CN102472475A - 用于照明装置的网格 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明，尤其涉及用于照明装置的网格。本发明提供了一种用于衰减来自光源的电磁辐射的网格（100）。该网格包括多个挡板（110），每个挡板都是导电的，其中所述多个挡板被配置以形成多个单元（120），每个单元形成为波导，从而衰减来自光源的电磁辐射。以此方式，可以减少或阻止来自光源的电磁辐射，从而降低对用户的危险。

Description

用于照明装置的网格

技术领域

本发明涉及照明，尤其涉及一种用于照明装置的网格。

背景技术

为了克服在100Hz交变电流工作的荧光灯的100Hz光闪烁，高频眼科护理灯使用处于40kHz到55kHz范围内的工作频率。不可避免地，高频镇流器可能引起电磁辐射。如果不采取措施，高频电磁辐射有可能发射到外界。环境保护专家指出，过量的电磁辐射可能导致心悸、失眠、记忆力减退乃至免疫力降低，以及对心脏、血液循环系统和神经系统的损害。公众达成以下共识：更多的保护可以降低来自电磁辐射的危险。

US3774024公开了一种适于置于光源之下以拦截以与水平成小于预定角度行进的直接光线的照明器（illuminator）网格。该照明器网格包括基本平行且基本等间距的支撑物的基本水平的阵列、一系列在沿着每个支撑物基本等间距的位置处和在相邻支撑物上的空隙位置中从所述支撑物悬吊下来的挡板、以及将每个挡板与对应的支撑物连接以允许每个挡板在对应的支撑物上旋转到对齐位置并旋转到与支撑物成角度的位置，其中交替的支撑物上的挡板相对地倾向其间支撑物上的挡板。所述挡板的宽度小于对应的支撑物上的所述挡板的中心到中心的间距，并且所述挡板的宽度大于所述支撑物之间的中心到中心的距离。

US3774024中公开的照明器网格仅可以遮蔽来自直视的光源的眩光，但不能减少或阻止来自光源的电磁辐射。

发明内容

本发明的发明人已经发现，来自光源的电磁辐射可能对用户造成危险，尤其是对非常靠近光源的用户造成危险；因此，减少或阻止来自光源的电磁辐射是有利的。

为了更好地解决上述关切，在本发明的实施例中，提供了一种用于衰减来自光源的电磁辐射的网格。该网格包括：

多个挡板，每个挡板是导电的，

其中所述多个挡板被配置以形成多个单元（cell），每个单元形成为波导，以衰减来自光源的电磁辐射。

基本思想是：通过使用由导电的挡板形成的波导来衰减来自光源的电磁辐射。由于该波导具有截止频率，如果电磁辐射具有低于截止频率的频率，则电磁辐射在其沿着波导行进时以指数形式衰减。因此，通过合理地设计由单元形成的波导，来自光源的电磁辐射可以被有效地衰减，并且于是来自光源的电磁辐射得到减少或阻止以降低对用户的危险。同时，该网格具有一定的深度，该深度可以使来自光源的光的辐射角度变窄以减少由进入用户眼睛的直接光发射造成的眩光。

已知的是，如果电磁波的频率低于波导的截止频率，则电磁波的能量在其沿着波导行进得更长时减少得更多。在本发明的实施例中，对于具有不同的截面形状的单元和预置的电磁辐射衰减值的单元而言，该单元的深度可以被确定成使得来自光源的电磁辐射以所述预置的电磁辐射衰减值衰减。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种灯具（luminaire）。该灯具包括光源和如上所述的网格，其中光源放置在网格的一侧处。

通过将网格放置在光源的一侧处，这可以减少或阻止来自光源的电磁辐射，电磁辐射由于穿过网格的原因在网格的另一侧处被减少，并且导致对灯具的用户更小的危险。此外，穿过网格的光的辐射角度变窄并且然后减少了由进入用户眼睛的直接光发射造成的眩光。

本发明的这些和其他方面将根据下面所描述的实施例而清楚明白并且将参考这些实施例而被阐明。

附图说明

本发明的上述和其他目的和特征根据下面结合附图考虑的详细描述将变得更加清楚明白，在附图中：

图1（a）到图1（c）描绘了网格的实施例的示意图；

图2（a）到图2（c）描绘了单元的截面形状的实施例的示意图；

图3描绘了网格的实施例的示意图；以及

图4描绘了灯具的实施例的示意图。

贯穿这些附图，相同的参考数字用于表示相似的部分。

具体实施方式

首先，提供了一种用于衰减来自光源的电磁辐射的网格100。

图1（a）到图1（c）描绘了网格的实施例的示意图。

该网格包括多个挡板110，每个挡板110是导电的。

该导电的挡板110可以以许多方式来制作，例如通过使用诸如铜、铝和铁之类的导电材料或者用导电材料覆盖挡板110来制作。覆盖挡板110的导电材料的厚度可以通过使用下述公式确定：                                                

，其中δ是集肤深度（skin depth），即覆盖挡板110的导电材料的最小厚度，ω是要被衰减的电磁波的角频率，且μ是导电材料的绝对磁导率。

参考图1（a）到图1（c），所述多个挡板110被配置以形成多个单元120，每个单元120形成为波导，以便衰减来自光源的电磁辐射。由于挡板110是导电的，由导电挡板110形成的单元120变为波导。该波导具有截止频率，并且具有低于截止频率的频率的电磁辐射在其沿着该波导行进时以指数形式衰减。因此，通过合理地设计由单元形成的波导，来自光源的电磁辐射可以被有效地衰减。

单元120可以具有不同的截面形状，比如圆形、矩形、三角形等。此外，所述多个单元120可以具有相同的截面形状或不同的截面形状，并且所述多个单元120可以具有相同的截面尺寸或不同的截面尺寸。如图1（a）所示，所述多个单元120具有包括三角形、四边形和五边形的不同截面形状，并且具有相同截面形状的单元120具有不同的截面尺寸。如图1（b）所示，所述多个单元120具有相同的截面形状（其为等腰直角三角形），并且所述多个单元120具有不同的截面尺寸。如图1（c）所示，所述多个单元120具有相同的六边形的截面形状，并且所述多个单元120具有不同的截面尺寸。

如图1（a）到图1（c）所示，所述多个单元120可以具有基本相同的深度，或者所述多个单元120中至少两个单元120具有不同的截面形状和/或深度。

在所述多个单元120的实施例中，所述多个单元120包括具有高于来自光源的电磁辐射的有效频率的截止频率的单元120。

所述光源（未示出）可以包括许多种类的照明组件，比如荧光灯、发光二极管、卤素灯、白炽灯或有机发光材料等。所述光源可以包括一种或多种照明组件。当所述光源仅包括一种照明组件时，由照明组件生成的基波和高次谐波的电磁辐射覆盖一定的频谱。以紧凑的节能荧光灯为例，它可以生成50kHz到250kHz范围内的电磁辐射：50kHz是由该紧凑的节能荧光灯生成的基波的能量为最高时所处的频率；且100kHz、150kHz、200kHz和250kHz是由该紧凑的节能荧光灯生成的高次谐波的能量为最高时所处的频率。由紧凑的节能荧光灯生成的电磁辐射的最大能量从基波到高次谐波递减。当光源包括若干种照明组件时，由该光源生成的电磁辐射覆盖更大的频谱。

所述有效频率可以是来自光源的电磁辐射的频谱中的任何频率。该有效频率可以以许多方式确定。例如，该有效频率可以基于由光源生成的基波的能量为最高时所处的频率或基于由光源生成的高次谐波的能量为最高时所处的频率来确定。该有效频率还可以基于电磁辐射的预定义的能量阈值来确定：通过比较光源的电磁辐射能量与预定义的能量阈值来确定频率范围，并且然后确定有效频率。例如，当电磁辐射的预定义的能量阈值为-70dBm并且来自光源的电磁辐射的能量高于-70dBm时，如果所述频率低于150kHz，则有效频率被确定为150kHz。

单元120的截止频率可以稍高于来自光源的电磁辐射的有效频率，或比该有效频率高得多，比如是有效频率的50倍。当有效频率固定时，单元120的截止频率越高，关于电磁辐射的衰减效果越好并且单元的深度越浅。

图2（a）到图2（c）描绘了单元的截面形状的实施例的示意图。

单元120的截面的尺寸可以基于单元120的截止频率和预定义的截面形状来确定。

当单元120的预定义的截面形状是如图2（a）所示的矩形时，单元120的截面尺寸通过使用下述公式来确定:a=c/(f_c×2)，其中a是单元120的长边的长度，f_c是单元120的截止频率，且c是光速。

当单元120的预定义的截面形状是如图2（b）所示的圆形时，单元120的截面尺寸通过使用下述公式来确定:b=(m×c)/(f_c×2×π)，其中b是单元120的半径，m是第一类一阶贝塞尔（Bessel）函数的第一极点（pole）（比如1.84），f_c是单元120的截止频率，且c是光速。

当单元120的预定义的截面形状是如图2（c）所示的等边三角形时，单元120的截面尺寸通过使用下述公式来确定:g=(2×c)/(f_c×3)，其中g是单元120的边长，f_c是单元120的截止频率，且c是光速。

当单元120的预定义的截面形状是如图2（d）所示的具有π/2、π/3和π/6的角的直角三角形时，单元120的截面尺寸通过使用下述公式来确定:

，其中h是单元120的与π/3的角相对的边的长度，f_c是单元120的截止频率，且c是光速。

当单元120的预定义的截面形状是如图2（e）所示的具有π/2、π/4和π/4的角的直角三角形时，单元120的截面尺寸通过使用下述公式来确定:i=c/(f_c×2)，其中i是单元120的与π/4的角相对的边的长度，f_c是单元120的截止频率，且c是光速。

当单元的预定义的截面形状是规则的或不规则的时，单元120的截面尺寸也可以通过使用仿真软件来确定，比如HFSS（高频结构仿真）或CST-MWS（计算机仿真技术微波工作室）。单元的截面形状可以通过使用仿真软件经由以下步骤来确定：确定截面尺寸的约束条件；基于输入的预定义的截面形状、截止频率和截面尺寸的约束条件执行单元的截面尺寸的局部最优搜索；以及确定单元的截面形状。

当单元的截面形状固定时，可以通过调节单元的截止频率来改变单元的截面尺寸，或者可以通过调节单元的截面尺寸来改变截止频率。

图3描绘了网格的实施例的示意图。

当单元120的截止频率固定时，单元的深度可以通过使用下述公式确定：

，其中d是单元120的深度，f_c是单元120的截止频率，f是来自光源的电磁辐射的有效频率，L是单元120的预置的电磁辐射衰减值，c是光速，以及e是自然对数的底。

当单元的截止频率比来自光源的电磁辐射的有效频率高得多时，单元的深度可以通过使用下述公式确定：，其中d是单元120的深度，f_c是单元120的截止频率，L是单元120的预置的电磁辐射衰减值，c是光速，以及e是自然对数的底。

所述预置的电磁辐射衰减值可以以许多方式确定，比如通过将在一定频率处的背景噪声设置为衰减目标并且然后确定在该频率处的所述预置的电磁辐射衰减值。现代光源的电磁辐射能量通常低于-50dBm，并且现代光源的基本波频率在40~220kHz的范围内。如果考虑10次谐波，则现代光的电磁辐射频率在20k~2MHz的范围内。在10kHz的带宽中，背景噪声在200kHz处约为-61dBm，背景噪声在500kHz处约为-72dBm，背景噪声在1MHz处约为-80dBm，以及背景噪声在2MHz处约为-89dBm。对于-50dBm的电磁辐射能量，所述预置的电磁辐射衰减值在200kHz处约为-10dB，所述预置的电磁辐射衰减值在500kHz处约为-20dB，所述预置的电磁辐射衰减值在1MHz处约为-30dB，以及所述预置的电磁辐射衰减值在2MHz处约为-40dB。根据上述分析，在一个实施例中，所述预置的电磁辐射衰减值在[20dB，40dB]的范围内以利用网格110衰减高频电磁辐射。

当所述预置的电磁辐射衰减值和单元120的截止频率被确定时，单元120的深度可以基于上述公式来确定。

此外，因为单元120的截止频率与单元120的截面尺寸之间的关系可以被确定，所以单元120的深度可以根据单元120的截面尺寸来确定。

如图3所示，单元120的截面形状是等边三角形；基于上述公式，当截止频率比来自光源的电磁辐射的有效频率高得多并且所述预置的电磁辐射衰减值为40dB时，单元120的深度d大致与单元120的等边三角形截面的一个边的长度相同。

如果单元的截面形状是矩形，则基于上述公式，当截止频率比来自光源的电磁辐射的有效频率高得多并且所述预置的电磁辐射衰减值为40dB时，单元的深度大约为单元的矩形截面的长边的长度的1.5倍。如果单元的截面形状是圆形，则基于上述公式，当截止频率比来自光源的电磁辐射的有效频率高得多并且所述预置的电磁辐射衰减值为40dB时，单元的深度大约为单元的圆形截面的半径的长度的2.5倍。

每个单元的深度可以通过应用上述方法来确定，或者首先可以通过应用上述方法来计算每个单元的最小深度值，然后将在所计算的最小深度值之中的最大值设置为所有单元的最小深度。

所述多个单元的截面形状和尺寸（包括截面尺寸和深度）还可以通过考虑一些其他要求来确定，比如减少直视中光源的眩光的要求或关于网格的外观的要求。

图4描绘了灯具的实施例的示意图。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种灯具。该灯具包括光源和如上所述的网格100，其中光源放置在网格100的一侧处。

参考图4，光源（未示出）被放置在灯罩410中，并且网格100被放置在光源的一侧处。由于网格100可以衰减来自光源的电磁辐射，所以电磁辐射通过穿过网格100而在网格100的另一侧处被减少，并且导致在灯具工作期间对用户更少的危险。此外，网格100还可以减少直视中光源的眩光，所以可以减少眩光对用户的影响。

灯罩410可以以许多方式实现。当灯罩410由无缝的导电材料制成时，来自光源的电磁辐射不可能泄露到外界。灯罩410还可以利用网格100来实现。

应当注意，上述实施例说明了而非限制了本发明，并且本领域技术人员将能够设计可替代实施例而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求或说明书中没有列出的元件或步骤的存在。元件之前的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。

Claims (13)

1.一种用于衰减来自光源的电磁辐射的网格，包括：

多个挡板（110），每个挡板（110）均是导电的，

其中所述多个挡板（110）被配置以形成多个单元（120），每个单元（120）形成为波导，以衰减来自光源的电磁辐射。

2.如权利要求1所述的网格，其中所述多个单元（120）包括具有高于来自光源的电磁辐射的有效频率的截止频率的单元（120）。

3.如权利要求2所述的网格，其中所述单元（120）的截面尺寸基于该单元（120）的截止频率和预定义的截面形状来确定。

4.如权利要求3所述的网格，其中当所述单元（120）的预定义的截面形状是矩形时，所述单元（120）的截面尺寸通过使用下述公式来确定:

a=c/(f_c×2)，

其中

a是所述单元（120）的长边的长度，

f_c是所述单元（120）的截止频率，且

c是光速。

5.如权利要求3所述的网格，其中当所述单元（120）的预定义的截面形状是圆形时，所述单元（120）的截面尺寸通过使用下述公式来确定:

b=(m×c)/(f_c×2×π)，

其中

b是所述单元（120）的半径，

m是第一类一阶贝塞尔函数的第一极点，

f_c是所述单元（120）的截止频率，且

c是光速。

6.如权利要求3所述的网格，其中当所述单元（120）的预定义的截面形状是等边三角形时，所述单元（120）的截面尺寸通过使用下述公式来确定:

g=(2×c)/(f_c×3)，

其中

g是所述单元（120）的边长，

f_c是所述单元（120）的截止频率，且

c是光速。

7.如权利要求3所述的网格，其中当所述单元（120）的预定义的截面形状是具有π/2、π/3和π/6的角的直角三角形时，所述单元（120）的截面尺寸通过使用下述公式来确定:

，

其中

h是所述单元（120）的与π/3的角相对的边的长度，

f_c是所述单元（120）的截止频率，且

c是光速。

8.如权利要求3所述的网格，其中当所述单元（120）的预定义的截面形状是具有π/2、π/4和π/4的角的直角三角形时，所述单元（120）的截面尺寸通过使用下述公式来确定:

i=c/(f_c×2)，

其中

i是所述单元（120）的与π/4的角相对的边的长度，

f_c是所述单元（120）的截止频率，且

c是光速。

9.如权利要求3所述的网格，其中所述单元（120）的深度通过使用下述公式确定：

，

其中

d是所述单元（120）的深度，

f_c是所述单元（120）的截止频率，

L是所述单元（120）的预置的电磁辐射衰减值，

c是光速，以及

e是自然对数的底。

10.如权利要求9所述的网格，其中所述单元（120）的预置的电磁辐射衰减值在[10dB，40dB]的范围内。

11.如权利要求1或2所述的网格，其中所述多个单元（120）具有基本相同的深度。

12.如权利要求1或2所述的网格，其中所述多个单元（120）之中的至少两个单元（120）具有不同的截面形状和/或深度。

13.一种灯具，包括：

光源；和

如权利要求1-12中任一项所述的网格，

其中所述光源放置在该网格的一侧处。

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