CN103080794A - 日光照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种日光照射装置。日光收集器(3)收集光导(5)沿着光路引向待照射的照射位置的日光(4)，其中日光被光导(5)吸收。光致发光材料(6，8)被布置于光路内并且发射补偿光导对日光的吸收的光致发光的光。因此可以有效地补偿日光的吸收损耗而未必需要例如有源补偿光源。这允许以技术上相对简单的方式提供补偿的日光照射。

Description

日光照射装置
技术领域
本发明涉及一种日光照射装置和日光照射方法。本发明还涉及一种包括该日光照射装置的物体如大楼。
背景技术
US 2006/0104081 A1公开一种用于具有房间的大楼的照明系统。照明系统包括用于收集环境光的多个光收集器和用于向具有内部反射表面的光积聚容器传送光的多个第一光导。多个第二光导从容器向房间延伸，从而可以将收集的并且在容器中反射的光引向房间用于向房间供应光。照明系统还包括白光源，这些白光源耦合到容器，从而白光源的光可以进入容器用于补偿第一光导中的日光的吸收损耗。
具有光收集器、用于向容器中传送来自光收集器的环境光的第一光导、用于在容器内提供光用于补偿第一光导中的环境光的吸收损耗的白光源和用于向大楼的房间传送容器的光的第二光导这样的布置的这一照明系统在技术上复杂。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种允许以技术上更不复杂的方式提供日光照射的日光照射装置和日光照射方法。本发明的又一目的是呈现一种包括该日光照射装置的物体如大楼。
在本发明的第一方面中，呈现一种日光照射装置，其中日光照射装置包括：
-日光收集器，用于收集日光，
-光导，用于沿着光路将日光引向待照射的照射位置，其中日光被光导吸收，
-光致发光材料，用于在光致发光材料被日光照射时发射用于照射该照射位置的光致发光的光，其中光致发光材料被布置于光路内并且被适配使得光致发光的光补偿光导对日光的吸收。
由于光致发光材料被适配使得光致发光的光补偿光导对日光的吸收，并且由于通过用收集的日光照射光致发光材料来生成光致发光的光，所以可以有效地补偿日光的吸收损耗而未必需要有源光源如白光源或者发光二极管(LED)并且未必需要用于监视指定光波长的强度的传感器。具体而言，可以制造日光照射装置而无需在容器中收集环境光和白光源的光并且无需经由光导向例如大楼的房间传送容器内的所得光。包括用于补偿光导对日光的吸收损耗的光致发光材料的日光照射装置因此允许以技术上更少复杂的方式提供日光照射。
光导优选地包括一个或多个光纤。一个或多个光纤可以例如由聚合材料和/或玻璃制成。
日光照明装置可以被适配用于包括在物体如大楼内，其中日光照射装置被适配用于通过日光和光致发光的光照射物体内的区域、例如房间。具体而言，日光照射装置可以包括用于将日光引向物体内的若干区域、特别地为大楼内的若干房间的若干光导。
光导一般吸收部分的具体为光谱部分的日光，并且光致发光材料优选地被适配使得光致发光的光补偿光导对日光的部分的吸收。在一个实施例中，光导吸收日光的第一光谱部分的光多于日光的第二光谱部分的光，其中光致发光材料被适配用于发射具有在第一光谱部分中的波长的光致发光的光。日光照射装置因此可以被适配用于补偿在日光的某些波长范围中的吸收损耗，其中光致发光材料被适配用于在这些某些波长范围中、即在吸收更多的第一光谱部分中发射光致发光的光。这造成与直射自然日光的照射更相似的、在一个或多个照射位置、例如在大楼的一个或多个房间中的照射。直射自然日光是太阳的未例如通过经过光导如光纤传输日光而改变的光。
还优选的是光致发光材料被适配用于发射在可见红色波长范围中的光致发光的光。由于光导如光纤一般在可见红色波长范围中吸收比在其它可见波长范围中更多的日光，所以通过使用被适配用于发射在可见红色波长范围中的光致发光的光的光致发光材料，可以提供可以与直射自然日光的照射更加相似的对照射位置的照射。
也可以称为磷光体的光致发光材料可以是无机材料或者有机材料。
还优选的是光致发光材料被适配用于发射具有与日光的自然偏振相似的偏振的光致发光的光。自然日光由于日光在它到达物体之前的散射而表现优先偏振方向。光致发光材料例如包括有机磷光体，该有机磷光体发射具有与日光的自然偏振相似的偏振的光致发光的光。这可以通过在基质中对有机磷光体分子定向从而它们的光轴与直射自然日光的优先偏振方向平行来获得，其中光轴是如下轴，即沿着这些轴出现优先吸收和发射。通过适配光致发光材料使得它发射具有与直射日光的自然偏振相似的偏振的光致发光的光，可以进一步增加在a)引向照射位置的日光与光致发光的光的组合在照射位置的实际照射与b)直射日光的照射之间的相似度。
可以通过提供在日光的光路内布置的光致发光屏或者光致发光窗来提供光致发光材料。光致发光屏可以由实质上可见地载体基质如透明塑料、例如PMMA或者聚碳酸酯制成并且被加载有光致发光材料，该光致发光材料可以是无机的如(Ca，Sr)AlSiN3:Eu或者(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu或者特别地针对更大屏尺寸可以是有机的如二萘嵌苯、例如Lumogen F Red 305、F Pink 285、F Orange 240或者其混合物。光致发光窗可以由相似材料制成，但是由于更小的尺寸，所以更高成本的材料如玻璃、透明陶瓷、更昂贵的无机磷光体如CaS:Eu或者CaSe:Eu也可提供用于光致发光窗。
可以通过合成或者涂覆技术向用于光致发光材料的载体基质加载光学活跃成分。优选技术依赖于基质材料性质和处理参数。例如光致发光材料、特别地有机光致发光材料优选地被并入于塑料如PMMA中或者涂覆于玻璃上。
具有光致发光材料的玻璃载体和陶瓷具有相对小的外形规格，这增加了设计自由度。此外，使用玻璃或者透明陶瓷作为载体材料的益处是高光学透明度、高耐用度和在寿命内的良好性能。
光导优选地被适配用于将日光引向光致发光材料。还优选的是光导包括光纤，光纤具有将日光耦合进光纤的耦合输入部位和用于将日光耦合出光纤的耦合输出部位，其中光致发光材料位于光纤的耦合输出部位处。特别地，光学窗和/或光学屏可以位于光纤的耦合输出部位，其中光致发光材料被布置于光学窗和/或光学屏上和/或光学窗和/或光学屏内。用于照射该照射位置的光致发光的光因此未被光纤不利地影响，具体而言，光导不会引起光致发光的光的吸收损耗。这改善了日光与光致发光的光的组合对照射位置的照射。
还优选的是日光照射装置包括：有源补偿光源，用于生成进一步补偿光导对日光的吸收的补偿光。有源光源是不仅如果被另一光源的光照射则生成光而且自行生成光的光源。有源光源例如包括LED或者气体放电灯。有源光源可以包括用于将有源光源的有源生成的光的至少一部分转换成具有所需光谱分布的补偿光的磷光体。对有源补偿光源的附加使用可以进一步提高对光导中的日光吸收损耗的补偿。因此可以进一步提高对直射自然日光的模仿。
在一个实施例中，光导吸收日光的第一光谱部分的光多于日光的第二光谱部分的光，其中有源补偿光源被适配用于生成具有在第一光谱部分中波长的补偿光。有源补偿光源优选地被适配用于发射在可见红色波长范围中的补偿光。这允许在光谱上补偿光导的吸收、因此进一步提高对直射自然日光的模仿。
还优选的是有源补偿光源被适配用于生成具有与直射自然日光的光谱分布相似的光谱分布的补偿光。例如一个或多个LED可以与一个或多个磷光体材料组合成有源补偿光源，以便生成具有与直射自然日光的光谱分布相似的光谱分布的补偿光。这允许补偿光导对收集的光的总吸收损耗。
还优选的是日光照射装置包括：
-强度确定单元，用于确定在照射位置处的光的强度，以及
-控制单元，用于根据确定的强度控制有源补偿光源。这允许即使日光的强度改变而仍然在照射位置处提供所需光强度。另外，可以调整来自有源补偿光源的光的强度适应日光的强度，特别地，如果减少日光的强度，则可以相应地减少有源补偿光源的强度。这进一步提高对直射自然日光的模仿。
在一个实施例中，日光照射装置包括：偏振器，用于将日光和光致发光的光中的至少一种光偏振成与日光的自然偏振相似的偏振。这意味着偏振器可以偏振已经被光导引导的日光和/或由光致发光材料发射的光致发光的光。偏振器也可以被适配用于对可以可选地被有源补偿光源提供的补偿光进行偏振。这进一步提高对直射自然日光的模仿。
优选的是日光照射装置包括：光导进入概率减少单元，用于减少光致发光的光进入光导的概率。关于光路，光导进入概率减少单元优选地被布置于光导与光致发光材料之间。光导进入概率减少单元可以是多层电介质反射体，多层电介质反射体被适配用于允许从光导出来的光经过多层电介质反射体传输并且用于反射光致发光材料发射的光致发光的光。光导进入概率减少单元也可以是用于在与光致发光材料会合之前扩展光导引导的光的光扩展器。在一个实施例中，光扩展器包括混合室，混合室包括：来自光导的光进入的小入口孔；包括磷光体的出口窗；以及在混合室的剩余内表面上的扩散反射涂层或者层。以该方式，被发射进入混合室中的光致发光的光具有小的可能性进入光导和高的可能性被朝向出口窗扩散地反射。在又一实施例中，光导进入概率减少单元包括透明板，透明板具有两个相对主表面和连接主表面的侧表面，其中光导和透明板被适配使得离开光导的光经由透明板的侧表面进入透明板并且光经由透明板的主表面离开透明板，其中光致发光材料被布置于如下主表面上，光经过该主表面离开透明板。透明板优选地对可见光透明。在又一实施例中，光导进入概率减少单元包括透明板，透明板具有两个相对主表面和连接主表面的侧表面，其中光导和透明板被适配使得离开光导的光经由透明板的侧表面进入透明板并且光经由透明板的主表面离开透明板，其中光致发光材料被并入于透明板中。
由于光导进入概率减少单元减少光致发光的光进入光导的可能性，所以可以减少将光致发光的光耦合进光导而引起的光致发光的光的损耗、由此进一步提高日光与光致发光的光的组合对照射位置的照射。
在本发明的又一方面中，呈现一种包括日光照射装置的物体，其中日光照射装置被适配用于通过日光照射物体内的区域。物体例如是包括若干房间的大楼，其中日光照射装置可以被适配用于通过收集的日光和光致发光的光照射这些房间中的可以视为照射位置的至少一个房间。至少一个房间可以进一步被例如有源补偿光源生成的光照射。
在本发明的另一方面中，呈现一种日光照射方法，其中日光照射方法包括：
-日光收集器收集日光，
-光导沿着光路将日光引向待照射的照射位置，其中日光被光导吸收，
-日光照射光致发光材料用于在被日光照射时发射用于照射该照射位置的光致发光的光，其中光致发光材料被布置于光路内，并且光致发光的光补偿光导对日光的吸收。
应当理解，权利要求1的日光照射装置、权利要求14的物体和权利要求15的日光照射方法具有具体如在从属权利要求中限定的相似和/或相同的优选实施例。
应当理解，本发明的一个优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任何组合。
本发明的这些和其它方面通过下文描述的实施例将变得清楚并且将参照这些实施例得以阐明。
附图说明
在以下附图中：
图1示意地和示例地示出日光照射装置的一个实施例，
图2示例地示出在已经经过光纤传送之后的日光的强度光谱，
图3示意地和示例地示出用于减少光致发光的光进入光导的概率的光导进入概率减少单元的一个实施例，
图4至6示意地和示例地示出日光照射装置的进一步实施例，
图7示意地和示例地示出包括日光照射装置的大楼，并且
图8示出流程图，该流程图示例地图示日光照射方法的一个实施例。
具体实施方式
图1示意地和示例地示出日光照射装置的一个实施例。日光照射装置1包括用于收集太阳2的日光4的日光收集器3。日光照射装置1还包括用于将日光沿着光路引向待照射的照射位置的光导5。照射位置例如由大楼内的应当被日光照射的房间限定。在被光导5引导之时，日光被吸收。日光照射装置包括用于发射用于照射该照射位置的光致发光的光的光致发光材料。光致发光材料被布置于光路内，从而光致发光材料可以被引导的日光照射用于生成光致发光的光。光致发光材料被适配使得光致发光的光补偿光导5对日光的吸收。
日光收集器3优选地是连接到光导5的、例如由Parans SolarLighting AB公司商业化的日光跟踪透镜阵列。也可以使用收集光的其它镜或者透镜阵列系统。
光致发光窗6和光致发光屏8包括光致发光材料，该光致发光窗6和光致发光屏8二者布置于日光的光路内的。在另一实施例中，日光照射装置可以包括光致发光窗6或者光致发光屏8。光致发光屏8由实质上可见地透明塑料如PMMA或者聚碳酸酯制成并且被加载有光致发光材料。光致发光材料可以被混合于塑料内或者它可以被提供在塑料的表面上。取代使用塑料作为基材或者除了使用塑料作为基材之外，光致发光屏还可以包括另一基材如玻璃或者透明陶瓷。光致发光窗6的基材也可以是透明塑料、玻璃、透明陶瓷或者另一透明材料。另外，也关于光致发光窗6，光致发光材料可以被并入于基材内和/或基材可以被光致发光材料涂覆。优选地，光致发光屏8包括作为基材的透明塑料，并且光致发光窗6包括作为基材的玻璃或者透明陶瓷。
光导5包括可以例如由聚合材料和/或玻璃制成的光纤。在经过光纤引导之时，光纤吸收日光的第一光谱部分的光多于日光的第二光谱部分的光。这意味着关于不同波长未均匀吸收日光，但是日光的某些光谱区域比日光的其它光谱区域被吸收更多。具体而言，光纤一般在红色光谱区域中比在其它可见光光谱区域中吸收更多日光。
图2示意地和示例地示出曲线50，该曲线代表在已经经过由塑料制成的光纤传送之后的日光的强度的光谱分布。在图2中，根据波长λ以任意单位示出在已经离开光纤之后的日光的强度。对于大于约600nm的波长强度减小。日光照射的光致发光材料的光致发光的光因此优选地被适配使得它们提供具有大于600nm的波长的光。具体而言，光致发光材料在被日光照射时发射的光致发光的光优选地具有在可见红色波长范围中的波长。
优选光致发光材料是无机磷光体如(Ca，Sr)AlSiN3:Eu或者(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu或者特别地针对更大光学屏尺寸而言是有机磷光体如二萘嵌苯、例如Lumogen F Red 305、F Pink 285、F Orange 240或者其混合物。光致发光窗6和光致发光屏8可以包括这些磷光体之一或者这些磷光体的组合。
包括光纤的光导5具有用于向光纤中耦合日光的耦合输入部位11和用于从光纤耦合输出日光的耦合输出部位12。光致发光6和光致发光8位于光纤的耦合输出部位12。具体而言，光致发光窗6直接连接到光纤，从而光纤引导的日光被直接耦合到光致发光窗6中。光致发光窗6还连接到包括耦合输出发光体7、磷光体屏8和偏振器10的三明治状光学结构40，从而光导5引导的日光经过光致发光窗6——由此生成光致发光的光——经过耦合输出发光体7，然后经过光致发光屏8——其中生成更多光致发光的光——并且最终经过偏振器10透射。耦合输出发光体7、光致发光屏8和偏振器10优选地各自被形成如板，其中将不同板放在一起用于形成三明治状光学结构40。
光致发光窗6光学地耦合到光纤的耦合输出部位。它具有与光纤的直径相同或者相似的直径并且实质上是对光纤的色转换延伸。光致发光窗6可以是陶瓷，该陶瓷可以部分或者它的全部包括一种或者多种发光材料或者一种或者多种发光材料与透明基质材料如塑料或者玻璃的复合物，或者它可以是光纤的耦合输出部位上的一种或者多种发光材料的涂层。
光致发光屏8光学地耦合到耦合输出发光体7，其中光致发光屏8和耦合输出发光体7的尺寸实质上相同。光致发光屏优选地由在可见光中透明的塑料如聚碳酸酯或者PMMA制成。至少一种发光材料可以与充当填充物的透明塑料在物理上混合，或者它可以被涂覆到透明塑料的表面上。
光致发光窗6和光致发光屏8的发光材料的数量和组成由光纤中的光谱损耗程度、发光材料的吸收强度和光谱以及发射效率和光谱确定。发光材料优选地吸收来自光导的这样数量的日光使得在转换吸收的光之后剩余日光与转换的光之和尽可能多地模拟未改变的日光。在一个实施例中，如果日光照射装置仅包括光致发光窗6和光致发光屏8中的一个，则光致发光窗6或者光致发光屏8的光致发光材料的数量和组成被优选地选择使得光致发光窗6或者光致发光屏8发射的光致发光的光补偿光纤中的日光的吸收损耗，从而模拟自然直射日光。
耦合输出发光体7包括用于扩展从光导5接收的光并且用于生成用于例如照射大楼房间的光分布的光学器件。耦合输出发光体7可以被适配用于重点照明、大面积照射等。例如可以使用上文提到的Parans Solar Lighting AB公司提供的耦合输出发光体。
偏振器10被适用于将日光和光致发光的光偏振化成与直射日光的自然偏振类似的偏振。偏振器可以是吸收偏振器、即吸收光的一个偏振方向而透射另一偏振方向，或者反射偏振器、即反射一个偏振方向而透射另一偏振方向。反射偏振器的优点在于反射的光可以在三明治状光学结构40中的一次或者若干反射之后被重新引向偏振器，其中偏振方向可以已经改变使得现在经过偏振器透射光从而产生比在吸收偏振器的情况下更高的光增益。由于偏振器被放置于光致发光屏之后，所以偏振器可以被适配用于偏振剩余日光和光致发光的光。备选地，偏振器可以被放置于光致发光屏之前、由此偏振通过经过光导行进而变成去偏振的日光并且未偏振光致发光屏发射的光致发光的光。光致发光屏可以包括可以沿着基质中的与传入日光的偏振方向平行的轴定向的有机光致发光分子。在该情况下，光致发光分子吸收日光并且发射具有相同偏振、即具有直射自然日光的偏振的光。
日光照射装置1也包括用于生成进一步补偿光导内的日光吸收损耗的补偿光的有源补偿光源14。有源补偿光源14是不仅如果被另一光源照射则生成光而且自行生成光的光源。有源补偿光源可以包括一个或多个LED和磷光体，其中至少部分的LED的光被有源补偿光源14的磷光体转换成光致发光的光。可替换地，有源补偿光源14的一个或多个LED和磷光体被适配使得有源补偿光源14生成的光包括与直射自然日光的光谱光分布相似的光谱光分布。补偿光与光导改变的并且光致发光窗6的光致发光材料在光谱上补偿的日光一起在耦合输出发光体7中被混合。备选地，有源补偿光源14的一个或多个LED和磷光体被适配使得有源补偿光源14生成的光包括与光导改变的日光的光谱光分布相似的光谱光分布。来自光导的改变的日光和来自有源补偿光源14的光二者可以随后被光致发光屏8在光谱上补偿以模仿直射自然日光。在两种情况下，有源补偿光源14补偿通过经过光导行进而产生的光通量水平损耗。
在其它实施例中，可以使用其它人造光源如气体放电灯代替LED。
对于有源补偿光源，优选的是使用一个或多个蓝色发射InGaN型LED，使用在绿色到黄色光谱区域中发射的磷光体如(Y，Lu，Gd)3Al5O12:Ce、(Ba，Sr)2SiO4:Eu和Ca-α-SiAl ON:Eu以及在橙色到红色光谱区域中发射的磷光体如(Ca，Sr)SiAlN3:Eu、(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu，Ca和Ca(S，Se):Eu将这些LED转换成日光型发射光谱。作为备选，橙色到红色发射磷光体可以替换为在该光谱区域中发射的一个或多个AlInGaP型LED。这也适用于可以被替换为一个或多个绿色到黄色发射InGaN型LED的绿色到黄色发射磷光体。将磷光体替换为LED可以增加颜色可变性。
如已经提到的那样，光导5的光纤吸收日光的第一光谱部分的光多于日光的第二光谱部分的光。具体而言，在可见红色波长范围中的子光谱比在另一波长范围中的子光谱被吸收更多。在一个实施例中，有源补偿光源因此可以被适配用于在吸收更多的第一光谱部分中、特别地在可见红色波长范围中生成补偿光。有源补偿光源因此可以被适配用于补偿光纤内的日光的光谱吸收损耗。
经由光导15将有源补偿光源14生成的补偿光引向光学结构40，该光导是光纤或者包括光纤。补偿光被耦合进三明治状光学结构40并且传送通过输出发光体7、光致发光屏8和偏振器10。耦合输出发光体7也包括用于扩展经由光导15接收的光的光学器件，从而这一种光也可以用于例如照射大楼的房间。耦合输出发光体7例如包括具有反射内表面的内部空间，以便在该内部空间内混合经由光导5接收的日光和经由光导15接收的补偿光。混合的光然后可以在光致发光屏8的方向上离开内部空间。
日光照射装置1因此生成补偿的日光9，其中通过使用光致发光窗6和光致发光屏8的光致发光材料并且通过可选地使用补偿光源14生成的补偿光来补偿收集的日光。
补偿的日光9的强度可以由强度确定单元16确定，其中控制单元17可以根据确定的强度控制有源补偿光源14。即使外部日光的强度改变，这仍然允许在照射位置例如在大楼的房间内提供所需光强度。
日光照射装置可以包括用于减少光致发光的光进入光导的概率的光导进入概率减少单元。这样的光导进入概率减少单元减少进入光导所引起的光致发光的可能损耗。图3示出光导进入概率减少单元的一个实施例。
在图3中所示实施例中，光导进入概率减少单元18被布置于光导5与包括光致发光材料的光致发光窗6之间。具体而言，在这一实施例中，光导进入概率减少单元18是多层电介质反射体，该多层电介质反射体被适配用于允许从光导5出来的光经过多层电介质反射体传输并且用于反射光致发光窗6的光致发光材料发射的光致发光的光。
图4示意地和示例地示出日光照射装置的又一实施例。日光照射装置41包括用于收集日光的日光收集器3和用于沿着光路将日光引向照射位置的光导5，其中日光被光导5吸收。也在这一实施例中，光导5优选地包括一个或多个光纤。日光照射装置41还包括由可见地透明基材如上文提到的塑料或者玻璃制成的板21，其中基材包括光致发光材料。光致发光材料例如被并入于基材中，或者基材被光致发光材料覆盖。光致发光材料在光致发光材料被日光照射时发射用于照射该照射位置的光致发光的光，其中光致发光材料、即板21被布置于光路内并且被适配使得光致发光的光补偿光导5对日光的吸收。在这一实施例中，光导进入概率减少单元20被布置于光导5与板21之间。光导进入概率减少单元20是用于在与板21会合之前扩展光导5引导的光的光扩展器。光致发光的光在与光导5的耦合输出表面43平行的表面42离开板21。
图5示意地和示例地示出日光照射装置的又一实施例。日光照射装置51也包括用于收集日光的日光收集器3和用于沿着光路将日光引向照射位置的光导5，其中日光被光导5吸收。光导5优选地包括一个或者多个光纤。光导进入概率减少单元28包括透明板25，该透明板具有两个相对主表面和连接主表面的侧表面。光导5和透明板25被适配使得离开关光导5的光经由透明板25的侧表面29进入透明板25并且光经由透明板25的主表面30离开透明板25。光致发光材料26被布置于主表面30上，光经过该主表面离开透明板25。光致发光材料被构造为形成用于允许光经过主表面30离开透明板25的耦合输出结构并且通过光照射主表面30上的光致发光材料。光致发光材料26被适配用于在光致发光材料26被日光照射时发射用于照射该照射位置的光致发光的光，其中光致发光材料被适配使得光致发光的光补偿光导5对日光的吸收。
来自光导5的光通过全内反射经过透明板25行进直至它撞击光致发光粒子或者点。光被光致发光材料吸收并且被转换成光致发光的光或者被扩散地反射。在两种情况下，光的方向被改变使得它可以从透明板逃逸。可以向光致发光材料添加可能附加散射粒子以防止太多光被转换成光致发光的光。散射粒子可以与光致发光材料混合或者可以被布置于在透明板与光致发光材料之间的分离层中。可以例如通过丝网印刷在透明板上涂敷光致发光层结构以及可选的附加耦合输出结构。也可以通过例如通过激光烧蚀使透明板的表面粗糙化来提供可选附加耦合输出结果。耦合输出结构可以是点、线图案或者是任何如下其它图案，该其它图案满足用于沿着透明板25的长度和宽度实现均匀耦合输出的任务。可以在透明板的与透明板平行、与主表面30相反并且沿着透明板的全长度和宽度延伸的侧部上添加扩散或者镜面反射体以通过下述方式实现仅从系统的一侧的光的耦合输出，该方式即在另一方向上反射从透明板耦合输出的光。
图6示意地和示例地示出日光照射装置的又一实施例。日光照射装置61包括用于收集日光的日光收集器3和用于沿着光路将日光引向照射位置的光导5，其中日光被光导5吸收。也在这一实施例中，光导5包括一个或多个光纤。光导进入概率减少单元27包括透明板22，该透明板具有两个相对主表面和连接主表面的侧表面。光导5和透明板22被适配使得离开光导5的光经由透明板22的侧表面31进入透明板22并且光经由透明板22的主表面32离开透明板22。在这一实施例中，光致发光材料23被并入于透明板22中。优选地，光致发光材料为有机的如二萘嵌苯、例如一个或者多个Lumogen，并且透明板22由塑料如例如PMMA或者聚碳酸酯制成。备选地，光致发光材料为无机，并且透明板22由玻璃或者透明陶瓷制成。为了允许耦合进透明板22的光经由主表面32离开透明板22，主表面32包括耦合输出结构24。这一耦合输出结构可以是例如通过丝网印刷来涂敷的散射粒子的点图案或者可以是例如通过激光烧蚀来获得的粗糙化表面的点图案。耦合输出结构可以是点、线的图案或者是任何如下其它图案，该其它图案满足用于沿着透明板22的长度和宽度实现均匀耦合输出的任务。可以在透明板的与透明板平行、与主表面32相反并且沿着透明板的全长度和宽度延伸的侧部上添加扩散或者镜面反射体以通过下述方式实现仅从系统的一侧的光的耦合输出，该方式即通过在另一方向上反射从透明板耦合输出的光。也在这一实施例中，光致发光材料被适配用于在光致发光材料被日光照射时发射用于照射该照射位置的光致发光的光，其中光致发光材料被布置于光路内并且被适配使得光致发光的光补偿光导对日光的吸收。
在图5和6中，从与光纤5的耦合输出表面正交的主表面30、32发射光致发光的光。
在上文参照图5和6描述的实施例中，可以提供用于提高将来自光导5的光耦合进相应透明板25、22的光耦合输入元件和用于在相应透明板25、22的整个侧表面29、31之上展开来自光导5的传入光的光展开元件。
在上文参照图5和6描述的实施例中，耦合输出元件的密度优选地沿着相应透明板25、22的长度是渐进的，从而如果从相应透明板25、22的一侧耦合输入光，则来自相应透明板25、22的耦合输出的光在强度上是均匀的。因此优选地，耦合输出元件密度在接近光导处较低而在另一侧上较高。这可以例如通过光致发光材料和/或散射粒子的渐进浓度和/或通过耦合输出图案元件的渐进尺寸改变和/或通过耦合输出图案元件的渐进密度改变来实现，其中耦合输出图案元件例如是点或者线。
在上文参照图5和6描述的实施例中，在所有方向上发射、散射和/或反射相应透明板25、22内的发射、散射和/或反射的光，因此它撞击光导的相对小入口孔的可能性小、由此减少光再次进入光导的概率。
上文参照图4至6描述的日光照射装置的实施例还可以进一步包括上文参照图1描述的更多元件。例如这些实施例也可以包括偏振器，该偏振器用于偏振日光和/或光致发光的光使得偏振与自然直射日光的偏振相似。另外，上文参照图4至6描述的实施例也可以包括有源补偿光源，该有源补偿光源用于生成进一步补偿光导对日光的吸收的补偿光。
图7示意地和示例地示出包括日光照射装置31的物体30的一个实施例。日光照射装置31与上文参照图1描述的日光照射装置相似。在图7中所示日光照射装置31与图1中所示日光照射装置1之间的主要不同在于日光照射装置31包括用于向物体30内的不同区域32分布日光收集器34收集的日光33的若干光导35。在这一实施例中，物体是大楼，并且不同区域32是在大楼31内被补偿的日光36照射的房间。日光收集器34被用于保护日光收集器34免受诸如雨、雪等环境影响的透明板37覆盖。取代上文参照图1描述的日光照射装置，物体30也可以包括另一日光照射装置、例如与上文参照图4至6描述的实施例之一相似的日光照射装置。
在下文中，将参照图8中所示流程图示例地描述日光照射方法的一个实施例。
在步骤101中，日光收集器收集日光，并且在步骤102中，光导沿着光路将日光引向照射位置，其中日光被光导吸收。应当注意，日光当然仅是部分地而非完全地被光导吸收。在向照射位置传送之时，日光照射光致发光材料，从而发射光致发光的光以便也用该光致发光的光照射该照射位置。光致发光材料被布置于光路内，并且光致发光的光补偿光导对日光的吸收。
日光照射装置可以被适配用于向大楼的不能被自然光到达的部分中递送日光。日光照射装置因此包括也可以视为太阳能收集器的日光收集器和如下光导光纤，这些光导光纤赋予高通用性而又未消耗大楼以内的比传统人造光源更多的空间，因而这有助于安装并且为放置日光照射装置的如下发光体留下更多自由度，这些发光体用日光照射大楼的部分。日光照射装置可以包括由塑料制成的光纤，这些光纤在可见范围中不完全透明，从而离开光导的日光带色。特别地，在经由光纤向大楼中行进期间滤除日光的红色光谱的部分。
在一个实施例中，人造光、即有源补偿光源的光独立于实际太阳光强度在照射位置提供恒定光水平，而通过添加用于光纤的上文提到的光致发光窗和/或上文提到的光致发光屏来补偿日光照射装置的一个或多个光纤在红色波长范围中引起的光谱损耗。
可以通过对用于照射该照射位置、特别地用于照射大楼内的一个或多个房间的经补偿的日光进行偏振来进一步提高日光模仿。对直射日光进行偏振。日光照射装置优选地被适配使得用于照射该照射位置的补偿的日光包括与直射自然日光的自然偏振相似的偏振。例如在上文参照图1描述的实施例中，偏振器10优选地被适配使得补偿的日光具有与直射日光的自然偏振相似的偏振。然而在其它实施例中，备选地或者附加地，光致发光屏的或者光致发光窗的光致发光材料也可以被适配用于发射具有日光的自然偏振相似的偏振的光致发光的光。特别地，光致发光屏和/或光致发光窗可以包括有机磷光体，该有机磷光体发射具有与直射日光的自然偏振相似的偏振的光致发光的光。
虽然在上文参照图1描述的实施例中，日光照射装置包括光致发光窗6和光致发光屏8，但是日光照射装置也可以仅包括光致发光窗6和光致发光屏8之一。另外，只要日光照射光致发光材料并且光致发光材料的光致发光的光也照射该照射位置、例如大楼内的房间，也可以沿着日光的光路以另一方式布置光致发光材料。
虽然上文已经描述日光照射装置的实施例，该日光照射装置包括偏振器和/或发射与日光的自然偏振相似的偏振光的光致发光材料，但是日光照射装置也可以被适配用于发射日光、光致发光的光和可选有源补偿光源的补偿光的组合而未提供偏振功能、即例如不对这一种光进行偏振。
虽然在上文提到的实施例中已经描述某些日光收集器和用于分布收集的日光的光导，但是日光照射装置也可以包括另一日光收集器和/或另一光导。例如日光照射装置可以使用Parans Solar Lighting AB公司的日光照明系统使用的日光收集器和光导，其中向日光照明系统至少添加光致发光材料，该光致发光材料用于发射补偿光导中的日光吸收的光致发光的光。
虽然已经描述日光照射装置的某些实施例为具有某些光导进入概率减少单元，但是日光照射装置的实施例也可以包括另一光导进入概率减少单元或者它们可以不包括任何光导进入概率减少单元。具体而言，上文描述的日光照射装置的实施例中的每个实施例可以包括上文描述的日光照射装置的其它实施例的光导进入概率减少单元。例如在与上文参照图1描述的实施例相似的一个实施例中，日光照射装置可以不包括光致发光窗6、而仅包括光致发光屏8，其中发光体7可以是图4中所示的光扩展器20以便在与光致发光屏8会合之前扩展从光导5接收的光。
日光照射装置可以在广泛的各种系统和/或应用中使用。例如日光照射装置可以被适配用于在以下系统中的至少一个系统中使用：办公照明系统、家用应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、工业照明系统、重点照明系统、定点照明系统、剧场照明系统、光纤应用系统、投影系统、自照亮显示系统、像素化显示系统、分段式显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示符标志系统、装饰照明系统、便携系统、汽车应用和温室照明系统。
尽管已经在附图和前文描述中具体图示和描述本发明，但是这样的图示和描述将视为举例或者示例而非限制；本发明不限于公开的实施例。
本领域技术人员可以在实现要求保护的本发明时从附图、公开内容和所附权利要求的研读中理解和实现对公开的实施例的其它变化。
在权利要求中，字眼“包括”未排除其它要素或者步骤，并且不定冠词“一个/一种”未排除多个/多种。
单个单元或者设备可以实现在权利要求中记载的若干项的单元。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这样的仅有事实未指示不能有利地利用这些措施的组合。
在权利要求中的任何参考标记不应解释为限制范围。
本发明涉及一种日光照射装置。日光收集器收集日光，该日光沿着光路被光导引导向待照射的照射位置，其中日光被光导吸收。光致发光材料被布置于光路内并且发射补偿光导对日光的吸收的光致发光的光。因此可以有效地补偿日光的吸收损耗而未必需要例如有源补偿光源。这允许以技术上相对简单的方式提供补偿的日光照射。

Claims (15)

1.一种日光照射装置，包括：
-日光收集器(3)，用于收集日光(4)，
-光导(5)，用于沿着光路将所述日光引向待照射的照射位置，其中所述日光被所述光导(5)吸收，
-光致发光材料(6，8)，用于在所述光致发光材料(6，8)被所述日光照射时发射用于照射所述照射位置的光致发光的光，其中所述光致发光材料(6，8)被布置于所述光路内并且被适配使得所述光致发光的光补偿所述光导(5)对所述日光的所述吸收。
2.如权利要求1所述的日光照射装置，其中所述光导(5)吸收所述日光(4)的第一光谱部分的光多于所述日光(4)的第二光谱部分的光，并且其中所述光致发光材料(6，8)被适配用于发射具有在所述第一光谱部分中的波长的光致发光的光。
3.如权利要求1所述的日光照射装置，其中所述光导(5)包括光纤，所述光纤具有用于将所述日光耦合进所述光纤的耦合输入部位(11)和用于将所述日光耦合出所述光纤的耦合输出部位(12)，其中所述光致发光材料(6，8)位于所述光纤的所述耦合输出部位(12)。
4.如权利要求1所述的日光照射装置，其中所述日光照射装置(1)还包括：有源补偿光源(14)，用于生成进一步补偿所述光导对所述日光的所述吸收的补偿光。
5.如权利要求4所述的日光照射装置，其中所述有源补偿光源(14)被适配用于生成具有与直射自然日光的光谱分布相似的光谱分布的补偿光。
6.如权利要求4所述的日光照射装置，其中所述日光照射装置(1)还包括：
-强度确定单元(16)，用于确定在所述照射位置的所述光的强度，以及
-控制单元(17)，用于根据所述确定的强度控制所述有源补偿光源(14)。
7.如权利要求1所述的日光照射装置，其中所述日光照射装置(1)还包括：偏振器(10)，用于将所述日光和所述光致发光的光中的至少一种光偏振成与日光的自然偏振相似的偏振。
8.如权利要求1所述的日光照射装置，其中所述日光照射装置(1)包括：光导进入概率减少单元(18；20；27；28)，用于减少所述光致发光的光进入所述光导(5)的概率。
9.如权利要求8所述的日光照射装置，其中关于所述光路，所述光导进入概率减少单元(18)被布置于所述光导(5)与所述光致发光材料(6)之间。
10.如权利要求9所述的日光照射装置，其中所述光导进入概率减少单元(18)是多层电介质反射体，所述多层电介质反射体被适配用于允许从所述光导(5)出来的光通过所述多层电介质反射体传输并且用于反射所述光致发光材料(6)发射的所述光致发光的光。
11.如权利要求8所述的日光照射装置，其中所述光导进入概率减少单元(20)是光扩展器，用于在与所述光致发光材料(21)会合之前扩展所述光导(5)引导的所述光。
12.如权利要求8所述的日光照射装置，其中所述光导进入概率减少单元(28)包括透明板(25)，所述透明板具有两个相对的主表面和连接所述主表面的侧表面，其中所述光导(5)和所述透明板(25)被适配使得离开所述光导(5)的光经由所述透明板(25)的侧表面(29)进入所述透明板(25)并且使得所述光经由所述透明板(25)的主表面(30)离开所述透明板(25)，其中所述光致发光材料(26)被布置于所述光离开所述透明板所经过的所述主表面(30)上。
13.如权利要求8所述的日光照射装置，其中所述光导进入概率减少单元(27)包括透明板(22)，所述透明板具有两个相对的主表面和连接所述主表面的侧表面，其中所述光导(5)和所述透明板(22)被适配使得离开所述光导(5)的光经由所述透明板(22)的侧表面(31)进入所述透明板(22)并且使得所述光经由所述透明板(22)的主表面(32)离开所述透明板(22)，其中所述光致发光材料(23)被并入于所述透明板(22)中。
14.一种包括如权利要求1所述的日光照射装置的物体，其中所述日光照射装置被适配用于通过日光照射所述物体内的区域。
15.一种日光照射方法，包括：
-日光收集器(3)收集日光(4)，
-光导(5)沿着光路将所述日光引向待照射的照射位置，其中所述日光被所述光导(5)吸收，
-所述日光照射光致发光材料(6，8)用于在被所述日光照射时发射用于照射所述照射位置的光致发光的光，其中所述光致发光材料(6，8)被布置于所述光路内，并且所述光致发光的光补偿所述光导(5)对所述日光的所述吸收。
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