CN105247281A - 用于获得天空光外观的光学元件和照明器 - Google Patents

Abstract

提供了用于在光源102前面使用以获得天空光外观的光学元件和照明器。光学元件包括光栅结构140中的多个光透射单元、漫射器145和边缘壁130。光源102朝向光栅结构140发射光。光栅结构140使所述光的一部分准直并且在预定光谱范围内透射所述光的另一部分。白光114和光栅结构140所透射的有色光112可以撞击在光学元件的侧壁130上。侧壁130的一个面是具有镜面反射性的区135并且将使撞击在其上的光反射回到通过光栅结构140、漫射器145和边缘壁130的合作而形成的腔室125中。光通过漫射器145离开光学元件。漫射层145的微弱漫射有利于获得具有直接源自光源102的光114与透射通过光透射单元的壁的有色光112之间的平滑过渡的光发射分布。

Description

用于获得天空光外观的光学元件和照明器

技术领域

本发明涉及用来创建天空光(skylight)外观的光学元件。

背景技术

已公布专利申请WO2012/140579A2公开了用于在光源前面使用以获得天空光外观的光学元件、照明系统和照明器。来自光源的光透射到光透射单元中。该单元具有带壁的光透射通道。所述壁在预定义光谱范围内至少部分地反射和/或透射以获得蓝光发射。

发明内容

本发明的目的是提供一种更为完全沉浸式的天空光外观。因此发明人已经意识到，有可能对诸如在WO2012/140579A2中公开的光学元件所发射的光的均匀性进行进一步改进。

本发明的第一方面提供一种如权利要求1中要求保护的光学元件。本发明的第二方面提供一种如权利要求8和9中要求保护的照明器。在从属权利要求中限定有利实施例。

按照本发明的第一方面的用于在光源前面使用以获得天空光外观的光学元件包括元件光输入窗口和元件光出射窗口。光学元件包括位于元件光输入窗口处的光栅结构、与光栅结构相对地位于元件光出射窗口处的漫射器、以及在光栅结构与漫射器之间延伸的边缘壁。光栅结构、漫射器和边缘壁一起限定腔室。光栅结构包括多个光透射单元，每个光透射单元包括：

–用于使光源所发射的光的一部分准直的光透射通道，

–处于光透射通道的第一侧处以用于接收来自光源的光的光输入窗口，

–用于发射光的光出射窗口，光出射窗口的至少一部分布置在光透射通道的与第一侧相对的第二侧处，以及

–置于所述光输入窗口与光出射窗口的所述部分之间的壁，所述壁包围光透射通道，壁的至少一部分在预定义光谱范围内是透射的以用于在相对于所述光出射窗口的部分的法线的相对大光发射角度下获得有色光发射。附加地，布置为垂直于光栅结构的边缘壁的表面是镜面反射的以用于镜面反射从光栅结构发射且朝向所述漫射器撞击在边缘壁的所述表面上的光。

在WO2012/140579A2中描述的照明器的实施例通过与微弱漫射器组合地利用光栅结构而提供天空光外观。该组合再现期望的角度之上颜色（coloroverangle）的效果，其中具有朝下发射的白光和在大角度下越来越饱和的蓝光。然而，由于光栅与漫射器之间的侧壁和光栅的有限大小的原因，该效果在边缘处混乱。光在照明器的（多个）边缘壁上的散射改变来自光栅的原始光分布。光分布的这个改变在强度和颜色方面影响朝向观看者发射的光的均匀性，从而导致可见边缘效果。

发明人已经认识到，使用介于光栅与漫射器之间的空间中或者从漫射器延伸成超出光栅（即包括光栅）的（多个）边缘壁处的镜面反射壁极大地改进所发射的光的均匀性。对于日光效果而言，重要的是维持角度光分布相同。同时，为了实现亮度的空间均匀性，光强度需要在照明器的中心和边缘处相同。这两者可以通过使用镜面反射表面来实现，所述镜面反射表面必须垂直于光栅平面安装。垂直的（多个）边缘壁与白光角度分布和在日间日光的情况下的蓝光角度分布两者的对称轴平行，从而使这些分布向后折叠，如同光将来自超出（多个）边缘壁的连续光栅那样。

换言之，通过具有照明器的（多个）边缘壁上的（与光栅平面）垂直的反射镜壁，光栅得以镜像并且因此与所得虚拟光栅图像一起，人们创建无限光栅结构的效果。

因此，亮度均匀性和角度之上颜色的效果两者从边缘到边缘得以保存，从而增强天空光的印象。

已经广泛意识到日光对于生物的重要性。日光影响例如人的幸福感、身体和精神健康和/或生产力。在建筑物内，并不总是可能使日光在建筑物的每个空间中可用，并且人造日光光源广泛用于这样的空间中。已知的人造日光光源主要聚焦于光强度、色温和/或色点的参数、颜色分布和慢动力学以用于模拟日/夜节律。发明人的洞见是，通过在光学元件内包括镜面反射区使得具有期望的角度之上颜色的效果的更匀质光（也就是说，以准直方式发射的白光与在大观看角度下越来越饱和的有色光）成为可能。按照本发明的光学元件生成按照该特性的天空光外观。

经由光输入窗口所接收的光朝向光出射窗口至少部分地穿过光透射通道而不撞击在壁上。与光源所发射的光分布相比，透射通过光学元件而不撞击在壁上的该部分是具有相对于光输入窗口的法线的相对小光发射角度的分布。光源的该部分光成为准直光束。该准直光束具有带光源的光谱的光，并且与光源所发射的原始光相比，仅角度光发射分布的角度已经改变。

经由光输入窗口所接收的另一部分光撞击在壁上并且透射通过壁。至少光所撞击之处或者光通过其透射的该壁部分在预定义光谱范围内是透射的。该预定义光谱范围选取为使得透射通过壁的光的颜色朝向有色光改变，所述有色光诸如例如为更蓝的光、更红的光或更橘黄的光。可以选取颜色以提供各种日光效果，诸如例如日出或日落。优选地，所选取的光谱范围使透射通过壁的光的颜色朝向光谱的蓝色区中的光改变。换言之，在预定义光谱范围内透射的壁部分吸收与选取用于透射壁的颜色互补的颜色的光。尤其是，撞击在壁上的光的光线一般具有到光输入窗口的法线轴的角度，所述角度相对大并且一般大于未撞击在壁上的光线的角度。撞击且透射通过壁的光线相对于法线的角度平均来说是相对于光出射窗口的法线相对大的。因此，在光出射窗口处，其颜色朝向选取用于透射壁的颜色改变的光在相对大的发射角度下发射，而未撞击在壁上的光得以准直并且在相对小的发射角度下发射。

要注意的是，如果光源沿着相对大的表面发射光，则还有一些光线在相对小的光发射角度下传播并且靠近壁进入光透射通道，从而撞击在壁上。因此平均来说，撞击在壁上的光线在相对大的光发射角度下发射，并且平均来说，光源在相对小的光发射角度下发射的光线不撞击在壁上。

因此，按照本发明的光学元件通过光出射窗口发射光发射分布，所述光发射分布包括在相对小的光发射角度下的具有光源光的特性的光，并且包括在相对大的光发射角度下的颜色朝向选取用于透射壁的颜色改变的光。尤其是，如果光源发射具有靠近CIE颜色空间中的黑体线的色点的基本上白色光，则在相对低的光发射角度下的光被用户体验为直接的太阳光，并且在相对宽的光发射角度下的光被用户体验为在某些时间存在于日光中的更为有色的漫射光，诸如日出或日落。在供替换的实施例中，蓝光被选取用于壁，这意味着在相对低的发射角度下的光被用户体验为直接的阳光，并且在相对宽的光发射角度下的光被用户体验为存在于日光中的更蓝漫射光。因此，获得天空光外观。

光学元件包括光栅结构、漫射器以及在光栅结构与漫射器之间延伸的边缘壁。光栅结构包括多个光透射单元，每个光透射单元包括光透射通道、光输入窗口、光出射窗口以及置于光输入窗口与光出射窗口之间的壁。该壁在预定义光谱范围内至少部分地透射。

在光栅结构与漫射器之间延伸的边缘壁具有对于从光栅结构所发射且朝向漫射器撞击在边缘壁的表面上的镜面反射光而言是镜面反射的表面。

边缘壁还可以在置于光栅结构与漫射器之间的部分中延伸。该延伸部分延伸到通过光栅结构、漫射器和边缘壁形成的腔室中并且是镜面反射的。

镜面反射表面可以布置在垂直于光栅结构的光栅结构的对称平面处。镜面反射表面的这个定位还给予观看者明显连续的光栅结构的印象。

因此，光学元件创建更匀质的天空光效果，并且可以放置在已有光源和/或照明器前面而不改动光源或照明器。因此，该解决方案有效、高效且相对便宜。

要注意的是，光出射窗口可以大于布置在第二侧处的部分，因为如果壁是透明的，则光通过其发射的壁部分成为光出射窗口的一部分。布置在第二侧处的光出射窗口的部分发射经准直的光源光，并且有色光也可以通过该部分发射。如果光出射窗口还具有未布置在第二侧处的部分，则至少有色光通过该部分发射。

光学元件包括多个光透射单元并且可以用于具有相对大的光发射表面的光源或照明器前面。不同的光透射单元分布于空间之上并且接收光源或照明器的光发射表面的其他部分的光。因此，可以沿着较大的表面获得天空光外观，并且因此，天空光外观将得以增强—天空光也不是局部现象。进一步地，光透射单元的尺寸极大地影响对光源光的准直。如果光源不是点源，则光透射单元的尺寸也必须增大以获得日光外观。通过彼此并排放置多个光透射单元，每个光透射单元接收来自光源的有限子区域的光，并且正因为如此，其尺寸可以减小。因此，光透射单元的长度可以减小，并且可以在具有相对大的光发射表面的光源或照明器前面应用光透射单元的相对薄的层。因此，光源或照明器与光学元件的组合的尺寸保持在可接受的限度内。

多个光透射单元布置在光栅结构中。这意味着光透射单元以规则图案放置在一起，每个光透射单元具有多个相邻的光透射单元，所有光输入窗口面对特定方向，并且因此所有光输出窗口面对作为与该特定方向相反的方向的另一个方向，并且因此光学元件成为邻近光透射单元层。具有光透射单元的光栅结构的光学元件沿着相对大的区域提供均匀的光输出，假定光源向所有光透射单元提供同一类型光的话。进一步地，可以非常高效地制作光学元件，因为邻近的光透射单元可以共享它们的壁：壁的一侧面向第一光透射单元并且另一侧面向邻近第一光透射单元的第二光透射单元。

光学元件进一步包括光漫射器，所述光漫射器放置在距光透射单元的光出射窗口的有限距离处以用于漫射通过光出射窗口发射的光。光漫射器应当微弱地漫射光。该微弱光漫射器有助于在直接源自光源的（白）光与更为有色的光之间的更平滑过渡，并且在用于多个光透射单元的光栅前面的情况下，可以导致更均匀的光发射并隐藏光透射单元壁的边缘。

注意在其中使用没有附加光学器件的点光源（诸如LED）的情况下，漫射器帮助遮挡点光源的点状且非常亮的外观。而且，由于光透射通道具有透射壁，所以各个点光源在较大的角度下将由于光透射通道与壁之间的界面对光的许多反射和透射而变得几乎不可见。这是相当有利的。

按照本发明的第二方面，提供一种照明器，其包括按照本发明的第一方面的光学元件。

按照本发明的第二方面的照明器提供与按照本发明的第一方面的光学元件相同的益处并且具有带有与光学元件的对应实施例类似效果的类似实施例。

本发明的这些和其他方面根据下文描述的实施例是清楚明白的并且将参考下文描述的实施例进行阐明。

本领域技术人员将领会到，前面提到的本发明的实施例、实现方式和/或方面中的两个或更多个可以以认为有用的任何方式进行组合。

本领域技术人员在本描述的基础上可以实现对应于所描述的光学元件的修改和变型的光学元件或照明器的修改和变型。

附图说明

在图中：

图1示意性地示出了按照本发明的第一方面的包括光栅结构、漫射器和边缘壁的光学元件的截面，

图2示意性地示出了包括多个光透射单元的光学元件的截面，

图3a示意性地示出了光学元件内的光透射单元的截面，

图3b示意性地示出了光学元件内的光透射单元的另一个实施例，

图4a示意性地示出了包括多个光透射单元的光栅结构的实施例，

图4b示意性地示出了包括多个光透射单元的光栅结构的另一个实施例，

图4c示意性地示出了包括多个光透射单元的光栅结构的优选实施例，

图5示意性地示出了包括光栅结构中的多个光透射单元、漫射器和边缘壁的光学元件的另一个实施例，

图6示意性地示出了沿着平行于光透射单元的光输入窗口的平面的截面。边缘壁被示出为黑线并且定位为邻近光透射单元行。边缘壁的至少一部分是镜面反射的并且所以虚线示出所获得的镜像，这创建明显连续的光栅结构。

图7示意性地示出了沿着平行于光透射单元的光输入窗口的平面的截面。边缘壁被示出为黑线并且定位为使得其穿过光透射单元行的中心并且所以形成镜像并因此创建明显连续的光栅结构。

图8示意性地示出了沿着平行于光透射单元的光输入窗口的平面的截面。边缘壁被示出为黑线并且定位为使得其穿过邻近光透射单元行，然而其不穿过该光透射单元行的中心并且所以形成的镜像在光栅结构中创建不连续性，并且

图9示意性地示出了按照本发明的第二方面的照明器。

应当注意的是，相同的参考数字表示的项目在不同的图中具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。在已经解释这样的项目的功能和/或结构的情况下，没有必要在具体实施方式中重复其解释。

这些图纯粹是图解式的并且未按比例绘制。特别地出于清楚起见，极大地夸大一些尺寸。

具体实施方式

在图1中示出光学元件的第一实施例。该光学元件包括光栅结构140中的多个光透射单元、漫射器145和边缘壁130。光源102朝向光栅结构140发射光。

光栅结构140包括多个光透射单元（未示出）。每个光透射单元包括使光源140所发射的光的一部分准直的光透射通道、光输入窗口、光出射窗口、以及置于光输入窗口与光出射窗口之间的壁。置于光输入窗口与光出射窗口之间的该壁在预定义光谱范围内是透射的。

具有与光源相同颜色的准直光114和透射通过多个光透射单元的侧壁的光112通过光透射单元的光出射窗口离开光栅结构140。在朝向选取用于透射单元壁的透射光的颜色改变的颜色中发射光112。

光源102所发射的白光114具有某些特性，比如颜色空间（例如，CIExyz颜色空间）中的特定色点，并且光112在特定的角度光发射分布内发射并且由于透射通过光透射单元壁而带有颜色。

白光114和光栅结构140所透射的有色光112可以撞击在光学元件的侧壁130上。侧壁130的一个面是具有镜面反射性的区135并且将使撞击在其上的光反射回到通过光栅结构140、漫射器145和边缘壁130的合作而形成的腔室125中。

光通过漫射器145离开光学元件，漫射层145的微弱漫射有利于获得具有直接源自光源102的光114与透射通过光透射单元的壁的有色光112之间的平滑过渡的光发射分布。

在实施例中，光漫射器使透射通过光漫射器的角度光发射分布的半高全宽（FWHM）角度增大不超过20°。

如果光漫射器漫射太多（这意味着角度光分布的角度增大太多），则光学元件所生成的天空光外观被抵消，因为直接源自光源的（白）光和更为有色的光在所有光发射角度下混合太多。因此，漫射应当保持在可接受的限度内并且因此角度光分布的FWHM角度的最大增大为20°。

光漫射器也可以是各向异性漫射器，这意味着FWHM角度的增大在一些方向上比在其他方向更大；例如在x方向上为5°并且在y方向上为10°。

在实施例中，光漫射器使透射通过微弱光漫射器的角度光分布的半高全宽（FWHM）角度增大不超过10°。

在又一个实施例中，光漫射器使透射通过微弱光漫射器的角度光分布的半高全宽（FWHM）角度增大不超过5°。

因此，光学元件在相对于元件光出射窗口的法线的相对小发射角度下发射具有与光源102相同色点的光114。在实施例中，光源102的特定色点是在颜色空间中靠近颜色空间的黑体线的点。直接阳光也具有黑体线上或者靠近黑体线的色点。因此，如果光源102发射靠近黑体线的色点处的光，则观看者将准直光束114体验为直接阳光。有色光112也在相对于元件光出射窗口的法线的相对大光发射角度下发射。这样的光可以例如是蓝色或红色或橘黄色，蓝色将允许光被观看者体验为更标准的日间天空光外观，而红色或橘黄色将创建日出或日落外观。

图2示意性地呈现了包括多个光透射单元203的光学元件的截面。多个光透射单元203共享壁208并且光透射通道216存在于共享壁208之间。光透射单元203中的每一个以与图1的光学元件相同的方式操作。光学元件包括具有多个单元的光栅层并且这可以放置在平坦光源202前面，所述平坦光源202发射具有半高全宽（FWHM）角度α ₁ 的特定角度光发射分布中的光204。光透射单元203使从平坦光源202所接收的光204的一部分朝向具有FWHM角度α ₂ 的准直光束214准直。要注意的是，α ₂ <α ₁ 。进一步地，光学元件在相对大的光发射角度下发射有色光212。有色光212的角度光发射分布在小的光发射角度下可以具有相对低的光量，并且角度光发射分布具有最大光发射β。要注意的是，β>α ₁ 。作为准直光束214和大光发射角度下的有色光212的组合的光被体验为令人愉快的人造天空光。

每个光透射通道216具有长度L，其是沿着壁208从光输入窗口206到光输出窗口210的最短距离。光透射通道216具有直径d，所述直径d是在平行于光输入窗口206的假想平面中测量的光透射通道216的平均直径。直径d与长度L之间的比率大于0.2以获得对从光源202所接收的光204的一定准直并且以在相对大的光发射角度下获得一定量的有色光212。尤其是，应当限制在大于60度的光发射角度下发射的光量以防止太多眩光（例如，少于每平方米1000尼特或坎德拉）。如果该比率大于0.2（这意味着光透射通道相对平坦），则没有太多光撞击在壁处并且作为结果没有太多光透射通过光透射单元壁并且然后在大于60度的角度下或者甚至在更小的光发射角度（例如30度）下通过光出射窗口发射。要注意的是，在相对大的光发射角度下的光发射还取决于光源的特性。如果光源在相对大的光发射角度下仅发射少量光，则没有多少光落在壁上。如果光源在相对大的光发射角度下发射其大量发射光，则壁将在相对意义上透射多得多的光。因此，该比率还应当适配于光源的特性。

在又一个实施例中，光透射通道的直径与光透射通道的长度之间的比率大于0.5。在另外的实施例中，该比率大于1.0。

在实施例中，光透射通道的最长线性距离与光透射通道的高度之间的比率大于1.0。

多个光透射单元203相对于彼此以一定的间距p放置。该间距p被限定为从光透射单元203的中心点204到相邻光透射单元203的中心点204的最短距离。壁208具有一定厚度th。壁208的厚度th被限定为从壁208的面向特定光透射通道216的表面朝向壁208的面向相邻光透射通道216的另一个表面的最短距离。壁208的厚度th应当小于其中放置多个光透射单元203的光栅结构的间距p的1/3。必须限制壁208的厚度th，因为壁208有助于光学元件的低效，因为撞击在壁208的面向光源202的边缘207上的光源202的光204并不透射通过光学元件。进一步地，壁208的面向观看者的另一个边缘209被观看者看到并且干扰光学元件所创建的天空光外观。

在实施例中，壁208的厚度th小于光栅结构的间距p的1/6。在又一个实施例中，壁208的厚度th小于光栅结构的间距p的1/9。

在实施例中，壁208的面向光源202的边缘207是反射的或者白色漫反射的。然后该光被反射回到光源202并且在光源202可以将光反射回到光学元件的意义上可以回收。

图3a示意性地呈现了光学元件内的光透射单元的截面。被描绘为点源的光源302将基本上白色光发射到光透射单元中。具有所描绘的角度α内的光发射角度的光透射通过光透射单元而不受干扰。来自光源302的角度α之外的光撞击在有色透明壁308上并且透射通过吸收与壁308的颜色互补的颜色分量的壁。光312具有增强的颜色分量，这意味着光312具有比从光源302所接收的光更饱和的颜色。因此，与先前的实施例一致，光学元件在相对小的光发射角度下发射白光314，并且在相对大的光发射角度下发射有色光312，并且因此创建天空光外观。

要注意的是，光出射窗口的一部分与光输入窗口相对，并且光出射窗口的一部分由透明壁308形成。直接源自光源的光314透射通过与光输入窗口相对的部分，并且有色光312透射通过由透明壁308形成的光出射窗口的部分。然而，在相对大的光发射角度下通过光出射窗口发射的光将带有颜色。进一步地，如果在比如图2的光学元件那样的光学元件中，所有壁将在预定义光谱范围内是光透射的，则每个光出射窗口也发射有色光（其经由相邻单元的壁接收）。同样在这种情形下，有色光主要在相对大的光发射角度下发射。

图3b示意性地示出了光学元件内的光透射单元的另一个实施例。光学元件的光透射单元的壁352在从光输入窗口356朝向光出射窗口360的方向上逐渐变尖。这可以是有利的，因为在朝向光学元件观看时，观看者看不到壁352的边缘。进一步地，还如其他实施例中所示的，壁352的中心线358基本上垂直于光输入窗口356。在光透射单元的另一侧处是基本上平行于光输入窗口356的光出射窗口360。

图4a示意性地示出了包括多个光透射单元403的光栅结构的实施例。光透射单元403的截面的形状是正方形。进一步地，光透射单元403的壁在预定义光谱范围内是透射的并且可以由合成材料制成。光栅结构440可以用注射模制工艺制作。还指示了先前讨论的光透射单元403的参数，比如间距p、壁的厚度th和光透射通道的长度L。

要注意的是，光栅结构440内的光透射单元的壁是透明的。因此，观看者在较大的观看角度（相对于与光输入窗口相对的光出射窗口的部分的法线而限定的）下看到更暗的颜色，因为在这些角度下的光线透射通过多个接续的壁，在每个壁处颜色得以加强。

图4b示意性地示出了包括多个光透射单元453的光栅结构的另一个实施例。光透射单元453的截面的形状是六边形。进一步地，光透射单元453的壁是带颜色的并且可以由合成材料制成。光栅结构490可以用注射模制工艺制作。还指示了先前讨论的光栅结构490和光透射单元453的参数，比如间距p、壁的厚度th和光透射通道的长度L。

图4c示意性地示出了包括多个光透射单元453的光栅结构的优选实施例。光透射单元453的截面的形状是圆形。进一步地，光透射单元453的壁是带颜色的并且可以由合成材料制成。光栅结构490可以用注射模制工艺制作。还指示了先前讨论的光栅结构490和光透射单元453的参数，比如间距p、壁的厚度th和光透射通道的长度L。

在另一个实施例（未示出）中，壁具有颜色梯度，例如从靠近光输入窗口的白色到光出射窗口处的带颜色。当观看者在较大的观看角度下朝向光学元件观看时，这创建朝向更饱和的颜色的平滑过渡。

图5示意性地示出了包括光栅结构540中的多个光透射单元、漫射器545和边缘壁530的光学元件的另一个实施例。光源502朝向光栅结构540发射光。具有与光源相同颜色的准直光514和透射通过多个光透射单元的侧壁的光512通过光透射单元的光出射窗口离开光栅结构540。

白光514和光栅结构540所透射的有色光512可以撞击在光学元件的侧壁530上。可以看到，置于光栅元件540与漫射器545之间的侧壁530的部分向内延伸到通过光栅结构540、漫射器545和边缘壁530的合作而形成的腔室525中。边缘壁的该延伸部分是具有镜面反射性的区535并且将使撞击在其上的光反射回到腔室525中。

边缘壁延伸部的距离D可能在光透射单元的间距的0.5到5倍范围内。光透射单元的间距与D之间的关系是重要的，因为它允许将边缘壁530的镜面反射区535放置在垂直于光栅结构540的对称平面处。下面将在图6a-c中更充分地解释这个概念。

光通过漫射器545离开光学元件，漫射层545的微弱漫射有利于获得具有直接源自光源502的光514与透射通过光透射单元的壁的有色光512之间的平滑过渡的光发射分布。

图6示意性地示出了沿着平行于光透射单元603的光输入窗口的平面的光栅结构的截面。边缘壁的镜面反射区635定位为邻近光透射单元603的行。镜面反射区635的定位使得如果在大观看角度下观看光学元件，则光栅结构640看起来在镜面反射区635中连续而在密度上没有任何明显断点，从而给出光栅结构640的镜像641。

图7示意性地示出了沿着平行于光透射单元703的光输入窗口的平面的光栅结构的截面。边缘壁的镜面反射部分735定位为使得其穿过邻近光透射单元703的行的中心。镜面反射区735的定位使得如果在大观看角度下观看光学元件，则光栅结构740看起来在镜面反射区735中连续而在密度上没有任何明显断点，从而给出光栅结构740的镜像741。

图8示意性地示出了沿着平行于光透射单元803的光输入窗口的平面的光栅结构的截面。边缘壁的镜面反射区835定位为使得其穿过邻近光透射单元803的行，然而其并不穿过该邻近光透射单元行的中心。当在大观看角度下观看光学元件840时，光栅结构840看起来在镜面反射区835中连续。然而，在密度上存在明显断点，并且在光栅结构840与镜像841会合之处存在视觉不连续性。这是要避免的，因为其损害光学结构的外观。

图9示意性地示出了按照本发明的第二方面的照明器900的实施例。照明器900包括按照先前实施例之一的光学元件。该光学元件在图9中示意性地示出为具有照明器900的光发射表面处的光栅结构。照明器进一步包括沿着相对大的表面发射光的平坦光源。

在实施例中，光透射通道是透明的。光透射通道可以填充有空气或另一种透明材料，诸如玻璃或透明合成材料。在又一个实施例中，光透射通道是完全封闭的空间，其填充有清澈的液体。

在另一个实施例中，光栅结构是拉长层的展开堆叠。成对的接续层在多个点处结合在一起。接续层的接续对在不同点处结合在一起。这些层形成光透射通道的壁，并且光透射通道由拉长层的展开堆叠的两个接续层之间的空间形成。可以通过胶合实现各层的以点方式的结合。可以非常高效地制作这样的光栅结构。有色材料的拉长条带接续地胶合在一起，使得接续层的接续对的胶合点在顺着拉长层的方向上不同，并且在胶合之后，使拉长层的堆叠展开以获得光栅结构。进一步地，除了可以高效地制作这样的结构的事实之外，实施例在光栅结构的分布和储藏方面可以导致进一步的益处。即，没有必要在将各层胶合在一起之后立即使各层的堆叠展开。这也可以正好在将光栅结构布置于光源或照明器前面之前执行。因此，在将各层胶合在一起之后，堆叠可以以其最紧凑的形状而储藏或分布。

应当注意的是，前面提到的实施例举例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多供替换的实施例而不偏离所附权利要求的范围。

在权利要求中，放置在括号之间的任何参考符号不应当被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变化形式的使用并不排除除了权利要求中所述的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”并不排除多个这样的元件的存在。在枚举若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以由同一个硬件项目体现。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的仅有事实并不指示这些措施的组合不能用来获利。

Claims (9)

1.一种用于在光源前面使用以用于获得天空光外观的光学元件，所述光学元件具有元件光输入窗口和元件光出射窗口；其中光学元件包括位于元件光输入窗口处的光栅结构、与光栅结构相对地位于元件光出射窗口处的漫射器、以及在光栅结构与漫射器之间延伸的边缘壁；光栅结构、漫射器和边缘壁限定腔室；

其中光栅结构包括多个光透射单元，每个光透射单元包括：

–用于使光源所发射的光的一部分准直的光透射通道，

–处于光透射通道的第一侧处以用于接收来自光源的光的光输入窗口，

–用于发射光的光出射窗口，光出射窗口的至少一部分布置在光透射通道的与第一侧相对的第二侧处，以及

–置于所述光输入窗口与光出射窗口的所述部分之间的壁，所述壁包围光透射通道，壁的至少一部分在预定义光谱范围内是透射的以用于在相对于所述光出射窗口的部分的法线的相对大光发射角度下获得有色光发射；并且布置为垂直于光栅结构的边缘壁的表面是镜面反射的以用于镜面反射从光栅结构发射且朝向所述漫射器撞击在边缘壁的所述表面上的光。

2.按照权利要求1的光学元件，其中光栅结构被配置成与边缘壁的第一部段合作，并且漫射器被配置成与所述边缘壁的第二部段合作；所述边缘壁具有置于所述光栅结构与所述漫射器之间的部分，所述部分向内延伸到所述光学元件的腔室中并且包括所述镜面反射表面。

3.按照权利要求2的光学元件，其中边缘壁的所述部分向内延伸到所述光学元件的腔室中的程度（D）在光栅结构的间距（p）的0.5到5倍范围内，其中光栅结构的间距（p）由从光透射通道的中心点到相邻光透射通道的中心点的距离限定。

4.按照任一项前面权利要求的光学元件，其中镜面反射表面沿着垂直于所述光栅结构的光栅结构的假想对称平面进行布置。

5.按照任一项前面权利要求的光学元件，其中光栅结构与漫射器之间的距离（cd）在光栅结构的间距（p）的1到10倍范围内，其中光栅结构的间距（p）由从光透射通道的中心点到相邻光透射通道的中心点的距离限定。

6.按照任一项前面权利要求的光学元件，其中沿着平行于光输入窗口的假想平面的光透射通道的截面的形状是以下之一：圆、椭圆、三角形、正方形、矩形或六边形。

7.按照任一项前面权利要求的光学元件，其中所述有色光发射是蓝色、红色和橘黄色光发射中的至少一个。

8.一种照明器，包括按照权利要求1的用于获得天空光外观的光学元件。

9.一种照明器，包括光源和按照权利要求1的用于获得天际线外观的光学元件，其中光源被配置成朝向所述光学元件的元件光输入窗口发射光。