CN102057212B - 照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明设备，该照明设备包括用于发射激光(3)的激光源(2)。该照明设备还包括用于修改激光的光学特性的第一激光修改单元(7)和用于修改激光的光学特性的第二激光修改单元(8)，该第一激光修改单元(7)位于第一位置，且该第二激光修改单元(8)位于第二位置。该照明设备还包括用于将引导到第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一上的激光分布(5，6)从第一激光分布修改为不同于该第一激光分布的第二激光分布的激光分布修改单元(4)。

Description

照明设备
技术领域
本发明涉及照明设备、照明方法和用于控制照明设备的计算机程序。
背景技术
WO 2006/007301A1公开了一种照明设备，其包括光源、包括输出表面的光导、布置在光源和光导的输出表面之间的发射材料以及布置在发射材料和光导的输出之间的干涉反射器。光源发射具有第一光学特性的光。发射材料在使用具有第一光学特性的光照射时发射具有第二光学特性的光。干涉反射器基本上透射具有第二光学特性的光且基本上反射具有第一光学特性的光。该照明设备具有照明配置是固定的且不能容易修改的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种照明设备、照明方法和用于控制该照明设备的计算机程序，其中照明配置可以更容易地修改。
在本发明的第一方面中，提供一种照明设备，该照明设备包括：
-激光源，用于发射激光，
-第一激光修改单元，用于修改激光的光学特性，所述第一激光修改单元位于第一位置，
-第二激光修改单元，用于修改激光的光学特性，所述第二激光修改单元位于第二位置，
-激光分布修改单元，用于将引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于该第一激光分布的第二激光分布。
本发明基于以下认知：如果激光源的激光被引导到分别位于第一和第二位置的第一和第二激光修改单元至少之一上，且如果激光分布修改单元将引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于第一激光分布的第二激光分布，则可以容易地修改照明配置。例如，第一激光分布可以对应于仅引导到第一激光修改单元上的激光，且第二激光分布可以对应于仅引导到第二激光修改单元上的激光。因为第一和第二激光修改单元分别位于第一和第二位置，通过将激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布而修改照明配置。此外，因为激光源提供激光，激光束具有高能量密度属性，光能可以在相对大的距离上传输到第一和第二激光修改单元至少之一，同时光能被约光束为极小的光束直径。激光束位置中的小偏移，例如，几分之一毫米的小偏移可能就足以修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布。激光源、位于第一位置的第一激光修改单元、位于第二位置的第二激光修改单元、以及用于将引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布的激光分布修改单元的组合因而允许对照明配置进行容易的修改。
第一和第二位置优选地不同。此外，照明设备可以包括若干第一和/或若干第二激光修改单元，且激光分布可以修改为若干第一和/或若干第二激光分布，即，本发明不限于仅两个激光修改单元或仅两个激光分布。
第一和第二激光修改单元适合于修改引导到这些单元上的激光的光学特性。可以通过第一和/或第二激光修改单元修改的光学特性例如是光的光谱分布、其准直度、方向、强度和/或光束图形。引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的光的光谱分布和其他属性例如可以通过发光材料修改，在激光被引导到发光材料上时该发光材料发射冷光(luminescent light)。因而可以使用诸如有机或无机磷光体的发光材料通过全部或部分转换而修改激光的光谱以及另外其他特性。在一个实施例中，可以由第一和第二激光修改单元至少之一产生的光束图形例如是图片或文字。
激光分布单元优选地包括光学元件，该光学元件允许将引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于第一激光分布的第二激光分布。这些光学元件例如是光束分离器、镜、偏振旋转器等。
第一和第二激光修改单元可以彼此相邻布置，使得对于看到源于第一和第二激光修改单元的光的人，光看上去从相同的位置发射。在另一实施例中，第一和第二激光修改单元其中之一或形成第一组的若干第一和第二光修改单元可以位于第一位置，且第一和第二激光修改单元中另一个或另一组第一和第二激光修改单元可以位于第二位置，其中第一和第二位置彼此并不靠近，使得人们可以区分来自第一位置的光和来自第二位置的光。例如，在一个实施例中，第一位置位于房间的天花板中，位于桌子上方以用于基本上仅仅照射该桌子，且第二位置位于房间中间的天花板中以用于照射房间的较大部分。第一和第二位置之间的距离优选地大于1厘米，更优选地大于10厘米且甚至更优选地大于1米。相邻激光修改单元之间的距离优选地小于1厘米，优选地小于0.5厘米，且优选地小于1毫米。
在一个实施例中，如果照明设备位于房间的天花板中，房间优选地包括中间天花板，在该中间天花板和位于该中间天花板之上的另一天花板之间形成空间。该中间天花板优选地包括可以打开的瓦片，且该另一天花板优选地是混凝土天花板。照明设备优选地布置在由中间天花板和另一天花板限定的空间内，使得可能位于房间内的人们不能接触激光。尤其是，照明设备可以包括安全机制，该安全机制以这样的方式适合于使得如果中间天花板的瓦片打开则激光源关闭。
引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布优选地限定这些单元中每一个单元怎样被激光照射，例如，激光可以仅被引导到第一激光修改单元上，可以仅被引导到第二激光修改单元上，或者引导到第一和第二激光修改单元上。
第一和第二激光分布优选地是静态激光分布，即，激光分布并不连续地不停修改，例如，光束不连续扫描显示器中的若干像素，而是激光分布以第一或第二激光分布保持预定时间，该预定时间优选地大于0.5秒，优选地大于1秒，优选地大于30秒且优选地大于1分钟。
优选地，第一和第二激光修改单元适合于不同地修改激光的光学特性。这允许通过将激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布来修改来自第一和第二激光修改单元至少之一的光的光学特性。因而可以容易实现照明配置的进一步修改。
还优选地，第一和第二激光修改单元至少之一包括发光材料，用于在激光被引导到该发光材料上时发射冷光。冷光具有不同于激光的一个或若干波长的一个或若干波长。激光和冷光的光谱分布可以对应于单个波长或若干波长。
优选地，第一激光修改单元包括第一发光材料，用于在激光被引导到该第一发光材料上时发射第一冷光，而第二激光修改单元包括第二发光材料，用于在激光被引导到该第二发光材料上时发射第二冷光，且第一和第二冷光的光谱分布不同。特别是，第一和第二冷光具有不同的颜色或不同的色温。在优选实施例中，照明设备可以包括用于产生具有可修改颜色的光的至少一个彩色单元，其中彩色单元包括第一和第二发光材料的至少两种发光材料，且激光分布修改单元适合于调节引导到至少两个发光材料其中之一上的激光强度与引导到至少两个发光材料其中另一上的激光强度的比率，而激光强度的不同比率对应于不同的第一和第二激光分布，该至少两个发光材料其中之一发射的冷光的光谱分布不同于该至少两个发光材料其中另一发射的冷光的光谱分布。这允许通过将激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布，尤其通过修改引导到第一和第二两个发光材料至少之一上的激光强度与引导到第一和第二两个发光材料其中另一上的激光强度之间的比率，修改由彩色单元发射的光的颜色。在一个实施例中，通过将激光形成的激光点从一个发光材料移动到另一发光材料来确定引导到第一和第二发光材料至少之一上的激光强度与引导到第一和第二发光材料其中另一上的激光强度之间的比率。在该过程中，激光点可以仅位于这些发光材料其中之一上或者位于二者上。通过移动激光点，可以修改第一和第二发光材料上激光照射的面积从而控制由彩色单元发射的光的颜色和/或色温。
激光分布修改单元优选地不包括吸收元件。优选地仅通过修改激光源的功率修改由光源产生的激光的总强度。
还优选地，第一激光分布包括引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光强度分布，该强度分布不同于第二激光分布的引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光强度分布。因为例如通过使用偏振方向旋转器，与偏振光束分离器、可旋转反射器和电介质组合的半波片，基于电浸润原理具有可控透射和反射光束操纵器的可切换反射器以及电泳单元，可以容易地修改强度分布，通过修改激光强度分布，激光分布可以容易从第一激光分布修改为第二激光分布。在优选实施例中，激光分布修改单元适合于仅修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光强度分布。在另一实施例中，如上参考彩色单元所述，通过将引导到至少两个激光修改单元上的激光点从一个激光修改单元移动到另一激光修改单元，使得激光点位于这些激光修改单元之一或二者上，从而修改激光分布。
还优选地，激光分布修改单元包括用于将激光分离为引导到第一激光修改单元上的第一光束和引导到第二激光修改单元上的第二光束的至少一个光束分离单元，其中该至少一个光束分离单元以这样的方式适合于使得第一和第二光束至少之一的强度能够修改。第一和/或第二光束可以分别直接或者经由至少一个光学元件(诸如重定向元件或重定向单元，例如，镜)引导到第一和/或第二激光修改单元上。为了修改第一和第二光束至少之一的强度，光束分离单元优选地包括强度修改元件，该强度修改元件为例如偏振转换器或者偏振旋转器。例如，半波片可以相对于偏振激光束的偏振方向旋转，改变激光的偏振状态，且最终改变偏振的方向。以这样的方式，入射到偏振光束分离器的激光可以完全在光束分离方向其中一个或另一方向中发送。在光例如为椭圆偏振的中间状态中，可以修改光束分离方向之一中的激光强度与光束分离方向其中另一方向中的激光强度之间的比率。替代半波片，还可以使用用于修改激光偏振的其他元件，例如，用于调节激光的偏振状态和方向的电学双折射模式的液晶单元。而且，扭曲向列配置中的液晶单元可用于修改偏振。如果使用强度修改元件，该元件优选地位于第一和/或第二光束中。通过使用该光束分离单元，激光分布可以容易地从第一激光分布修改为第二激光分布，且可以容易地修改照明配置。
还优选地，激光分布修改单元包括用于将激光分离成第一和第二光束的若干光束分离单元，其中第一和第二激光修改单元至少之一被分配给光束分离单元至少之一，光束分离单元适合于将光束分离单元至少之一的第一光束引导到分配给该至少一个光束分离单元的第一和第二激光修改单元至少之一，且将至少一个光束分离单元的第二光束引导到另一光束分离单元，该至少一个光束分离单元以这样的方式适合于使得第一和第二光束至少之一的强度能够修改。这允许若干光束分离单元沿一条线布置，其中激光从第一光束分离单元引导到第二光束分离单元，依此类推。因为至少一个光束分离单元的第一和第二光束至少之一的强度能够修改，引导到分配给光束分离单元的激光修改单元上的激光分布可以容易地修改，由此修改照明配置。每个光束分离单元优选地适合于修改第一和第二光束至少之一的强度，这允许很多不同第一和第二激光分布之间的激光分布的修改。尤其是，如果可以连续修改强度，则可以在被认为优选地是静态的第一和第二激光分布的不同激光分布的连续统一体之间修改激光分布，即如果达到所需的激光分布，即所需的第一或第二激光分布，则激光分布在上述预定时间期间保持不变。
还优选地，第一和第二激光修改单元至少之一包括用于将引导到光束成形单元上的光进行光束成形的光束成形单元。这允许通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布来修改光束形状。因此，通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布可以容易地修改光束形状以及因此修改照明配置。
还优选地，第一激光修改单元包括用于将引导到第一光束成形单元上的光进行光束成形的第一光束成形单元，且第二激光修改单元包括用于将引导到第二光束成形单元上的光进行光束成形的第二光束成形单元，第一和第二光束成形单元适合于将光进行不同地光束成形。这允许通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布修改来自第一和/或第二激光修改单元的光束形状且因而修改照明配置。
还优选地，第一和第二激光修改单元至少之一包括用于重定向引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的光的重定向单元。这允许通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布容易地修改来自激光修改单元至少之一的光的方向，且因而修改照明配置。
在优选实施例中，第一激光修改单元包括用于重定向引导到第一激光修改单元上的光的第一重定向单元，且第二激光修改单元包括用于重定向引导到第二激光修改单元上的光的第二重定向单元，该第一和第二重定向单元适合于将光重定向到不同方向。这允许通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布修改来自第一和第二激光修改单元至少之一的光束的方向，且因而修改照明配置。
激光分布修改单元优选地以这样的方式适合于使得它可以调节引导到第一激光修改单元上的激光强度与引导到第二激光修改单元上的激光强度之间的比率，使得第一激光修改单元仅在第一激光分布中被照射，第二激光修改单元仅在第二激光分布中被照射，并且使得两个或更多第一和第二激光修改单元同时在另一激光分布中被照射，其中引导到第一激光修改单元上的激光强度与引导到第二激光修改单元上的激光强度之间的比率可以修改。不同比率优选地对应于不同激光强度分布。
还优选地，照明设备包括：激光修改单元传感器，用于确定第一和第二激光修改单元至少之一的位置；以及控制单元，用于使用预定位置控制激光分布修改单元，使得第一和第二激光分布的激光接触(meet)第一和第二激光修改单元至少之一。这允许例如对激光修改单元至少之一的位置进行手动修改，在该位置照明设备仍可操作。
在优选实施例中，照明设备还包括：人存在传感器，用于确定人是否在照明设备附近存在；以及控制单元，用于根据人是否在照明设备附近存在的确定来控制照明设备。还优选地，人存在传感器适合于确定人是否在照明设备附近移动，在这种情况下，控制单元适合于根据人是否在照明设备附近移动的确定来控制照明设备。照明设备例如位于房间中，其中照明设备的附近为例如靠近该发光设备的房间中的区域，或者整个房间被认为在照明设备附近。这允许使得照明配置适合于人们在照明设备附近(尤其是照明设备所处房间内)的移动或存在。
在本发明的另一方面中，提供一种照明方法，该照明方法包括以下步骤：
-从激光源发射激光，
-将激光引导到第一激光修改单元和第二激光修改单元至少之一上，所述第一激光修改单元位于第一位置且适合于修改激光的光学特性，所述第二激光修改单元位于第二位置且适合于修改激光的光学特性，
-借助激光分布修改单元，将引导到该第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于该第一激光分布的第二激光分布。
在本发明的另一方面，提供一种计算机照明程序，其包括计算机代码装置，当计算机程序在控制照明设备的计算机上运行时，该程序代码装置促使如权利要求1限定的照明设备实施如权利要求14限定的照明方法的步骤。
应当注意，权利要求1的照明设备、权利要求14的照明方法以及权利要求15的照明计算机程序具有如从属权利要求中限定的类似和/或相同的优选实施例。
还应当注意，本发明的优选实施例备选地可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任意组合。
附图说明
从此后描述的实施例中，本发明的这些和其他方面是显然的并参考此后描述的实施例得到阐述。在附图中：
图1通过举例的方式示意性示出照明设备的实施例，
图2通过举例的方式示意性示出照明设备的另一实施例，
图3通过举例的方式示意性示出包括光束分离单元和重定向单元的照明设备的另一实施例，
图4通过举例的方式示意性示出光束分离单元之一，
图5通过举例的方式示意性示出重定向单元，
图6至8通过举例的方式示意性示出不同的重定向元件，
图9至13通过举例的方式示意性示出照明设备的不同其他实施例，以及
图14通过举例的方式示出照明方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1通过举例的方式示意性示出包括用于发射激光3的激光源2的照明设备1的实施例。照明设备1还包括位于第一位置且适合于以产生修改光的方式修改激光光学特性的第一激光修改单元7。例如，如果第一激光修改单元7包括第一发光材料，则在激光3、5引导到第一发光材料上时发射第一冷光9，其中第一冷光9的光谱分布不同于激光3、5的光谱分布。
照明设备1还包括位于第二位置且适合于以产生修改光10的方式修改激光光学特性的第二激光修改单元8。例如，如果第二激光修改单元8包括第二发光材料，则在激光3、6引导到第二发光材料8上时发射第二冷光10，其中第二冷光10的光谱分布不同于激光3、6的光谱分布。
照明设备1还包括激光分布修改单元4，用于将如图1中由两个箭头5、6示出的引导到第一和第二激光修改单元7、8至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于第一激光分布的第二激光分布。在该实施例中，第一和第二激光分布是静态激光分布。
第一修改光9和第二修改光10的光谱分布优选不同。这允许通过修改引导到第一和第二激光修改单元7、8上的激光5、6的强度比率来修改由第一和第二激光修改单元7、8转换的特别是由第一和第二发光材料发射的光9、10的颜色。激光分布修改单元4与特别是包括第一和第二发光材料的第一和第二激光修改单元7、8的组合因而可以被认为是用于产生具有可修改颜色的光的彩色单元。
图2通过举例的方式示意性示出根据本发明的照明设备801的另一实施例。
除了激光源2、激光分布修改单元4以及第一和第二激光修改单元7、8，照明设备801包括用于确定第一和第二激光修改单元7、8至少之一位置的激光修改单元传感器802、使用确定的位置以第一和第二激光分布的激光接触第一和第二激光修改单元7、8至少之一的方式控制激光分布修改单元的控制单元803以及用于确定人是否在照明设备801附近存在的人存在传感器804。在该实施例中，控制单元803还适合于根据人是否在照明设备附近存在的确定来控制照明设备，特别是激光源2和/或激光分布修改单元4。
在该实施例中，激光修改单元7、8至少之一的位置可以例如手动变更，其中激光修改单元7、8至少之一的新位置可以通过激光修改单元传感器802确定。控制单元803可以以这样的方式控制激光分布修改单元4：激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布，其中第二激光分布的光仍接触在变更位置的第一和第二激光修改单元7、8至少之一。激光修改单元的位置因而可以通过耦合到激光修改单元传感器803的激光分布修改单元识别和跟踪，使得激光跟踪且入射在激光修改单元上。
激光修改单元传感器例如是用于确定激光修改单元位置的红外(IR)传感器、激光雷达(Lidar)传感器、超声波传感器和/或射频识别(RFID)传感器。
人存在传感器804适合于确定人是否在照明设备附近存在，尤其是是否在照明设备所处的房间中存在。人存在传感器804还可适合于确定人是否在照明设备附近移动。这允许根据人的存在或人的某一行为修改照明配置。照明设备802因而可用作背景智能照明系统。
图3通过举例的方式示意性示出根据本发明的照明设备101的另一实施例。
照明设备101包括用于发射激光4的激光源2。照明设备101还包括用于将激光4分离为至少第一和第二光束的两个光束分离单元11。来自光束分离单元11的光被引导到激光修改单元82、94上。光束分离单元11的实例在图4中更详细地示意性示出。
在图4中，激光3被引导到光束分离器17上，该光束分离器17将激光3分离为第一光束20和第二光束19。第一光束20被引导到激光修改单元82、94上，激光修改单元82、94可以被认为是第一激光修改单元或第二激光修改单元且分配给相应的光束分离单元11。如果第一光束20分别被引导到激光修改单元82或94上，则激光修改单元82或94发射修改光15。第二光束19被引导到另一光束分离单元11上或者被引导到将第二光束引导到另一激光修改单元18上的重定向单元12上。备选地，第二光束19可以被直接引导到另一激光修改单元上。
在图4中，光束分离单元11还包括用于修改第一和第二光束相对于彼此的相对强度的可调节半波片16。这例如通过使用位于偏振光束分离器17前面的可调节半波片实现，使得光在碰撞光束分离器之前经过半波片。在该实施例中，借助半波片通过修改或调节光的偏振状态或偏振方向可以修改第一和第二光束相对于彼此的强度。替代半波片，可以使用其他偏振转换器或偏振旋转器。
替代偏振光束分离器镜17，可以使用其他偏振光束分离元件，诸如光束分离立方体或可切换镜。
在图5中通过举例的方式示意性示出重定向单元12的实施例。
在该实施例中，重定向单元12包括重定向元件80，该重定向元件80重定向入射激光81到激光修改单元18上而不分离该入射激光18(在该实施例中，该激光是光束分离单元11的第二光束)，该激光修改单元18产生修改光13且尤其在激光引导到激光修改单元18上时发射冷光，且该激光修改单元18分配给重定向单元12。镜80可以被诸如反射棱镜的其他重定向元件代替。在另一实施例中，重定向单元80可以省略且入射激光81可以被直接引导到发光材料82上用于发射冷光13。
在其他实施例中，重定向元件可以是例如可旋转以使得光的反射角度变化的旋转镜。旋转镜的实例在图6中示意性示出。在另一实施例中，重定向元件可以是旋转玻璃板，该旋转玻璃板的实例在图7中示意性示出且可以以这样的方式旋转：光的方向和/或光的平行偏移被修改。重定向元件还可以是液晶元件，其实例在图8中示意性示出。通过在设置有透明电极(未示出)的透明基板90、91之间放置楔形透明层92和液晶材料93获得该重定向元件。当应用电场时，液晶分子的取向可以变更，由此改变液晶的有效折射率以用于改变光的方向。
通过修改光束分离单元11至少之一中的相对强度可以修改引导到激光修改单元上的激光的分布，由此修改照明设备10的照明配置。在该实施例中，光束分离器17是根据入射到光束分离器上的激光的偏振来分离光的偏振光束分离器。借助半波片16或者允许修改光的偏振的其他光学元件，通过修改碰撞到光束分离器上的光的偏振状态或偏振方向，因而可以修改第一和第二光束之一的强度相对于第一和第二光束其中另一个的强度。不同激光修改单元18、82、94优选地不同地修改光，例如，不同激光修改单元可以包括发射不同冷光的不同发光材料。例如，发光材料可以发射具有不同波长的光。光束分离单元11和可选的重定向单元12可用于修改引导到激光修改单元上的激光分布。光束分离单元11和可选的重定向单元12因而组成激光分布修改单元。
半波片16优选地通过电学和/或机械装置修改，该电学和/或机械装置可用于自动地控制半波片，尤其是用于根据预定调度或手动地修改不同的预定激光分布之间的激光分布。
尽管在上文描述并参考图3示出的实施例中，照明设备且尤其是激光修改单元包括若干光束分离单元11和重定向单元12，但在其他实施例中，照明设备可以仅包括一个光束分离单元和/或仅包括一个重定向单元。而且，在另一实施例中，照明设备可以包括不同数目的光束分离单元和/或重定向单元。
光束分离单元11和/或重定向单元12可以包括外壳，光束分离单元和重定向单元的相应组件布置且优选地安装在该外壳中。
图9通过举例的方式示意性示出照明设备201的另一实施例。
照明设备201包括发射激光3的激光源2，该激光3被引导到若干光束分离单元11和重定向单元12上。激光3被引导到若干光学开关40上，若干激光修改单元95、96、97被分配给每个光学开关40。在该实施例中，每个激光修改单元95、96、97分别包括发光材料24、25、26和光束成形器21、22、23。发光材料24、25、26优选地是吸收具有某一光谱分布的激光且发射光谱分布不同于该激光的光谱分布的冷光的材料。在其他实施例中，发光材料24、25、26可以被不改变激光光谱分布的透明材料代替。然而，透明材料例如可以通过散射改变激光的方向。在其他实施例中，在激光修改单元中不存在发光材料且也不存在透明材料。光学开关40适合于将激光3重定向到分配给相应光学开关的激光修改单元95、96、97其中一个、若干或全部上。而且，光学开关40优选地适合于修改引导到激光修改单元95、96、97至少之一上的激光强度的比率。
在该实施例中，光束成形器21、22、23不同地成形由相应发光材料发射的光束。特别是，光束成形器21产生具有最小发散的光束形状，光束成形器22产生具有中等发散的光束形状，且光束成形器23产生具有最大发散的光束形状。激光32以如下方式引导到发光材料24上：由发光材料24发射的冷光具有较小发散的光束形状。激光33以这样的方式引导到发光材料25上：光束成形器22产生具有中等发散的光束形状，且激光34以这样的方式引导到发光材料26上：光束成形器23产生具有最大发散的光束形状29。在图9的右手边，激光35和激光36以如下方式同时引导到发光材料24和26上：产生冷光的光束形状，该形状是具有小发散的光束形状和具有大发散的光束形状的组合。因而可以通过将激光直接或者经由可以散射激光的发光或透明材料引导到光束成形器21、22、23其中一个或若干个上而修改光束形状。
光束成形器优选地是微光束成形元件。
光的准直度可以通过使用光束成形器修改。
在一个实施例中，光学开关40、可选地分配给相应光学开关的发光材料以及可选地附接到发光材料的光束成形器的组合可以被认为是照明设备内的单个单元。在另一实施例中，照明设备仅包括这些单元其中之一。激光可以经由如图9中通过举例的方式示意性示出的光束分离单元11和重定向单元12或者经由包括光束分离器和镜的其他光束分离单元和重定向单元而被直接引导到光学开关40之一或若干个上。在另一实施例中，照明设备包括这些单元其中若干个，其数目可以不同于图9中示出的数目。单个单元或若干单元可以布置在单个外壳或若干外壳内。
光束分离单元11、重定向单元12和光学开关40形成用于修改引导到可以被认为是若干第一和第二激光修改单元的激光修改单元95、96、97至少之一上的激光分布的激光分布修改单元。
图10通过举例的方式示意性示出照明设备301的另一实施例。
照明设备301包括发射激光3的激光源2，激光3经由光束分离单元11和重定向单元12引导到光学开关40上。三个激光修改单元44、45、46(在本实施例中为三个发光材料44、45、46)被分配给每个光学开关40，光学开关40以这样的方式适合于使得激光可以引导到这些激光修改单元44、45、46其中一个、若干或全部上。特别是，每个发光材料44、45、46可以通过使用光学开关40寻址。不同的发光材料44、45、46发射具有不同颜色即不同光谱分布、尤其是不同波长的冷光。通过由光学开关40修改这些发光材料44、45、46上的激光分布可以产生不同颜色，其中激光被引导到发光材料44、45、46其中之一、若干或全部上。特别是，光学开关40适合于修改引导到分配给相同光学开关40的至少两个发光材料上的激光强度的比率。在本实施例中，用于成形从发光材料44、45、46发射的冷光的光束成形器47附接到一组三个发光材料44、45、46，即一组三个激光修改单元。按如下方式，光束41被引导到发光材料44上，光束42被引导到发光材料45上且光束43被引导到发光材料46上：在图10所示的激光分布中，发射具有三种不同颜色的三个不同光束。优选地，通过修改激光分布，尤其是通过调节入射到发光材料上的激光的强度，可以获得由发光材料发射的光的任意颜色或色温。
光学开关可以基于以本领域技术人员公知的方式布置的如下组件至少之一以提供所需的光学开关：液晶、诸如快门的电学和/或机械装置、光束分离器、镜等。光束成形器例如对于光是反射的，尤其是全反射的具有内侧面的锥形管，其中锥角对应于所产生光束形状的准直度。光束成形器还可以包括能够以所需准直度产生所需光束形状的抛物线反射器。
光学开关、分配给相应光学开关的发光材料以及可选的分配给发光材料的光束成形器的组合可以被认为是单个彩色单元。在一个实施例中，照明设备仅包括这些彩色单元之一。在另一实施例中，照明设备可以包括数目可能不同于图10中示出的三个彩色单元的若干彩色单元。彩色单元的组件可以布置在彩色单元外壳内。
光束分离单元11、重定向单元12和光学开关40可以被认为是适合于修改引导到激光修改单元44、45、46(可被认为是第一和第二激光修改单元)至少之一上的激光分布的激光分布修改单元。替代光束分离单元11和重定向单元12，可以使用其他光束分离元件和重定向元件，例如简单的镜和光束分离器。在一个实施例中，激光分布修改单元可以仅包括由来自光源2的激光直接照射的单个光学开关40。
图11中通过举例的方式示意性示出照明设备的另一实施例。
照明设备401包括发射激光3的激光源2，该激光3经由光束分离单元11和重定向单元12引导到光学开关40上。照明设备401还包括若干激光修改单元51、52(在该实施例中，包括发光材料51、52)，在该实施例中该若干激光修改单元51、52被分配给每个光学开关40，其中发光材料51发射的冷光具有色温T1，发光材料52发射的冷光具有色温T2，T1和T2不同。引导到发光材料51上的光束56发射具有色温T1的冷光53。引导到发光材料52上的光束57发射具有色温T2的冷光54。在图11的右手边，光束58被同时引导到发光材料51、52上，由此产生冷光55。光学开关40适合于修改引导到分配给相同光学开关40的发光材料上的光强度的比率，使得可以获得T1和T2之间的任意色温。在该实施例中，用于成形由发光材料产生的冷光的光束成形器47附接到两个冷光材料51、52的每种组合。该光束成形器47可以省略。
在图11中，示出在某些位置的光束56、57、58。在优选实施例中，光学开关40适合于连续将光束从一个位置偏移到另一位置，其中在这种情况下，第一发光材料51和第二发光材料52上被来自光学开关40的光束照射的面积的比率确定由激光修改单元即发光材料51、52发射的光的色温。
光学开关、包括分配给光学开关的发光材料的激光修改单元以及另外可选的分配给发光材料的光束成形器限定了彩色单元。照明设备可以包括仅仅这些彩色单元其中之一或者数目可以不同于图10中示出的三个这些彩色单元的若干个这些彩色单元。彩色单元的部件可以布置在彩色单元外壳内。
光束分离单元11、重定向单元12和光学开关40组成用于修改被引导到激光修改单元至少之一上的激光分布的激光分布修改单元，在该实施例中该激光修改单元包括发光材料51、52且可以被认为是第一和第二激光修改单元。在其他实施例中，激光可以以这样的方式直接引导到光学开关40上：该开关可以被认为是激光分布修改单元。在另一实施例中，照明设备可以包括不同数目的光束分离单元、可选的重定向单元、光学开关以及激光修改单元，即发光材料51、52。
图12通过举例的方式示意性示出照明设备的另一实施例。
照明设备501包括发射激光3的激光源2，激光3经由光束分离单元11和重定向单元12引导到光学开关40上。照明设备501还包括激光修改单元37、38、39，每个激光修改单元分别包括发光材料62、63或65以及重定向元件61、64或66。激光修改单元37、38、39被分配给光学开关40，该光学开关40适合于将激光引导到激光修改单元37、38、39特别是发光材料62、63、65其中一个、若干或全部上。重定向元件61、64、66被分配给发光材料62、63、65其中若干个，特别是分配给每个发光材料62、63、65，而不同的重定向元件被分配给不同的发光材料62、63、65，不同发光材料62、63、65被分配给相同的光学开关，使得从分配给相同光学开关的不同激光修改单元37、38、39的不同发光材料发射的冷光被引导到不同方向。例如，发光材料62发射的冷光通过重定向元件61引导到方向72中，发光材料63发射的冷光通过重定向元件64引导到方向73中，且发光材料65发射的冷光通过重定向元件66发射到方向74中。光束67被引导到发光材料62上，该发光材料62通过重定向元件61被引导到方向72中。光束68被引导到发光材料63上，该发光材料63发射通过重定向元件64引导到方向73中的冷光，且光束69被引导到发光材料65上，该发光材料65发射通过重定向元件66引导到方向74中的冷光。在图11的右手边，光学开关40同时将光束70和71引导到发光材料上，使得发射冷光，该冷光被引导到分配给发光材料62、65的重定向元件61和66的组合方向中，其中光束70、71被引导到该发光材料62、65上。借助在本实施例中由光学开关40、光束分离单元11和重定向单元12组成的激光分布修改单元，可以通过修改引导到激光修改单元上的激光分布来修改由发光材料发射的冷光的方向。光学开关40可以将激光引导到分配给相应光学开关的激光修改单元的一个、若干或所有发光材料上。而且，光学开关适合于修改引导到分配给相同光学开关的激光修改单元的至少两个发光材料上的光束强度的比率，从而修改由发光材料61、63、65其中至少两个发射的冷光的方向。
代替或者除了发光材料，激光修改单元可以包括其他材料或者根本不包括材料，该其他材料优选地是非吸收材料。还优选地，该其他材料是通过散射激光来改变激光方向的光散射材料。
光学开关、分配给光学开关的发光材料以及分配给发光材料的重定向元件的组合可以被认为是单个重定向单元。照明设备可以仅包括仅仅一个的这些重定向单元或者若干的数目不同于图12所示的这些重定向单元。单个重定向单元或者若干重定向单元的组件可以布置在重定向单元外壳内。
光束分离单元11、重定向单元12以及光学开关40组成用于修改引导到激光修改单元37、38、39至少之一上的激光分布的激光分布修改单元，激光修改单元37、38、39可以被认为是第一和第二激光修改单元。在其他实施例中，如果激光3直接被引导到光学开关40上，则该开关可以被认为是激光分布修改单元。代替光束分离单元11和/或重定向单元12，可以使用其他用于光束分离和重定向光束的元件，例如镜和/或光束分离器。图12中示意性示出的照明设备501的实例可以包括不同数目的光束分离单元11、重定向单元12、光学开关40、激光修改单元37、38、39、发光材料以及激光修改单元内的重定向元件。
图13中通过举例的方式示意性示出照明设备601的另一实施例。
照明设备601包括发射激光3的激光源2，该激光3经由光束分离单元11和重定向单元12引导到光学开关40上。光学开关40适合于将激光引导到若干激光修改单元98、99、100至少之一上，激光修改单元98、99、100均包括若干发光材料91、92、93之一以及若干光束成形器80、81、82之一，光束成形器80、81、82引导到不同方向中且优选地附接到发光材料91、92、93。特别是，光束成形器80、81、82被分配给且优选地附接到每个发光材料91、92、93。如果光束76被引导到发光材料92上，则光束成形器81成形光束且将光束引导到方向83中。如果光学开关40引导光77到发光材料91上，则冷光通过光束成形器80成形且引导到方向84中，如果光束78被引导到发光材料93上，则产生冷光，该冷光被光束成形器82成形且引导到方向85中。在图12中的右手边，光学开关40同时将激光引导到三个发光材料91、92、93上，产生引导到方向86中的冷光。光学开关40可以将激光引导到分配给相应光学开关的激光修改单元其中的一个、若干或所有发光材料上。而且，光学开关40适合于修改引导到至少两个不同发光材料上的激光强度的比率。可以认为是激光分布修改单元组件的光学开关40因而可以修改激光分布，且可以通过修改该激光分布来修改由发光材料发射的冷光的形状和/或方向。
代替发光材料91、92、93，激光修改单元98、99、100可以包括其他材料或者不包括材料。例如，可以使用不改变激光的光谱分布而是例如通过散射改变例如其方向的材料来代替发光材料。
光学开关和激光修改单元的组合组成单个光束成形和重定向单元，该激光修改单元优选地包括发光材料和分配给光学开关的光束成形器，其中照明设备可以包括这些光束成形和重定向单元其中的一个或若干个，且其中光束成形和重定向单元的数目可以不同于图13所示的数目。单个光束成形和重定向单元或者若干光束成形和重定向单元的组件可以布置在光束成形和重定向单元外壳内。
在该实施例中，光束分离单元11、重定向单元12和光学开关44组成用于修改引导到激光修改单元98、99、100至少之一上的激光分布的激光分布修改单元，激光修改单元98、99、100可以被认为是第一和第二激光修改单元。在其他实施例中，如果激光被直接引导到光学开关上，则该开关被认为是激光分布修改单元。在一个实施例中，激光分布修改单元仅包括用于修改引导到若干激光修改单元至少之一上的激光分布的光学开关40。在其他实施例中，光束分离单元11、重定向单元12、光学开关40、激光修改单元98、99、100的数目以及发光材料91、92、93与光束成形和重定向元件80、81、82的数目可以不同于图13中示出的数目。可以不同于图13所示数目的这些数目也可以为零。
现在参考图14的流程图以举例的方式描述照明方法的实施例。
在步骤701，激光源2发射激光3。
在步骤702，激光被引导到第一和第二激光修改单元至少之一上，该第一激光修改单元7位于第一位置且适合于修改激光的光学特性。第一激光修改单元7优选地包括第一发光材料，用于在激光3、5被引导到第一激光修改单元上时发射第一冷光9。第一冷光9的光谱分布不同于激光3、5的光谱分布。该第二激光修改单元8位于第二位置且适合于修改激光的光学特性。第二激光修改单元8优选地包括第二发光材料，用于在激光3、6被引导到第二激光修改单元8上时发射第二冷光10。第二冷光10的光谱分布不同于激光3、6的光谱分布。
优选地，同时执行步骤701和702。
在步骤703，由引导到第一和第二激光修改单元7、8至少之一上的激光限定的激光分布通过激光分布修改单元4从第一激光分布修改为不同于第一激光分布的第二激光分布。
发光材料优选地是磷光体材料，尤其是有机和/或无机磷光体材料。发光材料优选地是可以被蓝光和/或紫光，尤其是被波长在405nm至470nm范围内的光激励的材料。发光材料优选地将激光转换成白光或具有不同颜色的光。发光材料优选地支撑在支撑元件上，该支撑元件优选地是支撑板且透射由发光材料发射的冷光。支撑板优选地是玻璃板。支撑元件优选地也是照明设备的一部分。发光材料优选地被提供为支撑元件上的发光层。
如果照明设备的组件，即，至少激光源、激光修改单元和激光分布修改单元基本位于相同的平面内，上述通过修改激光分布修改冷光方向优选地以这样的方式执行：冷光的方向可以在全部边发射、顶发射和底发射之间修改，顶和底发射限定照明设备的组件基本所处平面之外的光发射，且全部边发射限定该平面内冷光的方向。
在上述实施例中使用诸如镜、光束分离器、半波片等的某些光学元件。在其他实施例中，备选地或另外地可以使用诸如光阑的其他光学元件，同时光阑的孔径直径可以修改，从而修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光的直径。半波片可以是无源或有源半波片，例如可以使用偏振反射器来修改引导到发光材料上的光的强度。光学元件可以布置在位于基板或芯片上的微机电系统(MEMS)中。
激光分布修改单元可以以这样的方式适合于使得它仅包括优选地基于如图8中通过举例的方式示意性示出的液晶的非移动元件。非移动元件的使用仅允许激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布而不移动激光分布修改单元的元件。液晶例如基于楔形液晶元件或在液晶内形成折射率梯度的元件。
光源可以是发射激光尤其可用于以使发光材料发射冷光的方式激励发光材料的任意源。光源优选地是发射蓝光和/或紫光的激光器。
照明设备的所有组件优选地布置在外壳内。
发光材料优选地以点或者圆点布置。
尽管在上述实施例中照明设备包括某一数目的光学元件、诸如光束分离单元或重定向单元的不同单元或者发光材料，但在其他实施例中光学元件、单元、发光材料以及照明设备的其他组件的数目可以不同。
当从附图、公开和所附权利要求书的研究实践要求保护的发明时，本领域技术人员可以理解和达成所公开实施例的其他变型。
在权利要求书中，动词“包括”及其动词变化的使用不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或装置可以完成权利要求书中记载的若干项功能。在互不相同的从属权利要求中记载的某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以存储/分布在诸如光学存储介质或固态介质这样合适的介质上，与其他硬件一起或作为其一部分被提供，但是也可以诸如经由因特网或其他有线或无线通信系统以其他形式分布。
权利要求书中的任意附图标记不应解读为限制范围。

Claims (16)

1.一种照明设备，包括：
-激光源(2)，用于发射激光(3)，
-第一激光修改单元(7)，用于修改激光的光学特性，所述第一激光修改单元(7)位于第一位置，
-第二激光修改单元(8)，用于修改激光的光学特性，所述第二激光修改单元(8)位于第二位置，
-激光分布修改单元(4)，用于将引导到第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一上的激光分布(5，6)从第一激光分布修改为不同于该第一激光分布的第二激光分布，
其中将被修改的光学特性至少之一是下述之一：
光谱分布，
准直度，
强度，以及
光束图形。
2.根据权利要求1所述的照明设备，其中该第一和第二激光修改单元(7，8)适合于不同地修改激光的光学特性。
3.根据权利要求1所述的照明设备，其中该第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一包括发光材料，用于在激光引导到该发光材料上时发射冷光。
4.根据权利要求3所述的照明设备，其中该第一激光修改单元(7)包括第一发光材料，用于在激光引导到该第一发光材料上时发射第一冷光，该第二激光修改单元(8)包括第二发光材料，用于在激光引导到该第二发光材料上时发射第二冷光，且第一冷光(9)和第二冷光(10)的光谱分布不同。
5.根据权利要求1所述的照明设备，其中该第一激光分布包括引导到第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一上的激光(5，6)的强度分布，该强度分布不同于第二激光分布的引导到第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一上的激光(5，6)的强度分布。
6.根据权利要求1所述的照明设备，其中该激光分布修改单元包括用于将激光(3)分离为引导到第一激光修改单元(94)上的第一光束(20)和引导到第二激光修改单元上的第二光束(19)的至少一个光束分离单元(11)，该至少一个光束分离单元(11)以这样的方式适合于使得第一光束(20)和第二光束(19)至少之一的强度能够修改。
7.根据权利要求1所述的照明设备，其中该激光分布修改单元(4)包括用于将激光(3)分离成第一光束(20)和第二光束(19)的若干光束分离单元(11)，其中该第一和第二激光修改单元至少之一(94)被分配给该光束分离单元(11)至少之一，所述光束分离单元(11)适合于将光束分离单元(11)至少之一的第一光束(20)引导到分配给该至少一个光束分离单元(11)的第一和第二激光修改单元至少之一(94)，且将至少一个光束分离单元(11)的第二光束(19)引导到另一光束分离单元，所述至少一个光束分离单元(11)以这样的方式适合于使得第一光束(20)和第二光束(19)至少之一的强度能够修改。
8.根据权利要求1所述的照明设备，其中该第一和第二激光修改单元至少之一包括用于将引导到光束成形单元(21，22，23)上的光进行光束成形的光束成形单元(21，22，23)。
9.根据权利要求8所述的照明设备(1)，其中该第一激光修改单元包括用于将引导到第一光束成形单元上的光进行光束成形的第一光束成形单元(21)，且该第二激光修改单元包括用于将引导到第二光束成形单元(22)上的光进行光束成形的第二光束成形单元(22)，所述第一光束成形单元(21)和第二光束成形单元(22)适合于将光进行不同地光束成形。
10.根据权利要求1所述的照明设备，其中该第一和第二激光修改单元(7，8)彼此相邻布置。
11.根据权利要求10所述的照明设备，其中该第一和第二激光修改单元(7，8)之间的距离小于1cm。
12.根据权利要求11所述的照明设备，其中该第一和第二激光修改单元(7，8)之间的距离小于0.5cm。
13.根据权利要求12所述的照明设备，其中该第一和第二激光修改单元(7，8)之间的距离小于1mm。
14.根据权利要求1所述的照明设备，还包括：
-激光修改单元传感器(802)，用于确定该第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一的位置；以及
-控制单元(803)，用于使用确定的位置，以第一和第二激光分布的激光接触第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一的方式，控制该激光分布修改单元(4)。
15.根据权利要求1所述的照明设备，还包括：
-人存在传感器(804)，用于确定人是否在照明设备附近存在；以及
-控制单元(803)，用于根据人是否在照明设备附近存在的确定，控制该照明设备。
16.一种照明方法，包括以下步骤：
-从激光源(2)发射激光(3)，
-将激光引导到第一激光修改单元(7)和第二激光修改单元(8)至少之一上，所述第一激光修改单元(7)位于第一位置且适合于修改激光的光学特性，所述第二激光修改单元(8)位于第二位置且适合于修改激光的光学特性，
-借助激光分布修改单元(4)，将引导到该第一和第二激光修改单元(7，8)至少之一上的激光分布(5，6)从第一激光分布修改为不同于该第一激光分布的第二激光分布，
其中将被修改的光学特性至少之一是下述之一：
光谱分布，
准直度，
强度，以及
光束图形。
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