照明装置
技术领域
本发明涉及照明装置、照明方法和照明计算机程序。本发明还涉及制作照明装置的方法。
背景技术
美国专利US 2006/0275599 A1公开了一种照明装置,该装置具有一层夹置于两层玻璃之间的发光二极管(LED)。这种照明装置被用于装饰及照明之目的,能够产生漂浮光的印象。
这样的照明装置的缺点在于照明受限于发光二极管的功率,即因为发光二极管所产生的热常导致玻璃的损坏而不能使用高功率发光二极管。
发明内容
本发明的目的在于提供一种照明装置,其中可以增加照明。
在本发明的第一个方面中,提出一种照明装置,其中该照明装置包括:
至少两个激光调整单元(modification unit),用于将激光调整(modifying)成为调整光(modified light);
激光器,用于发射将被引导至激光调整单元的激光;
第一层和相对的第二层,其中,激光调整单元被布置于第一层与第二层之间,其中第一层和第二层的至少一层包括对于调整激光(modified laser light)透明的透明材料,并且其中激光调整单元适于允许调整激光通过透明材料。
本发明基于如下之想法:如果利用激光器与至少两个激光调整单元的组合提供照明,那么可以提供一种照明装置,特别用于装饰以及照明之目的,其中将激光调整单元布置在第一层与第二层之间,其中第一层和第二层的至少一层包括对于调整光透明的透明材料,而且其中激光调整单元适于使调整光通过透明材料。这样的配置不需要到激光调整单元的电导线,也不需要发光二极管,由此,没有因发光二极管或者电导线的热发生而限制照明。
第一层优选为第一板(plate)和/或第二层优选为第二板。
在一个实施例中,激光调整单元包括发光材料(luminescent material),发光材料在受到激光照射时发射为调整光的发光光线(luminescent light),其中,透明材料对于发光光线透明。这允许激光调整单元把激光调整为发光光线,发光光线离开第一层和第二层之间的空间。因此,在发光材料受到激光照射时,该照明装置的周围环境被第一层和第二层之间产生的发光光线照射。
发光材料优选地为磷光体材料,特别是诸如SrSiON:Eu,SrBaSiO:Eu,SaSrSiN:Eu,CaS:Eu,(Sr0.5Ca0.5)S:Eu,SrS:EuSr,SiN:Eu,YAG或LuAG之类的无机磷光材料。还可以采用纯的有机磷光材料。可将磷光材料溶解在聚合物中。此外,也可将发光聚合物用作发光材料。
在一个实施例中,激光调整单元包括非吸收光散射材料,它散射激光,使准直和/或行进方向受到调整。这允许激光调整单元调整激光,以使其变得例如较少地受到准直(less collimated),并离开第一层和第二层之间的空间。
照明装置包括至少两个激光调整单元和/或可以包括一个或几个激光器。照明装置包括至少两个激光调整单元,至少两个激光调整单元布置在第一层和第二层之间的不同位置。更为优选的是,至少两个不同的激光调整单元适于不同地调整激光。根据本发明的第一方面,将激光器和至少两个激光调整单元布置成使该至少两个激光调整单元同时受到激光照射。
这允许把激光调整成使调整光能够在不同位置处离开第一层和第二层之间的空间,即可以从不同的照明源头照明周围环境。具体地说,如果激光调整单元包括发光材料,则可以从不同位置用发光光线照明周围环境。
根据本发明的第一方面,至少两个激光调整单元之一的伸出长度与至少两个激光调整单元的另一个的伸出长度不同,其中,伸出长度是沿激光的横向伸到激光中的长度。这允许以单个激光束同时照射不同的激光调整单元,特别是位于不同位置的发光材料,其中例如,可以通过使用仅单个激光器从不同的照明源头照亮周围环境。
进一步优选的是,第一层和第二层至少部分地由透明材料制成;特别是,第一层和第二层完全由透明材料制成。再为优选的是,第一层和第二层的至少一层为玻璃层。这在各个激光调整单元位置产生了漂浮光源的印象。
在一个实施例中,第一层、第二层和第一层与第二层之间的中间透明层形成叠层,其中,将激光调整单元布置在中间透明层中,并且其中中间透明层对于激光透明。这形成紧凑耐用的照明装置,其中,仍然可将激光引导至激光调整单元,以便把激光调整成为调整光,使得该调整光能够通过第一层和第二层的至少一层,以便离开第一层和第二层之间的空间。
更为优选的是,将激光器、第一层和第二层布置成使激光在第一层和第二层之间行进至激光调整单元,其中,激光在行进至激光调整单元时不离开在第一层与第二层之间的空间。在一个实施例中,其中激光调整单元包括发光材料,激光器、第一层和第二层被布置成使激光在第一层与第二层之间行进,而不通过第一层与第二层中的任何一层。
优选地,中间透明层对于调整光是透明的,特别对于发光光线透明。透明层可以是流体样的空气或诸如氩气之类的另一种气体或者是液体,或者中间透明层可以是固体。更为优选的是用树脂制成中间透明层。可以使用丙烯酸酯、环氧树脂和乙烯基单体,利用诸如紫外(UV)光之类的高能辐照或者热来使它们聚合。还可以使用诸如丙烯酸酯和/或聚烯烃之类的热塑性聚合物作为中间透明层的材料。
如果中间透明层由流体制成或者包括流体,则优选地在第一层与第二层之间形成盒子(casing),该盒子包含用于形成中间透明层的流体。优选地由第一层和第二层形成盒子的两个相对的壁。
进一步优选的是,照明装置包括波导,用于将激光导向至激光调整单元。因此,通过利用波导把激光导向至激光调整单元来将激光引导至激光调整单元。波导优选地为光纤或者扁平波导(flat waveguide)。使用波导的优点在于因为一旦将激光耦合到波导中,激光就受限于波导,因此激光的路径以及激光的尺寸,特别是激光束就易于受到该波导的控制。
在一个实施例中,第一层、第二层和在第一层与第二层之间的中间透明层形成叠层,其中,将波导布置于中间透明层中。再有,在该实施例中,中间透明层可为流体或固体,而且优选地由树脂制成。这形成紧凑且耐用的照明装置,其中,减低了激光相对于激光调整单元未对准的可能性。波导优选地为没有包层的波导,其中,选择中间透明层的折射率,使得能够在波导内实现波的导向(waveguiding)。因此,可将激光导向至激光调整单元而无需包层。在该实施例中,波导优选地为不带包层的光纤或扁平波导,其中,波导的包层是一层或多层与高折射率芯材料紧密接触的低折射率材料。在优选实施例中,激光调整单元包括位于波导上的发光材料,其中发光材料在受到光学波导内所导向的激光照射时发射作为调整光的发光光线。
更为优选的是,波导包括包层,其中包层包括至少一个开口作为激光调整单元,用于允许激光离开波导并通过第一层和第二层的至少一层的透明材料。特别地,包层包括至少一个开口作为激光调整单元,用于允许激光部分地离开波导并通过第一层和第二层的至少一层的透明材料。在这种实施例中,波导优选为包括包层的光纤或扁平波导。激光可以是例如蓝光,它在至少一个开口处被耦合输出波导,所述激光被耦合输出波导导致激光的方向和/或准直将被改变,输出耦合的光是调整光,以及输出耦合的光通过第一层和第二层的至少一层的透明材料以便离开照明装置和照亮周围环境。
进一步优选的是,波导包括包层,包层包括至少一个开口,其中将发光材料置于至少一个开口处,而且,至少一个开口和发光材料形成激光调整单元,其中发光材料适于在受到激光照射时发射作为调整光的发光光线,其中开口和发光材料适于使发光光线通过第一层和第二层的至少一层的透明材料。在这种实施例中,波导优选地为包括包层的光纤或扁平波导。在至少一个开口处,激光被耦合出波导,并被转换成为作为调整光的发光光线,其中通过耦合输出激光并将其转换成发光光线,光的方向及波长得以改变。发光光线通过第一层和第二层的至少一层的透明材料以便离开照明装置和照亮周围环境。
在优选实施例中,照明装置包括至少两个波导,它们可独立地由激光器寻址。更为优选的是,照明装置包括至少两组激光调整单元,它们可独立地由激光器寻址。这允许通过寻址不同的波导和/或不同组的激光调整单元来调整照明配置。譬如,可将至少一个激光器和激光调整单元布置成使得某组的各激光调整单元能够同时受到激光照射,其中通过改变例如激光的方向,或者通过把激光耦合引入到另一个波导中,能够寻址不同的组。
在优选实施例中,照明装置包括发射红色、蓝色和绿色的激光器。更为优选的是,可将来自激光器的光耦合进一个或者几个波导中,其中,这些波导包括用于通过改变激光的方向和/或准直而将激光耦合输出的激光调整单元,被输出耦合的光是调整光。
进一步优选的是,照明装置包括用于检测在第一层和第二层的至少一层中的裂缝(crack)的裂缝检测单元以及用于控制激光器的控制单元,其中控制单元适于在裂缝检测单元已经检测到在第一层和第二层的至少一层中的裂缝的情况下断开激光器,这保护了周围环境免受可能错误地离开照明装置的激光的影响。
裂缝检测单元可以包括导电元件(conducting element),比如导电层(conducting layer)或者导电片(conducting strip),导电元件放置在所述层的至少一层上,或者集成在所述层的至少一层中,特别是在所述层的至少一层之上。裂缝检测单元还可以包括测量导电元件的电阻的电子电路。当裂缝形成时,导电元件的电阻会改变且并被电子电路检测到,电子电路自动地断开激光。
在本发明的另一方面中,提出一种制作照明装置的方法,其中制作照明装置的方法包括如下步骤:
- 提供至少两个激光调整单元,以将激光调整为调整光,提供激光器以发射激光,激光将被引导至激光调整单元,以及提供第一层和相对的第二层,其中第一层和第二层的至少一层包括对于调整光透明的透明材料,其中激光调整单元适于允许调整光通过透明材料;
- 布置至少两个激光调整单元、激光器、第一层以及第二层以使得:激光调整单元布置于第一层和第二层之间,至少两个激光调整单元同时受到激光照射,激光可被引导至用于生成调整光的激光调整单元,以及允许调整光通过透明材料。根据本方法,至少两个激光调整单元的一个的伸出长度设置成不同于至少两个激光调整单元的另一个的伸出长度。伸出长度是沿激光的横向伸进激光的长度。
在本发明的又一方面中,提出一种用于操作照明装置的照明方法,其中,照明装置包括:
- 至少两个激光调整单元,用于将激光调整成为调整光;
- 激光器,用于发射激光,激光将被引导至激光调整单元;
- 第一层和相对的第二层;
其中,将至少两个激光调整单元布置在第一层和第二层之间使得至少两个激光调整单元同时受到激光照射,并且,第一层和第二层的至少一层包括对于调整光透明的透明材料,以及其中激光调整单元适于允许调整光通过透明材料,其中照明方法包括如下步骤:
由激光器发射激光;
将激光引导至激光调整单元;
通过激光调整单元将激光调整成为调整光,使得调整光通过透明材料。根据本方法,至少两个激光调整单元的一个的伸出长度设置成不同于至少两个激光调整单元的另一个的伸出长度。伸出长度是沿激光的横向伸进激光的长度。
在本发明的再一方面中,提出一种用于控制照明装置的照明计算机程序,其中照明计算机程序包括程序代码装置,当计算机程序在控制照明装置的计算机上运行时,程序代码装置用于使如权利要求1中限定的照明装置完成权利要求12中限定的照明方法的步骤。
应理解,权利要求1的照明装置、权利要求11的制作照明装置的方法、权利要求12的照明方法以及权利要求13的计算机程序具有相似的和/或相同的如从属权利要求中限定的优选实施例。
应理解,本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与各独立权利要求的任意组合。
附图说明
参照以下所述实施例,本发明的这些和其他方面将变得清楚明白并得到说明。在下面的附图中:
图1以示意和举例的方式示出一种照明装置实施例的截面图;
图2以示意和举例的方式示出一种照明装置实施例的俯视图;
图3以示意和举例的方式示出另一种照明装置实施例的截面图;
图4以示意和举例的方式示出另一种照明装置实施例的俯视图;
图5以示意和举例的方式示出一种具有光纤的激光器,光纤包括开口并且优选地包括发光材料,以便形成激光调整单元;
图6以举例的方式示出一个流程图,说明一种制作照明装置方法的实施例;以及
图7以举例的方式示出一个流程图,说明一种用于操作照明装置的照明方法的实施例。
具体实施方式
图1以示意和举例的方式示出一种照明装置1的截面图,该照明装置1包括激光调整单元2,激光调整单元2将激光3调整成为调整光,这在图1中未予示出。激光调整单元2被布置在第一层5和相对的第二层6之内。在本实施例中,激光调整单元2附着于面向第二层6的第一层5的表面。该照明装置1还包括激光器4,激光器4用于发射激光3,激光3被引导至激光调整单元2。
第一层5和第二层6的至少一层包括对于调整光透明的透明材料,其中,激光调整单元2适于允许调整光通过透明材料。在本实施例中,第一层5和第二层6为玻璃层,特别是玻璃板。此外,在本实施例中,激光调整单元是发光材料,特别是磷光体材料,它们在受到激光3的照射时发射发光光线。在另一个实施例中,激光调整单元还可以仅仅是波导处的各个光输出耦合点,例如各个非吸收光散射点,波导用来将激光导向至激光调整单元,即例如导向至输出耦合点。
激光3被引导至激光调整单元2,使得直接的未经调整的激光3保留在第一层5和第二层6 之间,而不通过第一层5和第二层6的任何一层。
将激光调整单元2布置在第一层5与第二层6 之间的不同位置处,这些激光调整单元2中的至少两个适于不同地调整激光。在本实施例中,至少两种不同的发光材料被用作激光调整单元2,它们发射不同波长的发光光线。
将激光调整单元2布置成使它们同时受到激光3的照射。具体地说,激光调整单元2的伸出长度是不相同的,其中,到激光器4距离最近的激光调整单元2具有最小的伸出长度,而到激光器4距离最大的激光调整单元2具有最大的伸出长度。所说的伸出长度是沿激光3的横向伸进激光3中的长度。在图1中,激光调整单元2的伸出长度是它们的竖向长度。
第一层5、第二层6以及在第一层5与第二层6 之间的中间透明层7形成叠层8,其中,激光调整单元2被布置于中间透明层7中,并且其中中间透明层7对于激光3是透明的。在本实施例中,中间透明层为空气或另一种气体,如氩气。中间透明层也可以仅为液体。然而,中间透明层也可以由树脂制成。在本实施例中,优选地中间透明层7对于由激光调整单元2发射的发光光线也是透明的。
照明装置1还包括裂缝检测单元14,裂缝检测单元14用于检测在第一层5和第二层6的至少一层中的裂缝。照明装置1还包括控制单元15,用于控制激光器4,其中控制单元15适合于在裂缝检测单元14已检测到在第一层5和第二层6的至少一层中的裂缝的情况下断开激光器4。
裂缝检测单元14包括比如导电层或者导电片的导电元件30,它被置于层5、6中的至少一层上,或者集成在层5、6中的至少一层中,特别地处于层5、6中的至少一层之上。裂缝检测单元14还包括测量导电元件30的电阻的电子电路31。当裂缝形成时,导电元件30的电阻就会改变,这被电子电路31测得,电子电路31自动地断开激光。
激光器4可以只是单个激光器,或者可以由几个激光器构成。另外,激光器4可以包括光学元件,用于调整激光3和/或将激光3引导至激光调整单元2。
激光优选地是准直的激光束,或者激光可以由若干准直的激光束形成,用于照射激光调整单元,尤其是用于泵浦发光材料,以从它们中引起发射,特别是发射荧光,发光材料优选地由磷光体颗粒构成。
激光器可以由几个激光器构成,或者可以仅为单个激光器,它优选地适合于发射蓝色光、紫色光或紫外光。
在图1中示意性所示的实施例中,其上放置有激光调整单元2的第一层5的表面可以是双层中空玻璃的表面。
图2以示意和举例的方式示出图1中以示意和举例的方式示出的照明装置1的俯视图。
如可从图2中看到,照明装置1包括几个分束元件,特别是分束镜,以便把激光器4的激光3分成几个激光束19,其中,每个激光束19照射一排激光调整单元,使得它们发射调整光9,调整光9通过第二层6以便照明周围环境。
各分束元件18可为任何类型的分束元件,比如上面已经述及的分束镜。这些分束元件可为有源元件或者是无源元件。代替使用激光器4以及分束元件,可以使用几个激光器,其中,每个激光器适于发射激光,用于照射例如图2中所示的排成一行的激光调整单元。
虽然图1中示意性示出的照明装置1的激光调整单元2具有不同的高度,即具有不同的伸出长度,但是也可以保持激光调整单元2的高度不变,特别是保持发光材料的高度不变,发光材料优选地为磷光体颗粒,并使激光相对于其上放置有激光调整单元2的表面以一定角度照射,以便照射激光调整单元2;即在一个实施例中,激光不是平行于这个表面行进。
激光调整单元2优选地为发光材料,特别是磷光体颗粒,优选地,如果受到激光3的照射,特别是如果该激光是紫色光或蓝色光时,则激光调整单元2发射红色光、蓝色光和/或绿色光。特别地,如果激光的波长不需要被转换,则激光调整单元还可以仅仅是光输出耦合点,比如非吸收光散射点。譬如,如果使用红色、蓝色或绿色激光器,则当激光被耦合输出而没有波长转换时,就能够得到彩色的外观。
照明装置13的另一种实施例以示意和举例的方式被示于图3中的截面图中。
该照明装置13也包括激光器4、控制单元15和裂缝检测单元14。此外,照明装置13包括由第一层5、第二层6和中间透明层7形成的叠层12,这已在上面进行了描述。在本实施例中,照明装置还包括波导10,用于将激光导向至激光调整单元11。将波导10布置于中间透明层7中,并且在本实施例中波导10为光纤。除光纤之外,或者代替光纤,也可以将扁平波导用作波导。使用扁平波导的优点在于,仅在垂直于表面的方向存在折射率差,因此,照明装置在垂直于第一层和第二层的方向上显得很清楚。
在一个实施例中,波导,具体地说是包括包层的光纤和/或扁平波导,其中,包层包括几个开口作为激光调整单元,用于允许激光离开波导并通过第一层5和第二层6的至少一层的透明材料。优选地,在形成包括第一层5、第二层6和中间透明层7的叠层12之前,已经在不同的位置处移除包层,波导10被包括在该中间透明层7中。
在另外的一种实施例中,波导,具体地说是包括包层的光纤和/或扁平波导,其中包层包括几个开口,其中在这几个开口处放置发光材料。在这个实施例中,几个开口和被放置于这几个开口处的发光材料形成激光调整单元11,其中发光材料适于在受到激光照射时发射作为调整光的发光光线。开口和发光材料适于使发光光线透过第一层5和第二层6的至少一层的透明材料。同样,优选地在由第一层、第二层以及中间透明层形成叠层之前,通过在不同位置处移除波导的包层来形成这些开口,波导包括在中间透明层中。
在又一个实施例中,波导10是没有包层的波导,具体而言是没有包层的光纤和/或扁平波导,其中,选择中间透明层7的折射率,使得能够在该波导内实现波的导向。在这个实施例中,发光材料优选地位于波导上的不同位置,发光材料在受到激光照射时发射发光光线。
也在中间透明层中包括波导的这些实施例中,中间透明层优选地是树脂。
如果中间透明层7由空气构成,那么不必在波导上使用包层。然而也可以使用包层。如果中间透明层7由折射率比没有包层的波导的折射率低的树脂制成,则该树脂就起到包层的作用。
如果波导为扁平波导,则波导的边缘可设有反射器,或者可以选择激光被耦合进来的角度,使得激光不会通过边缘反射而离开波导。
照明装置可以包括一个或几个波导10。
图4以示意和举例的方式示出一种在第一层与第二层之间的中间透明层内包括波导的照明装置的俯视图,其中,波导、中间透明层、第一层以及第二层都优选与上面所述的波导、中间透明层、第一层及第二层类似。图4中所示意和举例示出的照明装置17包括三个波导10,三个波导10被布置在第一层与第二层之间的中间透明层内,从而形成叠层16。特别地通过在具有或不具有发光材料的光纤的包层中形成开口和/或通过使用没有包层的光纤,来沿波导10布置激光调整单元11,其中,中间透明层的折射率适于使得可以在光纤内实现波的导向,并且其中优选地在光纤上的各个位置处放置发光材料。在一个实施例中,激光调整单元11处于波导中的各个位置处,其中,这些位置包括光散射中心,激光在光散射中心可以部分地改变其方向和/或其准直性,以离开波导和离开第一层与第二层之间的空间。激光器4发射激光,激光通过耦合单元20被耦合进入几个波导10中。优选地,耦合单元20适合于使得激光能够耦合进入一个或几个波导10中,从而波导10可以独立寻址,即耦合单元20优选地是光学开关。此外在这个情况下,可以使用几个激光器来独立地寻址不同波导,其中优选地,这几个激光器能够发射红色、蓝色和绿色激光。耦合单元20还可以包括静态分束器,用于将激光分配给不同的波导。
图5以示意和举例的方式并与可能的其他元件(例如第一层、第二层和中间透明层)分开地示出包括激光调整单元11并被耦合至激光器4的多个波导10中之一。
下面将参照图6所示的流程图描述一种制作照明装置方法的实施例。
在步骤101,提供用于把激光调整为调整光的激光调整单元、用于发射将被引导至激光调整单元的激光的激光器、第一层以及相对的第二层,其中,第一层和第二层的至少一层包括对于调整光透明的透明材料,其中激光调整单元适于允许调整光通过透明材料。在一个实施例中,通过提供包括包层的光纤并通过在不同的位置处移除包层来提供激光调整单元,其中,优选地将发光材料放置在包层已被移除以生成开口的位置处。在另一个实施例中,提供不具有包层的光纤,并且优选地在光纤上的不同位置处放置发光材料,其中,在这种情况下,提供透明材料,用于形成中间透明层,光纤就位于该中间透明层中,其中选择透明材料的折射率,使得能够在光纤内实现波的导向。
在步骤102,激光调整单元、激光器、第一层和第二层被布置成使得该激光调整单元布置在第一层与第二层之间,并使得激光能够被引导至激光调整单元,以便产生调整光,还使得允许调整光通过透明材料。在一个实施例中,将发光材料放置在第一层或第二层的表面上,该表面面向第一层和第二层的另一个表面。更为优选的是,形成叠层,该叠层包括第一层、第二层和由位于第一层与第二层之间的透明材料制成的中间透明层。在另一个实施例中,将波导(具体而言即光纤)布置于中间透明层中,用于把来自激光器的激光导向至激光调整单元。
以下将参照图7所示的流程图示例地描述操作照明装置的照明方法的实施例。
在步骤201中,激光器4发射激光,在步骤202中将激光引导至激光调整单元,并在步骤203中,通过激光调整单元将激光调整成为调整光,使得调整光通过透明材料。
虽然上面所描述的各实施例中,已经给出了激光器、光束路径和激光调整单元的某些配置,但本发明并不限于这些配置。譬如,可按另一种配置来布置激光调整单元,并且照明装置可以包括一个或多个激光器以及用于引导激光使得激光调整单元被激光照射的光学元件,其中,激光调整单元调整激光,并且其中调整光通过第一层与第二层的至少一层的透明材料。
根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究,本领域技术人员在实施所要求保护的本发明中,可以理解并实现所公开实施例的其他变型。
附图仅是示意的和示例的,并不是真实的按比例画出。例如,导电元件30的厚度与第一层5的厚度之间的比率优选地远小于例如图1中所示。
在权利要求中,词“包括”并不排除其他元件或步骤,而且不定冠词“一”不排除多个。
单个单元或设备可以实现权利要求中列举的几个项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这一起码事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。
可将计算机程序存储/发布在诸如光存储介质或固态介质之类的适当介质上,介质与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供,但是计算机程序也可以以其他形式发布,例如通过因特网或者其他有线或无线的电信系统发布。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。