包含光发射器/准直器对组阵列的人工照明装置，用于产生类似于来自太阳和天空照射的自然光，包括：直射光源(12)，配置成产生沿直射光方向(32)的直射光，直射光源包括由第一发光装置(14;60)和准直器(16;64)组成的多个对组，准直器配置成使第一发光装置发射的光沿直射光方向(32)准直；漫射光发生器(10)，配置为产生漫射光(35)。直射光源和漫射光发生器协同工作以便形成外部光，外部光包括沿直射光方向在低发散度锥体内传播的第一光分量和沿低发散度锥体外部的方向传播的第二光分量，其中第一光分量的相关色温比第二光分量的相关色温要低，使得观察者看到由模拟天空的蓝色背景包围且对应于太阳的光斑(40)。
【技术实现步骤摘要】
包含光发射器/准直器对组阵列的人工照明装置本申请为申请号201380070311.9的中国专利技术专利申请的分案申请，原申请的申请日为2013年11月14日，国际申请号为PCT/EP2013/073893，专利技术名称为“包含光发射器/准直器对组阵列的人工照明装置”。
本专利技术涉及能够给人以太阳和天空自然光感觉的人工照明装置。
技术介绍
更确切地说，对于来自天空和太阳的自然光的感知与照明装置照亮周围环境的能力以及直接观察时该装置本身的外观都有关，照明装置照亮周围环境的效果与天空和太阳透过位于同一位置的孔穴(即窗户)照射同一房间的效果非常类似，而该照明装置本身的外观则产生了天空的无限深度视觉外观以及太阳光源的无穷远位置。因此，本专利技术的实施例所要实现的目的可以分成两个主要的类别，涉及：由人工照明装置发出的光所实现的环境照明；该照明装置本身的视觉外观。对于获得天空和太阳自然光感觉的环境照明的要求，可以参考由同一申请人提交的WO2009/156347A1中所描述的人工照明装置。这些人工照明装置当中的一种如图25所示。其包括一个宽波段的点状光源902和位于相距该光源902一定距离的瑞利散射面板906。面板906将光源902发出的光线分离成透射成分907和漫射成分905，其中透射成分907的相关色温(CorrelatedColorTemperature，CCT)比光源902的CCT要低，而漫射成分905的CCT则更高，这种CCT的差异是由于散射效率随着要处理的瑞利区域(Rayleighregime)的波长的四次方的减小而提高。只要光源902小于相比于面板906，则直射光907能够投射物体的阴影，其在面板906所形成的漫射冷光下是偏蓝的。更确切地说，半影角是由光源902的尺寸与光源到物体的距离之间的比值所得出的。值得注意的是，在实际安装中，可以容易地使得该角度接近于真实太阳的角度(0.5°)。此外，观察者通过该面板观察该光源时，会感觉它为一个低CCT的光斑，其周围由高CCT的发光背景所环绕，正如他/她观察太阳和天空所看到的一样。然而，半影角虽然小，形成直射光分量的光线907显然不是平行的，如光来自于太阳的自然光照，因为它们从单一光源发散。值得注意的是，这种情况妨碍物体阴影具有平行的取向，正如在自然阳光下所发生的那样。事实上每个物体在被照明平面上投射的阴影均朝向光源902在该被照明平面上的投影。例如，当光源902被定位在穿过漫射器906中心的被照明平面(例如地面或墙)的法线上时，具有垂直于所述平面的轴线的细长的物体的阴影朝向被照明场景的中心，这与自然界所发生的情况相反。因此，这种情况妨碍了这些照明装置如实地再现自然光照射环境的视觉特征。此外，这些装置不能完全满足直接观察该照明装置时的自身视觉外观的要求。事实上，观察者谁通过面板906看到光源时并没有感觉它在无穷远，而是位于该光源902所放置的给定的空间位置。直射光线907的发散意味着看见人工太阳的光斑的方向和孔径角(半影)都不是固定的，它们依赖于观察者的位置和他/她与光源的距离。这种视觉线索妨碍了观察者自然地理解该光源作为位于无限远处，即这种视觉线索妨碍了天空和太阳场景被视为具有无限深度，光源本身限定了场景的极限深度。所有这些情况下使得所产生的效果不自然，因为它不同于实际天空和太阳产生的效果感。本专利技术在视觉外观方面的一个目的在于实现直接观看照明装置时由该装置所产生的太阳和天空图像的无限深度感知。视觉感知线索的线索内冲突存在折磨例如在上面提到的WO2009/156347A1所提出的另一种人工照明装置，如图26所示。在此结构中，光源902是由白光发光二极管(LED)910的扩展阵列制成，其中每一个LED910包括蓝光/紫外光发射器、荧光剂和圆顶准直透镜，使得每个LED910产生具有有限发散度的白色光锥，即该发散度小于由瑞利面板906散射的光的发散度。在这种情况下，瑞利面板906被放置为几乎与扩展光源902接触，使得该照明装置非常紧凑。从而，图26的照明装置提供了具备所需CCT的直射光分量和漫射光分量。然而，如下文将要进一步描述的，图26所示的照明装置具有由观察者感知的两个不同平面之间的线索内冲突。这些平面是LED910阵列的实像和在无穷远处的太阳斑的虚像。上述的WO2009/156347A1提出了另一种人工照明装置，如图27所示。作为光学准直元件，透镜980位于光源的一定距离处，该光源包含激光二极管982和(远程)荧光剂984。包含纳米漫射器(nanodiffuser)的透镜980涂覆有抗反射涂层，以便优化辐射“暖”分量的传播，防止能够降低该装置效率的反射，以及优化该分量的直射部分向外部区域(光束的外部)的传播，降低了对比度。此外，图27的装置还包括反射器986(例如容纳荧光源984的反射腔或反射箱体，其具有用于定位透镜980的孔)，以便取回由纳米漫射颗粒反向散射而向后传播的“冷”漫射光分量，从而向外重定向反向散射漫射光。因此，图27的照明装置提供了具备所需CCT的直射光分量和漫射光分量。然而，图27所示的照明装置存在由观察者所感知的至少两个不同的平面之间的线索内冲突。对于图26的装置，这些平面为透镜980的实像平面和荧光源984的虚像平面，其中所述虚拟像面并没有被视为在无限远距离。此外，类似于图25的情况，图27的装置通过使用在有限距离的单一光源的照明所投射的阴影，典型地具有径向对称向外指向特点。在上述WO小册子还提出了另一种人工照明装置，如图28所示。这里，光源990和色彩漫射器992完全分离并以一定距离彼此间隔开，色彩漫射器992形成为房子996的墙壁994上的窗口。然而，归因于所选择的结构，图28中的装置通过使用在有限距离的单一光源的照明所投射的阴影，典型地具有径向对称向外指向特点。最后但也同样重要的，从色彩漫射器进入观察者眼睛的环境光会破坏观察者的天空/太阳视觉印象，所述环境光并非由光源990所产生，而是来自于房子外部环境的环境光。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种人工照明装置，用于合成类似于实际天空和太阳那样照亮周围环境的自然光，特别是通过形成平行、清晰、比其余照亮的环境更蓝的阴影，当观察者直接观看上述人工照明装置时，他/她能够获得天空和太阳图像的无限视觉深度感知，不存在视觉感知线索当中的线索内冲突和线索间冲突。这个目的是由独立权利要求的主题来实现的。优选实施方式由从属权利要求的主题来实现。本专利技术提供了一种人工照明装置，用于产生类似于来自太阳和天空照射的自然光，包括：直射光源(12)，包括第一发射面并配置成从原初光(62)产生直射光(236)，所述直射光(236)沿直射光方向(32)以低发散度从第一发射面(28)出射，所述直射光源(12)包括由第一发光装置(14；60)和准直器(16；64)组成的多个对组，所述第一发光装置(14；60)位于第一发射面的上游并配置成发出原初光(62)，所述准直器(16；64)配置成使所述第一发光装置发射的原初光沿直射光方向(32)准直；漫射光发生器(10)，配置为在第二发射面(34)产生漫射光(35；242)，其中，所述第一发射面(28)和第二发射面(34)中的一个位于另一个的下游而形成所述人工照明装置的外发射面(本文档来自技高网...
【技术保护点】
人工照明装置，用于产生类似于来自太阳和天空照射的自然光，包括：直射光源（12），包括第一发射面并配置成从原初光（62）产生直射光（236），所述直射光（236）沿直射光方向（32）以低发散度从第一发射面（28）出射，所述直射光源（12）包括由第一发光装置(14; 60) 和准直器(16; 64)组成的多个对组，所述第一发光装置(14; 60)位于第一发射面的上游并配置成发出原初光（62），所述准直器(16; 64)配置成使所述第一发光装置发射的原初光沿直射光方向（32）准直；漫射光发生器（10），配置为在第二发射面（34）产生漫射光（35; 242），其中，所述第一发射面（28）和第二发射面（34）中的一个位于另一个的下游而形成所述人工照明装置的外发射面（37），或者所述第一发射面（28）与第二发射面（34）重合以形成所述人工照明装置的外发射面（37），其中所述人工照明装置配置为使得所述直射光源（12 ）和漫射光发生器（10）协同工作以便在所述外发射面（37）上形成外部光（239），所述外部光（239）包括沿直射光方向在低发散度锥体内传播的第一光分量（241）和沿所述低发散度锥体外部的方向传播的第二光分量（243），其中所述第一光分量（241）的相关色温比所述第二光分量（243）的相关色温要低，使得当观察者（38）望向第一发光面（28）时，所述观察者（38）看到由模拟天空的蓝色背景包围的光斑（40），所述光斑（40）对应于太阳且具有较低的相关色温，而且当观察者（38）相对于所述第一发射面（28）移动时，所述光斑也移动，使得看起来所述光斑（40）来源于位于无穷远处的物体。...
【技术特征摘要】
2012.11.14 EP PCT/EP2012/0726481.人工照明装置，用于产生类似于来自太阳和天空照射的自然光，包括：直射光源（12），包括第一发射面并配置成从原初光（62）产生直射光（236），所述直射光（236）沿直射光方向（32）以低发散度从第一发射面（28）出射，所述直射光源（12）包括由第一发光装置(14;60)和准直器(16;64)组成的多个对组，所述第一发光装置(14;60)位于第一发射面的上游并配置成发出原初光（62），所述准直器(16;64)配置成使所述第一发光装置发射的原初光沿直射光方向（32）准直；漫射光发生器（10），配置为在第二发射面（34）产生漫射光（35;242），其中，所述第一发射面（28）和第二发射面（34）中的一个位于另一个的下游而形成所述人工照明装置的外发射面（37），或者所述第一发射面（28）与第二发射面（34）重合以形成所述人工照明装置的外发射面（37），其中所述人工照明装置配置为使得所述直射光源（12）和漫射光发生器（10）协同工作以便在所述外发射面（37）上形成外部光（239），所述外部光（239）包括沿直射光方向在低发散度锥体内传播的第一光分量（241）和沿所述低发散度锥体外部的方向传播的第二光分量（243），其中所述第一光分量（241）的相关色温比所述第二光分量（243）的相关色温要低，使得当观察者（38）望向第一发光面（28）时，所述观察者（38）看到由模拟天空的蓝色背景包围的光斑（40），所述光斑（40）对应于太阳且具有较低的相关色温，而且当观察者（38）相对于所述第一发射面（28）移动时，所述光斑也移动，使得看起来所述光斑（40）来源于位于无穷远处的物体。2.根据权利要求1所述的人工照明装置，其中所述漫射光（35;242）的相关色温比所述直射光（236）的相关色温要高。3.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·特拉帕尼，
申请(专利权)人：科勒克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT
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