[发明专利]提供天窗外观的照明元件、照明系统和照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及用来营造天窗外观的光学元件。

背景技术

已公布的专利申请US2008/0273323A1公开了一种特定照明设备，其设计成发射用户体验舒适的光。该照明设备包括主光源和附加光源。附加光源发射具有不同于主光源的颜色分布的颜色分布的光。主光源的光和附加光源的光在被发射穿过该照明设备的主出光窗口之前被混合。此外，由附加光源发射的光的一部分被引导到该照明设备的侧部或后侧，以便使其被发射穿过在该照明设备的所述侧部或所述后侧上的附加出光窗口。这样的照明设备提供了穿过主出光窗口发射白光并且还经由附加出光窗口发射不同颜色的光(例如，蓝光)的机会。在某种程度上，这提供了一种天窗外观，因为白光和可能的蓝光被发射。然而，如果观看者朝该照明设备看，不论观看角度如何，该照明设备被感知为发射白光的照明设备并且围绕它的区域(屋顶或墙壁)被感知为蓝光反射区域。天气晴朗时，屋顶中的天窗提供了阳光的定向光束和在其它方向上的蓝光。于是，朝该天窗看且处于阳光的定向光束内部的观看者看到白色天窗，而处于定向光束外部的观看者看到蓝色天窗。换言之，所引用的专利申请的照明设备提供了有限的天窗体验。

此外，根据所引用的专利申请的照明设备具有复杂的结构，并且需要相对大量的光学元件，诸如至少两个光源(其中每一个光源发射具有不同颜色分布的光)、用来混合这两个光源的光的装置、以及用来朝附加出光窗口引导附加光源的光的光导结构。于是，用于产生有吸引力的光发射的已知照明设备是相对昂贵的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于营造天窗外观的更加成本有效的光学元件。

本发明的第一方面提供如在权利要求1中所要求保护的照明元件。本发明的第二方面提供如在权利要求10中所要求保护的照明系统。本发明的第三方面提供如在权利要求11中所要求保护的照明设备。在从属权利要求中限定有利的实施例。

根据本发明的第一方面的用于获得天窗外观的照明元件包括：用于发射白光的白光发射装置、用于发射蓝光的蓝光发射装置以及菲涅尔透镜。菲涅尔透镜被布置成接收来自白光发射装置和来自蓝光发射装置的光。白光发射装置布置在相对于菲涅尔透镜的第一相对位置中来准直由白光发射装置发射的光的至少一部分，以获得在特定方向上的准直定向光束。蓝光发射装置布置在相对于菲涅尔透镜的第二相对位置中，以获得至少在该准直定向光束外部的蓝光发射。

根据本发明的照明元件使用菲涅尔透镜将来自白光发射装置的光准直成包括白光的准直定向光束。准直定向光束的中心轴具有相对于菲涅尔透镜的法线的特定角度，并且该中心轴的方向为该特定方向。蓝光发射装置相对于菲涅尔透镜的相对位置使得蓝光在多个光发射方向上发射，并且这些光发射方向使得至少一部分蓝光在该准直定向光束的外部发射。

该照明元件发射的准直定向光束被观看者感知为在晴朗天气时穿过天窗或窗户落下的直射阳光。如果观看者从该准直定向光束外部的位置朝该照明元件看，他不会看到该准直定向光束的白光并且他可能看到蓝光，这相当于人从直射阳光光束外部的位置穿过天窗观看时他所看到的蓝天。于是，该照明元件提供了一种天窗外观，其被用户体验为建筑物内部空间的舒适照明。当直射日光或者由本发明的照明元件发射的人造日光照亮房间时，在该房间中的人的良好状态被积极地影响，并且例如人的生产力可以增加。

根据本发明的照明元件不具有复杂结构并且使用有限数量的组件，并且因此制造起来相对便宜。此外，菲涅尔透镜是相对薄的，并且通过使用具有相对短焦距的菲涅尔透镜，光发射装置和菲涅尔透镜之间的距离可以相对地短。因此，该照明元件的尺度可以是小的。因为成本优势和相对小的尺寸，可以以相对低成本制造包括多个照明系统的相对大的面板。相对大的面板的尺寸可以与窗户或天窗的尺寸相当，其为在设有这种相对大的面板的房间中的人提供了甚至更好的天窗或日光感知。

白光发射装置发射白光，更特别地，发射与白光类似的光。这意味着该白光的波长分布使得该白光的色点为颜色空间中黑体线上的色点或接近黑体线的色点。人类裸眼将色点位于黑体线上的光感知为在冷白光到暖白光的范围中。直射阳光也是白光并且具有接近颜色空间的黑体线或在该黑体线上的色点。取决于一天中的时间和大气条件，直射阳光也在冷白色和暖白色之间变化。应当指出的是，这并不意味着该波长分布与直射阳光的波长分布严格相同。由该白光发射装置发射的光可以例如是一些原色的组合，这些原色在所述组合中导致在颜色空间中接近黑体线或在黑体线上的色点。