的縮放。表2中給出了對應(yīng)于2^nd界面242”的多段線的坐標(biāo)。

表2

例如，如以下結(jié)合圖3b所述，光成形光學(xué)制品240的輸入表面242可結(jié)合到光導(dǎo)的輸出端。在這種情況下，可在光導(dǎo)的輸出端與光成形光學(xué)制品240之間設(shè)置減反射涂層。如果光成形光學(xué)制品240的材料與形成光導(dǎo)的材料不同，那么(例如)可在光導(dǎo)的輸出端與光成形光學(xué)制品240之間設(shè)置折射率匹配層。在其他情況下，光導(dǎo)和光成形光學(xué)制品240可一體形成。

圖2d是第二側(cè)表面248在(y-z)平面中的橫截面。表3中給出了第二側(cè)表面248的部段的坐標(biāo)——所述部段是直線。

表3

這里，光成形光學(xué)制品240的第二側(cè)表面248是平面的，并且在確定輸出角度范圍145內(nèi)的光的傳播方向相對于z軸的傾斜角α或輸出角度范圍145的發(fā)散度的方面起著很小的作用。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，第二側(cè)表面248是未涂覆的。在此類情況下，來自輸入表面242以相對于相應(yīng)的表面法線超過臨界角θ＝arcsin(1/n)的角度投射在第二側(cè)表面248上的光通過全內(nèi)反射(tir)反射離開第二側(cè)表面248。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，第二側(cè)表面248涂覆有反射涂層。在此類情況下，來自輸入表面242的到達(dá)第二側(cè)表面248的光通過鏡面反射或漫反射或其組合反射離開第二側(cè)表面248。

圖2e是第一側(cè)表面246在(y-z)平面中的橫截面。表4中給出了對應(yīng)于第一側(cè)表面246的擬合曲線(例如，花鍵)的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

表4

這里，光成形光學(xué)制品240的第一側(cè)表面246是凹入的，并且所述第一側(cè)表面246連同輸出表面244在確定輸出角度范圍145內(nèi)的光的傳播方向相對于z軸的傾斜角α以及輸出角度范圍145的發(fā)散度的方面起著主要的作用。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，凹入的第一側(cè)表面246是未涂覆的。在此類情況下，來自輸入表面242的以超過臨界角θ＝arcsin(1/n)的角度投射在凹入的第一側(cè)表面246上的光通過全內(nèi)反射(tir)反射離開凹入的第一側(cè)表面246。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，凹入的第一側(cè)表面246涂覆有反射涂層。在此類情況下，來自輸入表面242的到達(dá)凹入的第一側(cè)表面246的光通過鏡面反射或漫反射或其組合反射離開凹入的第一側(cè)表面246。

圖2f是輸出表面244在(y-z)平面中的橫截面。表5中給出了對應(yīng)于輸出表面244的擬合曲線(例如，花鍵)的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

表5

這里，光成形光學(xué)制品240的輸出表面244是凸起的，并且所述輸出表面244連同凹入的第一側(cè)表面246在確定輸出角度范圍145內(nèi)的光的傳播方向相對于z軸的傾斜角α以及輸出角度范圍145的發(fā)散度的方面起著主要的作用。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，凸起的輸出表面244是未涂覆的。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，可在凸起的輸出表面244上設(shè)置減反射涂層，使得(直接從輸入表面242或者在反射離開凹入的第一側(cè)表面246或第二側(cè)表面248之后)到達(dá)凸起的輸出表面244的光可以最小的背向反射進(jìn)行傳輸。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，凸起的輸出表面244涂覆有漫射涂層(例如，brightviewmpr05tm)。在此類情況下，(直接從輸入表面242或者在反射離開凹入的第一側(cè)表面246或第二側(cè)表面248之后)到達(dá)凹入的第一側(cè)表面246、到達(dá)凸起的輸出表面244的來自輸入表面242的光可在傳輸通過凸起的輸出表面244時發(fā)生漫射。

如下結(jié)合圖3a或5a所述,光成形光學(xué)制品140或240可用于光導(dǎo)照明設(shè)備模塊中，使得輸入角度范圍135內(nèi)的光由固態(tài)光源提供并由光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的光導(dǎo)分別引導(dǎo)到光成形光學(xué)制品140或240的輸入表面142或242。如下所述，在一些情況下，當(dāng)光成形光學(xué)制品140或240輸出的光的普遍傳播方向(例如，以傾斜角α規(guī)定)傾斜得不充分從而無法均勻地照亮目標(biāo)表面190(例如，墻壁的特定部分)時，可通過將光導(dǎo)照明設(shè)備模塊并入各種照明裝置中來進(jìn)一步增加輸出光的普遍傳播方向傾斜程度。

(ii)基于具有光成形光學(xué)制品的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的照明裝置

圖3a是基于包括光成形光學(xué)制品340的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的照明裝置300的實(shí)例的框圖。光成形光學(xué)制品340可被實(shí)現(xiàn)為例如結(jié)合圖1a或2a描述的光成形光學(xué)制品140或240。

光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302還包括基板305、一個或多個發(fā)光元件(lee)310以及光導(dǎo)330。光導(dǎo)330沿著長度d(例如，沿著圖3a中所示的笛卡爾參考系的z軸)引導(dǎo)由lee310提供的光。任選地，光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302還包括一個或多個光耦合器320，使得光導(dǎo)330在其輸入端處通過光耦合器320耦合到lee，并且在其輸出端處耦合到光成形光學(xué)制品340。

照明裝置300包括例如包括鉸鏈元件350的樞轉(zhuǎn)系統(tǒng)。鉸鏈元件350被配置來允許使光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于軸z以傾斜角θ≠0傾斜。

通常，lee(也被稱為光發(fā)射器)是激活時在電磁波譜的來自可視區(qū)域、紅外區(qū)域區(qū)和/或紫外區(qū)域的一個或多個區(qū)域中發(fā)射輻射的裝置。lee的激活可例如通過將電勢差施加在lee的部件上或使電流通過lee的部件來實(shí)現(xiàn)。lee可具有單色的、準(zhǔn)單色的、多色的或者寬帶光譜的發(fā)射特征。lee的實(shí)例包括半導(dǎo)體、有機(jī)、聚合物/聚合發(fā)光二級管、其他單色、準(zhǔn)單色或其他發(fā)光元件。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，lee是發(fā)射輻射的特定裝置(例如，led管芯)。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，lee包括發(fā)射輻射的特定裝置(例如，led管芯)連同殼體或封裝件的組合，在所述殼體或封裝件中放置了一個或多個特定裝置。lee的實(shí)例還包括激光器，并且更具體地包括半導(dǎo)體激光器，諸如垂直腔面發(fā)射激光器(vcsel)和邊緣發(fā)射激光器。lee的另外的實(shí)例包括超發(fā)光二極管和其他超發(fā)光裝置。

在操作期間，lee310在第一角度范圍115內(nèi)提供光。此類光可具有相對于一個或多個lee310的光軸(例如，z軸)的朗伯分布。光導(dǎo)330可由固體透明材料制成。例如，材料可以是具有約1.5的折射率的玻璃。作為另一個實(shí)例，材料可以是具有約1.5-1.6的折射率的塑料。這里，光導(dǎo)330被布置來在光導(dǎo)330的一端處接收由lee310提供的光，并且在向前的方向上(例如，沿著z軸)將接收的光從光導(dǎo)330的接收端引導(dǎo)到相對端。這里，例如，光導(dǎo)330的接收端與其相對端之間的距離d可以是5、10、20、50或100cm。(i)在接收端處由光導(dǎo)330接收的光的角度范圍和(ii)光導(dǎo)330的數(shù)值孔徑的組合被配置成使得通過反射離開光導(dǎo)330的光導(dǎo)側(cè)表面將所接收的光從接收端引導(dǎo)到相對端。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式，這種反射的至少一部分(如果不是全部)是通過全內(nèi)反射(tir)進(jìn)行的。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)330的這樣的數(shù)值孔徑使得lee310提供的角度范圍115中的全部的光可在光導(dǎo)330的接收端處直接注入到光導(dǎo)330中。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，如圖3b中所示，照明裝置300包括例如具有一個或多個光耦合器320的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302。在此類情況下，一個或多個光耦合器320接收來自lee310的在第一角度范圍115內(nèi)的光，并且在向前的方向上將所接收的光校準(zhǔn)在第二角度范圍125內(nèi)。一個或多個光耦合器320被成形用于通過全內(nèi)反射、鏡面反射或兩者將第一角度范圍115轉(zhuǎn)換成第二角度范圍125。此外，一個或多個光耦合器320可包括用于將光從一個或多個光耦合器320中的每一個的輸入端傳播到輸出端的固體透明材料。這里，第二角度范圍125的發(fā)散度小于第一角度范圍115的發(fā)散度。這樣，第二角度范圍125的發(fā)散度被選定，使得耦合器320提供的角度范圍125中的全部的光可在光導(dǎo)330的接收端處注入到光導(dǎo)330中。

現(xiàn)參照圖3a-3b，一個或多個光導(dǎo)側(cè)表面可以是平面的、彎曲的或以其他方式成形的。光導(dǎo)側(cè)表面可以是平行的或非平行的。在具有非平行光導(dǎo)側(cè)表面的實(shí)施方案中，在光導(dǎo)330的相對端處的被引導(dǎo)的光的第三角度范圍135不同于在接收端處接收的光的角度范圍115(當(dāng)光導(dǎo)330直接從lee310接收光時)或角度范圍125(當(dāng)光導(dǎo)330從耦合器320接收光時)。這里，光導(dǎo)側(cè)表面可以是光學(xué)平滑的，以允許被引導(dǎo)的光通過tir在光導(dǎo)330內(nèi)向前(例如，在z軸的正方向上)傳播。在這種情況下，光導(dǎo)側(cè)表面相對于z軸和彼此成形并布置，使得被引導(dǎo)的光以大于臨界角的入射角在從光導(dǎo)330的輸入端到輸出端的整個距離d的范圍內(nèi)投射到光導(dǎo)側(cè)表面上。在具有平行光導(dǎo)側(cè)表面的實(shí)施方案中，無論光導(dǎo)330是實(shí)心的還是中空的，在光導(dǎo)330的相對端處的被引導(dǎo)的光的第三角度范圍135具有與在接收端處接收的光的角度范圍115(當(dāng)光導(dǎo)330直接從lee310接收光時)或角度范圍125(當(dāng)光導(dǎo)330直接從耦合器320接收光時)至少基本上相同的發(fā)散度。

另外，光導(dǎo)330的長度d(沿著z軸)、光導(dǎo)330的寬度l(沿著x軸)以及光導(dǎo)330的厚度t(沿著y軸)被設(shè)計(jì)來使由離散的lee310發(fā)射的(沿著x軸分布的)光隨著它被從光導(dǎo)330的接收端引導(dǎo)到相對端而均勻化。以這種方式，所發(fā)射的光隨著其被引導(dǎo)通過光導(dǎo)330而實(shí)現(xiàn)的均勻化導(dǎo)致第一角度范圍115(當(dāng)光導(dǎo)330直接從lee310接收光時)或第二角度范圍125(當(dāng)光導(dǎo)330從耦合器320接收光時)的沿著x軸的離散曲線改變成第三角度范圍135的沿著x軸的連續(xù)曲線，其中離散曲線部分或完全模糊。

這里，第三角度范圍135內(nèi)的的光表示光成形光學(xué)制品340的輸入光，并且具有沿著z軸的普遍傳播方向。類似于光成形光學(xué)制品140或240，光成形光學(xué)制品340由固體透明材料制成。例如，材料可以是具有約1.5的折射率的玻璃。作為另一個實(shí)例，材料可以是具有約1.5-1.6的折射率的塑料。光成形光學(xué)制品340具有耦合到光導(dǎo)330的輸出端以接收被引導(dǎo)的光的輸入表面342。與光導(dǎo)330的輸出邊緣相鄰的光成形光學(xué)制品340的輸入表面342光耦合到輸出邊緣。例如，光成形光學(xué)制品340可使用折射率匹配流體、油脂或粘合劑來附連到光導(dǎo)330。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光成形光學(xué)制品340熔接到光導(dǎo)330或者它們由單塊材料一體形成。

此外，光成形光學(xué)制品340包括凸起的輸出表面344、凹入的第一側(cè)表面346以及第二側(cè)表面348。如上結(jié)合圖1a-1d和圖2a-2f所述，光成形光學(xué)制品340的(i)凹入的第一側(cè)表面346的光焦度、(ii)凸起的輸出表面344的光焦度以及(iii)凸起的輸出表面344與光導(dǎo)方向(這里是z軸)和凹入的第一側(cè)表面346中的每一個之間的相對布置的組合確定輸出角度范圍145內(nèi)的光的發(fā)散度以及輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向相對于第三角度范圍135內(nèi)的光的普遍傳播方向的傾斜角α。

以這種方式，光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的一個或多個光耦合器320、光導(dǎo)330和光成形光學(xué)制品340被布置和配置來在光輸出到周圍環(huán)境中之前將lee310發(fā)射的光從lee平移開并重定向。光的產(chǎn)生位置(也被稱為物理(光)源)與(從光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302提取光的)凸起的輸出表面344(也被稱為虛擬光源或虛擬燈絲)的空間分離可有利于光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的設(shè)計(jì)。以這種方式，虛擬燈絲可被配置來提供相對于平行于光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光軸(例如z軸)的平面基本上各向異性的光發(fā)射。相比之下，典型的白熾燈絲通常發(fā)射基本上各向同性的分布量的光。虛擬燈絲可被視作是似乎發(fā)出大量光的一個或多個空間部分。此外，將具有其預(yù)定的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)以及機(jī)械限制的lee310與光提取位置分離可促進(jìn)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的更大程度的設(shè)計(jì)自由度，并且允許延長的光學(xué)路徑，這可允許在將光從光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302輸出之前進(jìn)行預(yù)定水平的光混合。

在圖3a中所示的實(shí)例中，照明裝置300的鉸鏈元件350包括第一鉸在圖3a中所示的實(shí)例中，照明裝置300的鉸鏈元件350包括第一鉸鏈部分352，所述第一鉸鏈部分352與光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330的一個側(cè)表面聯(lián)接，所述側(cè)表面在光導(dǎo)的與光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面346相同的一側(cè)上。鉸鏈元件350還包括連接到第一鉸鏈部分352的第二鉸鏈部分354。第一鉸鏈部分352和第二鉸鏈部分354在樞軸355處連接在一起，所述樞軸355與第三角度范圍135內(nèi)的光的普遍傳播方向(這里是z軸)和輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向正交。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，樞軸355可包括用于以δθ＝0.1°、0.5°或1°的增量調(diào)整傾斜角θ的角位移致動器。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，鉸鏈元件350可被配置為摩擦鉸鏈并且提供連續(xù)的彈性樞軸。

以這種方式，樞軸355被配置來使光導(dǎo)330相對于第二鉸鏈部分354以另外的傾斜角θ(這里,在與傾斜角α相反的角度方向上)可調(diào)節(jié)地傾斜。這樣，輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向相對于第二鉸鏈部分354以傾斜角和另外的傾斜角之和(α+θ)傾斜。在圍繞笛卡爾坐標(biāo)系(x,y,z)的x軸旋轉(zhuǎn)的笛卡爾坐標(biāo)系(x,y',z')中，輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向與第二鉸鏈部分354之間的傾斜角等于傾斜角與另外的傾斜角之和(α+θ)。

在圖3b中所示的實(shí)例中，照明裝置300還包括布置和配置來支撐導(dǎo)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的軌道360。這里，軌道360在(y,z)平面中具有u形輪廓并且沿著x軸伸長。軌道360的平行于(x,y)平面的表面鄰近光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的基板305設(shè)置，并且軌道360的平行于(x,z)平面的表面沿著光導(dǎo)330的長度d的頂部部分聯(lián)接到光導(dǎo)330的側(cè)表面。例如，頂部部分可以是10％、30％或50％的d。

此外，在圖3b中所示的實(shí)例中，鉸鏈元件350的第一鉸鏈部分352包括板。這里，第一鉸鏈部分352附接到軌道360的平行于(x,z)平面的一個表面，所述表面在光導(dǎo)330的與光成形光學(xué)制品340的凹入的側(cè)表面346相同的一側(cè)上。此外，鉸鏈元件350的第二鉸鏈部分354包括板。鉸鏈元件350的第一和第二鉸鏈部分352、354的相應(yīng)的板在樞軸355處彼此可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。此外，在圖3b中所示的實(shí)例中，照明裝置300通過將第二鉸鏈部分354附接到底座370而聯(lián)接到平行于(x,z')平面的底座370。以這種方式，鉸鏈元件350使第三角度范圍135內(nèi)的被引導(dǎo)的光的普遍傳播方向相對于底座370以傾斜角θ傾斜，并且光成形光學(xué)制品340使第三角度范圍135內(nèi)的被引導(dǎo)的光的已經(jīng)傾斜的普遍傳播方向相對于光導(dǎo)330以傾斜角α傾斜。作為累積效應(yīng)，照明裝置300在輸出角度范圍145內(nèi)輸出具有相對于底座370以累積角度θ+α傾斜的普遍傳播方向的光。

圖3c示出照明裝置300輸出的光在(y'-z')平面中的光強(qiáng)度分布101'。應(yīng)注意，(平行于第二鉸鏈部分354的)z'軸圍繞x軸相對于(平行于光導(dǎo)330的)z軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，z'軸可沿著目標(biāo)表面190(例如,沿著墻壁)對齊。光強(qiáng)度分布101'的瓣145'表示照明裝置300在輸出角度范圍145中輸出的光。瓣145’的平分線對應(yīng)于輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向。這里，瓣145'的平分線相對于z'軸以傾斜角α+θ≈45°傾斜。例如，θ≈5°表示由樞軸355引起的第三角度范圍135內(nèi)的被引導(dǎo)的光的普遍傳播方向相對于z'軸的傾斜度，并且α≈40°表示由光成形光學(xué)制品340引起的輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向相對于z軸的傾斜度。有用的傾斜角α+θ可取決于照明應(yīng)用。瓣145'的最大值的一半處的寬度對應(yīng)于輸出角度范圍145內(nèi)的光的發(fā)散度。這里，瓣145'的最大值的一半處的寬度具有約20°的值。

包括照明裝置300的照明系統(tǒng)可以距目標(biāo)墻壁的期望的距離凹進(jìn)天花板中，以作為例如洗墻燈、墻壁掠射燈或其他照明器材進(jìn)行操作。

(iii)基于具有光導(dǎo)照明設(shè)備模塊和鉸鏈元件的照明裝置的洗墻燈

圖4a是基于一個或多個照明裝置的照明系統(tǒng)400的實(shí)例的框圖，每個照明裝置包括光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302和鉸鏈元件350。在這個實(shí)例中，照明裝置被實(shí)現(xiàn)為如上結(jié)合圖3a-3b所述的照明裝置300。照明系統(tǒng)400還包括殼體494。殼體494可被配置來以距目標(biāo)表面490(距墻壁、面板和/或彼此相距)的預(yù)定距離(例如，沿著y'軸)支撐一個或多個照明裝置。在圖4a中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)400的殼體494凹進(jìn)天花板492內(nèi)。此外，在這個實(shí)例中，天花板492和墻壁490分別正交和平行于z'軸。照明系統(tǒng)400還包括將照明裝置附接到殼體494的底座470。在這個實(shí)例中，底座470沿著z'軸與墻壁490平行對齊。

照明系統(tǒng)400的每個照明裝置包括支撐光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的軌道360。光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302包括光導(dǎo)330和光成形光學(xué)制品340。這里，光成形光學(xué)制品340被實(shí)現(xiàn)為如上結(jié)合圖2a-2f所述的光成形光學(xué)制品240。鉸鏈元件350的第一鉸鏈部分附接到軌道360的平行于光導(dǎo)330的表面，并且所述表面在光導(dǎo)330的與光成形光學(xué)制品340的第一凹面表面相同的一側(cè)上。鉸鏈元件350的第二鉸鏈部分附接到底座470。鉸鏈元件350的樞軸355使光導(dǎo)330(其平行于z軸)相對于z'軸以傾斜角θ進(jìn)行取向。光成形光學(xué)制品340進(jìn)一步使由光導(dǎo)330以(相對于z軸的)另外的傾斜角α引導(dǎo)的光以相對于z'軸的總傾斜角θ+α傾斜。以這種方式，由照明系統(tǒng)400輸出的光的普遍傳播方向(由虛線表示)相對于z'軸以角度θ+α傾斜。

光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302和鉸鏈元件350以及殼體494沿著x軸伸長。殼體494的位置可相對于墻壁490發(fā)生變化。以這種方式，光成形光學(xué)制品340的輸出表面與墻壁490之間沿著y'軸的距離為d'。

此外，在這個實(shí)例中，可使用調(diào)節(jié)元件i/o來調(diào)節(jié)底座470沿著殼體494的側(cè)表面的位置，使得光成形光學(xué)制品340的輸出表面以相對于天花板492的水平高度的期望距離凹進(jìn)殼體494內(nèi)。調(diào)節(jié)元件i/o可包括用于以δz＝0.1cm、0.5cm或1cm的增量調(diào)節(jié)距天花板492的水平高度的距離z'的線位移致動器。

圖4b示出照明系統(tǒng)400的布置(i)在(x,y')平面中的視圖。在布置(i)中，照明系統(tǒng)400包括通過底座470附接到殼體494的側(cè)表面的單個照明裝置。在這個實(shí)例中，照明裝置的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的寬度l(沿著x軸)約為60cm。應(yīng)注意，在圖4b中，沿著x軸和沿著y'軸的相應(yīng)的長度尺度是不同的。諸如殼體和照明裝置的部件的尺寸可能甚至在相同方向上相對于彼此未能按比例繪制和/或有所擴(kuò)大。

圖4c示出照明系統(tǒng)400的布置(ii)在(x,y')平面中的視圖。在布置(ii)中，照明系統(tǒng)400包括通過底座470附接到單個殼體494的側(cè)表面的三個照明裝置?？商娲?，每個照明裝置可具有其自己的殼體(未示出)。這里，每個照明裝置的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的寬度l(沿著x軸)約為60cm，并且相鄰的照明裝置的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302之間的間隔δ約為60cm。應(yīng)注意，在圖4c中，沿著x軸和沿著y'軸的相應(yīng)的長度尺度是不同的。

圖4d示出照明系統(tǒng)400的布置(iii)在(x,y')平面中的視圖。在布置(iii)中，照明系統(tǒng)400包括通過底座470附接到單個殼體494的側(cè)表面的五個照明裝置。這里，每個照明裝置的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的寬度l(沿著x軸)約為60cm，并且相鄰的照明裝置的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302之間不存在間隔δ：δ＝0。應(yīng)注意，在圖4d中，沿著x軸和沿著y'軸的相應(yīng)的長度尺度是不同的。

以上已描述了照明裝置300和照明系統(tǒng)400，所述照明裝置300和照明系統(tǒng)400使用光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302結(jié)合鉸鏈元件350，以當(dāng)普遍傳播方向傾斜得不充分從而無法均勻地照亮目標(biāo)表面190(例如，墻壁的特定部分)時，進(jìn)一步增加光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302輸出的光的普遍傳播方向傾斜程度。以下將描述進(jìn)一步增加光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302輸出的光的普遍傳播方向傾斜程度的其他方式。

(iv)基于具有光成形光學(xué)制品的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的另一個照明裝置

圖5a和5b示出基于包括光成形光學(xué)制品340的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的另一個照明裝置500的實(shí)例的方面。光成形光學(xué)制品340可被實(shí)現(xiàn)為例如結(jié)合圖1a或2a描述的光成形光學(xué)制品140或240。

光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302還包括基板305、一個或多個發(fā)光元件(lee)310以及光導(dǎo)330。光導(dǎo)330沿著長度d引導(dǎo)由lee310提供的光。任選地，光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302還包括一個或多個光耦合器320，使得光導(dǎo)330在其輸入端處耦合到光耦合器320，并且在其輸出端處耦合到光成形光學(xué)制品340。已結(jié)合圖3a-3b詳細(xì)描述了光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的這些部件以及它們各自的和組合的功能。如上所述，(i)光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面346的光焦度、(ii)光成形光學(xué)制品340的凸起的輸出表面344的光焦度以及(iii)凸起的輸出表面344與光導(dǎo)方向(這里是z軸)和凹入的第一側(cè)表面346中的每一個之間的相對布置的組合確定輸出角度范圍145內(nèi)的光的發(fā)散度以及輸出角度范圍145內(nèi)的光的普遍傳播方向相對于第三角度范圍135內(nèi)的被引導(dǎo)的光的普遍傳播方向的傾斜角α。

除了光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302之外，照明裝置500包括可調(diào)節(jié)的取向反射器580，所述可調(diào)節(jié)的取向反射器580被布置和配置來以另外的角度將在輸出角度范圍145內(nèi)輸出的光的普遍傳播方向重新取向。以這種方式，照明裝置500在改變的輸出角度范圍145'內(nèi)沿著具有相對于軸線z的累積傾斜角的普遍傳播方向輸出光。

在圖5a和5b中所示的實(shí)例中，可調(diào)節(jié)的取向反射器580包括反射器支撐件582和反射器元件584。在這個實(shí)例中，反射器支撐件582設(shè)置在光導(dǎo)330的一個側(cè)表面附近。反射器支撐件582定位在光導(dǎo)的與光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面346相同的一側(cè)上。反射器支撐件582和反射器元件584在樞軸585處連接在一起，所述樞軸585與第三角度范圍135內(nèi)的被引導(dǎo)的光的普遍傳播方向(這里是z軸)和輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向正交。反射器支撐件582、反射器元件584和樞軸585沿著x軸在光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的寬度l上延伸。

樞軸585可相對于鄰近凹入的第一側(cè)表面346和凸起的輸出表面344的相交處的光成形光學(xué)制品340來進(jìn)行布置。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，樞軸585可包括用于(例如)以0.5°或1°的離散增量或通過連續(xù)的樞軸調(diào)整傾斜角的角位移致動器。樞軸585被配置來使反射器元件584相對于光導(dǎo)方向(這里是z軸)以反射器角可調(diào)節(jié)地傾斜。例如，反射器角可以是5°、8°或10°。以這種方式，光成形光學(xué)制品340在輸出角度范圍145內(nèi)輸出的光的至少一部分反射離開反射器元件584，使得反射的光在相對于輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向以傾斜角傾斜的方向上普遍傳播。反射的光由照明裝置500在改變的輸出角度范圍145'內(nèi)提供，并且具有有著相對于軸線z的累積傾斜角的普遍傳播方向。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，反射器元件584包括板，所述板例如具有跨光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的沿著x軸的寬度l的寬度以及5cm、10cm或15cm的長度。在一些情況下，反射器元件584是平坦的。在其他情況下，反射器元件584可以是凹入的或凸起的。此外，反射器元件584可由反射金屬(例如,al、ag等)形成或涂覆有反射金屬(例如,al、ag等)。在其他情況下，反射器元件584可涂覆有反射介電層。這樣，反射器元件584可被配置來反射95％或更多的由光成形光學(xué)制品340輸出的入射到反射器元件584上的光。另外，反射器元件584可被配置來鏡面反射入射光。此外，反射器元件584可被配置來漫反射入射光。在后一種情況下，漫射圖案可印在反射器元件584上或反射器元件584內(nèi)?？商娲?，漫射圖案可被提供為沉積在反射器元件584上的膜。關(guān)于入射到反射器元件584上的光的漫射程度可限制于從其反射的光的預(yù)定角度范圍。

在圖5a中所示的實(shí)例中，反射器支撐件582附接到光導(dǎo)330的一個側(cè)表面的底部部分，所述一個測表面在光導(dǎo)的與光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面346相同的一側(cè)上。在圖5b中所示的實(shí)例中，反射器支撐件582可例如附接到光導(dǎo)330或光成形光學(xué)制品340的側(cè)表面或相對的端面(平行于y-z平面)。以下將描述另外的附接配置。反射器支撐件可在光導(dǎo)330和/或光成形元件340的底部部分上延伸，所述底部部分可例如覆蓋10％、30％或50％的d。反射器支撐件582和反射器元件584在樞軸585處可旋轉(zhuǎn)地彼此聯(lián)接，所述樞軸585定位在光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面346和凸起的輸出表面344的相交處附近。

此外，在圖5b中所示的實(shí)例中，照明裝置500包括布置和配置來支撐光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的軌道560。這里，軌道560在(y,z)平面中具有u形輪廓并且沿著x軸伸長。軌道560的平行于(x,y)平面的表面鄰近光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的基板305設(shè)置，并且軌道360的平行于(x,z)平面的表面沿著光導(dǎo)330的長度d的頂部部分聯(lián)接到光導(dǎo)330的側(cè)表面。例如，頂部部分可以是10％、30％或50％的d。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，軌道560的(在光導(dǎo)330的與光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面346相同的一側(cè)上的)一個表面可在光導(dǎo)的大于相對的軌道表面的部分上延伸。前者被稱為延伸的軌道表面562。在一些情況下，延伸的軌道表面562可在光導(dǎo)330的整個長度d和光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面346的整個長度上延伸。在此類情況下，延伸的軌道表面562用作反射器支撐件582：這里，樞軸585可放置在延伸的軌道表面562的端部處，并且反射器元件584可在樞軸585處連接到延伸的軌道表面562。以下將結(jié)合圖6a描述這種情況。

圖5c示出照明裝置500輸出的光在(y-z)平面中的光強(qiáng)度分布101”。應(yīng)注意，z軸平行于光導(dǎo)330。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，z軸可沿著目標(biāo)表面190(例如,沿著墻壁)對齊。光強(qiáng)度分布101”的瓣145'表示照明裝置500在改變的輸出角度范圍145'中輸出的光。瓣145’的平分線對應(yīng)于改變的輸出角度范圍145'內(nèi)的光的普遍傳播方向。這里，瓣145'的平分線相對于z軸以傾斜角傾斜。例如，表示由以角度傾斜的反射器元件584引起的改變的輸出角度范圍145'內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向相對于輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向的傾斜度，并且α≈40°表示由光成形光學(xué)制品340引起的輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向相對于z軸的傾斜度。瓣145'的最大值的一半處的寬度對應(yīng)于改變的輸出角度范圍145'內(nèi)的光的發(fā)散度。這里，瓣145'的最大值的一半處的寬度具有約20°的值。

包括照明裝置500的照明系統(tǒng)可以距目標(biāo)墻壁的期望的距離凹進(jìn)天花板中，以作為洗墻燈進(jìn)行操作。此外，如下所述，照明裝置500可與照明裝置300組合成洗墻燈。

(v)基于具有光導(dǎo)照明設(shè)備模塊、鉸鏈元件和可調(diào)節(jié)的取向反射器的照明裝置的洗墻燈

圖6a是基于一個或多個照明裝置的照明系統(tǒng)600的實(shí)例的框圖，每個照明裝置包括光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302、鉸鏈元件350和可調(diào)節(jié)的取向反射器580。在這個實(shí)例中，照明裝置被實(shí)現(xiàn)為以上結(jié)合圖3a-3b所述的照明裝置300以及以上結(jié)合圖5a-5b所述的照明裝置500的組合。照明系統(tǒng)600還包括殼體494，所述殼體494用于以距目標(biāo)表面490(例如，墻壁、面板等)的預(yù)定距離(例如，沿著y'軸)支撐照明裝置。在圖6a中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600的殼體494凹進(jìn)天花板492內(nèi)。此外，在這個實(shí)例中，天花板492和墻壁490分別正交和平行于z'軸。照明系統(tǒng)600還包括將照明裝置附接到器材494的底座470。在這個實(shí)例中，底座470沿著z'軸與墻壁490平行對齊。此外，照明系統(tǒng)600可以以上結(jié)合圖4b-4d所述的布置(i)、(ii)或(iii)中的任一個來進(jìn)行布置。

照明系統(tǒng)600的每個照明裝置包括支撐光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的軌道560。軌道還可例如延伸穿過多個照明裝置。光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302包括光導(dǎo)330和光成形光學(xué)制品340。這里，光成形光學(xué)制品340可例如被實(shí)現(xiàn)為如上結(jié)合圖2a-2f所述的光成形光學(xué)制品240。在圖6a中所示的實(shí)例中，軌道560具有延伸的軌道表面562，所述延伸的軌道表面562可在光導(dǎo)330的整個長度和光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面的整個長度上延伸。鉸鏈元件350的第一鉸鏈部分附接到延伸的軌道表面562。鉸鏈元件350的第二鉸鏈部分附接到底座470。鉸鏈元件350的樞軸355使光導(dǎo)330(其平行于z軸)相對于z'軸以傾斜角θ進(jìn)行取向。這里，延伸的軌道表面562還用作可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器支撐件。以這種方式，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的樞軸585定位在延伸的軌道表面562的遠(yuǎn)端處，所述遠(yuǎn)端處鄰近光成形光學(xué)制品340的凹入的第一側(cè)表面和凸起的輸出表面的相交處。樞軸585使可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器元件584相對于光導(dǎo)330(其平行于z軸)以角度進(jìn)行取向。

以這種方式，光成形光學(xué)制品340使以(相對于z軸的)另外的傾斜角α引導(dǎo)的光(其相對于z'軸以傾斜角θ傾斜)相對于由光成形光學(xué)制品340輸出的光的普遍傳播方向的z'軸以總傾斜角θ+α傾斜。此外，反射器元件584(其相對于z軸以角度傾斜)使由光成形光學(xué)制品340(其相對于z軸以角度α傾斜)輸出的光(相對于z軸)以額外的傾斜角偏斜。以這種方式，由照明系統(tǒng)600輸出的光的普遍傳播方向(由虛線表示)相對于z'軸以角度傾斜。

光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302、鉸鏈元件350、可調(diào)節(jié)的取向反射器580以及殼體494沿著x軸伸長。殼體494的位置可相對于墻壁490發(fā)生變化。以這種方式，光成形光學(xué)制品340的輸出表面與墻壁490之間沿著y'軸的距離為d'。

此外，可使用調(diào)節(jié)元件i/o來調(diào)節(jié)底座470沿著殼體494的側(cè)表面的位置，使得反射器元件584相對于天花板492的水平高度完全凹入殼體494內(nèi)，或者部分突出在天花板492的水平高度之下。例如，反射器元件584的長度的一半可突出在天花板492的水平高度之下。調(diào)節(jié)元件i/o可包括用于以δz＝0.1cm、0.5cm或1cm的增量調(diào)節(jié)距天花板492的水平高度的距離z'的線位移致動器。在照明系統(tǒng)600的一些實(shí)現(xiàn)方式中，其中反射器元件584相對于天花板492的水平高度完全凹入殼體494內(nèi)，殼體494的開口可用透明蓋(甚至用天花板492)進(jìn)行覆蓋，以保護(hù)照明系統(tǒng)的部件免受灰塵和/或其他空氣傳播的碎屑的影響。

圖6b示出照明系統(tǒng)600輸出的光在(y'-z')平面中的光強(qiáng)度分布101”'。應(yīng)注意，z'軸平行于底座470，并且光導(dǎo)330相對于z'軸以傾斜角θ傾斜。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，z'軸可沿著目標(biāo)表面190(例如,沿著墻壁)對齊。光強(qiáng)度分布101”'的瓣145'表示照明系統(tǒng)600在改變的輸出角度范圍145'中輸出的光。瓣145’的平分線對應(yīng)于改變的輸出角度范圍145'內(nèi)的光的普遍傳播方向。這里，瓣145'的平分線相對于z軸以傾斜角傾斜。例如，θ≈5°表示由樞軸355引起的第三角度范圍135內(nèi)的被引導(dǎo)的光的普遍傳播方向相對于z'軸的傾斜度，α≈40°表示由光成形光學(xué)制品340引起的輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向相對于第三角度范圍135內(nèi)的被引導(dǎo)的光的普遍傳播方向的傾斜度，并且表示由以角度傾斜的反射器元件584引起的改變的輸出角度范圍145'內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向相對于輸出角度范圍145內(nèi)的輸出光的普遍傳播方向的傾斜度。瓣145'的最大值的一半處的寬度對應(yīng)于改變的輸出角度范圍145'內(nèi)的光的發(fā)散度。這里，瓣145'的最大值的一半處的寬度具有約20°的值。

已制造了照明裝置300和500以及照明系統(tǒng)400和600的樣本，并且已進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)來評估它們各自的性能。以下總結(jié)了這些實(shí)驗(yàn)中的一些。

(vi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對應(yīng)于照明系統(tǒng)400和照明系統(tǒng)600的洗墻燈用于照亮高度為h＝10'的墻壁。照明系統(tǒng)400和600的殼體494被放置在距墻壁不同的距離處：d'＝12”、18”和24”。這些距離也被稱為退讓距離。此外，分別在如圖4b、4c和4d中所示的布置(i)、(ii)和(iii)中的每一個中評估照明系統(tǒng)400和600的性能。

照明系統(tǒng)400和600中使用的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的lee310被實(shí)現(xiàn)為luxeonzled：3500k、110lm/w。光成形光學(xué)制品340的凸起的輸出表面344覆蓋有漫射膜，所述漫射膜被實(shí)現(xiàn)為brightviewmpr05tm。光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302沿著x軸的寬度為l＝60cm。

使用帶有2百萬條光線的lumileds光源文件來模擬照明系統(tǒng)400和600的性能。此外，假設(shè)使用20％的朗伯式散射離開殼體494下面的(在墻壁190前面的)地板。

放置在退讓距離d'＝12”處的照明系統(tǒng)400和600的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)在表6中。

表6

應(yīng)注意，如果殼體放置在退讓距離d'＝12”處，那么當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于目標(biāo)墻壁表面以傾斜角θ＝7°傾斜時，照明系統(tǒng)400和600被優(yōu)化來提供具有最佳均勻性的洗墻照明。

放置在退讓距離d'＝18”處的照明系統(tǒng)400和600的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)在表7中。

表7

應(yīng)注意，如果殼體放置在退讓距離d'＝18”處，那么當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于目標(biāo)墻壁表面以傾斜角θ＝10°傾斜時，照明系統(tǒng)400和600被優(yōu)化來提供具有最佳均勻性的洗墻照明。

放置在退讓距離d'＝24”處的照明系統(tǒng)400和600的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)在表8中。

表8

應(yīng)注意，如果殼體放置在退讓距離d'＝24”處，那么當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于目標(biāo)墻壁表面以傾斜角θ＝14°傾斜時，照明系統(tǒng)400和600被優(yōu)化來提供具有最佳均勻性的洗墻照明。

據(jù)觀察，當(dāng)使用相同的布置(i)時，照明系統(tǒng)600(具有可調(diào)節(jié)的取向反射器580)提供了與照明系統(tǒng)400(不具有可調(diào)節(jié)的取向反射器580)類似的洗墻照明均勻性。然而，照明系統(tǒng)600提供了優(yōu)于照明系統(tǒng)400的靠近天花板的填充效果。

以上實(shí)驗(yàn)總結(jié)顯示，對于照明系統(tǒng)400和600二者，不考慮退讓距離和/或布置(i)、(ii)或(iii)，可通過調(diào)節(jié)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于目標(biāo)墻壁表面的傾斜度θ來實(shí)現(xiàn)優(yōu)于6:1的均勻性。此外，對于照明系統(tǒng)400和600二者，已針對退讓距離和/或布置(i)、(ii)或(iii)的各種組合實(shí)現(xiàn)了大于90％的效率。

以下將描述所述實(shí)驗(yàn)的更詳細(xì)的結(jié)果。

照明系統(tǒng)400的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖7a/7b/7c示出當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝7°傾斜時由布置(i)中的照明系統(tǒng)400照亮的10'墻壁的照度(x,z')輪廓圖702-a/702-b/702-c。圖7a/7b/7c還示出表示墻壁的通過照明系統(tǒng)400的中心的照度的垂直變化的z'軸橫截面704-a/704-b/704-c，以及表示墻壁的一半高度處的照度的水平變化的x軸橫截面706-a/706-b/706-c。

在圖7a中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝12”。這里，(照明系統(tǒng)400的殼體494下面的)在墻壁前面的地板上的光強(qiáng)度約為1300lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于6:1的均勻性。在圖7b中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝18”。這里，地板上的光強(qiáng)度約為1750lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于5:1的均勻性。在圖7c中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝24”。這里，地板上的光強(qiáng)度約為2250lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于5:1的均勻性。

前述實(shí)驗(yàn)結(jié)果指示當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝7°傾斜時由布置(i)中的照明系統(tǒng)400提供的垂直均勻性。如果期望進(jìn)一步增加接近天花板的照度水平，那么可使用具有可調(diào)節(jié)的取向反射器的照明系統(tǒng)。

照明系統(tǒng)600的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖8a/8b/8c示出當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝7°傾斜時由布置(i)中的照明系統(tǒng)600照亮的10'墻壁的照度(x,z')輪廓圖802-a/802-b/802-c。這里，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器元件584的至少一部分突出在殼體494的外部，處于天花板的水平高度之下。圖8a/8b/8c還示出表示墻壁的照度的垂直變化的z'軸橫截面804-a/804-b/804-c，以及表示墻壁的照度的水平變化的x軸橫截面806-a/806-b/806-c。

圖9a/9b/9c示出與圖8a/8b/8c相關(guān)聯(lián)的一個構(gòu)型相同的構(gòu)型中的照明系統(tǒng)600照亮的10'墻壁前面的地板的照度(x,y')輪廓圖812-a/812-b/812-c。圖9a/9b/9c還示出表示正交于墻壁的照度的變化的y'軸橫截面814-a/814-b/814-c，以及表示平行于墻壁的照度的變化的x軸橫截面816-a/816-b/816-c。這里，y'＝0對應(yīng)于與照明系統(tǒng)600的光成形光學(xué)制品340的凸起的輸出表面相交的垂直平面。這樣，在坐標(biāo)系x-y'中，墻壁在照度(x,y')輪廓圖812-a中位于y'＝d'＝-12”(或-310mm)處，在照度(x,y')輪廓圖812-b中位于y'＝d'＝-18”(或-450mm)處，并且在照度(x,y')輪廓圖812-c中位于y'＝d'＝-24”(或-620mm)處。

在圖8a和9a中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝12”。這里，地板上的光強(qiáng)度約為1150lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于5:1的均勻性。在圖8b和9b中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝18”。這里，地板上的光強(qiáng)度約為1600lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于3:1的均勻性。在圖8c和9c中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝24”。這里，地板上的光強(qiáng)度約為2050lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于2:1的均勻性。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果指示，反射器元件584有利地將地板上的光強(qiáng)度降低大約250lm，并且相對于照明系統(tǒng)400提高了照明系統(tǒng)600的天花板附近的照度。此外，反射器元件584截?cái)嗔斯獬尚喂鈱W(xué)制品340的視域，并因此有利地導(dǎo)致照明系統(tǒng)600相對于照明系統(tǒng)400的眩光減少。還應(yīng)注意，照明系統(tǒng)600的這種構(gòu)型致使地板照度從墻壁(沿著y'軸)逐漸減弱，使得對于y'≥0(在照明系統(tǒng)600的光成形光學(xué)制品340的下方并逐漸遠(yuǎn)離墻壁)，存在很低的照度。

圖10a/10b/10c示出當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝10°傾斜時由布置(i)中的照明系統(tǒng)600照亮的10'墻壁的照度(x,z')輪廓圖1002-a/1002-b/1002-c。這里，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器元件584的至少一部分突出在殼體494的外部，處于天花板的水平高度之下。圖10a/10b/10c還示出表示墻壁的照度的垂直變化的z'軸橫截面1004-a/1004-b/1004-c，以及表示墻壁的照度的水平變化的x軸橫截面1006-a/1006-b/1006-c。

在圖10a中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝12”。這里，(照明系統(tǒng)600的殼體494下面的)在墻壁前面的地板上的光強(qiáng)度約為750lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于10:1的均勻性。在圖10b中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝18”。這里，地板上的光強(qiáng)度約為1100lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于3:1的均勻性。在圖10c中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝24”。這里，地板上的光強(qiáng)度約為1550lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于2:1的均勻性。

圖11a/11b/11c/11d示出當(dāng)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝14°傾斜時由布置(i)中的照明系統(tǒng)600照亮的10'墻壁的照度(x,z')輪廓圖1102-a/1102-b/1102-c/1102-d。在與圖11a-11c相關(guān)聯(lián)的構(gòu)型中，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器元件584的至少一部分突出在殼體494的外部，處于天花板的水平高度之下。在與圖11d相關(guān)聯(lián)的另一個構(gòu)型中，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的整個反射器元件584包含在殼體494的內(nèi)部，處于天花板的水平高度之上。圖11a/11b/11c/11d還示出表示墻壁的照度的垂直變化的z'軸橫截面1104-a/1104-b/1104-c/1104-d，以及表示墻壁的照度的水平變化的x軸橫截面1106-a/1106-b/1106-c/1106-d。

在圖11a中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝12”，并且反射器元件584突出在天花板水平高度之下。這里，(照明系統(tǒng)600的殼體494下面的)在墻壁前面的地板上的光強(qiáng)度約為350lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于大于10:1的均勻性。在圖11b中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝18”，并且反射器元件584突出在天花板水平高度之下。這里，地板上的光強(qiáng)度約為600lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于8:1的均勻性。在圖11c中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝24”，并且反射器元件584突出在天花板水平高度之下。這里，地板上的光強(qiáng)度約為900lm，并且照度的垂直變化對應(yīng)于3:1的均勻性。在圖11d中所示的實(shí)例中，退讓距離為d'＝24”，并且反射器元件584完全凹入在天花板水平高度之上。這里，相對于對應(yīng)于與圖11c相關(guān)聯(lián)的照明系統(tǒng)600的構(gòu)型的光強(qiáng)度，地板上的光強(qiáng)度有顯著不同。此外，照度沿著z'軸的均勻性與對應(yīng)于與圖11c相關(guān)聯(lián)的照明系統(tǒng)600的構(gòu)型的均勻性類似。

這樣，當(dāng)需要時，照明系統(tǒng)600可用作某一構(gòu)型中的洗墻燈，對于所述構(gòu)型，反射器元件584在不犧牲墻壁的照度的均勻性的情況下完全凹入在天花板水平高度之上。

圖12a/12b/12c示出當(dāng)退讓距離為d'＝12”時由照明系統(tǒng)600照亮的10'墻壁的照度(x,z')輪廓圖1202-a/1202-b/1202-c，在所述照明系統(tǒng)600中光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝7°傾斜。這里，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器元件584的至少一部分突出在殼體494的外部，處于天花板的水平高度之下。圖12a/12b/12c還示出表示墻壁的通過照明系統(tǒng)的中心的照度的垂直變化的z'軸橫截面1204-a/1204-b/1204-c，以及表示墻壁的一半高度處的照度的水平變化的x軸橫截面1206-a/1206-b/1206-c。

在圖12a中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(i)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于5:1的均勻性。在圖12b中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(ii)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于4:1的均勻性。在圖12c中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(iii)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于4:1的均勻性。

圖13a/13b/13c示出當(dāng)退讓距離為d'＝18”時由照明系統(tǒng)600照亮的10'墻壁的照度(x,z')輪廓圖1302-a/1302-b/1302-c，在所述照明系統(tǒng)600中光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝7°傾斜。這里，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器元件584的至少一部分突出在殼體494的外部，處于天花板的水平高度之下。圖13a/13b/13c還示出表示墻壁的通過照明系統(tǒng)的中心的照度的垂直變化的z'軸橫截面1304-a/1304-b/1304-c，以及表示墻壁的一半高度處的照度的水平變化的x軸橫截面1306-a/1306-b/1306-c。

在圖13a中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(i)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于3:1的均勻性。在圖13b中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(ii)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于2:1的均勻性。在圖13c中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(iii)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于2:1的均勻性。

圖14a/14b/14c示出當(dāng)退讓距離為d'＝24”時由照明系統(tǒng)600照亮的10'墻壁的照度(x,z')輪廓圖1402-a/1402-b/1402-c，在所述照明系統(tǒng)600中光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光導(dǎo)330相對于墻壁以傾斜角θ＝7°傾斜。這里，可調(diào)節(jié)的取向反射器580的反射器元件584的至少一部分突出在殼體494的外部，處于天花板的水平高度之下。圖14a/14b/14c還示出表示墻壁的通過照明系統(tǒng)的中心的照度的垂直變化的z'軸橫截面1404-a/1404-b/1404-c，以及表示墻壁的一半高度處的照度的水平變化的x軸橫截面1406-a/1406-b/1406-c。

在圖14a中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(i)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于3:1的均勻性。在圖14b中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(ii)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于3:1的均勻性。在圖14c中所示的實(shí)例中，照明系統(tǒng)600被配置在布置(iii)中。這里，照度的垂直變化對應(yīng)于2:1的均勻性。

以下將描述照明裝置300和500中使用的光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的一些部件。

(vii)光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的部件

再次參照圖3a-3b，光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302包括具有沿著基板305的第一表面分布的多個lee310的基板305。具有l(wèi)ee310的基板305設(shè)置在光導(dǎo)330的第一(例如，上部)邊緣處。平行于y-z平面的穿過光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的部段被稱為光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的“橫截面”或“橫截面平面”。另外，光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302沿著x方向延伸，因此這個方向被稱為光導(dǎo)照明設(shè)備模塊的“縱向”方向。光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的實(shí)現(xiàn)方式可具有平行于x-z平面的對稱平面，其可彎曲或以其他方式成形。這被稱為照明設(shè)備模塊的“對稱平面”。

多個lee310設(shè)置在基板305的第一表面上。例如，多個lee310可包括多個白色led。在圖3b中所示的實(shí)例中，lee310與一個或多個光耦合器320光耦合。光成形光學(xué)制品340設(shè)置在光導(dǎo)330的第二(例如，下部)邊緣處。

基板305、光導(dǎo)330和光成形光學(xué)制品340沿著x方向延伸長度l，使得光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302是具有l(wèi)的伸長的細(xì)長照明設(shè)備模塊，其可大致平行于房間的墻壁(例如，房間的天花板)。通常，l可根據(jù)需要發(fā)生變化。通常，l是在約1cm至約200cm的范圍內(nèi)(例如，20cm或更多、30cm或更多、40cm或更多、50cm或更多、60cm或更多、70cm或更多、80cm或更多、100cm或更多、125cm或更多或者150cm或更多)。

基板305上的lee310的數(shù)目通常將特別取決于長度l，其中更多個lee用于更長的照明設(shè)備模塊。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，多個lee310可包括10個與1,000個之間的lee(例如，約50個lee、約100個lee、約200個lee、約500個lee)。通常，lee的密度(例如，每單位長度的lee的數(shù)目)還將取決于lee的標(biāo)稱功率以及照明設(shè)備模塊所需的照度。例如，相對較高密度的lee可用于需要高照度或使用低功率lee的應(yīng)用中。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302沿著其長度具有每厘米0.1lee或更多(例如，每厘米0.2或更多、每厘米0.5或更多、每厘米1或更多、每厘米2或更多)的lee密度。lee的密度還可基于期望量的由多個lee發(fā)射的光的混合。在實(shí)現(xiàn)方式中，lee可沿著光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的長度l均勻地間隔開。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，散熱器可附接至基板305以提取由多個lee310散發(fā)的熱量。散熱器可設(shè)置在基板305的與基板305的一側(cè)相對的表面上，所述一側(cè)上設(shè)置有l(wèi)ee310。光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302可包括一種或多種類型的lee，例如，一個或多個lee的子集，其中每個子集可具有不同的顏色或色溫。

光耦合器320包括一個或多個透明光學(xué)材料(例如，玻璃材料或透明塑料(諸如聚碳酸酯或丙烯酸))的固定塊，其具有被定位來朝向光導(dǎo)330反射來自lee310的光的側(cè)表面。通常，側(cè)表面被成形來收集并且至少部分地校準(zhǔn)從lee發(fā)射的光。在y-z橫截面平面中，側(cè)表面可以是筆直的或彎曲的。彎曲表面的實(shí)例包括具有恒定曲率半徑、拋物線或雙曲線形狀的表面。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，側(cè)表面涂覆有高反射材料(例如，反射金屬(諸如鋁或銀))以提供高反射光學(xué)界面。光耦合器320的橫截面輪廓沿著光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的長度l可以是均勻的?？商娲?，橫截面輪廓可發(fā)生變化。例如，側(cè)表面可彎曲離開y-z平面。根據(jù)照明應(yīng)用，來自x-z平面內(nèi)輸出光的眩光的減輕可能是重要的。這樣，光耦合器320可被配置來提供具有x-z平面的相應(yīng)的光焦度。

鄰近光導(dǎo)的上部邊緣的光耦合器320的出射孔隙光耦合到邊緣，以有利于將來自光耦合器320的光有效地耦合到光導(dǎo)330中。例如，可使用與形成光耦合器320或光導(dǎo)330或兩者的材料的折射率基本匹配(例如，跨界面的折射率相差2％或更少)的材料來附接固體耦合器和固體光導(dǎo)的表面。光耦合器320可使用折射率匹配流體、油脂或粘合劑來附連到光導(dǎo)330。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光耦合器320熔接到光導(dǎo)330，或者它們由單塊材料一體形成(例如，耦合器和光導(dǎo)可以是整體式的并且可由固體透明光學(xué)材料制成)。

光導(dǎo)330可由可與形成光耦合器320的材料相同或不同的一塊透明材料(例如，玻璃材料(諸如bk7、熔融石英或石英玻璃)或透明塑料(諸如聚碳酸酯或丙烯酸)形成。光導(dǎo)330在x方向上延伸長度l，其在y方向上具有均勻的厚度t并在z方向上具有均勻的深度d。尺寸d和t通?；诠鈱?dǎo)的期望光學(xué)特性(例如，支持何種空間模式)和/或直接/間接強(qiáng)度分布來選擇。在操作期間，從(具有角度范圍125的)光耦合器320耦合到光導(dǎo)330中的光通過tir反射離開光導(dǎo)的平面表面，并在光導(dǎo)內(nèi)進(jìn)行空間混合。該混合可有助于在光導(dǎo)的遠(yuǎn)端部分處、在光成形光學(xué)制品340處沿著y軸實(shí)現(xiàn)照度和/或顏色均勻性。光導(dǎo)330的深度d可被選擇來在光導(dǎo)的出射孔隙處實(shí)現(xiàn)充分的均勻性。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，d是在約1cm至約20cm的范圍內(nèi)(例如，2cm或更多、4cm或更多、6cm或更多、8cm或更多、10cm或更多或者12cm或更多)。

通常，光耦合器320被設(shè)計(jì)來限制進(jìn)入光導(dǎo)330的光的角度范圍(例如，在+/-40度內(nèi))，以使得至少大量的光(例如，95％或更多的光)光耦合到光導(dǎo)330中在平面表面處經(jīng)歷tir的空間模式中。光導(dǎo)330可具有均勻的厚度t，所述厚度t是將光導(dǎo)的兩個平面相對表面分隔開的距離。通常，t是足夠大的，因此光導(dǎo)在第一(例如，上部)表面處具有足夠大的孔隙，以近似匹配(或超過)光耦合器320的出射孔隙。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，t是在約0.05cm至約2cm的范圍內(nèi)(例如，約0.1cm或更多、約0.2cm或更多、約0.5cm或更多、約0.8cm或更多、約1cm或更多、約1.5cm或更多)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式，光導(dǎo)越窄，它就可更好地對光進(jìn)行空間混合。窄的光導(dǎo)還提供窄的出射孔隙。由于從光導(dǎo)發(fā)射的此類光可被視作與從一維線性光源發(fā)射的光類似，因此也被稱為細(xì)長虛擬燈絲。

雖然光耦合器320和光導(dǎo)330是由透明光學(xué)材料的固體塊形成，但中空結(jié)構(gòu)也是可能的。例如，光耦合器320或光導(dǎo)330或兩者可以是中空的，具有反射內(nèi)表面，而不是實(shí)心的。這樣，可降低材料成本并且減輕光導(dǎo)中的吸收。許多鏡面反射材料可適用于這種目的，包括諸如3mvikuiti^tm或來自alanodcorporation的miroiv^tm片材的材料，其中大于90％的入射光可被有效地引導(dǎo)到光提取器。

以上結(jié)合圖1a-1d和2a-2f詳細(xì)描述了光導(dǎo)照明設(shè)備模塊302的光成形光學(xué)制品。

前述附圖和隨附描述說明了用于照明的示例性方法、系統(tǒng)和設(shè)備。應(yīng)理解，這些方法、系統(tǒng)和設(shè)備僅出于說明目的，并且所述或類似技術(shù)可在任何適當(dāng)?shù)臅r間執(zhí)行，包括同時執(zhí)行、單獨(dú)執(zhí)行或組合地執(zhí)行。另外，這些過程中的許多步驟可同時發(fā)生、并存發(fā)生和/或以與所示出順序不同的順序發(fā)生。此外，只要方法/設(shè)備保持適當(dāng)，所述方法/設(shè)備可使用附加的步驟/部件，更少的步驟/部件和/或不同的步驟/部件。

換句話說，盡管已根據(jù)特定方面或?qū)崿F(xiàn)方式描述了本公開，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這些方面或?qū)崿F(xiàn)方式的普遍相關(guān)聯(lián)的方法、改變和排列將是顯而易見的。因此，以上對示例性實(shí)現(xiàn)方式的描述并不限定或限制本公開。在以下權(quán)利要求書中描述了另外的實(shí)現(xiàn)方式。