НАСТРАИВАЕМОЕ ОЩУЩЕНИЕ ДНЕВНОГО СВЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОФАСЕТИРОВАННЫХ ПЛЕНОК
DAYLIGHT ADJUSTABLE SENSATION WITH USING THE MICRO-FACETED FILMS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к осветительному прибору, содержащему множество источников света и светопропускающее окно. Изобретение дополнительно относится к такому осветительному прибору для использования с целью обеспечения ощущения дневного света.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В области техники известно использование осветительных приборов для имитации дневного света или небесного света. Например, WO2013011410 описывает осветительный элемент, используемый для получения видимости небесного света и содержащий средство излучения белого света для излучения белого света, средство излучения синего света для излучения синего света и линзу Френеля. Линза Френеля выполнена с возможностью приема света от средства излучения белого света и от средства излучения синего света. Средство излучения белого света расположено в первом взаимном положении по отношению к линзе Френеля, чтобы коллимировать по меньшей мере часть света, испущенного средством излучения белого света, для получения коллимированного светового пучка, направленного в определенном направлении. Средство излучения синего света расположено во втором взаимном положении по отношению к линзе Френеля для получения излучения синего света по меньшей мере снаружи коллимированного направленного светового пучка.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Люди в качестве основного источника освещения для себя, как правило, предпочитают дневной свет по отношению к искусственному свету. Важность дневного света в нашей повседневной жизни является общепризнанной. Известно, что дневной свет является важным для здоровья и самочувствия людей. В настоящее время люди в западном мире проводят примерно >90% своего времени в помещениях и часто при отсутствии естественного дневного света. Следовательно, в таком окружении, где испытывается недостаток естественного дневного света, включая дома, школы, магазины, офисы, больничные палаты и ванные комнаты имеются большие перспективы для источников искусственного дневного света, которые создают убедительные впечатления дневного света от искусственного света. Как правило, видимость дневного света подразумевает восприятие белого света при небольшом угле обзора и восприятие синего или голубого света при большом угле обзора.
Одной из основных проблем, связанных с известными в настоящее время решениями, является их низкая оптическая эффективность (светосила), которая часто может быть ниже 50%. Это обусловлено, главным образом, тем фактом, что используются оптические светопоглощающие элементы, которые, например, при больших углах выборочно поглощают несинюю составляющую света. Другой недостаток некоторых решений предшествующего области техники заключается в том, что интенсивность света "синего неба" и направленного вниз белого света не могут быть независимо управляемыми. Еще одной проблемой решений предшествующего уровня техники является относительно большая система важнейших оптических элементов. Однако практическим требованием для такого решения искусственного небесного света является то, что оно, предпочтительно, не должно быть слишком глубоким, допуская легкое встраивание в существующие инфраструктуры. Кроме того, ранее рассмотренные решения, которые могут улучшить оптическую эффективность концепции искусственного небесного света, как правило, приводят к значительно более толстым решениям, делая их практически нежизнеспособными.
Возможное решение, позволяющее независимо управлять (уменьшать яркость) светом "синего неба" и белым светом, могло бы использовать два цвета светодиодов (белый и синий), где каждый цвет имеет разную оптику (то есть светодиоды белого свечения имеют оптику, обеспечивающую направленный вниз относительный узкий пучок, а светодиоды синего свечения имеют оптику, обеспечивающую "полый" пучок (т.е. синий свет под большими углами и нет света вниз). Такое решение было бы очень неоднородным, что является менее желательным. Этого можно избежать с помощью слабого рассеивателя. Но для достижения равномерного внешнего вида рассеиватель должен был бы быть размещен на значительном расстоянии от матрицы светодиодов. Это могло бы (снова) сделать решение искусственного небесного света непрактично толстым и громоздким.
Следовательно, аспектом изобретения является предоставление альтернативного осветительного прибора, который, предпочтительно, в еще большей степени по меньшей мере частично устраняет один или более из вышеописанных недостатков. В частности, аспектом изобретения является предоставление альтернативного осветительного прибора и его применение, свет которого воспринимается как дневной свет или небесный свет, т.е. такого прибора, который, например, способен генерировать белый (центральный) пучок и синий пучок или по меньшей мере более синий пучок, чем (центральный) белый пучок, по бокам такого (центрального) пучка, такой как (полностью) окружающий такой белый (центральный) пучок.
Здесь обеспечено решение, которое может быть основано главным образом на двухпленочной микрофасетированной конструкции, которая значительно улучшает оптическую эффективность. Мы предлагаем использовать светодиоды различного цветового свечения (один из которых может давать белый свет) в сочетании с двумя пленками с микрофасетированными структурами, чтобы смешивать и перераспределять свет на выходном окне так, что получается, например, картина мелкой сетки с шахматным рисунком, которая воспринимается пользователем как однородная. Это обеспечивает независимое управление угловой интенсивностью (т.е. формой пучка) светодиода каждого типа эффективным образом.
Таким образом, в первом аспекте изобретение предоставляет осветительный прибор ("прибор" или "прибор искусственного небесного света" или "устройство искусственного небесного света"), содержащий первый источник света и второй источник света, (все) выполненные с возможностью обеспечения света источника света, (но) имеющие различные спектральные распределения, светопропускающее первое светоперераспределяющее окно, ("первое перераспределяющее окно" или "первое окно по пути света перед"), выполненное по пути света за первым источником света, и светопропускающее второе светоперераспределяющее окно ("второе перераспределяющее окно" или "второе окно по пути света перед"), выполненное по пути света за вторым источником света, светопропускающее перенаправляющее окно ("перенаправляющее окно" или "окно по пути света за"), выполненное по пути света за первым светоперераспределяющим окном и вторым светоперераспределяющим окном, при этом (i) первое светоперераспределяющее окно выполнено с возможностью перераспределения света первого источника света по светопропускающему перенаправляющему окну к множеству первых перенаправляющих областей упомянутого светопропускающего перенаправляющего окна; и при этом второе перераспределяющее окно выполнено с возможностью перераспределения света второго источника света также по светопропускающему перенаправляющему окну к множеству вторых перенаправляющих областей упомянутого светопропускающего перенаправляющего окна; и (ii) первые перенаправляющие области светопропускающего перенаправляющего окна выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света первого источника света в первый световой пучок ("первый пучок"); а вторые перенаправляющие области светопропускающего перенаправляющего окна выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света второго источника света во второй световой пучок ("второй пучок"), при этом первый световой пучок и второй световой пучок не перекрываются или перекрываются лишь частично, и при этом первый световой пучок и второй световой пучок имеют различные спектральные распределения. Осветительный прибор может дополнительно содержать светорассеивающее окно ("рассеиватель"), выполненное по пути света за светопропускающим перенаправляющим окном. При этом светорассеивающее окно в сочетании с первыми перенаправляющими областями светопропускающего перенаправляющего окна или со вторыми перенаправляющими областями светопропускающего перенаправляющего окна могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света первого источника света в первый световой пучок или по меньшей мере части полученного света второго источника света во второй световой пучок, соответственно.
С помощью настоящего осветительного прибора оптическая эффективность значительно улучшена по сравнению с решениями, основанными на оптических элементах, которые используют поглощение (например, "несинего" света для формирования широкоугольного синего пучка). Дополнительно, настоящее решение позволяет осуществлять независимую настройку между эффектом искусственного синего небесного света и белым светом, что невозможно во многих из существующих решений. В частности, выходное окно будет казаться равномерным (давая равномерный свет), вследствие перераспределения света по светопропускающему перенаправляющему окну, что благоприятно для пользователя. Кроме того, этому осветительному прибору требуется лишь небольшая глубина, что желательно с учетом встраивания прибора в существующие конструкции. В частности, осветительный прибор, который здесь описан, может быть использован в среде помещения для предоставления человеку ощущения дневного света. Например, этот осветительный прибор может использоваться в среде помещения, выбранного из группы, состоящей из зоны приема гостей (такой как больница, дом престарелых, ресторан и т.д.) и офисного помещения, и заводской территории и т.д. Однако возможны также и другие применения (см. также ниже), например, в магазине, в торговом центре и т.д.
Предполагая, например, центральный белый пучок, окруженный синим светом, свет, испущенный этим осветительным прибором, может восприниматься наблюдателем как прямой солнечный свет, который падает в солнечный день через потолочное световое окно или обычное окно. Если наблюдатель смотрит в сторону этого осветительного прибора из положения вне белого светового пучка, то этот наблюдатель (по существу) не видит белый свет этого светового пучка, но наблюдатель может видеть синий свет (или другой цвет, смотри далее), сравнимый с (синим) небом, которое видит человек, когда наблюдатель смотрит через потолочное световое окно из положения вне прямого солнечного светового пучка. Таким образом, этот осветительный прибор может предоставить видимость небесного света, которая будет восприниматься людьми как приятное освещение внутреннего пространства здания. Когда человек смотрит на устройство искусственного небесного света под обычными углами наблюдения (т.е. потолочное световое окно встроено в потолок, а наблюдатель осматривается вокруг комнаты почти в горизонтальном направлении), то эти световые окна кажутся синими (как если смотреть через окно на синее небо). Однако центральный белый пучок, формируемый устройством искусственного небесного света обеспечивает белый свет хорошего качества, освещая этим белым светом все предметы и всех людей под (или рядом с) этим потолочным световым окном. Отметим, что угловая протяженность центрального белого пучка, как правило, не соответствует углам, под которыми при нормальных обстоятельства люди смотрят в это потолочное световое окно (т.е. взгляд почти вертикально вверх).
Когда комнату освещает прямой дневной свет или же искусственный дневной свет, испущенный осветительным прибором по данному изобретению, это может благоприятно влиять на находящихся в помещении людей, и при этом может, например, увеличиваться производительность людей. Средство испускания белого света, обозначенное здесь как первый источник света, испускает белый свет, более конкретно, свет, который подобен белому свету. Это значит, что распределение длин волн белого света такое, что цветовая точка белого света в цветовом пространстве является цветовой точкой, лежащей на линии черного тела или близкой к ней. Невооруженный глаз человека воспринимает свет с цветовой точкой на линии черного тела как расположенный в диапазоне от холодного белого до теплого белого света. Прямой солнечный свет также является белым светом и имеет цветовую точку в цветовом пространстве, близкую к линии черного тела или на ней. Прямой солнечный свет, кроме того, изменяется в зависимости от времени суток и атмосферных условий от холодного белого до теплого белого. Следует заметить, что это не означает, что распределение длин волн точно такое же, что и распределение длин волн прямого солнечного света. Свет, испущенный средством испускания белого света, может, например, представлять собой сочетание некоторых основных цветов, которые в упомянутом сочетании приводят к цветовой точке в цветовом пространстве, которая близка к линии черного тела или находится на ней. Синий свет имеет такое спектральное распределение, в котором длины волн синего спектрального диапазона являются доминирующими по отношению к длинам волн за пределами синего спектрального диапазона, так что невооруженный глаз человек ощущает этот свет как свет синего цвета. Излучение синего света может осуществляться во множестве направлений светового излучения, и по меньшей мере часть этих направлений светового излучения находится вне белого светового пучка.
Первый источник света и второй источник света выполнены с возможностью формирования соответственно света первого источника света и света второго источника света. Спектральные распределения света этих источников света отличаются, например, как соответственно белый и синий свет или соответственно белый и красный свет. Как правило, свет первого источника света - белый, а свет второго источника света - синий. Однако свет второго источника света может быть также оранжевым или красным, например, чтобы имитировать условия заката или восхода солнца. Кроме того, первые источники света не обязательно обеспечивают белый свет. Тем не менее, в определенных вариантах осуществления первый источник света обеспечивает белый свет источника света. Термин источник света может также относиться ко множеству источников света. Однако, когда в конкретном варианте осуществления в качестве единственного первого источника света (например, RGB-модуля) или в качестве единственного второго источника света использовано множество источников света, то светоизлучающие поверхности расположены близко друг к другу, например, в пределах 2 мм (кратчайшее расстояние). Когда в качестве первого источника света или в качестве второго источника света использовано множество источников света, эти источники света могут быть независимо управляемыми (блоком управления, см. также ниже). Далее здесь термины "множество первых источников света" или "первые источники света" и "множество вторых источников света" или "вторые источники света" и подобные термины относятся к осветительному прибору со множеством таких источников, которые расположены в чередующемся порядке (с заданным расстоянием между смежными источниками света, см. ниже), в котором все первые источники света по существу имеют одно и то же спектральное распределение, и в котором все вторые источники света по существу имеют одно и то же спектральное распределение.
В следующем конкретном варианте осуществления первый источник света содержит (твердотельный) источник света, в частности, выполненный с возможностью обеспечения синего света (твердотельного) источника света, и преобразователь длины волны, выполненный с возможностью преобразования части света твердотельного источника света, в частности, таким образом, синего света в свет преобразователя длины волны с большей длиной волны (такой как зеленый, желтый, оранжевый и/или красный), в соответствии с чем свет источника света содержит свет упомянутого твердотельного источника света и упомянутый свет преобразователя длины волны. В еще одном варианте осуществления первый источник света содержит RGB-модуль твердотельного источника света. Следовательно, в конкретном варианте осуществления первый источник света содержит твердотельный источник света (такой как светодиод или лазерный диод). В частности, первый источник света выполнен с возможностью формирования света источника белого света. Первый источник света может быть настраиваемым источником света, способным обеспечивать различные цвета (но в одном варианте осуществления по меньшей мере включая белый свет).
В дополнительном конкретном варианте осуществления второй источник света содержит твердотельный источник света. В конкретном варианте осуществления второй источник света выполнен с возможностью обеспечения света источника света, имеющего цвет, выбранный из одного или более из синего, зеленого, желтого, янтарного, оранжевого и красного. Второй источник света может быть выполнен с возможностью обеспечения двух или более таких цветов (например, источник света с настраиваемым цветом). В частности, второй источник света по меньшей мере выполнен с возможностью обеспечения синего света (твердотельного) источника света. Следовательно, в конкретном варианте осуществления второй источник света содержит твердотельный источник света (такой как светодиод или лазерный диод). Второй источник света может быть настраиваемым источником света, способным обеспечивать различные цвета (но в одном варианте осуществления по меньшей мере включая синий и/или красный свет, в частности, по меньшей мере синий свет).
В частности, первый источник света и второй источник света выполнены с возможностью формирования света, имеющего различные спектральные распределения, то есть спектры не полностью совпадают во всем (видимом) диапазоне длин волн. Например, первый источник света формирует белый свет (включающий в себя синий свет), в то время как второй источник света формирует по существу синий свет (то есть по существу нет света в других спектральных диапазонах длин волн, отличных от синего диапазона, например, по существу нет зеленого, желтого и красного света). В синем спектральном диапазоне спектры могут совпадать, но в других спектральных диапазонах существенно меньше или нет совпадения. Поэтому спектральные распределения не совпадают, но совпадают только частично. Следовательно, первый и второй источник света могут обеспечить свет, имеющий различные спектральные распределения, и могут совпадать лишь частично. В частности, свет первого источника света и свет второго источника света имеют различные цветовые точки. Следовательно, в конкретном варианте осуществления первый источник света выполнен с возможностью формирования белого света первого источника света, а второй источник света выполнен с возможностью обеспечения одного или более из синего и красного света второго источника света. В частности, осветительный прибор может дополнительно включать в себя блок управления, выполненный с возможностью независимого управления первым источником света и вторым источником света. Этот блок управления может быть выполнен с возможностью управляться, например, одним или более из удаленного блока управления и датчика, такого как внешний датчик света или датчик, выполненный с возможностью восприятия поведения человека, или датчика времени и т.д. При индивидуальном управлении первым и вторым источниками света видимость дневного света может быть настраиваемой, например, в зависимости от времени и/или от установки пользователя и т.д. Отметим, что, когда есть множество первых источников света и множество вторых источников света, блок управления может быть, в частности, выполнен с возможностью управления множеством первых источников света независимо от множества вторых источников света.
Здесь изобретение поясняется со ссылкой на прибор, содержащий (i) первый источник света и первое светоперераспределяющее окно и (ii) второй источник света и второе светоперераспределяющее окно. Осветительный прибор может содержать более двух таких модулей, каждый из которых перераспределяет свой свет по перенаправляющему окну. Альтернативно или дополнительно осветительный прибор содержит множество модулей, каждый из которых включает в себя первый источник света и первое светоперераспределяющее окно и второй источник света и второе светоперераспределяющее окно, и их (общее) перенаправляющее окно, по которому эти источники света перераспределяют свой свет источников света. В таком случае может быть использовано единственное перераспределяющее окно с разными перераспределяющими областями для отдельных источников света.
В конкретном варианте осуществления первый источник света и второй источник света расположены на расстоянии (LD) между источниками света, выбранном из диапазона 5-200 мм, в частности, в диапазоне 10-100 мм, таком как 10-50 мм. При более коротких или более длинных расстояниях (между ближайшими смежными источниками света) нелегко будет получить необходимое распределение по светопропускающему перенаправляющему окну и/или требуемые углы двух пучков. Расстояние источника света представляет собой, в частности, кратчайшее расстояние между смежными источниками света. Это расстояние может быть измерено, в частности, между светоизлучающими поверхностями источников света. Поскольку светоизлучающие поверхности, как правило, небольшие (такие размеры как ширина и длина ≤2 мм), вместо кратчайшего расстояния может быть использован также шаг.
Как указано выше, термины "первый источник света" и/или "второй источник света" могут относиться соответственно ко множеству первых источников света и/или вторых источников света. Следовательно, когда по пути света перед перераспределяющим окном выполнено соответственно множество первых источников света и вторых источников света, расстояния (LD) между источниками света выбирают из диапазона 5-200 мм, в частности, в диапазоне 10-100 мм. Как указано выше, это относится к кратчайшему расстоянию между ближайшими смежными источниками света. Расположение первых источников света и вторых источников света, в частности, является чередующимся. Следовательно, первые источники света и вторые источник света могут быть также расположены в рисунке в шахматном порядке. Тем не менее, также могут быть возможны другие рисунки расположения, такие как гексагональное расположение и т.д. Однако, как правило, первый и второй источники света образуют регулярный рисунок с кратчайшими расстояниями между смежными источниками света 5-200 мм, как указано выше. В весьма специфичном варианте осуществления один или более из первого источника света и второго источника света независимо друг от друга состоят из двух или более подмножеств источников света с различными спектральными распределениями, но вместе обеспечивающих соответственно свет первого источника света с первым спектральным распределением и свет второго источника света со вторым спектральным распределением. В таком случае расстояния источников света, в частности, могут находиться в диапазоне примерно 5-50 мм, даже более конкретно 5-20 мм, для того, чтобы гарантировать выходное окно, демонстрирующее равномерный свет. Для простоты изобретение здесь далее описывается со ссылкой на первый источник(и) света и на второй источник(и) света, каждый из которых включает в себя по существу единственный тип соответственно первых источников света и вторых источников света.
По пути света за каждым из этих двух (типов) источников света расположены светопропускающие перераспределяющие окна, которые обозначены как первое светопропускающее перераспределяющее окно и второе светопропускающее перераспределяющее окно соответственно. Эти окна здесь обозначены также как (первое и второе) окно выше по пути света, потому что эти окна расположены по пути света перед перенаправляющим окном. Следует заметить, что между окном(ами) выше по пути света и перенаправляющим окном может быть расположено одно или более дополнительных окон и/или других оптических элементов.
Термины "выше по пути света (перед)" и "ниже по пути света (за)" относятся к расположению элементов или конструктивных признаков относительно распространения света из средства формирования света (здесь, в частности, источника(ов) света), при этом по отношению к первому положению в световом пучке света от средства формирования света второе положение в световом пучке, более близкое к средству формирования света означает "выше по пути света", а третье положение в световом пучке, более удаленное от средства формирования света является положением "ниже по пути света".
Перераспределяющие окна могут быть единственным окном, но с двумя частями, предназначенными для каждого источника света. Однако могут быть применены также и раздельные окна. В общем случае, расстояние между перераспределяющим окном(ами) и источниками света является одним и тем же как для сочетания первого источника света и первого перераспределяющего окна, так и для сочетания второго источника света и второго перераспределяющего окна (см. также дополнительно ниже). Здесь изобретение дополнительно объясняется со ссылкой на первое и второе перераспределяющие окна, хотя это может быть единственное окно с двумя частями (перераспределяющими областями), связанными с соответствующими источниками света. Когда применяют множество первых источников света и множество вторых источников света, перераспределяющие окна, как правило, будут расположены в соответствующем порядке размещения, то есть расположение источников света будет в шахматном порядке и расположение перераспределяющих окон в шахматном порядке.
Дополнительно осветительный прибор содержит светопропускающее перенаправляющее окно, выполненное по пути света за первым светоперераспределяющим окном и вторым светоперераспределяющим окном. Следовательно, это перенаправляющее окно, как правило, является единственным окном, которое получает свет источника света от обоих источников света (см. также ниже). Перенаправляющее окно здесь также обозначено как окно ниже по пути света, поскольку оно расположено по пути света за перераспределяющими окнами. В вариантах осуществления перенаправляющее окно может быть выполнено как выходное окно; однако по пути света за перенаправляющим окном могут быть расположены одно или более дополнительных окон и/или другие оптические элементы.
Перенаправляющее окно содержит множество перенаправляющих областей, которые могут быть различимы между собой как первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области. Эти перенаправляющие области, в частности, распределены по всему перенаправляющему окну. Таким образом, около половины от общего числа первых перенаправляющих областей будут выполнены по пути света за вторым источником света, и около половины от общего числа вторых перенаправляющих областей будут выполнены по пути света за первым источником света. Первые перенаправляющие области получают через перераспределяющее окно свет источника света от по существу только первого источника света, а вторые перенаправляющие области получают через перераспределяющее окно свет источника света от по существу только второго источника света.
Следовательно, первое светоперераспределяющее окно (окно, перераспределяющее первый свет/свет первого источника света) выполнено с возможностью перераспределения света первого источника света первого источника света по светопропускающему перенаправляющему окну к множеству первых перенаправляющих областей упомянутого светопропускающего перенаправляющего окна. Дополнительно, второе светоперераспределяющее окно (окно, перераспределяющее второй свет/свет второго источника света) выполнено с возможностью перераспределения света второго источника света от второго источника света также по светопропускающему перенаправляющему окну к множеству вторых перенаправляющих областей упомянутого светопропускающего перенаправляющего окна. Таким образом, перераспределяющее окно выполнено с возможностью перераспределения света источника света из первого и второго источников света по существу по всему перенаправляющему окну, хотя по существу только в направлении соответственно первой и второй перенаправляющих областей. Перераспределяющие окна выполнены с возможностью, в частности, в сочетании с соответствующим источником(ами) света, равномерного распределения света по соответствующим перенаправляющим областям.
С этой целью перераспределяющие окна включают в себя микрофасетки или оптические структуры с микрофасетками, см. также дополнительно ниже). Следовательно, светопропускающее первое светоперераспределяющее окно может, в частности, содержать первые перераспределяющие оптические элементы, а светопропускающее второе светоперераспределяющее окно может содержать вторые перераспределяющие оптические элементы, такие как эти микрофасетки или оптические структуры с микрофасетками.
Таким образом, на первой стадии свет источника света от первого источника света и от второго источника света отклоняется таким образом, чтобы их свет перераспределялся по перенаправляющему окну, при этом первые перенаправляющие области получают по существу только свет первого источника света, а вторые перенаправляющие области получают по существу только свет второго источника света. В одном варианте осуществления первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области выполнены в двухмерном порядке, в котором эти области чередуются (по всему перенаправляющему окну). Например, в одном конкретном варианте осуществления первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области выполнены в рисунке шахматной доски (по всему перенаправляющему окну). Однако могут быть возможны также и другие рисунки, такие как гексагональное расположение и т.д.Однако, в частности, первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области образуют регулярный рисунок, особенно области, имеющие указанные здесь площади (см. также ниже). Отметим, что в варианте осуществления, в котором присутствует множество первых источников света и вторых источников света, расположение перенаправляющих областей не обязательно имеет ту же самую симметрию, что и расположение источников света. Например, источники света могут быть расположены в порядке кубической симметрии, в то время как перенаправляющие области могут иметь гексагональную симметрию. Можно выбирать, каким образом перераспределяющее окно(а) будет перераспределять свет источника света по перенаправляющему окну.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Перенаправляющие области должны иметь такой размер, который позволяет обеспечивать для наблюдателя по существу равномерную видимость распределения света по окну. Следовательно, эти размеры не должны быть слишком большими, так как наблюдатель в этом случае мог бы воспринимать более темные и более светлые области, что не желательно. С другой стороны, например, с учетом расхождения светового пучка источника света, перенаправляющие области также могут быть не маленькими. В конкретном варианте осуществления первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области имеют площади поперечного сечения менее 2000 мм, в частности, первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области имеют площади поперечного сечения менее 20 мм. В частности, перенаправляющие области имеют площадь поперечного сечения в диапазоне по меньшей мере 1 мм, в частности, по меньшей мере 4 мм, такую как в диапазоне 1-2000 мм, как в диапазоне 4-400 мм. Площадь поперечного сечения, в частности, относится к площади поверхности области с одним или более перенаправляющими элементами (микрофасетками), как это имеет место на плоской области. Следовательно, площадь поперечного сечения относится к площади поперечного сечения, параллельного плоскости окна. Например, окно в 100 см может включать в себя 10000 областей, каждая из которых имеет площадь поперечного сечения 1 мм, поскольку 10000×1 мм равно 100 см. Следовательно, термин площадь поперечного сечения может также относиться к площади поверхности, не принимая во внимание обусловленные фасетками неравномерности поверхности, а только имея в виду площадь поверхности, параллельной плоскости, проходящей через окно.
Тот факт, что выходное окно устройства (видится как) однородное или равномерное, является важным преимуществом изобретения (по сравнению с другими, более стандартными техническими решениями). Это достигается за счет сочетания источников света и перенаправляющего окна, а также размеров перенаправляющих областей. Перераспределяющее окно распределяет свет источника света по соответствующим перенаправляющим областям, а поскольку эти области имеют размеры, которые не слишком большие, и чередуются с другими областями, наблюдатель будет воспринимать равномерно излучающее выходное окно (т.е. с по существу одинаковой интенсивностью по выходному окну).
Перенаправляющее окно, в частности, выполнено с возможностью обеспечения по существу двух типов световых пучков: первого светового пучка (по существу) на основе света от первого источника света, но теперь исходящего из всего перенаправляющего окна, и второго светового пучка (по существу) на основе света от второго источника света, и также исходящего из всего перенаправляющего окна. Однако эти лучи выходят в разных направлениях. Таким образом, первый световой пучок и второй световой пучок не перекрывают друг друга или перекрываются лишь частично, и первый световой пучок и второй световой пучок имеют различные спектральные распределения. Свет с различными спектральными распределениями, такой как белый свет из первого источника света и синий (или красный) свет из второго источника света выходят под взаимным (ненулевым) углом. Следовательно, осветительный прибор выполнен так, что в дальней зоне, такой как на расстоянии от выходного окна осветительного прибора по меньшей мере 5 м, пучки будут освещать зоны, которые частично перекрываются или которые не перекрываются.
С этой целью перенаправляющее окно включает в себя также микрофасетки или оптические структуры с микрофасетками, см. также дополнительно ниже. Следовательно, каждая первая перенаправляющая область может содержать один или более первых перенаправляющих оптических элементов, и каждая вторая перенаправляющая область может содержать один или более вторых перенаправляющих оптических элементов, таких как эти микрофасетки или оптические структуры с микрофасетками. Отметим, что перенаправляющая область(и) непосредственно над, например, первым источником света может не содержать микрофасеток, поскольку свету первого источника света может быть необходимо распространяться прямо, хотя для расширения пучка (см. также ниже) такие микрофасетки могут все же присутствовать также в такой перенаправляющей области.
Первому и второму пучку может быть придан определенный угол расходимости. Он может быть придан посредством расположения фасеток (особенно на перенаправляющем окне). Например, могут быть получены два по существу параллельных луча первого источника света, и/или они могут исходить из фасеток с несколько разными углами при основании (фасеток). Таким образом вводится ширина луча, и может быть сформирован требуемый угол расходимости пучка.
Дополнительно, перенаправляющее окно, в частности, выполнено с возможностью обеспечения упомянутого первого светового пучка с углом расходимости 120° или менее. Таким образом, конечный пучок, исходящий из осветительного устройства, в частности, имеет угол расходимости 120° или менее. Поэтому не может быть никаких существенных бликов. Угол расходимости может также быть меньше, например, 90° или менее. Угол расходимости, в частности, определяется относительно полной ширины на половине максимума (ПШПВ) пучка(ов).
В дополнение к использованию микрофасеток для настройки угла пучка или альтернативно им осветительный прибор может дополнительно содержать светорассеивающее окно ("рассеиватель"), выполненное по пути света за светопропускающим перенаправляющим окном. В конкретном варианте осуществления используется упомянутое светорассеивающее окно, и это светорассеивающее окно имеет полную ширину на половине максимума (ПШПВ), выбранную из диапазона до 30°, такую как по меньшей мере 5°. Например, может быть применен голографический рассеиватель с ПШПВ 5-20°, такой как 5-10°. Например, могут быть использованы голографические рассеиватели или другие разработанные рассеиватели, т.е. рассеиватели, разработанные для рассеивания падающего света в заданном угловом диапазоне. Голографические рассеиватели в данной области техники известны и описаны, например, в WO2012092465, в US6285503 и т.д. Следовательно, в частности, перенаправляющее окно само по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном выполнено с возможностью обеспечения упомянутого первого светового пучка, имеющего угол расходимости 120° или менее.
Между перенаправляющим окном и светорассеивающим окном может быть расположено одно или более дополнительных окон или других оптических элементов. Дополнительно это светорассеивающее окно может быть выполнено в виде выходного окна. Однако, по пути света за светорассеивающим окном может быть расположено одно или более дополнительных окон или других оптических элементов.
И перераспределяющие окна, и перенаправляющее окно, в частности, выполнены с возможностью работы в светопропускающем режиме. Поэтому свет от источников света проходит эти окна. В частности, эти окна (перераспределяющие окна, перенаправляющее окно и дополнительное светорассеивающее окно) содержат пленки. Кроме того, пленкой может быть светорассеивающее окно. Пленки могут быть очень тонкими и могут быть, например, легко натянуты между стенками световой камеры. В одном варианте осуществления термин "окно" относится к самонесущему (пропускающему) элементу. Окно, в частности, содержит материал, который является пропускающим для видимого света. Поэтому окно является светопропускающим. Это применимо к перераспределяющим окнам, к перенаправляющему окну, а также к дополнительным окнам и, кроме того, к дополнительному светорассеивающему окну.
2
2
Общая толщина окна (окон или пленок), в частности, перераспределяющих окон и перенаправляющего окна может быть в диапазоне 0,2-20 мм, в частности, 0,2-5 мм, включая оптические элементы. Окно(а) может иметь площади поперечного сечения в диапазоне 4 мм-50 м, хотя она может быть даже большей. В конкретном варианте осуществления общие площади поперечного сечения областей обоих перераспределяющих окон, по существу, равна площади поперечного сечения перенаправляющего окна. Могут также применяться плитки из окон, расположенные смежно одна с другой. Окна являются пропускающими, т.е. по меньшей мере часть света, в частности, по меньшей мере часть видимого света, освещающего одну сторону окна, т.е. конкретно сторону выше по пути света, проходит через окно и выходит из окна на стороне ниже по пути света. Это, в конечном счете, и приводит в результате к свету осветительного прибора. По существу, окна содержат, даже более конкретно по существу состоят из полимерного материала, в частности, из одного или более материалов, выбранных из группы, состоящей из ПЭ (полиэтилена), ПП (полипропилена), ПЭН (полиэтиленнафталата), ПК (поликарбоната), полиметилакрилата (ПМА), полиметилметакрилата (ПММА) (плексиглас или перспекс), ацетобутират целлюлозы (АБЦ), силикона, поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилентерефталата (ПЭТФ), модифицированный гликолем полиэтилентерефталат (ГМ-ПЭТФ), PDMS (полидиметилсилоксана) и сополимера циклоолефина (ЦОС). Однако возможны и другие (со)полимеры. Поэтому и оконные области соответствующих окон также являются пропускающими для по меньшей мере части света источника(ов) света. В конкретном варианте осуществления первое светоперераспределяющее окно, второе светоперераспределяющее окно и перенаправляющее окно содержат полимерные пленки.
Дополнительно, как указано выше, каждое из перераспределяющих окон и перенаправляющего окна могут содержать микрооптические структуры. Микрооптические структуры и твердотельные источники света, по-видимому, обеспечивают хорошее сочетание, которое может использоваться для такого альтернативного осветительного прибора. Оптические структуры могут быть получены, например, лазерной абляцией или с помощью трехмерной печати (прозрачного материала; см. также ниже) и т.д. Следовательно, оптические элементы могут содержать две или более фасеток с по меньшей мере двумя гранями, имеющими взаимный угол (η). Дополнительно, оптические элементы имеют высоту и ширину. Оптические структуры могут быть упорядочены в регулярную решетку или в нерегулярную решетку, или в их сочетание.
Оптические структуры могут включать в себя оптические структуры, которые выполнены с возможностью вывода света после полного внутреннего отражения (ПВО) (а затем преломления). Альтернативно или дополнительно, оптические структуры могут включать в себя оптические структуры, которые выполнены с возможностью (непосредственного) вывода света сразу после преломления. Следовательно, свойства перераспределения и перенаправления, в сущности, могут быть обеспечены посредством оптических структур, которые создают полное внутреннее отражение света источника света и обеспечивают свет осветительного устройства после его вывода посредством преломления света источника света после внутреннего отражения. Альтернативно или дополнительно свойства перераспределения и перенаправления, в сущности, могут быть обеспечены оптическими структурами, которые создают преломление света источника света без предварительного отражения внутри оптической структуры, и (таким образом) обеспечивают свет осветительного устройства после его вывода посредством (только) преломления этого света источника света. Прежние структуры здесь также обозначены как ПВО-структуры, при этом последние здесь также обозначены как преломляющие структуры. Следовательно, ПВО-оптические структуры могут обозначаться также как ПВО + преломляющие оптические структуры. Как указано ниже, оптическая структура в зависимости от углов при основании фасеток оптических структур может также обеспечивать оба эффекта.
Как указано выше, оптические структуры могут иметь разные фасетки. Поэтому в вариантах осуществления единственная оптическая структура может также через одну фасетку обеспечивать вывод света посредством (первого) ПВО, а через другую фасетку - вывод света посредством (прямого) преломления. В частности, оптические структуры обеспечивают по меньшей мере функцию вывода посредством полного внутреннего отражения (особенно на больших расстояниях от оптической оси источника света, например, на расстоянии по меньшей мере равном расстоянию от светопропускающего окна до источника света). В таких вариантах осуществления фасетки могут быть относительно крутыми, хотя при этом все еще можно выбрать большой диапазон угла расходимости пучка. Например, в случае, когда одно из окон является выполненным из поликарбоната, фасетки, имеющие углы при основании в диапазоне примерно 50°-80°, такие как в диапазоне 50°-70°, могут обеспечивать (посредством ПВО) пучки с углами расходимости в диапазоне от >2×0° до 2×80°. В частности, углы при основании выбирают из диапазона 10°-80°, такого как 10°-70°. Это будет также дополнительно обсуждаться ниже. В частности, угол расходимости (полученного таким образом пучка) равен или менее 2×65° с учетом уменьшения бликов, особенно в офисах, даже более конкретно равен или менее 2×60°.
В частности, оптические элементы обладают одной или более из функциональности преломления и функциональности полного внутреннего отражения по отношению к свету источника света. Конечно, могут присутствовать оба типа функциональности. Дополнительно, как указано выше, элементы могут иметь обе функциональности. Например, одна поверхность может обеспечивать только преломление, а другая поверхность демонстрирует преломление как последующий эффект после отражения на другой поверхности. В еще одном дополнительном специальном варианте осуществления оптические элементы имеют, в частности, призматические формы, имеющие один или более размеров, в частности, в диапазоне 0,01-5 мм.
Каждое окно содержит множество оптических элементов. Эти оптические элементы могут, в частности, содержать один или более из призматических элементов, линз, элементов полного внутреннего отражения (ПВО), светоотражающих элементов, фасетированных элементов. Оптические элементы могут быть встроены в окно, а могут являться, в частности, частью стороны (или поверхности) окна, такой как, в частности, стороной ниже по пути света или стороной выше по пути света, или обеими сторонами ниже по пути света и выше по пути света. Здесь оптические элементы специально описаны дополнительно как оптические элементы, имеющие функцию Френеля или преломляющую функцию, а также как оптические элементы, имеющие функцию полного внутреннего отражения. Каждый оптический элемент может содержать одну или более фасеток. Оптические элементы (включая фасетки) могут быть расположены на стороне выше по пути света или на стороне ниже по пути света или на обеих сторонах окна, ниже по пути света и выше по пути света. В частности, ПВО-элементы, в частности, имеются на стороне окна ниже по пути света, в то время как преломляющие элементы, такие как линзы Френеля, могут быть расположены на стороне окон ниже по пути света и выше по пути света.
Один или более из размеров фасеток (этих элементов), в частности, ПВО-элементов, такие как высота, ширина, длина и т.д. в вариантах осуществления могут быть равны или меньше 5 мм, в частности, в диапазоне 0,01-5, такие как меньше 2 мм, как меньше 1,5 мм, в частности, в диапазоне 0,01-1 мм. Диаметры преломляющих линз Френеля в вариантах осуществления могут быть в диапазоне 0,02-50 мм, таком как 0,5-40 мм, как 1-30 мм, хотя, таким образом, могут быть возможны (также) менее 30 мм, такие как равные или меньшие 5 мм, такие как 0,1-5 мм. Высота этих фасеток в вариантах осуществления будет менее 5 мм, такая как менее 2 мм, как менее 1,5 мм, в частности, в диапазоне 0,01-1 мм. Здесь термин "фасетка", в частности, в вариантах осуществления с полным внутренним отражением может относиться к (по существу) плоским (небольшим) поверхностям (граням), в то время как термин "фасетка", в частности, во "френелевских" вариантах осуществления может относиться к криволинейным фасеткам. Таким образом, кривизна может быть, в частности, в плоскости окна, но может быть и перпендикулярной плоскости окна ("линза"). Линзы Френеля не обязательно являются круглыми, они могут также иметь искривленные круглые формы или другие формы.
Призматические формы или элементы могут по существу содержать две (по существу плоские) грани, расположенные под углом (η) одна к другой и, в частности, расположенные под углом (угол при основании) >0° и ≤90° по отношению к плоскости, проходящей через окно.
В конкретном варианте осуществления первое светоперераспределяющее окно, светопропускающее второе светоперераспределяющее окно независимо содержат линзы Френеля, а первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области независимо содержат по меньшей мере часть линз Френеля. В следующем варианте осуществления первое светоперераспределяющее окно, светопропускающее второе светоперераспределяющее окно независимо содержат призматические элементы, а первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области независимо содержат призматические элементы. Поэтому и (i) перераспределяющее окно(а), и (ii) перенаправляющие окна могут включать в себя одно или более из (часть) линз Френеля и призматических структур. Могут быть также возможны и другие оптические элементы помимо призматических структур. Поэтому оптические структуры могут включать в себя одну или более структур с квадратными фасетками (гранями), структуры с шестиугольными фасетками, с конусами, с призмами (использующими преломление), с элементарными (малоразмерными) линзами (использующими преломление) или другие структуры, которые используют одно или более из (полного внутреннего) отражения и преломления. Например, сюда могут быть включены сегменты цилиндрических линз (таких как линзы Френеля) или сегменты линз свободной формы.
Фраза "первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области независимо содержат по меньшей мере часть линз Френеля" помимо всего прочего говорит о том факте, что первые и вторые перенаправляющие области чередуются и, таким образом, линза Френеля в перенаправляющем окне, связанном со структурой первого источника света, может быть распределена по множеству первых перенаправляющих областей, каковые первые перенаправляющие области чередуются со вторыми перенаправляющими областями, тем самым создавая части линз Френеля, которые прерываются перенаправляющими областями. Это может также быть другим образом вблизи перенаправляющих областей, связанных со вторым источником света.
Следовательно, таким образом, с помощью светоперераспределяющих окон и перенаправляющего окна, и дополнительного светорассеивающего окна первые перенаправляющие области светопропускающего перенаправляющего окна сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном, выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света первого источника света в первый световой пучок ("первый пучок"), а вторые перенаправляющие области светопропускающего перенаправляющего окна сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света второго источника света во второй световой пучок ("второй пучок"), при этом первый световой пучок и второй световой пучок не перекрываются или перекрываются лишь частично. Когда, например, первый пучок представляет собой белый свет, а второй пучок является полым пучком, окружающим первый пучок, и второй пучок представляет собой синий свет (и/или красный свет), посредством предложенного сейчас осветительного прибора может быть обеспечено вышеуказанное ощущение небесного света.
В конкретном варианте осуществления первые перенаправляющие области светопропускающего перенаправляющего окна сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном выполнены с возможностью обеспечения ((если смотреть) на виде в поперечном сечении) упомянутого первого светового пучка, имеющего первую оптическую ось (О1) и имеющего первый угол (θ1) расходимости, выбранный из диапазона 60-150°, такой как 120°. Дополнительно, в варианте осуществления вторые перенаправляющие области светопропускающего перенаправляющего окна сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном выполнены с возможностью обеспечения ((если смотреть) на виде в поперечном сечении) упомянутого второго светового пучка, имеющего вторую оптическую ось (О2) и имеющего второй угол (θ2) расходимости, выбранный из диапазона 5-60°. В частности, первая оптическая ось (О1) первого светового пучка и вторая оптическая ось (О2) второго светового пучка имеют ((если смотреть) на виде в поперечном сечении) взаимный угол γ, выбранный из диапазона 45-90°. Таким образом, по пути света за перенаправляющим окном или дополнительным рассеивателем получены два пучка, которые выходят под различными углами. Как упоминалось выше, в одном варианте осуществления первый пучок представляет собой белый свет, а второй пучок является полым пучком, окружающим первый пучок, и этот второй пучок представляет собой синий свет (и/или красный свет).
В дополнительном конкретном варианте осуществления светопропускающее первое светоперераспределяющее окно содержит первые перераспределяющие оптические элементы, светопропускающее второе светоперераспределяющее окно содержит вторые перераспределяющие оптические элементы; каждая первая перенаправляющая область содержит один или более первых перенаправляющих оптических элементов, и каждая вторая перенаправляющая область содержит один или один или более вторых перенаправляющих оптических элементов; первые перераспределяющие оптические элементы выполнены с возможностью перенаправления света первого источника света к множеству первых перенаправляющих областей, вторые перераспределяющие оптические элементы выполнены с возможностью перенаправления света второго источника света к множеству вторых перенаправляющих областей, при этом первые перенаправляющие оптические элементы сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном выполнены с возможностью обеспечения упомянутого первого светового пучка, имеющего первую оптическую ось (О1) и имеющего первый угол (θ1) расходимости, выбранный из диапазона 60-150°, вторые перенаправляющие оптические элементы выполнены с возможностью обеспечения упомянутого второго светового пучка, имеющего вторую оптическую ось (О2) и имеющего второй угол (θ2) расходимости, выбранный из диапазона 5-60°.
Дополнительно оказывается, что для лучших оптических свойств, в частности, первые перераспределяющие оптические элементы, вторые перераспределяющие оптические элементы, первые перенаправляющие оптические элементы и вторые перенаправляющие оптические элементы содержат оптические элементы с фасетками (f), имеющими высоту (fh) фасеток, выбранную из диапазона 10-5000 мкм, и имеют углы (α) при основании фасеток (f) с плоскостью основания слоев (100, 200, 300), независимо выбранные из диапазона 50-80° и 10-40°.
2
2
Кроме того, соответствующие окна не могут быть расположены слишком близко или слишком далеко от источников света (в случае перераспределяющего окна) и слишком близко или далеко от перераспределяющего окна (в случае перенаправляющего окна). Как уже указывалось выше, расстояние от источников света, главным образом, выбирают из диапазона 5-200 мм, такого как 10-100 мм. Дополнительно, в частности, первое светоперераспределяющее окно и второе светоперераспределяющее окно расположены на первом расстоянии (d1), выбранном из диапазона 1-50 мм от соответствующих источников света. Кроме того, с учетом оптических свойств, представляется желательным, чтобы перенаправляющее окно было расположено на втором расстоянии (d2), выбранном из диапазона 1-200 мм от первого светоперераспределяющего окна и от второго светоперераспределяющего окна. Каждое из первого светоперераспределяющего окна и второго светоперераспределяющего окна, в частности, имеет площадь поперечного сечения, выбранную из диапазона 25-40000 мм. Как указано выше, источники света, как правило, являются твердотельными источниками света. С учетом оптических свойств желательны небольшие светоизлучающие поверхности. Поэтому первый источник света и второй источник света, как правило, являются (твердотельными) источниками света со светоизлучающими поверхностями (такими как светодиодные кристаллы), имеющими площади, выбранные из диапазона 0,25-100 мм.
Таким образом, в конкретном варианте осуществления изобретение обеспечивает осветительный прибор, содержащий первый источник света, второй источник света, светопропускающее первое светоперераспределяющее окно и светопропускающее перенаправляющее окно, при этом (i) первый источник света выполнен с возможностью формирования света первого источника света, имеющего первое спектральное распределение, а второй источник света выполнен с возможностью формирования света второго источника света, имеющего второе спектральное распределение, отличное от первого спектрального распределения, при этом (а) светопропускающее первое светоперераспределяющее окно содержит первые перераспределяющие оптические элементы, и при этом светопропускающее первое светоперераспределяющее окно выполнено по пути света за первым источником света; и при этом светопропускающее второе светоперераспределяющее окно содержит вторые перераспределяющие оптические элементы, и при этом светопропускающее второе светоперераспределяющее окно выполнено по пути света за вторым источником света; (b) светопропускающее перенаправляющее окно выполнено по пути света за первым светоперераспределяющим окном и вторым светоперераспределяющим окном, при этом перенаправляющее окно содержит множество первых перенаправляющих областей и множество вторых перенаправляющих областей, каждая первая перенаправляющая область содержит один или более первых перенаправляющих оптических элементов, а каждая вторая перенаправляющая область содержит один или более вторых перенаправляющих оптических элементов, при этом первые перенаправляющие области и вторые перенаправляющие области выполнены в двухмерном порядке, в котором эти области чередуются; (с) по пути света за светопропускающим перенаправляющим окном может быть выполнено дополнительное светорассеивающее окно; (d) первые перераспределяющие оптические элементы выполнены с возможностью перенаправления света первого источника света к множеству первых перенаправляющих областей, вторые перераспределяющие оптические элементы выполнены с возможностью перенаправления света второго источника света к множеству вторых перенаправляющих областей, при этом первые перераспределяющие оптические элементы сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света первого источника света в первый световой пучок, имеющий первую оптическую ось (О1) и имеющий первый угол (θ1) расходимости, в частности, выбранный из диапазона 60-150°, при этом вторые перераспределяющие оптические элементы выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света второго источника света во второй светового пучок, имеющий вторую оптическую ось (О2) и имеющий второй угол расходимости (θ2), в частности, выбранный из диапазона 5-60°, и при этом первая оптическая ось (О1) и вторая оптическая ось (О2) имеют взаимный угол (γ), в частности, выбранный из диапазона 45-90°.
Фраза «при этом первая оптическая ось (О1) и вторая оптическая ось (О2) имеют взаимный угол (γ), выбранный из диапазона 45-90°», в частности, относится к таким углам между оптическими осями в плоскости поперечного сечения через пучки, причем эта плоскость поперечного сечения расположена параллельно первой оптической оси, и эта первая оптическая ось также содержится в этой плоскости поперечного сечения. Поэтому второй пучок также может быть определен по отношению к этой первой оптической оси как находящийся внутри угла ≥30° по отношению к первой оптической оси, даже более конкретно ≥45°, еще более конкретно ≥60°, но как правило ≤90°. В варианте осуществления, в котором создан центрально-симметричный пучок, центральный пучок, первый пучок, окружен вторым пучком, причем последний под углами по меньшей мере 30° по отношению к первой оптической оси первого пучка. Поэтому второй пучок, в частности, представляет собой пучок, имеющий ширину пучка в диапазоне до 60° и имеющий угол относительно первой оптической оси в диапазоне 30-90°, такой как 45-90° (причем в таком варианте осуществления пучок имеет ширину пучка в диапазоне до 45°).
Выше, помимо всего прочего, описан осветительный прибор в связи с первым источником света и вторым источником света. Однако может быть множество первых источников света и множество вторых источников света. Это может обеспечить более легкое распределение света первого источника света и света второго источника света, поскольку в случае только двух источников света оба источника света, в частности, должны освещать полностью перенаправляющее окно (через перераспределяющие окна), в то время как при использовании большего числа источников света эта задача может быть распределена по множеству источников света. Каждое перераспределяющее окно может быть использовано, чтобы освещать расположенную ниже по пути света часть перенаправляющего окна и часть смежной части перенаправляющего окна, расположенного по пути света за перераспределяющим окном другого, смежного источника света.
Таким образом, в дополнительном варианте осуществления изобретение обеспечивает осветительный прибор, который определен здесь, содержащий множество первых источников света и множество вторых источников света, при этом по пути света за каждым первым источником света выполнено первое светоперераспределяющее окно; при этом по пути света за каждым вторым источником света выполнено второе светоперераспределяющее окно, при этом по пути света за каждым первым светоперераспределяющим окном выполнена первая часть светопропускающего перенаправляющего окна, при этом по пути света за каждым вторым светоперераспределяющим окном выполнена вторая часть светопропускающего перенаправляющего окна, при этом каждая первая часть и вторая часть содержит множество перенаправляющих областей, при этом первые источники света и первые светоперераспределяющие окна выполнены с возможностью перераспределения света первого источника света по их первой части светопропускающего перенаправляющего окна, а также по части одной или более смежных вторых частей светопропускающего перенаправляющего окна, и при этом вторые источники света и вторые светоперераспределяющие окна выполнены с возможностью перераспределения света второго источника света по их второй части светопропускающего перенаправляющего окна, а также по части одной или более смежных первых частей светопропускающего перенаправляющего окна. Первые источники света и вторые источники света, в частности, выполнены в (двухмерном) порядке размещения, при этом источники света чередуются. Как было указано выше, (кроме того) первые источники света и вторые источники света могут быть расположены в рисунке в шахматном порядке или в другом рисунке, таком как гексагональное расположение и т.д. В частности, первые и вторые источники света образуют регулярный рисунок с кратчайшими расстояниями между смежными источниками света 5-200 мм, как указано выше.
Как правило, первые источники света и вторые источники света в сочетании с перераспределяющими окнами, таким образом, выполнены с возможностью равномерного освещения перенаправляющего окна. Это, например, может, в частности, использоваться, когда (первое или второе) перераспределяющее окно расположено внутри конуса в примерно 60° по оптической оси от (первого или второго) источника света. Как указано выше, площадь поперечного сечения (первого или второго) перераспределяющего окна и площадь поперечного сечения связанной с ним и расположенной по пути света за ним части перенаправляющего окна по существу одинаковы. С помощью перераспределяющего окна, расположенного внутри упомянутого конуса, и с помощью части перенаправляющего окна примерно такого же размера, что и связанное с ней перераспределяющее окно, это перераспределяющее окно может освещать связанную с ним часть перенаправляющего окна, а также части смежных перенаправляющих окон.
Осветительный прибор может быть частью или может быть применен в, например, системах освещения офисов, в системах для бытового применения, системах освещения магазина, системах домашнего освещения, системах театрального освещения, системах освещения теплиц, для освещения в садовых хозяйствах и т.д.
Используемый здесь термин "белый свет" известен специалистам в данной области техники. Он, в частности, относится к свету, имеющему коррелированную цветовую температуру (КЦT) между примерно 2000 и 20000 К, в частности, 2700-20000 К, для общего освещения, в частности, в диапазоне между примерно 2700 К и 6500 К, а в целях фонового освещения, в частности, в диапазоне между примерно 7000 К и 20000 К и, в частности, в пределах примерно 15 SDCM (стандартное отклонение цветового соответствия) от линии черного тела, в частности, в пределах примерно 10 SDCM от линии черного тела, даже более конкретно, в пределах примерно 5 SDCM от линии черного тела.
Термины "фиолетовый свет" или "фиолетовое излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне примерно 380-440 нм. Термины "синий свет" или "синее излучение", в частности, относятся к свету с длиной волны в диапазоне примерно 440-490 нм (включая некоторые фиолетовые и голубые оттенки). Термины "зеленый свет" или "зеленое излучение", включая и сине-зеленое, в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне примерно 490-560 нм. Термины "желтый свет" или "желтое излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне примерно 540-570 нм. Термины "оранжевый свет" или "оранжевое излучение", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне примерно 570-600 нм. Термины "красный свет" или "излучение красного цвета", в частности, относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне примерно 600-750 нм. Термин "розовый свет" или "розовое излучение" относятся к свету, имеющему синюю и красную составляющую. Термины "видимый", "видимый свет" или "видимое излучение" относятся к свету с длиной волны в диапазоне примерно 380-750 нм.
Здесь термин "по существу", такой как во фразах "по существу весь свет" или "состоит по существу" будет понятен специалисту в данной области техники. Этот термин "по существу" может также включать в себя варианты осуществления с "полностью", "всецело", "все" и т.д. Поэтому в вариантах осуществления изобретения определение "по существу" может быть также опущено. Где применимо, термин "по существу" может также относиться к величине 90% или выше, такой как 95% или выше, в частности, 99% или выше, даже более конкретно 99,5% или выше, включая 100%. Термин "содержит" включает также варианты осуществления, в которых термин "содержит" означает "состоит из". Термин "и/или", в частности, относится к одному или более из позиций, упомянутых до и после "и/или". Например, фраза "позиция 1 и/или позиция 2" и ей подобные фразы могут относиться к одному или более из позиции 1 и позиции 2. Термин "содержащий" в одном варианте осуществления может означать "состоящий из", но в другом варианте осуществления может означать "содержащий по меньшей мере определенные виды и дополнительно один или более других видов".
Кроме того, термины "первый", "второй", "третий" и им подобные в описании и в формуле изобретения используются для различения между одинаковыми элементами, а не обязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Следует понимать, что используемые таким образом термины, при соответствующих обстоятельствах являются взаимозаменяемыми, и что описанные здесь варианты осуществления изобретения способны работать в других последовательностях, отличных от описанных или проиллюстрированных здесь.
Описанные здесь устройства, помимо прочего, являются описанными в процессе работы. Как будет понятно специалисту в данной области техники, изобретение не ограничено способами работы или устройствами в процессе работы.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут разработать множество альтернативных вариантов осуществления, не выходя за рамки объема приложенной формулы изобретения. В этой формуле изобретения любые помещенные в скобки ссылочные позиции не следует истолковывать как ограничивающие этот пункт формулы изобретения. Использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от тех, что указаны в пункте формулы изобретения. Предшествующий какому-либо элементу признак единственного числа не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов, и посредством должным образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения на устройство, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть воплощены посредством одной и той же позиции аппаратного средства. Сам по себе тот факт, что определенные меры указаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер не может быть использована с выгодой.
Изобретение применимо дополнительно к устройству, содержащему один или более из отличительных признаков, описанных в описании и/или показанных на приложенных чертежах. Дополнительно, изобретение относится к способу или к процессу, включающему в себя один или более из отличительных признаков, описанных в описании и/или показанных на приложенных чертежах.
Различные аспекты, обсужденные в этом патенте, могут быть скомбинированы для того, чтобы обеспечить дополнительные преимущества. Кроме того, некоторые из признаков могут образовать основу для одной или более выделенных заявок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь, всего лишь в качестве примера будут описаны варианты осуществления изобретения, со ссылкой на сопроводительные схематичные чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают соответствующие части, и на которых:
Фиг.1A-1F схематично изображают некоторые варианты осуществления и аспекты осветительного прибора;
Фиг. 2А-2Е схематично изображают некоторые аспекты и варианты осветительного прибора и его элементы;
Фиг. 3A-3D схематично изображают некоторые аспекты и варианты осветительного прибора и его элементы.
Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Первый вариант осуществления может содержать две микрофасетированные пленки, как изображено на фиг. 1A. В этом варианте осуществления мы используем два светодиода разного свечения (например, белого и синего). Эта фигура показывает осветительный прибор 1, содержащий первый источник 10 света и второй источник 20 света, выполненные с возможностью обеспечения света 11, 21 источника света, имеющего различные спектральные распределения. Дополнительно, осветительный прибор 1 содержит светопропускающее первое светоперераспределяющее окно 100, выполненное по пути света за первым источником 10 света, и светопропускающее второе светоперераспределяющее окно 200, выполненное по пути света за вторым источником 20 света. Дополнительно, осветительный прибор 1 содержит светопропускающее перенаправляющее окно 300, выполненное по пути света за первым светоперераспределяющим окном 100 и вторым светоперераспределяющим окном 200, и, кроме того, может содержать дополнительное светорассеивающее окно 400, выполненное по пути света за светопропускающим перенаправляющим окном 300, как это схематично изображено на фиг. 1В. Перенаправляющее окно 300 или дополнительное светорассеивающее окно 400 могут быть соответственно выполнены как выходное окно. Однако по пути света за одним из этих окон могут быть выполнены дополнительные окна. Перераспределяющие окна 100, 200 могут быть выполнены в виде одного окна с перераспределяющими областями, предназначенными соответственно для первого источника 10 света и для второго источника 20 света.
Первое светоперераспределяющее окно 100 выполнено с возможностью перераспределения света 11 первого источника 10 света по светопропускающему перенаправляющему окну 300 к множеству первых перенаправляющих областей 310 упомянутого светопропускающего перенаправляющего окна 300. Таким же образом, второе перераспределяющее окно 200 выполнено с возможностью перераспределения света 21 второго источника 20 света также по светопропускающему перенаправляющему окну 300 к множеству вторых перенаправляющих областей 320 упомянутого светопропускающего перенаправляющего окна 300. С этой целью первое перераспределяющее окно 100 содержит перераспределяющие оптические элементы, такие как призматические структуры и/или линзы Френеля, и второе перераспределяющее окно 200 содержит перераспределяющие оптические элементы, такие как призматические структуры и/или линзы Френеля. Таким образом, свет 11 первого источника света и свет 21 второго источника света распределены по соответствующим областям, которые рассредоточены по всему перенаправляющему окну. Часть 307 перенаправляющего окна 300, связанная с первым перераспределяющим окном 100, обозначена ссылочной позицией 307a (первая часть); часть перенаправляющего окна 300, связанная со вторым перераспределяющим окном 200, обозначена ссылочной позицией 307b (вторая часть). Отметим, что площади поперечных сечений этих частей могут быть по существу одинаковыми. Отметим дополнительно, что площади поперечных сечений этих частей и площади поперечных сечений соответствующих окон по существу тоже одинаковы. Отметим, что каждый источник света может также освещать часть смежной части 307 перенаправляющего окна. В случае двух источников света оба источника света могут освещать полностью перенаправляющее окно (то есть его соответствующие первую и вторую области).
Первые перенаправляющие области 310 светопропускающего перенаправляющего окна 300 сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном 400 (см. дополнительно ниже) выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света первого источника 10 света в первый световой пучок 511; вторые перенаправляющие области 320 светопропускающего перенаправляющего окна 300 сами по себе или в сочетании с дополнительным светорассеивающим окном 400 (см. дополнительно ниже) выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части полученного света второго источника 20 света во второй световой пучок 521. Отдельные оптические элементы перенаправляющих областей 310, 320 не видны. Однако для полноты картины они обозначены на фиг. 1А и 1B соответственно ссылочными позициями 1310 и 1320. Первые перенаправляющие области 310 и вторые перенаправляющие области 320 могут иметь размеры, такие как длина, обозначенная RDL, и ширина, обозначенная RDW, порядка нескольких миллиметров. Отметим, что эти области не обязательно квадратные, но могут также быть, например, шестиугольными.
Как показано на фигуре(ах), первый световой пучок 511 и второй световой пучок 521 не перекрываются или перекрываются лишь частично. Дополнительно, первый световой пучок 511 и второй световой пучок 521 имеют различные спектральные распределения, обусловленные тем фактом, что спектральные распределения света источника света от источников 10, 20 света различаются. Углы расходимости первого пучка и второго пучка обозначены, соответственно, θ1 и θ2. Кроме того, первый пучок 511 и второй пучок 521 имеют соответственно оптические оси О1 и О2. Эти оптические оси имеют взаимный угол, обозначенный γ.
Взаимное расстояние между источниками 10, 20 света, которое может быть также указано как кратчайшее расстояние, обозначено LD, которое, в частности, находится в диапазоне 5-200 мм. Кратчайшее расстояние между источниками света и перераспределяющей пленкой обозначено ссылочной позицией d1. Здесь расстояние d1 схематично изображено как одинаковое, хотя это и не обязательно. Кратчайшее расстояние между перераспределяющими пленками 100, 200 и перенаправляющей пленкой 300 обозначено ссылочной позицией d2. Источники света, в частности, являются твердотельными источниками света. Такой источник света может быть светодиодным модулем, таким как RGB-модуль. В таком случае кратчайшие расстояния между светодиодами в таком светодиодном модуле, в частности, равны или менее 2 мм.
Ссылочная позиция 2 обозначает субмодуль, включающий в себя первый источник 10 света, его первую перераспределяющую пленку 100 и второй источник света, включая его вторую перераспределяющую пленку. Например, осветительный прибор 1 может включать в себя множество таких блоков 2. Ссылочная позиция 3 обозначает следующий блок, содержащий бывший блок 2, но теперь включая перенаправляющую пленку 300. И снова осветительный прибор 1 может включать в себя множество таких блоков 3. Ссылочная позиция 5 обозначает блок управления, который может быть включен в осветительный прибор, либо может быть встроен в него, или быть удаленным, и который, в частности, может быть выполнен специально с возможностью индивидуального управления источниками 10, 20 света.
3
Первую пленку, на которую падают лучи, когда покидают светодиодный модуль, можно назвать также пленкой перераспределения светового потока. Эта пленка применяется для создания полного освещения второй пленки. Поскольку мы используем два типа светодиодов, то полную площадь второй пленки должны перекрывать отдельные спектры от светодиодов обоих типов так, чтобы в каждое место второй пленки доставлялось одинаковое количество света (для того чтобы получить равномерно освещенное выходное окно). Однако, поскольку мы используем два цвета, нам может потребоваться, например, чередующийся (например, типа шахматной доски) рисунок на ячеистой решетке, элементы которого разнесены на достаточно небольшое расстояние, чтобы он воспринимался равномерным. Это накладывает условия на распространение пучка отдельных элементарных (составляющих) пучков из фасеток первой пленки. Требуемое для получения равномерного освещения распределение идеальной интенсивности известно, и его угловая зависимость дается уравнением (1/cosϑ), например, отношение светового потока для света под углом менее 60° к потоку в нормальном направлении составляет 8. Угол β1 обозначает угол между лучом(ами) первого источника 10 света по пути света за первым перераспределяющим окном 100, имеющий наибольший угол с первой оптической осью О1; β2 обозначает угол между лучом(ами) второго источника 20 света по пути света за вторым перераспределяющим окном 200, имеющий наибольший угол со второй оптической осью О2. Эти углы, таким образом, в частности, составляют 60° или менее.
Типичный размер фасеток в микрооптической конструкции составляет ~50 мкм. Если мы применяем светодиодное расстояние (LD) между двумя светодиодами различного свечения в ~20 мм, то первая пленка будет иметь 20/0,05=400 отдельных фасеток, расположенных в направлении длины для отклонения лучей. В случае, если мы располагаем первую пленку на расстоянии 6 мм, и в случае, если мы рассматриваем площадь светодиода с диаметром в 2 мм, расхождение пучка от фасеток непосредственно над светодиодом будет составлять 20°, в то время как расхождение пучка элементарных пучков на расстоянии 10 мм от центра пленки будет равно 5°. Это показано на фиг. 1А для первого источника 10 света, но это может относиться также и ко второму источнику света.
2
Эта величина расхождения пучка приемлема в случае, когда мы используем вторую пленку, пикселированную с размером 2×2 мм, на расстоянии в ~6 мм от первой пленки. В случае, если бы мы для второй пленки приняли более грубую сетку, мы могли бы дополнительно ослабить условия расхождения пучка. Увеличение шага шахматной доски возможно в какой-то момент может нарушить однородный внешний вид для пользователя/наблюдателя в некоторой точке (то есть станут видны отдельные «пиксели»).
Поскольку промежуток между пикселем, находящимся на второй пленке непосредственно над светодиодом, и пикселем, находящимся непосредственно над (различно окрашенным) смежным светодиодом, составляет 20 мм, то ориентация элементарного пучка становится ±2×60 градусов. Эти углы отклонения могут быть вполне приемлемы для (наклонных) фасеток на первой пленке. С помощью наклонных фасеток также можно удовлетворить требование по равномерности освещения (второй пленки): для того чтобы сделать поправку на ламбертовский источник, мы должны использовать в 8 раз большую площадь поверхности первой пленки для освещения второй пленки под углом 60 градусов по сравнению с 0 градусов. Применение второй пленки в первую очередь предназначено, чтобы увеличить ширину пучка  окрашенных и белым, и синим элементарных пучков: целевая ширина для белых элементарных пучков составляет 2×60°, а для синих 2×20°-2×30°. Кроме того, синие элементарные пучки необходимо перенаправлять таким образом, чтобы они выходили из второй пленки под углом ±75°. Этот довольно большой угол отклонения может быть достигнут напрямую посредством фасеток, которые используют полное внутреннее отражение. (Небольшие углы отклонения требуют фасетки, которые применяют преломление, большие углы отклонения требуют полное внутреннее отражение). Область перекрытия (отклонение в 25°-50°) является наиболее сложной задачей, обусловленной требуемым большим аспектным отношением фасеток. Следовательно, за счет чередующихся перенаправляющих областей первые области распределены по перенаправляющему окну, чтобы позволить наблюдателю видеть равномерно светящееся выходное окно, обеспечивая первый световой пучок, такой как белый свет, и, кроме того, за счет чередующихся между собой перенаправляющих областей вторые области распределены по перенаправляющему окну, чтобы позволить наблюдателю видеть равномерно светящееся выходное окно, обеспечивая второй световой пучок, такой как синий свет.
На фиг. 1А показан схематичный вид множества светодиодных источников света цветного свечения и двух пленок. Треугольники обозначают расхождение и ориентацию пучка элементарных пучков. Поскольку светодиод имеет конечные размеры, то не представляется возможным направить выходящий из оптического элемента свет в определенное место точно в заданном направлении: это заданное направление будет размыто в каком-то диапазоне направлений. Этот диапазон (называемый также расхождением пучка) обусловлен конечным телесным углом, замыкаемым светодиодным источником. В данной конфигурации, как она изображена, это расхождение пучка прямо над светодиодом будет составлять примерно 20°, уменьшаясь до 5° на периферии оптического элемента (светодиод имеет размер 2 мм и расположен на расстоянии 6 мм от оптического элемента, который имеет 20 мм в ширину).
Фиг. 1В схематично изображает и вариант осуществления со светорассеивающим окном 400, расположенным по пути света за перенаправляющим окном.
В этом варианте исполнения функциональность второй пленки может осуществляться также с помощью рассеивателя и микрооптической пленки. В этом случае светорассеивающая пленка является видимым выходным окном, а микрофасетированная пленка используется для перенаправления элементарных пучков. Одно преимущество этой конфигурации заключается в том, что требование по равномерному освещению на средней пленке может быть несколько ослаблено, поскольку она уже не является непосредственно видимой для наблюдателя. Отметим, что вариант осуществления по фиг. 1А также может включать в себя дополнительное светорассеивающее окно, такое как с очень узкой величиной ПШПВ.
Фиг. 1C схематично изображает вариант осуществления осветительного прибора 1, который схематично показывает множество первых источников 10 света, их перераспределяющие окна 100 и части 307A их перенаправляющего окна, а также множество вторых источников 20 света, их перераспределяющие окна 200 и части 307b их перенаправляющего окна. Здесь перенаправляющее окно может быть единственным окном со множеством перенаправляющих областей, с поднаборами перенаправляющих областей для каждого источника света (см также, например, фиг. 2А). Дополнительно, перераспределяющие окна 100, 200 могут быть единственным окном с перераспределяющими областями, предназначенными для соответствующих первых источников 10 света и для вторых источников 20 света. Здесь перераспределяющие окна 100, 200 изображены как единственное перераспределяющее окно, простирающееся над всем набором источников 10, 20 света. И перераспределяющее окно, и перенаправляющее окно, например, могут представлять собой полимерные пленки.
Фиг. 1D и 1Е схематично изображают свет, исходящий из осветительного прибора 1 по вариантам осуществления таким, которые схематично изображены на фиг. 1А и 1B, причем фиг. 1D представляет собой вид сбоку, а фиг. 1E является видом в перспективе. Отметим, что наблюдатель, находящийся под осветительным блоком 1, может воспринимать, например, белый световой пучок 511, а когда он смотрит сбоку, может воспринимать, например, синий световой пучок 521. Обращаясь к фиг. 1D, которая представляет собой поперечное сечение (или плоскость поперечного сечения) пучков 511, 521 (смотри также фиг. 1E), с помощью этого поперечного сечения, являющегося параллельным первой оптической оси О1 (и это поперечное сечение включает в себя эту первую оптическую ось), отметим, что описание взаимного угла γ первой и второй оптической оси может быть, определено, в частности, в контексте такого поперечного сечения. Предполагая верхний осветитель и 3D (трехмерное рассмотрение), световое распределение, как правило, может быть вращательно-симметричным вокруг центральной (вертикальной) оси или иметь по меньшей мере некоторую форму вращательной симметрии вокруг О1 (например, поворотная ось 90° (квадратная симметрия); поворотная ось 45° (гексагональная симметрия) и т.д.). При трехмерном рассмотрении вторая оптическая ось может даже рассматриваться как оптическая плоскость. Следовательно, второй пучок 521 также может быть определен по отношению к первой оптической оси О1, со вторым пучком 521, находящимся между первым углом γ1 и вторым углом γ2 относительно первой оптической оси О1, с γ1<γ2 и, в частности, с γ1≥30°, даже более конкретно γ1≥45°, еще более конкретно γ1≥60°, и, в частности, γ2≤90°. Опять же пучки, в частности, определяются относительно ПШПВ. На этом виде поперечного сечения пучков 511, 521 также представляется, что второй пучок 521 имеет вид распределения типа крыла летучей мыши, с оптической осью О2 в единственной плоскости, имеющей взаимный угол 2γ. Обращаясь к фиг. 1D и 1E, можно увидеть, что в дальней области лучи 511, 521 перекрываются лишь частично или не перекрываются вовсе.
2
Фиг. 1F схематично изображает вид сверху варианта осуществления осветительного прибора 1. Дополнительное светорассеивающее окно (в целях простоты) не показано. Сплошная линия показывает часть 307 перенаправляющего окна. Пунктирные квадраты, окружающие эту центральную часть 307 перенаправляющего окна, являются частями перенаправляющего окна, связанными со смежными источниками света, которые обозначены небольшими пунктирными площадками в каждом центре. Заштрихованный квадрат внутри сплошного квадрата просто добавлен, чтобы указать перераспределяющее окно за плоскостью чертежа и расположенное между источником (10, 20) света и частью 307 перенаправляющего окна. Большая заштрихованная область показывает область, которая представляет собой освещение от источника света через перераспределяющие окна 100, 200 и она ясно простирается на смежные части 307 перенаправляющего окна. Эта освещенная область обозначена ссылочной позицией IA. Ссылочные позиции RL и RW указывают длину и ширину частей перенаправляющего окна, которые могут быть в диапазоне, например, 20×20 мм. В случае, если источники 10, 20 света расположены в кубическом порядке, перенаправляющее окно(а) (части окон) в общем случае будут иметь такую симметрию, как изображена на фиг. 1F.
Фиг. 2А схематично изображает вариант осуществления перенаправляющего окна 300 с рисунком в шахматном порядке соответственно первых и вторых перенаправляющих областей 310, 320. В качестве примера, в этом схематичном варианте осуществления каждый источник света имеет 9 расположенных за ним по пути света перенаправляющих областей (4-5 первых перенаправляющих областей и 5-4 вторых перенаправляющих областей). На практике их будет больше, как, например, по меньшей мере 16, как по меньшей мере 25 или даже по меньшей мере 100.
Фиг. 2B-2C схематично изображают варианты осуществления структуры, которые могут быть использованы, чтобы перераспределять или перенаправлять свет источника света. Могут быть выбраны различные структуры. Здесь, в качестве примера изображены структуры френелевского типа.
Фиг. 2D схематично изображает вариант осуществления, в котором, например, применены призматические структуры.
Фиг. 2Е схематично изображает вариант осуществления, в котором перенаправляющее окно 300 содержит линзы Френеля, которые расположены в шахматном порядке, с частями линзы Френеля на каждую перенаправляющую область. Кольца Френеля на перенаправляющем окне 300 изображены в виде концентрических колец с кольцами, расположенными непосредственно над соответственно первым источником 10 света и вторым источником 20 света. Этот пример приведен для одного СИДа белого свечения и одного СИДа синего свечения (внизу), которые заполняют всю площадь поверхности перенаправляющего окна 300, то есть две перенаправляющие части 307а и 307b. На этих схематичных чертежах только кольца Френеля, находящиеся непосредственно по пути света за источником света, были начерчены с помощью кривых. Однако искривленными также могут быть кольца Френеля в других перенаправляющих областях. Некоторые из колец Френеля, связанных с первым источником 10 света, обозначены ссылочной позицией fr. Отметим, что вместо колец Френеля могут быть использованы также другие микрооптические структуры, такие как призматические структуры. Кроме того, могут быть использованы сочетания.
Фиг. 3 схематично изображает вариант осуществления осветительного прибора 1, содержащего множество первых источников 10 света и множество вторых источников 20 света, множество сопровождающих первых перераспределяющих окон 100 и множество вторых перераспределяющих окон 200. Здесь в качестве примера изображены два первых источника 10 света с перераспределяющими окнами 100а и 100b соответственно и два вторых источника 20 света с перераспределяющими окнами 200А и 200В соответственно. Таким образом, например, могут быть обеспечены два блока 2, обозначенные ссылочными позициями 2' и 2''. Отметим, что эти блоки могут только перераспределять свет по соответствующей части перенаправляющего окна 300 или могут перераспределять свет по всему перенаправляющему окну 300 (то есть к соответствующим первым перенаправляющим областям и ко вторым перенаправляющим областям по всему перенаправляющему окну 300).
Фиг. 3B, 3C схематично изображают два варианта осуществления источников 10, 20 света. В упомянутом варианте осуществления, изображенном на фиг. 3В, это может быть твердотельный источник света с кристаллом 12 или 22 в зависимости от того, символизирует ли этот схематичный чертеж первый или второй источник света. На фиг. 3C в качестве примера изображен вариант осуществления первого или второго источника света, при этом такой источник света содержит множество источников света (подобно модулю). Когда источник света включает в себя более одного источника света, расстояние DS будет в общем случае небольшим, таким как менее 5 мм, в частности, менее 2 мм.
Фиг. 3D схематично изображает вид сбоку (части) оптического элемента, такого, который может быть использован на перераспределяющих окнах 100, 200 и в первой, и во второй областях перенаправляющего окна. Ссылочная позиция fh обозначает высоту фасетки, а ссылочная позиция f обозначает грани; ссылочная позиция bp обозначает плоскость основания, которая будет параллельна соответствующей плоскости окна; а ссылочная позиция bl обозначает длину основания. Длина основания в общем случае будет находиться в диапазоне 1-500 мкм, в частности, в диапазоне 5-200 мкм, таком как 10-100 мкм. Угол α1 обозначает угол при основании, а угол η обозначает угол при вершине или взаимный угол граней f.