CN105980769B - 舒适的分布式led照明 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明系统（1），包括布置在网格（2）中的至少16个照明单元（100），所述网格（2）在至少一个方向上具有在4‑16mm范围中的最近邻照明单元（100）之间的中心到中心距离（d），其中每一个照明单元（100）包括光源（110）和配置成控制由光源（110）生成的光（101）的射束形状的光学元件（20），其中每一个照明单元（100）配置成生成具有至少100 lm的光通量的所述光（101），并且其中照明系统包括作为一个发光表面的多个网格（2），其中在两个最近邻网格（2）之间配置没有照明单元（100）的中间区（300），并且在至少一个方向上具有至少35mm的最近邻网格（2）之间的最短距离（d3）。

Description

舒适的分布式LED照明

技术领域

本发明涉及包括多个照明单元的照明系统。本发明还涉及包括这样的照明系统的灯（或灯具），以及这样的照明系统或灯的应用。

背景技术

灯的不舒适的眩光问题在本领域中是已知的。US2010117100例如描绘了一种发光模块，其使得难以感测眩光并且其抑制发光二极管芯片的温度上升并且具有成本优势。发光模块设有利用具有1 W/mk或更小的热导率的非金属构件形成的基体。在基体中，多个LED芯片与彼此间隔开10至30mm，并且当它们正常点亮时其结温优选地设置在90℃或更低处。提供了一种覆盖邻近发光二极管芯片之间的区域的半透明密封构件。

US20130107530公开了一种包括多个网格中的多个照明单元的照明系统，其中最近邻网格之间的最短距离为大约20mm。

发明内容

本发明特别地关注用于大范围应用的LED（发光二极管）照明器，诸如用于道路（包括街道）、（室外）运动区域、立面等的照明（也参见下文）。本发明还关注泛光照明（或区域照明）、工业照明、这样的厂址或工厂（室内）、高天花板零售店等。在所有这些情况中，高光学效率应当与光的精确分布组合。因此，使用准直器或透镜的光学系统比使用反射器的系统优选。看起来具有漫射或不透明窗口的照明器缺少定义明确的光分布和高效率二者；因而不对这些进行进一步研究（也参见下文）。

令人惊喜地是看起来，例如LED的矩形网格，每一个具有其自身的准直器，并且具有大约25mm间距，不提供效率、强度和/或眩光方面的充分结果。当高功率到中等功率LED用在这些系统中时，一方面强度可能被获得，但是另一方面眩光看起来令人不满意。

关于这些照明器的问题在于，例如道路使用者，汽车驾驶员和行人二者，体验不舒适的眩光。不舒适的眩光已经被长时间知晓并且同样“常规”光源可以导致相当大的不舒适的眩光。对此的一个示例是安装在照明器中的紧凑HID灯，其中灯头处于道路使用者的直接视野中。照明专业人员和天真的观察者二者都报告，与来自具有发光表面上的均匀亮度分布的源的眩光相比，他们体验来自LED网格的更多不舒适的眩光。

因而，本发明的一方面是提供一种可替换的照明系统和包括这样的照明系统的可替换的灯，其优选地进一步至少部分地消除以上描述的缺陷中的一个或多个，但是其特别地为基于固态源的，诸如基于LED的。

不舒适的眩光的当前模型考虑若干因素：（i）源的总亮度或观察者眼睛处的结果得到的照度；（ii）发光表面（LES）的大小（面积），视野中的眩光源的位置（偏心率）。由于由照明应用规定我们将强度分布和偏心率看作固定且给定的数据，因此减少不舒适的眩光的仅有方式是增加源大小。对于（LED）网格，这将意味着增加LED间距，由此增加“表观的”总发光表面并且因此降低源的平均亮度（同样参见上文）。这通过所有已知眩光模型反映，诸如例如眩光指数，或由VanBommel和De Boer引入并且在1976年被CIE接受的（诸如用于道路照明中的不舒适的眩光）眩光控制标记，，或者视觉舒适概率（VCP）模型，或统一眩光评级（UGR）模型（特别地用于室内照明），或用于来自室外照明的不舒适眩光的较新的模型，其由Bullough基于观察者眼睛上的光照开发，不考虑源的位置、大小或亮度等。

令人惊喜地发现，特征的组合，包括特定光源配置和具有大约16mm以下间距的网格，提供比具有较大间距明显更少的眩光。在第一方面中，本发明提供一种照明系统，包括布置在网格中的至少16个照明单元，网格在至少一个方向上具有4-16mm范围中的最近邻照明单元之间的中心到中心距离（d），其中每一个照明单元包括光源和特别地配置成控制由光源生成的光的射束形状的光学元件，其中每一个照明单元配置成生成具有至少50流明、甚至更特别地至少100 lm的光通量的所述光，并且其中照明系统包括作为一个一体发光表面的多个网格，其中在两个最近邻网格之间配置没有照明单元的中间区，并且在至少一个方向上具有至少35mm的最近邻网格之间的最短距离（d3）。

特别地，这样的照明系统可以用于照射大且高的室内区域以及还有室外区域。人们可能考虑例如照射表面，特别是竞技场、体育馆、歌剧院、电影院等的地板或地面，或道路、步行区域、人行道、自行车道、广场、高天花板照明、工业室内照明、零售室内照明、机库照明等。人们可能考虑例如照射表面，特别是开放地点、跑道、飞机跑道和添建区域。在本文中，术语“道路”特别地涉及铺面道路，其被设计用于诸如汽车、机动车、卡车或摩托车之类的机动化车辆的运输。在本文中，术语“跑道”或“飞机跑道”特别地涉及铺面道路，其设计用于飞机或飞行器的起飞和/或降落。

利用本系统，可以提供没有或具有相对低的（不舒适）眩光的出奇好且强大的照明系统。这对于表面上的人而言（包括行进在所述表面上的车辆中的人）当然是感兴趣的。这样的人可以接收良好照明而没有大量眩光问题，这可以增强体验、安康和/或安全性。因此，本发明特别地提供一种舒适的分布式LED照明。

网格可以是不规则的、规则和不规则的组合，但是特别地是规则的。照明系统包括多个网格，其中在两个最近邻网格之间配置没有照明单元的中间区，并且在至少一个方向上具有至少35mm的最近邻网格之间的最短距离（d3）。那些单独网格之间的较短距离可能再次导致眩光的增加。涉及方向的相同方面在此关于最近邻网格之间的最短距离而适用。然而，要指出的是，所取的距离是最短距离而非间距。因而，至少35mm的距离是在其中原则上没有发现光源的距离。该部分或这些部分在本文中还被指示为中间区。表述“一个一体发光表面”意在表达网格一起被观察为用于至少3米的常用观察距离的一个相干光发射部分。由于关于“相干效应”的损失的不期望的增加的风险的缘故，网格之间的距离优选地不应当变得太大，例如不大于85mm或100mm。

如以上所指示的，每一个照明单元特别地具有至少50流明（lm）的光通量，这样特别地至少100 lm。甚至更特别地，每一个照明单元特别地具有至少125流明的光通量，诸如至少150流明。原则上，照明系统还可以包括具有至少30流明的平均光通量的照明单元，甚至更特别地至少100流明，再甚至更特别地至少125流明，诸如至少150流明（平均光通量），其中一些照明单元可能在50流明以下，或100流明以下等，并且其他照明单元可以在此以上。然而，从最小光通量的偏离特别地小于25%。要指出的是，至少50流明的最小水平、甚至更特别地至少100流明（和类似相位）涉及最大容量处的照明单元。当该容量在大约100流明以下时，特别地在50流明以下，由照明系统提供的强度可能太低。另外，如本文所给出的，网格定义的优点可能未被完全利用。特别地，最小水平为大约150流明。另外，当照明系统配置成提供至少100 lm/p²的光通量时可以获得良好的结果（其中p是以mm为单位的间距）。

照明系统可以包括至少16个照明单元，诸如16-256个照明单元，比如至少32个照明单元，或至少64个照明单元，尽管甚至多于256个照明单元可以是可能的。令人惊奇的是，发现4-16mm、特别地4-14、甚至更特别地6-14mm的范围中的距离、特别是间距，提供关于眩光的最佳结果。根据模拟和测量，在大约25mm以上的眩光大幅增加；另外大约14mm以下的眩光中明显（进一步）减少。因而，特别地，在14mm以下眩光可以是最小的。因而，在实施例中，最近邻照明单元之间的距离（d）在6-14mm的范围中。

在本文中，应用短语“在至少一个方向上具有最近邻照明单元之间的中心到中心距离（d）”。假定规则配置，可以在不同的两个（可选地正交）方向上存在值不同的间距，诸如在六边形配置中情况可能是这样。然而，在立方体配置中，垂直方向上的间距是相同的。另外，如以下将阐述的，对于某些应用，一个方向上的距离或间距可以比其它方向上的更相关。因而，特别地，本发明提供一种照明系统，其包括布置在网格中的至少16个照明单元，该网格（在至少一个方向上）具有在4-16mm范围中的最近邻照明单元之间的间距，其中每一个照明单元包括光源和特别地配置成控制由光源生成的光的射束形状的光学元件，其中每一个照明单元配置成生成具有至少50流明、诸如至少100 lm的光通量的所述光。因此，在实施例中，网格是具有在4-16mm范围中的一个或多个间距（p）的规则网格。

原则上，至少16个照明单元的配置也可以是不规则的，或者规则网格分布与其中不规则布置的另外的照明单元的组合。在这样的配置中，取代于术语“间距”，可以使用术语“距离”。至少在一个方向上，照明单元的布置必须遵从以上指示的距离条件。在不规则系统或者规则网格分布与其中不规则布置的另外的照明单元的组合中，在特定实施例中，最近邻照明单元之间的平均中心到中心距离（d）应当在所指示的范围中。对于规则网格，在某方向上的平均中心到中心距离（d）将与（在所述方向上）间距相同。

术语“最近邻”在本领域中是已知的。另外，对于照明单元之间的距离的定义，应用中心到中心距离。一般而言，在某方向上的邻近照明单元之间的最短距离为在所述方向上的中心到中心距离的0-90%的量级，诸如40-80%的量级上。关于最近邻照明单元之间的中心到中心距离（d）的条件应当特别地适用于所有光源中的至少80%，特别地所有光源的至少94%。

如以上所指示的，每一个照明单元包括光源和（特别地）配置成控制由光源生成的光的射束形状的光学元件。光源可以是任何光源，可以特别地包括固态LED光源（诸如LED或激光二极管）。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-20个（固态）LED光源。因而，术语LED还可以是指多个LED。在照明单元中，特别地配置成控制由照明单元生成的光的射束形状的光学元件控制一个或多个光源的射束形状。因而，当光学元件包括反射器时，一个或多个光源（至少部分地）布置在反射器中。当光学元件包括透镜时，所有一个或多个光源的光将（至少部分地）通过所述透镜。光学元件可以包括反射器、透镜和反射器和透镜的组合中的一个或多个。特别地，光学元件因而既不是漫反射的也不是半透明的（分别地）。

在特定实施例中，光源包括固态光源和从反射器和透镜的组选择的光学元件。因而，在特定实施例中，每一个照明单元包括多个光源，并且所述光学元件配置成控制由多个光源生成的光的射束形状，其中每一个照明单元配置成生成具有至少50 lm、特别地至少100 lm的所述光通量的所述光。

短语“其中每一个照明单元包括光源和特别地配置成控制由光源生成的光的射束形状的光学元件”特别地指示所有照明单元中的至少88%、甚至更特别地至少94%具有（多个）光源和特别地配置成控制由（多个）光源生成的光的射束形状的光学元件的这样的配置。

特别地，（多个）光源可以配置成生成白光。要指出的是，在实施例中，术语“光源”可以因而是指多个光源。本文中的术语白光对本领域技术人员是已知的。它特别地涉及具有在大约2000和20000 K之间的相关色温（CCT）的光，特别地2700-20000 K，对于一般照明特别地在大约2700 K和6500 K的范围中，并且出于背光照明目的特别地在大约7000 K和20000 K的范围中，并且特别地在距BBL（黑体轨迹）大约15个 SDCM（颜色匹配的标准偏差）内，特别地在距BBL大约10个 SDCM内，甚至更特别地在距BBL大约5个 SDCM内。

然而，光源还可以配置成生成彩色光。再次，术语“光源”可以是指多个光源。一般而言，每一个光源将配置成提供基本上相同类型的光，诸如在CIE图的x和/或y坐标的10%差异内。然而，光源可以在实施例中在颜色方面是可调谐的。可选地，多个光源包括（多个）光源的一个或多个子集，其在颜色和强度中的一个或多个中、特别地至少在强度方面是可单独控制的。

上文中，关于至少16个照明单元的网格描述了照明系统。在本发明的特定实施例中还提供一种照明系统，其中该照明系统包括多个网格，其中在两个最近邻网格之间配置没有照明单元的中间区，并且在至少一个方向上具有至少50mm的最近邻网格之间的最短距离（d2）。涉及方向的相同方面在此关于最近邻网格之间的最短距离而适用。然而，要指出的是，所取距离是最短距离，而不是间距。因而，至少50mm的距离是在其中原则上没有发现光源的距离。该部分或这些部分在本文中还指示为中间区。

光学元件可以特别地配置成提供从照明系统逸出的光的非朗伯分布。特别地，射束被提供有小于160°、特别地小于145°的开口角。在该开口角内，可以发现光通量的大部分，诸如至少75%。对于运动照明，开口角可以特别地为4-60，诸如5-20°，其中特别地强度的至少75%在该角度内。对于街道照明，开口角可以特别地在145-160°的范围中，其中特别地强度的至少75%在该角度内。对于工业照明，开口角可以特别地在30-160°的范围中，其中特别地强度的至少75%在该角度内。因而，特别地，射束被提供有4-160°范围中的开口角，其中特别地强度的至少75%在该角度内。

在特定实施例中，至少16个照明单元配置成生成照明系统光的射束，其中射束具有4-60°范围中的开口角（θ），其中光通量的至少75%在所述开口角（θ）内，特别地用于诸如运动照明或竞技场照明之类的特定应用。

在两个或更多（空间分离的）网格可用的情况中，参见上文，因而结果得到的射束可以是平行定向的，但是还可以定向在不同方向上。这可以取决于所期望的应用。另外，同样关于一个网格，可以生成多于一个射束，这取决于光学元件（即透镜和/或准直器）的配置。然而，特别地，每一个射束具有5-160°范围中的开口角（θ），其中光通量的至少75%在所述开口角内。

照明系统可以原则上布置在任何地方和在任何位置处。照明系统可以是站立配置或悬挂配置或地板或地面上的配置的部分，或者部分地集成在地板或地面中（诸如用于泛光照明）等。在另外的方面中，本发明还提供包括如本文所描述的照明系统的灯，其中该灯进一步包括配置成（在照明系统的使用期间）将照明系统定位在距要照射的表面至少3.0m的距离处的定位元件，特别地在表面之上至少3.5m的高度处。特别地，该距离可以是4m，或甚至4.5m或更高。这可以例如是支架、杆（用于照明系统）、塔（或照明系统）等。可选地，定位元件还可以包括用于照明单元的悬挂配置的元件。

要指出的是，术语“照明系统”还可以是指多个照明单元，例如如一般在体育场照明中的情况。另外要指出的是，在应用多个照明系统的情况下，同样在这样的配置中特别地在两个最近邻网格之间配置没有照明单元的中间区，并且在至少一个方向上具有至少35mm的最近邻网格之间的最短距离（d2）。如对本领域技术人员将清楚的，本发明还提供包括如本文所限定的多个照明系统的（这样的）灯。

在又一方面中，本发明还提供如本文所限定的照明系统的应用或如本文所限定的灯的应用，其中照明系统配置在从包括室内地板或室外区域的组选择的表面之上的至少3.0m的高度处。例如，在这样的应用中，照明系统可以配置在道路表面之上的至少3.5m的高度处。一般而言，针对大多数应用的高度将更大，诸如至少4.5，甚至高达50m，或者甚至更高。术语“应用”特别地是指照明系统和要由照明系统照射的表面的组合，该表面比如室内地板或室外区域。

在特定实施例中，应用（因而）包括道路，并且道路具有长度轴，其中照明系统的至少16个照明单元布置在网格中，该网格在至少一个方向上具有在4-16mm范围中的最近邻照明单元之间的中心到中心距离（d），其中至少一个方向在平行于道路平面并且垂直于道路的长度轴的平面中。在这样的实施例中，在平行于长度轴的方向上的间距可能与垂直于长度轴的方向上相比是较不相关的，因为人们往往在基本上平行于长度轴的方向上移动。交叉口处的照明可以因而不同地配置，其中基本上所有中心到中心最短距离、特别地在适用的情况下所有间距符合本文所指示的（多个）最优距离。

在另外的特定实施例中，照明系统配置成生成照明系统光的射束，其中该射束具有4-160°范围中的具有光通量的至少75%（也参见上文）的开口角（θ），并且其中灯特别地配置成提供相对于地球表面的竖直方向的0-90°角度内的所述射束，特别地相对于地球表面的竖直方向的0-80°，甚至更特别地相对于地球表面的竖直方向的0-60°。可选地，如上文已经指示的，灯可以配置成提供定向到不同方向的这样的射束中的两个（或可选地更多），但是例如两个具有垂直于道路并且平行于道路的长度轴的平面中的光轴。在另外的实施例中，射束可以是圆形或椭圆形射束，其中在中间具有较低强度。因而，射束可以具有（椭圆形）环状形状，其中环具有例如圆形或椭圆形形状。

因而，本发明允许如本文所描述的照明单元或如本文所描述的灯用于照射表面，而同时针对所述表面上的人最小化眩光。这可以适用于在这样的表面上站立或行走的人，但是还有诸如自行车、摩托车、汽车、卡车、公共汽车等之类的运输车辆上或其中的人。

人类视觉系统在其中亮度中的高局部梯度罕见的自然环境中演化。但是，我们应当能够看到亮度幅度的几乎5个量级之上的亮度对比。为了完成这一点，我们眼睛中的神经系统以特定方式组织。锥体取决于局部照度而向视觉系统中馈送信号。对于每一个锥体，或相邻锥体的小组，其信号取决于周围锥体上的照度而放大。视网膜包含许多类型的神经元。这些类型中的一个，所谓的“中心上”M神经节细胞，负责该机制。这些神经节细胞中的每一个收集锥体（中心）和围绕中心的锥体的环（周围）的一个或小组的信号。如果少量光落在周围上，这是针对神经节细胞的总体光水平为低并且由中心产生的信号应当放大的标志。如果周围被强烈照射，这意味着中心的信号应当“调暗”。只要中心-周围系统之上的照度不变化过多，该机制就工作良好。而且当照度变化的空间频率相对于中心-周围系统的大小为高时，这被体验为周围上的均匀光照。然而，如果视网膜处的照度示出造成中心高度明亮并且周围相对“暗”的梯度，则该系统引起问题：周围上的低照度发信号通知低总体照度水平并且使控制神经节细胞放大中心的信号。但是该信号已经由于高局部照度而是高的。该非常高的信号率使视觉皮质变得非常活跃，但是没有实际意义的“视觉内容”。在大多数人中，这造成不舒适的感觉并且片刻后感到疲劳。在更易受影响的人中，该效应可以造成偏头痛或甚至癫痫发作。

当从某个距离看向具有LED之间的相对大间距的光点网格时，接收域将被或多或少随机地照射。当间距减小时，在某个间距处，视网膜上的各个LED图像之间的视角与接收域中心的视角重合。如果LED图像的大小具有与接收域中心相同的幅度量级，但是比接收域周围小得多，这将造成前面提到的不舒适的效果。光点间距中的进一步减少将造成接收域的中心和周围被越来越均匀地照亮，从而减少不舒适。因此，将存在视角的“中等”范围，其将引起最高的不舒适。在心理学上，取代于视角，通常空间频率（1/视角）用于描述视网膜上的照亮图案的间隔。

测试具有不同间距、光学器件（或非光学器件）、强度等的若干配置。我们的实验已经示出，在每度3和8个周期之间的空间频率处体验到最高的不舒适，其中最大值在每度4至7周期之间。在道路照明实践中，绝大多数灯柱为4米和更高。偶然地，特别地在城市/购物区域中的较陈旧的照明装置中，仍旧发现3.5米高的灯柱。在暗场景中，比如其中将发现相关照明装置的那些，观察者的凝视被不利地、不知不觉地引向高照度的点。根据我们的经验，该效果限于相对于水平方向小于45度的视角。在典型道路或街道照明灯具光分布中，最大强度以及因而最高不舒适体验在水平以下大约20度的角度处发现。

在本文中，光学元件特别地为准直器或透镜，或者这些中的两个或更多的组合（例如初级和次级光学器件），其用于实现所期望的光分布。特别地，本发明不应用覆盖邻近发光二极管芯片之间的区域的半透明密封构件。因而，在如本文所限定的光学元件的下游，特别地不存在半透明密封构件或其它半透明窗口。术语“上游”和“下游”涉及项或特征相对于来自光生成部件（在此特别地为第一光源）的光的传播的布置，其中相对于来自光生成部件的光的射束内的第一位置，更靠近光生成部件的光的射束中的第二位置是“上游”，并且更远离光生成部件的光的射束内的第三位置是“下游”。

另外，可以使用术语“光点”。光点：覆盖或部分地围封一个或若干LED封装的光学元件的发光表面。在其中在一个光学元件下方/其中安装若干管芯的系统中，这些管芯将不可由实际距离（至少若干米）处的观察者分辨，并且网格中的单独点的发光表面将被看作/视为光点。如以上所指示的，间距是两个邻近光点之间的中心到中心距离。术语“照明点”可以因而是指照明单元。

另外，道路应用中的横向方向是如当向下看道路（通常平行于道路照明灯具的长度轴）时看到的横向（从左到右，水平）方向或轴；纵向方向：平行于道路轴的轴。在具有当前在市场中的分布式光点的大多数道路照明灯具中，LED安装在具有25mm间距的规则方形网格中。因此沿道路行进和观望的道路使用者（驾驶员或行人）将看到25mm的横向间距。由于道路使用者从某个距离看到灯具的角度的缘故，横向行之间的纵向间距将看起来更小。横向和纵向方向之间的区别在其中不存在如例如在典型的灯杆顶城市灯具或建筑泛光灯中的典型视图方向的灯具中不是相关的。在我们的中心洞悉上构建并且通过我们的实验验证的模型预测随着减小的间距，不舒适将减少。

特别地，灯具或照明系统的光点定位在小于大约16mm、诸如15mm、优选地甚至小于12mm的间距处。根据当前的普遍理解，减小相等总通量处的间距将减小发光表面，其在相等总通量处，将增加眩光。根据我们基于我们的新洞悉的研究工作，间距中的所述减小将明显减少而不是增加不舒适的眩光感知。

临时暴露于充分高的明亮度的源导致余像的形成，其既是削弱能力的又是不舒适的。在已经瞥见眩光源之后，在视网膜处形成大约源的大小的余像。瞥过眩光源产生线条形状的余像，跟随视网膜之上源的轨迹。显然，较大源导致较大余像。

让我们将以下LED网格视为参考，其具有100 lm的每LED的光通量并且具有25mm的间距，对应于160klm.m-2的发光度，引起相当大的不舒适的眩光。我们的工作暗示了不舒适的眩光可以通过减小LED之间的间距来减少。现在这可以以两种方式实现。保持系统的总通量相等，我们可以增加放置在相同发光表面中的LED的数目。当源的亮度减小时，不舒适的眩光中的减少符合现有模型和理解。事实上，将其凝视固定在光源处的人们的不舒适的眩光的感知随间距线性减小。可替换地，我们可以保持总通量和LED数目相等，仅减小间距并且因而减小发光表面的大小。在该情况中，二等分间距将以因子4减小发光表面，以相同因子增加发光度。与当前所认为的相反，在该情况中，同样将相当大地减少不舒适的眩光。

如之前所提到的，发光表面的大小确定余像的大小。如果观察者不将其凝视固定在光源处，而是让他的凝视瞥过它，则由余像造成的不舒适甚至更大。因此在实际条件中，较小光源的不舒适眩光感知甚至低于在此处所示出的静态测试中。因此，由于两种效果的组合，后一选项将导致低得多而不是更高的不舒适的眩光。

初始测试示出，如果我们将我们的参考矩阵的不舒适眩光感知（dgp）与具有至少500 klm.m-2的发光度（M）和最大14mm的间距的矩阵进行比较，则dgp将至少低16%。以M≥640 klm.m-2将间距减小至12.5mm以下使dgp至少降低20%。最大10mm的间距和M≥1Mklm.m-2将使dgp降低超过28%。将间距减小至8mm以下并且M≥1.5 Mklm.m-2将使dgp降低至少35%。

从我们的观察，我们可以得出以下结论：如果我们考虑高功率LED的网格，不舒适的眩光可以在保持LED的光通量相同的同时通过减小LED之间的间距来减少，从而同时相应地增加发光度。这可以在产品设计和成本方面具有附加益处，因为其允许发光表面变得更小。然而，存在由于光学器件的最小可能大小和由于热学管理所致的大约8mm间距的下限。随着LED管芯的通量和电流密度的预期增加，在不久的将来，该限制可能移位到6mm。

除其它之外，我们在本文中提出一种由至少16个单独、可分辨的对靠近系统的人们直接可见的光点构建的照明系统，其中每一个光点包括准直光学元件（透镜或准直器），覆盖一个或多个高功率LED，另外特别地具有以下特征中的至少一个：（i）每LED 0.5W的标称电功耗，（ii）由单个光点发射的通量为至少50 lm，甚至更特别地至少100 lm，（iii）照明系统的总通量为至少1600/2000 lm，（iv）具有至少0.5、优选地0.64/1/1.5 Mlm.m-2的源的平均发光度和最大14、优选地12.5,12或10mm但是大于8、优选地大于6mm的相邻光点之间的间距，（v）最大14、优选地12.5,12或10mm但是大于8，优选地大于6mm的相邻光点之间的间距，（vi）至少100/p2的发光度（其中p为以mm为单位的间距），（vii）相对于垂直于照明系统的轴成60和90度之间的角度处的发光强度中的最大值，（viii）其中光点布置在方形网格中，或者其中光点布置在其中邻近行（或列）移位间距大小的一半的方形网格（所谓的棋盘图案）中，或者可替换地，其中光点半随机地分布，其中单个LED与所有其它LED之间的距离在6和14/12/8mm之间或者大于50/60/75mm（具有小间距的LED集群，集群之间具有较大距离）。

诸如在“基本上所有光”中或者在“基本上构成”中的本文中的术语“基本上”将被本领域技术人员所理解。术语“基本上”还可以包括具有“整体地”、“完全地”、“全部”等的实施例。因而，在实施例中，也可以移除修饰语“基本上”。在适用的情况下，术语“基本上”也可以涉及90%或更高，诸如95%或更高，特别地99%或更高，甚至更特别地99.5%或更高，包括100%。术语“包括”也包含其中术语“包括”表示“由……组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提及的项目中的一个或多个。例如，短语“项目1和/或项目2”以及类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在实施例中可以指“由……构成”，但是在另一实施例中也可以指“至少包含所限定的种类以及可选地一个或多个其它种类”。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元件并且未必用于描述相继的次序或时间次序。要理解到，如此使用的术语在适当的情境下可互换，并且本文描述的本发明的实施例能够以除本文描述或图示的之外的其它顺序操作。

除其它之外，在操作期间描述本文的设备、系统、单元等。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作方法或者操作中的设备。

应当指出的是，以上提及的实施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可替换实施例而不脱离随附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何参考标记不应当解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除权利要求中陈述的那些之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干分立元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在枚举若干构件的设备权利要求中，这些构件中的若干个可以由同一个硬件项体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。

本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个的设备。本发明进一步涉及包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个的方法或过程。

在本专利中讨论的各种方面可以组合，以便提供附加优点。此外，一些特征可以形成用于一个或多个分案申请的基础。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参照随附示意图来描述本发明的实施例，其中对应参考符号指示对应部分，并且其中：

图1a-1b示意性地描绘了本发明的一些实施例和方面；以及

图2a-2d示意性地描绘了本发明的一些方面和变型。

附图未必按照比例。

图3描绘了作为以mm为单位的间距（p）的函数的以lm/m²为单位的一些平均发光度（ALE）。6-14mm间距之间的虚线区域是特别期望的。

具体实施方式

图1a示意性地描绘了包括照明系统1的灯1000的实施例，其中灯1000进一步包括定位元件1100，其配置成将照明系统1定位在距要照射的表面7的例如至少3.5m的距离（在此高度h）处。表面7在该实施例中为道路17。由于照明系统1包括照明单元100的规则网格2，中心到中心距离d与间距p相同。原则上，可以存在两个（或更多）中心到中心距离d，以及因而存在两个（或更多）间距p。这分别利用d1、d2和p1、p2来指示。在规则立方体布置中，d1=d2=p1=p2=d=p。由照明单元100生成的光一起提供照明系统光111。该光可以用于照射表面7。

图1b示意性地描绘了灯1000的另外的实施例，现在在侧视图中。在此通过示例的方式，灯包括（至少）两个照明系统1，每一个具有网格2。这两个照明系统可以配置成提供可选地在不同方向上的两个或更多射束。在此，照明系统1之一生成照明系统光111的两个射束，每一个射束具有开口角西塔（theta） θ。θ的值可以针对射束而不同。特别地，开口角θ在4-160°的范围中，其中光通量的至少75%在所述开口角θ内；在此，在该示意图中θ小得多，诸如在25°的范围中。

因而，无论是否存在一个或多个可区分的射束，在角度θ内，特别地可以发现光通量的至少75%。

另外，灯1000可以配置成提供例如相对于所述道路17的竖直方向（V）的0-90°的角度α内的所述射束111。再次，可以发现所述角度α内的光通量的至少75%。在实施例中，射束可以配置为圆形或椭圆形（即在表面7上可以感知到圆形或椭圆形光），具有相对暗的中心部分。因而，图1b还可以示意性地描绘照明单元1提供椭圆或圆射束（在侧视图中）。在此，通过示例的方式，α在30-60°的范围中。

图2a更详细地示意性描绘了照明系统1的一个实施例，其包括布置在网格2中的照明单元100，该网格2在至少一个方向上具有最近邻照明单元之间的中心到中心距离d，其中每一个照明单元100包括光源110和配置成控制由光源110生成的光101的射束形状的光学元件20（在此至少准直器）。特别地，每一个照明单元100可以配置成生成具有例如至少100lm的光通量的所述光101。

图2b非常示意性地描绘了照明单元100的非限制性数目的实施例，其分别具有一个（I/II）或多个（III/IV）光源110并且分别具有准直器（I/III）或透镜（II/IV）。还可以应用不同光学元件的组合。特别地，当应用照明单元100中的多于一个光源110时，所有那些光源的光101被光学元件成形到射束中。因而，存在照明单元100中的所有光源110的光射束通过其成形的至少一个光学元件；光源不需要具有各个准直器或透镜。然而，可选地，情况也可以是这样。

图2c和2d示意性地描绘了网格2的一些实施例，其中在图2c中示意性地通过示例的方式示出包括三个不同网格的照明系统1。左边一个（2’）具有照明单元100的立方体配置；中间一个（2’’）网格2具有两个不同正交中心到中心距离或间距，并且右边一个（2’’’）六边形布置，分别具有中心到中心距离或间距d1、d2和p1、p2。网格之间的距离利用参考标记d3指示（特别地，这不是中心到中心距离，而是两个不同网格2的照明单元100之间的最短距离）。在网格2之间，存在没有照明单元（或者可选地具有低于网格中的照明单元的25%的强度的照明单元）的中间区300。在两个最近邻网格2之间，可以配置没有照明单元100的中间区300，其中在至少一个方向上具有至少35mm的最近邻网格2之间的最短距离d3。图2d示意性地更详细描绘了网格2的一些实施例，其中I示出具有一个中心到中心距离或间距p（即d1=d2=p1=p2=d=p）的立方体网格，II示出六边形布置，III示出具有正交间距的网格，并且IV示出具有中心到中心距离d的不规则网格。

Claims (15)

1.一种照明系统（1），包括布置在网格（2）中的至少16个照明单元（100），所述网格（2）在至少一个方向上具有在4-16mm范围中的最近邻照明单元（100）之间的中心到中心距离（d），其中每一个照明单元（100）包括光源（110）和配置成控制由光源（110）生成的光（101）的射束形状的光学元件（20），其中每一个照明单元（100）配置成生成具有至少50 lm的光通量的所述光（101），其中照明系统包括作为一个一体发光表面的多个网格（2），其中在两个最近邻网格（2）之间配置没有照明单元（100）的中间区（300），并且其中在至少一个方向上具有35-85mm的最近邻网格（2）之间的最短距离（d3）。

2.根据权利要求1的照明系统（1），其中每一个照明单元（100）配置成生成具有至少100lm的光通量的所述光（101）。

3.根据权利要求1的照明系统（1），其中最近相邻照明单元（100）之间的距离（d）在6-14mm范围中。

4.根据前述权利要求中任一项的照明系统（1），其中光源（110）包括固态光源并且其中光学元件（20）选自反射器和透镜的组。

5.根据权利要求1-3中任一项的照明系统（1），其中每一个照明单元（100）包括多个光源（110）并且其中所述光学元件（20）配置成控制由所述多个光源（110）生成的光（101）的射束形状。

6.根据权利要求1-3中任一项的照明系统（1），其中网格（2）是具有在4-16mm范围中的一个或多个间距（p）的规则网格。

7.根据权利要求1的照明系统（1），其中两个最近邻网格（2）具有50-85mm的最短距离（d2）。

8.根据权利要求1-3和7中任一项的照明系统（1），其中所述至少16个照明单元（100）配置成生成照明系统光（11）的射束（111），其中射束（111）具有在4-160°范围中的开口角（θ），其中光通量的至少75%在所述开口角（θ）内。

9.一种灯（1000），包括根据权利要求1-8中任一项的照明系统（1），其中灯（1000）进一步包括配置成在距要照射的表面至少3.0m的距离处定位照明系统（1）的定位元件（1100）。

10.一种灯（1000），包括根据权利要求1-8中任一项的多个照明系统（1）。

11.根据权利要求1-8中任一项的照明系统（1）或根据权利要求9-10中任一项的灯（1000）的应用，其中照明系统（1）被配置在选自包括室内地板或室外区域的组的表面（7）之上至少3.0m的高度处。

12.根据权利要求11的应用，其中照明系统（1）被配置在道路（17）的表面之上至少3.5m的高度处。

13.根据权利要求12的应用，其中道路（17）具有长度轴（71），其中照明系统（1）的所述至少16个照明单元（100）布置在网格（2）中，所述网格（2）在至少一个方向上具有在4-16mm范围中的最近邻照明单元（100）之间的中心到中心距离（d），其中所述至少一个方向在平行于道路（17）的平面并且垂直于道路（17）的长度轴（71）的平面中。

14.根据权利要求11-13中任一项的应用，其中照明系统配置成提供至少100 lm/p²的光通量，其中p是以mm为单位的间距。

15.根据权利要求1-8中任一项的照明系统（1）或根据权利要求9-10中任一项的灯（1000）用于照射表面（7）而同时最小化针对所述表面（7）上的人的眩光的用途。