CN103874878B - 分裂波束照明器和照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明器和照明系统。该照明器包括包封在具有镜面外壁的单个腔室内的、适于发射两种不同波束模式的光束的第一和第二光源，所述外壁与这两种类型的光源的波束模式的光轴平行。采用具有与这两种类型的光源的波束模式的光轴对齐并且适于镜面反射入射到其上的光的至少一部分的镜面外壁的腔室允许照明器的更加均匀的外观，同时在光束入射到腔室的出射窗口上时保持由第一和第二光源产生的波束的各自的总波束模式。

Description

分裂波束照明器和照明系统

技术领域

本发明的实施例总体上涉及光照系统领域，并且更具体地，涉及一种用于依照预定光照水平提供诸如办公室之类的空间的光照的照明器和照明系统。

背景技术

随着发光二极管（LED）的效能（以流明每瓦测量）和光通量（以流明测量）继续增加并且价格继续下降，LED光照和基于LED的照明器正变成迄今占主导的用于提供大面积光照的常见灯泡或者基于管发光的灯的可行替代方案且处于和它们有竞争力的水平。

通过使用LED，有可能减少能耗——非常符合当前环境趋势的要求。作为具有甚至在使用紧凑的LED时也提供明亮的光的可能性的另一结果，提出了大大不同于包括常见灯泡的标准照明系统的若干不同的照明系统。与此相符且借助于使用LED代替灯泡，也给予用户对于例如与波束方向的强度调光控制有关的照明系统光照功能的更加灵活的控制。

WO 2011/039690中公开了这样的照明系统的一个实例，描述了如图1中所示包括两个发光部分102和104的模块化照明器100。这两个部分可单独地控制，并且被配置成提供互补的波束模式。部分102被配置成发射照射窄的任务区域的相对较窄的光束。部分104被配置成发射相对较宽的蝙蝠翼型光束，该光束提供围绕任务区域的背景区域的周围光照。这样的分裂波束照明器允许实现具有比常规的办公室照明器更高的节能、更低的成本和更高的舒适水平的局部调光照明解决方案。

对于分裂波束照明器，保持波束模式是重要的。照明器100通过除了具有被配置成允许生成蝙蝠翼型模式的多个光源及其相应的光学器件108之外，还具有被配置成允许生成窄波束模式的布置在单独的照明腔室中的多个光源及其相应的光学器件106而实现波束模式的保持。然而，这提供了关于照明器的外观的限制，因为窄波束和宽波束源的这样的分离在从不同的角度观看的情况下导致照明器的不同外观。

本领域中所需的是一种能够提供照明器的发光表面的更均匀的亮度，同时保持窄波束和宽波束的波束模式的分裂波束照明器。

发明内容

依照本发明的一个方面，通过一种照明器至少部分地迎接上面的挑战，该照明器包括被单个腔室包封的一个或多个第一光源和一个或多个第二光源。第一光源中的每一个被配置成发射具有第一波束模式的第一光束，而第二光源中的每一个被配置成发射具有与第一波束模式不同的第二波束模式的第二光束。包封第一光源和第二光源的腔室包括一个或多个外侧壁和出射窗口。腔室的外侧壁基本上为镜面的，并且基本上平行于每个第一光束的光轴和每个第二光束的光轴。外侧壁的至少一部分适于镜面反射入射到其上的光的至少一部分以便入射到出射窗口上，并且所述外侧壁包括部分地镜面反射且部分地透射的分段。

本发明的实施例部分地基于以下认识：将分裂波束照明器的光源（即发射具有两种不同波束模式的光束的光源）置于单个腔室中是所希望的，该腔室用来例如支撑漫射盖，因为这样的布置允许不同的观看角度的更加均匀的照明器外观。本发明的实施例进一步基于以下认识：如果分裂波束照明器的光源要由单个腔室包封，那么应当在腔室方面加以注意，使得这两种类型的波束模式可以基本上被保持。例如，将分裂波束照明器的这些光源置于常规上用于发射具有相同波束形状或者没有特定波束形状的光束的多个光源的腔室中将是不合适的。这样的常规使用的腔室的壁典型地由漫射材料制成并且典型地与腔室的出射窗口形成锐角（即小于90°）。结果，在这样的常规腔室内不能保持波束模式。

依照本发明实施例的照明器包括包封在单个腔室内的适于发射两种不同的波束模式的光束的第一和第二光源，所述腔室具有基本上与两种类型的光源的波束模式的光轴平行的基本上镜面的外壁。采用具有基本上与两种类型的光源的波束模式的光轴对齐并且适于镜面反射入射到其上的光的至少一部分的基本上镜面的外壁的腔室允许照明器的更加均匀的外观，同时在光束入射到腔室的出射窗口上时保持由第一和第二光源产生的波束的各自的总波束模式。

当在本文中使用时，术语光源的“波束模式”指的是给出所有空间方向上的每立体角的通量的光源的强度分布。

此外，在腔室的基本上镜面的壁（外侧壁和内侧壁二者）的语境中的措词“基本上”用来指示这些壁不一定必须是100%镜面的。依照本发明的各个不同的实施例，也可以采用造成小于10度FWHM的镜面反射波束的有限波束加宽的半镜面反射壁。此外，不是所有的光都需要镜面或半镜面反射，这意味着入射到其上的光束的部分（半）镜面反射，而光束的其余部分可以（半）镜面透射、漫透射或者可以丢失（例如被吸收）。应当避免完全漫散射（例如造成强烈波束加宽的朗伯型散射）或者至少将其限于小于反射光的5%。

类似地，在腔室的壁（外侧壁和内侧壁二者）基本上与发射的光束中的每一个的光轴对齐或者基本上与该轴平行的语境中的措词“基本上”用来指示这些壁不一定必须100%对齐。与理想对齐偏差5-10度也是可接受的并且处于本发明的范围内。

尽管在本文给出的讨论中，措词“基本上”不总是用在这两个语境中以便不使技术描述模糊不清，但是应当理解的是，这些措词确实在本发明的所有实施例中适用于这些语境。

第一光源中的每一个可以被配置成发射具有相对较窄的波束模式（所谓的“任务波束”）的光束，适于照射预定义区域，例如2x25 – 2x35度半高全宽（FWHM）。通过这种方式，任务波束可以在典型的办公室布局中覆盖与单个照明器关联的区域。任务波束的波束模式优选地限制在近似2x50度的截止角度内，以便避免任务波束照射相邻照明器之下的区域。

第二光源中的每一个可以被配置成发射具有相对较宽的波束模式（所谓的“周围波束”）的光束，适于照射围绕利用任务波束照射的预定义区域的背景区域。周围波束的波束模式优选地为中空状的，例如在0度处具有低强度并且在30度与45度之间具有峰值强度的波束模式，其中当在本文中使用时，措辞“中空状光束”指的是在波束的中心具有相对较暗的区域的光束。周围波束的波束模式优选地用来照射近似2x20度（以便与任务波束具有平滑的重叠）与2x60度（大约65度是欧洲办公室照明器的典型截止角度，以便避免间接眩光）之间的区域。在世界的其他地区，关于眩光的规范通常不太严格。对于这些地区而言，峰值强度和波束截止可以移到更大的角度。

在一个实施例中，为了从第一和第二光源获得不同的波束模式，每个光源可以包括诸如例如一个或多个发光元件（例如LED）之类的光发射器以及关联的波束定形光学器件。可以用于LED的可能的材料包括：无机半导体，诸如例如GaN、InGaN、GaP、AlInGaP、GaAs、AlGaAs；或者有机半导体，诸如例如基于Alq3的小分子半导体或者基于例如聚（对亚苯基亚乙烯基）和聚芴的派生物的聚合物半导体。关联的波束定形光学器件可以包括适当设计的透镜、TIR（全内反射）准直器或者金属反射器。波束定形光学器件可以被配置成生成特定宽度/模式的波束。例如，对于被配置成生成任务波束的第一光源而言，波束定形光学器件可以被设计成生成与办公桌的尺寸相应或者与通过典型的照明器间隔在两个方向上限定的区域相应的波束（后者对于其中不知道桌子相对于照明器位于何处的实现方式是特别有利的）。对于被配置成生成周围波束的第二光源而言，波束定形光学器件可以被设计成生成具有与任务波束的形状相应的相对较低强度部分且适于照射周围的背景区域的波束。按照这种方式，第一和第二光源可以适于例如提供互补的波束模式以便获得照明器的平滑的总波束模式。

此外，第一光源的发射优选地与所述一个或多个第二光源的发射独立地进行控制，以便允许在任务区域处和在围绕任务区域的背景区域处实现不同的光照水平。如上面所描述的，第二光源提供的中空状波束模式可以使用至少一个发光元件以及被设计成创建中空波束形状的关联的波束定形光学器件而生成。可替换地，第二光束可以使用第二光源的第一和第二发光元件生成，第二光源的第一和第二发光元件可相对于第一光源的发光元件分别地控制，第二光源的第一和第二发光元件中的每一个被配置成生成互补的波束模式，这些互补的波束模式一起被配置成创建中空状波束模式。

在一个实施例中，出射窗口可以被配置成提供入射到其上的第一和第二光束的至少一部分的受控的波束加宽。为此目的，出射窗口可以包括具有半高全宽值介于10度与20度之间的高斯散射分布图的全息漫射器，或者f数介于2与5之间的透镜阵列，或者产生类似的波束加宽的任何其他弯曲的或者有小面的表面。使用与常规光混合腔室中典型地使用的强漫射器出射窗口相对的、可以提供受控的波束加宽的出射窗口通过在腔室内一定程度上漫射入射到出射窗口上的光束，同时仅仅稍微加宽并且从而基本上保持波束形状而允许满足关于眩光的办公室规定。

在各个不同的实施例中，腔室的外侧壁可以是有小面的、弯曲的或者既有小面又弯曲的，并且可以处于离最近的光源半间距的距离处。腔室可以进一步包括一个或多个内侧壁，所述内侧壁也是镜面的，与每个第一光束的光轴和每个第二光束的光轴平行，并且适于反射入射到其上的光的至少一部分以便入射到出射窗口上。

在一个优选的实施例中，腔室关于围绕腔室的对称轴的一个或多个旋转角度旋转对称，并且第一和/或第二光源关于腔室的对称轴对称地布置在腔室内，以便在腔室内进一步保持总波束模式。

除了保持波束形状之外，也可能希望的是在看着照明器时创建吸引人的亮度模式。因此，第一和第二光源优选地布置在腔室内，使得它们均匀地分布且是交替的，例如布置在多簇3x8或4x9棋盘模式中，使得两个波束的光看起来从单个面源发射。

优选地，第一和第二光源的数量是平衡的，因为强烈不平衡的光源分布造成大的驱动电流差异，并且因而对于具有较少发光元件的串中的光源造成相对较高的峰值视亮度。例如，第一光源的数量与第二光源的数量之间的比值可以介于3/7与7/3之间，优选地介于4/6与6/4之间，并且最优选地等于1。

在一个实施例中，照明器可以进一步包括一个或多个用于存在性检测的传感器和/或用于局部光测量的传感器。用于存在性检测的传感器可以包括两个传感器，第一传感器具有基本上与第一光束重叠的检测锥，而第二传感器为宽角传感器。

依照本发明的另一个方面，提供了一种用于办公室空间的照明系统。该照明系统包括多个如本文所描述的照明器以及控制单元，该控制单元适于获取用于办公室空间的任务和背景区域照明水平配置，并且控制每个照明器的第一和第二光源，使得由所述多个照明器产生的总光照模式与用于办公室空间的任务和背景区域照明水平配置相应。

在下文中，将进一步详细地描述本发明的实施例。然而，应当理解的是，该实施例不可以被视为限制了本发明的保护范围。

WO2008029352A1公开了一种具有第一和第二光源的照明设备，这些光源被配置成沿着各自的相互平行的光轴分别发射第一和第二光束，第一波束模式不同于第二波束模式。

附图说明

在所有图中，粗略画出的维度仅仅用于图示，并没有反映真实的维度或比值。所有图都是示意性的并且未按照比例。特别地，厚度相对于其他维度被夸大。此外，有时为了清楚起见从附图中省略了诸如LED芯片、导线、衬底、外壳等等之类的细节。

图1图示出依照现有技术的模块化分裂波束照明器；

图2、图3和图4图示出依照本发明各个不同实施例的分裂波束照明器；

图5A和图5B图示出依照本发明两个实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的两种棋盘布置；图5C图示出不依照本发明实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的棋盘布置；

图6A图示出不依照本发明实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的条带状布置；图6B和图6C图示出依照本发明两个实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的两种条带状布置；

图7A图示出不依照本发明实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的交错布置；图7B和图7C图示出依照本发明两个实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的两种交错布置；

图8A和图8B图示出依照本发明两个实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的两种同心布置；

图9A和图9B图示出依照本发明两个实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的两种另外的同心布置；

图10图示出依照本发明一个实施例的具有中心开放空间的第一和第二光源的布置；

图11图示出依照本发明一个实施例的由簇形成的分裂波束照明器内的第一和第二光源的布置；以及

图12图示出依照本发明一个实施例的包括多个照明器的光照系统。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体的细节以便提供对于本发明的更加透彻的理解。然而，本领域技术人员应当清楚的是，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下实施本发明。在其他情况下，没有描述公知的特征以便避免使本发明模糊不清。

图2图示出依照本发明一个实施例的分裂波束照明器200。如图所示，照明器200包括第一光源202和第二光源208，光源202和208被配置成发射具有不同波束模式的光束。为此目的，光源202和208中的每一个可以包括诸如例如一个或多个LED之类的一个或多个发光元件以及使得光源202和208能够提供具有不同的预定波束模式的光束的关联的波束定形光学器件。在图2所示的一个示例性实施例中，光源202被示为提供具有相对较窄的波束模式203的任务波束，而光源208被示为提供具有相比较而言更宽的、优选地中空的波束模式209的周围波束。如上面所讨论的，波束模式203可以是具有例如2x25度FWHM的窄模式，而波束模式209可以是具有中空的中心并且在30度与40度之间具有峰值强度的模式。在一个实施例中，用于光源202和208的相应波束定形光学器件可以包括适当设计的透镜，其可以通过例如以包含这样的透镜的阵列的板的形式注射成型而制造。在可替换的实施例中，波束定形光学器件可以包括TIR准直器或者金属反射器。

同样如图2中所示，光源202和208置于衬底201上并且由包括外侧壁205和出射窗口206的腔室204包封。为了驱散第一和第二光源生成的热量，照明器200可以进一步包括散热器（图2中未示出）。

衬底201可以包括印刷电路板（PCB），光源202和208或多或少均匀地分布在PCB上且在PCB上交替，例如具有20-30mm（即大约25mm）的间距（P）。在一个实施例中，衬底201可以被配置成使得光源202在一串中（电）连接，而光源208在另一串中（电）连接，这两串可单独地且分开地控制。按照这种方式，光源202可以与光源208独立地进行调光以便实现任务和背景区域处的希望的光照水平。在其他实施例中，光源202和208中的每一个可以与其他光源独立地进行控制，或者光源202和/或208的子组可以连接到不同的串以便单独地控制每个子组。

腔室204可以被配置成以这样的方式包封光源202和208，使得腔室的外侧壁205位于离最近的光源近似一半间距（P/2）的距离处，从而确保照明器200看起来均匀地点亮，包括照明器的边缘。如果外侧壁205显著地远离最近的光源，那么光好像来自比出射窗口206更深的层。此外，需要相对较大的出射窗口，从而增大照明器的成本。

然而，当外侧壁205如图2中所示如此靠近光源时，它们可能碰巧处于由光源发射的光的光路中，并且因此应当采取附加的措施以便不破坏波束形状。依照本发明的各个不同的实施例，这样的措施包括使得腔室200的外侧壁205是镜面反射的并且与由光源202和208生成的光束的波束模式的光轴基本上平行（±5度或±10度）。外侧壁205是镜面反射的意味着，以特定进入角度入射到外侧壁205上的、由第一或第二光源发射的每个光束在单个出射角下被外侧壁205反射。这在图2中示意性地示出，其中波束部分210（其是由第二光源208生成的中空波束的部分）入射到腔室204左边所示的外侧壁205上，从外侧壁205镜面反射，如利用波束部分211所示。

采用具有与发射的光束的光轴平行且是镜面的外侧壁205的腔室允许为光源202和208的两种不同波束模式中的每一种维持总波束模式。此外，图2的配置允许视亮度区域保持固定到照明器中心，并且允许使用更小的出射窗口（与更远离最近的光源的外侧壁的实施例相比）。此外，通过适当地选择到最近的光源的近似一半间距的边缘距离，可以避免在照明器200的边缘处出现暗或亮的亮度（即可以避免非均匀出射窗口）。

在各个不同的实施例中，腔室204的外侧壁205可以是平坦的、多小面的、弯曲的或者既多小面的又弯曲的，只要反射表面的法线垂直于照明器的光轴（如上面所描述的多达几度偏差）。使用小面或者弯曲表面增加了源图像的数量并且因而可以改善腔室204的光混合属性。通过具有竖直取向的外侧壁205，即沿着光束的光轴取向，反射的光保持沿着波束方向取向。

腔室204可以进一步包括一个或多个内侧壁（在图2-4中未示出，但是在图10中图示出），所述内侧壁类似于外侧壁205，也基本上是镜面的，基本上与光束的光轴平行，并且适于反射入射到其上的光的至少一部分以便入射到出射窗口206上。类似于外侧壁205，腔室的内侧壁可以是平坦的、多小面的、弯曲的或者既多小面的又弯曲的，只要反射表面的法线垂直于照明器的光轴（如上面针对外侧壁205所描述的多达几度偏差）。

出射窗口206应当也被设计成使得它在光离开腔室204时不破坏波束形状。在一个实施例中，出射窗口206可以用来提供受控的光散射和受控的波束加宽，使得发射的光的视亮度可以降低，同时波束形状仅仅轻微地加宽。为此目的，出射窗口206可以是光漫射器，诸如例如具有高斯散射分布图的10-20度FWHM全息漫射器或者具有2与5之间的f数的透镜阵列。继续上面描述的波束部分210，图2进一步图示出由外侧壁205镜面反射且入射到出射窗口206上的波束（即利用波束部分211所示的波束）在离开腔室204时被出射窗口206轻微地加宽，如利用波束部分212所示。这样的出射窗口与如上面所描述的光源和外侧壁的组合允许获得可以满足关于眩光的办公室规定的照明器，同时可以是足够通用的以允许实现不同的波束形状。

在一个实施例中，可以使用可选的稍微倾斜的白色边沿或挡板，如图2中所示，挡板215从出射窗口206延伸。取决于预期的光效（例如经由或不经由挡板215的间接照明），可以调整挡板215的陡度，其中浅的挡板受照射最少。

此外，在一个可选的实施例中，照明器200可以进一步包括一个或多个用于存在性检测的传感器和/或用于局部光测量的传感器（图2中未示出这些传感器）。用于存在性检测的传感器可以包括两个传感器，第一传感器具有基本上与任务波束重叠的检测锥，而第二传感器为宽角传感器。

图3图示出依照本发明另一个实施例的分裂波束照明器300。照明器300与上面描述的照明器200的相似之处在于，它包括第一和第二光源302和308，这些光源设置在衬底301上并且适于分别生成具有波束模式303和309的光束。由于图3中所示的元素301、302、303、308和309分别类似于上面关于图2所描述的且其描述也适用于图3的元素201、202、203、208和209，因而为了简洁起见，这里不重复对于这些元素的描述。此外，类似于腔室204，光源302和308由腔室304包封，腔室304包括一个或多个外侧壁305和出射窗口306。腔室304类似于上面描述的腔室204，但是也存在一些差异。

腔室304的外侧壁305部分地镜面反射，并且部分地透射，使得由第一或第二光源发射的、以特定进入角度入射到外侧壁305上的光束的一部分可以在单个出射角下被外侧壁305反射，而另一部分可以透射通过外侧壁305，可能地具有轻微的受控的波束加宽。这在图3中示意性地示出，其中波束部分310（其是由第二光源308生成的中空波束的部分）入射到腔室304左边所示的外侧壁305上，如利用波束部分311所示从外侧壁305部分地镜面反射，并且如利用波束部分313所示部分地透射通过外侧壁305。类似于图2中图示的波束部分211，从外侧壁305反射的波束部分311然后被出射窗口306轻微地加宽，如利用波束部分312所示。

类似于上面描述的腔室204，采用具有与发射的光束的光轴平行且部分地镜面反射的外侧壁305的腔室允许为光源302和308的两种不同波束模式中的每一种维持总波束模式。图3的实施例尤其适合于在挡板315上具有强烈间接照明分量的照明器和/或具有减小的嵌入深度的照明器。

本领域技术人员应当容易认识到，上面关于照明器200提供的其他讨论（例如关于外侧壁的各种不同的形状和离最近的光源的距离的讨论，关于腔室的内侧壁、挡板、散热器或者用于存在性检测和局部光测量的传感器的讨论）也适用于照明器300。因此，为了简洁起见，这里不重复那些讨论。

图4图示出依照本发明又一个实施例的分裂波束照明器400。像照明器300一样，照明器400也与照明器200的相似，相似之处也在于，它包括第一和第二光源402和408，这些光源设置在衬底401上并且适于分别生成具有波束模式403和409的光束。由于图4中所示的元素401、402、403、408和409分别类似于上面关于图2所描述的且其描述也适用于图4的元素201、202、203、208和209，因而为了简洁起见，这里不重复对于这些元素的描述。此外，类似于腔室204和304，光源402和408由腔室404包封，腔室404包括一个或多个外侧壁405和出射窗口406。

腔室404类似于上面描述的腔室204和304，但是也存在一些差异。事实上，腔室404可以被认为是上面描述的腔室204和腔室304的组合，因为外侧壁405包括镜面反射的分段405a和部分地镜面透射的分段405b。腔室404的分段405a与腔室204的外侧壁205的相似之处在于，第一或第二光源发射的、以特定进入角度入射到分段405a上的光束中的每一个在单个出射角下被分段405a反射。这种情形在图4中示意性地示出，其中波束部分410（其是由第二光源408之一生成的中空波束的部分）入射到腔室404左边所示的外侧壁405的分段405a上，如利用波束部分411所示从分段405a镜面反射，并且然后如利用波束部分412所示被出射窗口406轻微地加宽。

腔室404的分段405b与腔室304的外侧壁305的相似之处在于，第一或第二光源发射的、以特定进入角度入射到分段405b上的光束的一部分在单个出射角下被分段405b反射（即镜面反射），同时另一部分透射通过分段405b。这种情形在图4中示意性地示出，其中波束部分420（其是由第二光源408中的另一个生成的中空波束的部分）入射到腔室404右边所示的外侧壁405的分段405b上，如利用波束部分421所示从分段405b部分地镜面反射到出射窗口406上，并且如利用波束部分423所示部分地镜面透射通过分段405b。

类似于波束部分211和311，入射到出射窗口406上的波束部分411和421分别被出射窗口轻微地加宽，如利用波束部分412和422所示。

图4的实施例包括上面针对照明器200和300所描述的实施例的优点。图4的实施例的一个附加的优点是与图2的照明器200相比，照明器400的嵌入深度更小。

本领域技术人员应当容易认识到，上面关于照明器200和300提供的其他讨论（例如关于外侧壁的各种不同的形状和离最近的光源的距离的讨论，关于腔室的内侧壁、挡板、散热器或者用于存在性检测和局部光测量的传感器的讨论）也适用于照明器400。因此，为了简洁起见，这里不重复那些讨论。

下面的进一步讨论针对图2中图示的照明器200而提供。然而，类似的教导也分别适用于图3和图4中图示的照明器300和400。

图2中图示的照明器200包括靠近光源的外侧壁205。如上面所描述的，靠近边缘生成的波束的部分被外侧壁205反射。这可以造成第一光源生成的总波束或者第二光源生成的总波束变得不对称。因此，在一个优选的实施例（图2中未示出）中，腔室200将关于围绕腔室对称轴的一个或多个旋转角度旋转对称，并且第一和/或第二光源202、208将关于腔室对称轴对称地布置在腔室内，以便在腔室内进一步保持总波束模式。将相同类型的波束定形光学器件置于衬底的相对边缘处的对称位置允许恢复总波束的对称性。优选地，第一和第二光源的光轴平行于腔室的对称轴。

除了保持波束形状之外，也可能希望的是在看着照明器时创建吸引人的亮度模式。由于照明器200包含具有不同角度强度分布的两组源（即光源202具有与光源208的角度强度分布不同的角度强度分布），光源202和208的视亮度将取决于观看照明器200的角度。结果，来自大的距离（即高的观看角度）的亮度模式由周围波束光源（即光源208）的位置决定，而来自任务波束光源（即光源202）的光仅仅从近距离可见（即直接仰视光源202）。因此，第一和第二光源202、208优选地布置在腔室200内，使得它们通过均匀地分布和交替而很好地混合。例如，光源202和208可以布置在多个3x8或4x9棋盘模式中，使得这两个波束的光好像从单个面源发射。通常，交替的光源模式对于创建单光源的视觉效果是优选的，因为当把光源202分组在一起且与光源208组分开时，照明器200看起来就像一个外壳中的分开的光引擎的组合，这是不希望的。

此外，这两个子波束中的光通量优选地应当为相似的幅度。为了实现这点，优选地平衡光源202的数量和光源208的数量，例如50-50%。也可以使用60-40%或者甚至70-30%的比值，但是与50-50%分布的强烈偏差造成驱动电流的大的差异（在具有较少光源的串中需要更多的电流以获得相同的流明输出）并且因而对于具有更少数量的光源的串中的光源造成相对较高的峰值视亮度。

图5A-11图示出置于腔室204内的光源202和208的一些示例性几何组合。与示出腔室204、304和404的截面图的图2-4不同的是，图5A-11示出了诸如腔室204、304和404中的任何一个之类的腔室的顶视图（即这些图图示出可以如何将光源置于衬底上）。在图5A-11中，圆圈中的每一个意在图示出被配置成生成具有第一波束模式的光束的第一光源（例如光源202）的位置，而十字形中的每一个意在图示出被配置成生成具有第二波束模式的光束的第二光源（例如光源208）的位置。

图5A和图5B图示出依照本发明两个实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的两种棋盘布置。图5A中所示的布置具有偶数行和偶数列，其关于腔室的外侧壁对称且是平衡的（即相等数量的第一和第二光源）。当如图5B中所示行数和列数二者为奇数时，几何结构也是对称的。然而，由于第一和第二光源的数量的不平衡，该几何结构与图5A中所示的几何结构相比不那么优选。

例如图5C中所示的偶-奇组合是不对称的，并且将造成波束的非对称性。因此，图5C中所示的第一和第二光源的棋盘布置不依照本发明的实施例。

图6A-6C示出了其中光源置于交替条带或线的几何结构中的实例。波束对称性要求条带的数量为奇数。因此，图6A的布置不依照本发明的实施例，因为条带的偶数将造成波束非对称性。形成对照的是，图6B和图6C依照本发明的实施例，因为这两种布置都包括奇数线。如图6B中所示，奇数线沿着腔室的短边，条带沿着长边取向，导致对称但不平衡的布置（即第一光源的数量不等于第二光源的数量）。为了具有接近50-50%的第一光源的数量与第二光源的数量之间的平衡，条带优选地如图6C中所示沿着矩形腔室的短边取向（即奇数线沿着腔室的长边）。

图7A-7C图示出分裂波束照明器内的第一和第二光源的各种不同的交错矩形网格布置。如可从图7A-7C看见的，交错网格布置指的是其中第一光源布置在第一矩形网格中并且第二光源布置在与第一网格偏移的第二矩形网格中的布置。在交错矩形网格布置中，总行数（即对于第一和第二光源二者而言）和总列数应当均为奇数以便确保波束对称性。图7A图示出4行和7列。由于行数为偶数，因而得到的波束将是不对称的。因此，图7A的布置不依照本发明的实施例。形成对照的是，图7B和图7C均图示出具有奇数行和奇数列的示例性布置。如果交错网格布置包含第一类型的n x m光源的矩形网格分布，那么其他类型的光源应当分布在(n±1) x (m±1)网格中。如图7C中所示，当对于第一矩形网格m=n+1并且第二网格为(n+1) x (m-1)时，获得50-50%平衡。

下一类交替且对称的几何结构如图8A和图8B中所示由同心分布组成，图8A和图8B图示出依照本发明两个实施例的分裂波束照明器内的第一和第二光源的两种同心布置。应当指出的是，如图所示的特定类型的光源在同心几何结构中的平铺也是对称的，例如4同心拼块的正方形或者由行中的4同心拼块组成的矩形。在同心几何结构中，尤其是在其中外侧壁在远处（于是可以被放置成更靠近源）或者透明（将给宽波束留下更多距离，宽波束是眩光的最重要的贡献者）的实施例中，可能有利的是将产生更窄的任务波束的光源放置成最靠近腔室的外侧壁。

尽管图8A和图8B的布置是对称的，但是它们是不平衡的。一种改进同心布置的平衡的方式可以是对于不同的光源“环”（图中未示出）选择不同的间距。另一种平衡几何结构的方式是打破图8A和图8B的交替结构，并且允许如图9A和图9B中所示的同心环的加倍。

图9B图示出第一光源中的32个和第二光源中的32个的同心布置。该结构既对称又平衡。

图9A图示出第一光源中的24个和第二光源中的24个的同心布置。应当指出的是，图9A的布置的中心位置被空置以便恢复光学元件的平衡。这样的几何结构可能特别令人感兴趣，因为中心的空的空间于是可以用于放置驱动器元件、传感器或者其他电子器件。特别地，由于传感器是可见的元件，将其置于照明器的中心可以改善照明器的外观并且简化照明器的安装，因为对于该安装不存在优选的取向。

例如图5A和图5B中所示的棋盘布置也可以被配置成使得在中心留下空的空间。图10中提供了一个实例。在一个实施例中，中心的开放空间可以通过腔室的内侧壁1005定界。如上面所描述的，内侧壁1005将是镜面的，基本上与光束的光轴平行（在几度偏差内），并且适于反射入射到其上的光的至少一部分以便入射到腔室的出射窗口上。

从成本的观点来看，可能有利的是将光源的波束定形光学器件组合成更大的簇（例如透镜簇），其可以作为单个光学部件生产。除了别的以外，最佳的簇尺寸可能取决于制造方法，并且由形状和定位公差限制。在图10中，这样的簇由虚线矩形指示，在这种情况下为3x8簇。这种簇布置是特别有利的，因为它也可以用来形成其他的布置，比如图11中所描绘的矩形几何结构。细长的矩形照明器（比如常规的30x120cm照明器）可以使用由行中的4簇组成的光引擎（图中未示出）。

除了上面讨论的3x8簇之外，任何奇-偶棋盘簇都可以用来形成图10的几何结构以及如图11中所示的正方形或矩形几何结构。此外，图9A和图9B的同心几何结构也可以分裂成四个相同的簇（例如出于成本的原因），但是这些簇于是将不那么灵活以用在其他几何结构中。

在一个实施例中，用作用于LED的衬底的PCB板可以以类似的方式分裂（例如四个3x8 LED板），使得板和光学阵列形成模块。然而，情况不一定总是这样。典型地，串联的11或12个LED的串是优选的，因为串上的该LED数量足够低以保持低于安全电压，并且足够高以将总电流保持在合理的水平。出于这个原因，3x8和4x9棋盘簇以及7x7同心配置（图9A）是特别有用的（在四个簇的环形或矩形几何结构中）。

尽管图5A-11提供了一些布置实例以图示出哪些布置依照和不依照本发明的实施例，但是本领域技术人员可以使用这些图示和关联的描述以提出也依照本发明实施例的腔室内的第一和第二光源的另外的几何布置。因此，这样的另外的布置也处于本发明的范围内。

图12图示出依照本发明一个实施例的包括多个照明器1204的办公室空间1202中的照明系统1200。所述多个照明器1204可以包括如上面所描述的照明器200、300和/或400，其中第一和第二光源以图5A-11中图示的任何适当的方式布置在腔室内。照明器1204中的每一个的第一和第二光源可以被配置成发射具有在办公室空间1202内的每个特定位置（例如一般区域1218、墙壁区域1220或者办公桌区域1222）处所需的波束模式的光束。

照明系统1200可以进一步包括控制单元1224，该控制单元适于获取用于办公室空间1202（例如一般区域1218、墙壁区域1220和桌子区域1222）的照明水平配置，并且控制所述多个照明器1204中的每一个的第一和第二光源，使得由所述多个照明器1204产生的总光照模式与用于办公室空间1202的照明水平配置相应。用于办公室空间1202的照明水平配置可以依照固定的预定光轴模式进行调节，或者可以取决于照明器1204中的一个或多个中包括的例如占用传感器。用于办公室空间1202的照明水平配置可以不仅包括用于不同区域1218、1220、1222的光照水平，而且可以涉及例如在一个或多个区域1218、1220、1222内的特别选择的色温。动态调节因此是可能的，并且允许与办公室空间1202的能耗有关的改进。可以集成地或者分开地提供另外的传感器，并且这些传感器可能地可以连接到所述一个或多个照明器1204。这样的传感器可以包括例如日光检测，并且控制单元1224可以被配置成当在局部以及在整个办公室空间1202内动态地调节光照水平时也考虑这样的信息。

控制单元1224可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或者另一种可编程设备。控制单元1224也可以或者改为包括专用集成电路、可编程门阵列或者可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或者数字信号处理器。在控制单元1224包括诸如上面提到的微处理器、微控制器或者可编程数字信号处理器之类的可编程设备的情况下，处理器可以进一步包括控制可编程设备的操作的计算机可执行代码。此外，控制单元1224可以装备有用于允许使用例如遥控器对照明水平配置进行遥控的通信电路系统。

即使参照其特定示例性实施例描述了本发明，但是许多不同的变型、修改等等对于本领域技术人员而言将变得清楚明白。本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解和实现所公开实施例的变型。例如，控制单元可以如图12中所示为中央单元，但是照明器也可以由可以是照明器的部分的感测/控制单元局部地控制。再者，对于一些照明器的中央控制和对于其他照明器的局部控制的组合也可以是可能的，并且处于本发明的范围内。此外，在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除复数。

Claims (16)

1.一种分裂波束照明器，包括：

- 一个或多个第一光源，所述一个或多个第一光源中的每一个被配置成发射第一波束模式的第一光束；

- 一个或多个第二光源，所述一个或多个第二光源中的每一个被配置成发射第二波束模式的第二光束，其中

- 第二波束模式与第一波束模式不同，并且

- 每个第一光束的光轴平行于每个第二光束的光轴；以及

- 腔室，其包封所述一个或多个第一光源和所述一个或多个第二光源，该腔室包括一个或多个外侧壁和出射窗口，其中所述一个或多个外侧壁基本上为镜面的，适于反射入射到其上的光的至少一部分以便入射到出射窗口上，并且基本上平行于每个第一光束的光轴和每个第二光束的光轴,

所述外侧壁包括部分地镜面反射且部分地透射的分段，

其中所述一个或多个第一光源中的每一个包括第一光发射器以及关联的任务波束光学器件，并且所述一个或多个第二光源中的每一个包括第二光发射器以及关联的周围波束光学器件，任务波束是指具有相对较窄的波束模式的波束，周围波束是指具有相对较宽的波束模式的波束。

2.依照权利要求1的照明器，其中出射窗口被配置成提供入射到其上的第一和第二光束的至少一部分的受控的波束加宽。

3.依照权利要求2的照明器，其中出射窗口包括具有半高全宽值介于10度与20度之间的高斯散射分布图的全息漫射器，或者f数介于2与5之间的透镜阵列。

4.依照前面的权利要求1-3中任何一项的照明器，其中所述一个或多个外侧壁是有小面的和/或弯曲的。

5.依照前面的权利要求1-3中任何一项的照明器，其中腔室进一步包括一个或多个内侧壁，其中所述一个或多个内侧壁基本上是镜面的，适于反射入射到其上的光的至少一部分以便入射到出射窗口上，并且基本上平行于每个第一光束的光轴和每个第二光束的光轴。

6.依照前面的权利要求1-3中任何一项的照明器，其中腔室关于围绕腔室的对称轴的一个或多个旋转角度旋转对称，并且其中所述一个或多个第一光源和/或所述一个或多个第二光源关于腔室的对称轴对称地布置在腔室内。

7.依照前面的权利要求1-3中任何一项的照明器，其中所述一个或多个第一光源和所述一个或多个第二光源布置在腔室内，使得所述一个或多个第一光源和所述一个或多个第二光源均匀地分布且是交替的。

8.依照权利要求7的照明器，其中所述一个或多个第一光源和所述一个或多个第二光源在腔室内布置在至少第一簇和第二簇中，第一簇和第二簇中的每一个具有以3x8棋盘模式或者4x9棋盘模式布置的所述一个或多个第一光源和所述一个或多个第二光源。

9.依照前面的权利要求1-3中任何一项的照明器，其中所述一个或多个第一光源的数量与所述一个或多个第二光源的数量之间的比值介于3/7与7/3之间。

10.依照权利要求9的照明器，其中所述一个或多个第一光源的数量与所述一个或多个第二光源的数量之间的比值介于4/6与6/4之间。

11.依照权利要求10的照明器，其中所述一个或多个第一光源的数量与所述一个或多个第二光源的数量之间的比值等于1。

12.依照前面的权利要求1-3中任何一项的照明器，其中所述一个或多个壁中的每一个处于离所述一个或多个第一光源或者所述一个或多个第二光源中的最近的光源半间距的距离处。

13.依照前面的权利要求1-3中任何一项的照明器，进一步包括以下至少一个：

一个或多个用于存在性检测的传感器，以及

用于局部光测量的传感器。

14.依照权利要求13的照明器，其中所述一个或多个用于存在性检测的传感器包括第一传感器和第二传感器，第一传感器具有基本上与第一光束重叠的检测锥，第二传感器为宽角传感器。

15.一种用于办公室空间的照明系统，包括：

- 多个分裂波束照明器，每个分裂波束照明器包括：

一个或多个第一光源，所述一个或多个第一光源中的每一个被配置成发射第一波束模式的第一光束，

一个或多个第二光源，所述一个或多个第二光源中的每一个被配置成发射第二波束模式的第二光束，其中第二波束模式与第一波束模式不同，并且每个第一光束的光轴平行于每个第二光束的光轴，以及

腔室，其包封所述一个或多个第一光源和所述一个或多个第二光源，该腔室包括一个或多个外侧壁和出射窗口，其中所述一个或多个外侧壁基本上为镜面的，反射入射到其上的光的至少第一部分以便入射到出射窗口上，并且基本上平行于每个第一光束的光轴和每个第二光束的光轴；

所述外侧壁包括部分地镜面反射且部分地透射的分段；以及

- 控制单元，其适于获取用于办公室空间的任务和背景区域照明水平配置，并且控制所述多个照明器中的每一个的所述一个或多个第一光源和所述一个或多个第二光源，使得由所述多个照明器产生的总光照模式与用于办公室空间的任务和背景区域照明水平配置相应，

其中所述一个或多个第一光源中的每一个包括第一光发射器以及关联的任务波束光学器件，并且所述一个或多个第二光源中的每一个包括第二光发射器以及关联的周围波束光学器件，任务波束是指具有相对较窄的波束模式的波束，周围波束是指具有相对较宽的波束模式的波束。

16.依照权利要求15的照明系统，其中所述多个分裂波束照明器中的至少一个为依照权利要求2-14中任何一项的照明器。