CN106796016A - 使用有微观小面的箔的可调谐日光体验 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于为人类提供日光体验的照明单元（1）。该照明单元（1）包括：第一光源（10）和第二光源（20），其被配置成提供具有不同光谱分布的光源光（11,21）；被配置在第一光源（10）的下游的光透射第一光重分布窗（100）以及被配置在第二光源（20）的下游的光透射第二光重分布窗（200）；被配置在第一光重分布窗（100）和第二光重分布窗（200）的下游的光透射重定向窗（300）；以及可选地被配置在光透射重定向窗（400）的下游的漫射器窗（400）。

Description

使用有微观小面的箔的可调谐日光体验

技术领域

本发明涉及包括多个光源和光透射窗的照明单元。本发明还涉及用于提供日光感知的这样的照明单元。

背景技术

照明单元模拟日光或天窗的用途在本领域中是已知的。WO2013011410例如描述了一种用于获得天窗外观的照明元件，其包括用于发射白光的白光发射构件、用于发射蓝光的蓝光发射构件和菲涅尔透镜。菲涅尔透镜布置成从白光发射构件和从蓝光发射构件接收光。白光发射构件布置在关于菲涅尔透镜的第一相对位置中以校准由白光发射构件发射的光的至少部分以获得特定方向上的准直定向光束。蓝光发射构件布置在关于菲涅尔透镜的第二相对位置中以获得至少在准直定向光束外部的蓝光发射。

发明内容

相比于人造光，人们一般偏爱日光作为其主要光照源。普遍认识到日光在我们的日常生活中的重要性。日光已知对于人们的健康和幸福是重要的。正如今天，西方世界中的人们花费其大约＞90%的时间在室内并且通常远离自然日光。因而，在包括家庭、学校、商店、办公室、医院病房和浴室的缺少自然日光的环境中，存在针对利用人造光创建令人信服的日光印象的人造日光源的大机会。日光外观一般意味着在小视角处体验白光并且在大视角处体验蓝色或泛蓝光。

关于目前已知的解决方案的一个主要问题是其低光学效率，其可以容易地在50%以下。这主要是归因于以下事实：使用吸光的光学元件，其例如选择性地吸收较大角度处的光的非蓝色分量。一些现有技术解决方案的其它缺点在于“蓝天”的强度和白色的向下光不能被独立地控制。现有技术解决方案的又一问题是关键光学元件的相对较大的系统。然而，针对这样的人造天窗解决方案的实际要求在于它优选地应当不是太深，从而允许现有基础设施中容易集成。另外，可以改进人造天窗概念的光学效率的先前考虑的解决方案典型地导致明显更厚的解决方案，使得它们实际上不可行。

独立控制（调光）蓝天和白光的可能解决方案将是使用两种LED颜色（白色和蓝色），其中每一种颜色具有不同的光学器件（即白色LED具有提供向下的相对窄射束的光学器件，并且蓝色LED具有提供“中空”射束的光学器件（即没有向下光，在大角度下的蓝光））。这样的解决方案将看起来非常缺乏一致性，这是不太期望的。这可以通过使用弱漫射器来解决。但是为了实现均匀外观，漫射器将必须放置在距led阵列的相当大的距离处。这可能使人造天窗解决方案（再次）不切实际地厚和庞大。

因而，本发明的一方面是提供一种可替换的照明单元，其优选地进一步至少部分地消除上文描述的缺陷中的一个或多个。特别地，本发明的一方面是提供一种可替换的照明单元及其使用，该照明单元的光被感知为日光或天空光，诸如例如能够生成白色（中心）射束和蓝色射束，或至少比（中心）白色射束更蓝，在这样的（中心）射束的侧部，诸如（完全）围绕这样的白色（中心）射束。

在本文中，提供了一种解决方案，其可以特别地基于显著改进光学效率的两个箔有微观小面的设计。我们提出与具有有微观小面的结构的两个箔组合地使用不同颜色的LED（其中的一个可以提供白光）来混合和重分布出射窗处的光，使得例如获得精细网格化的棋盘图案，其被用户感知为是均匀的。这允许以高效方式对每一种类型的LED的成角强度（即射束形状）进行独立控制。

因而，在第一方面中，本发明提供了一种照明单元（“单元”或“人造天窗单元”或“人造天窗设备”），其包括：第一光源和第二光源，其（每一个）被配置成提供（但）具有不同光谱分布的光源光；被配置在第一光源的下游的光透射第一光重分布窗（“第一重分布窗”或“第一上游窗”），以及被配置在第二光源的下游的光透射第二光重分布窗（“第二重分布窗”或“第二上游窗”）；被配置在第一光重分布窗和第二光重分布窗的下游的光透射重定向窗（“重定向窗”或“下游窗”）；以及可选地被配置在光透射重定向窗的下游的漫射器窗（“漫射器”），其中：（i）第一光重分布窗配置成将光透射重定向窗之上的第一光源的第一光源光重分布到所述光透射重定向窗的多个第一重定向区；并且其中第二重分布窗配置成也将光透射重定向窗之上的第二光源的第二光源光重分布到所述光透射重定向窗的多个第二重定向区；并且（ii）光透射重定向窗的第一重定向区（可选地与漫射器窗组合）配置成将所接收的第一光源光的至少部分成形为第一光束（“第一射束”）；并且光透射重定向窗的第二重定向区（可选地与漫射器窗组合）配置成将所接收的第二光源光的至少部分成形为第二光束（“第二射束”），其中第一光束和第二光束不重叠或仅部分重叠，并且其中第一光束和第二光束具有不同光谱分布。

利用本照明单元，相比于基于使用（例如用于大角度蓝色射束的生成的非蓝光的）吸收的光学元件的解决方案，光学效率大幅改进。另外，本解决方案允许人造蓝色天窗效果和白光之间的独立调谐，其在许多现有解决方案的情况下是不可能的。特别地，由于光在光透射重定向窗之上的重分布，出射窗将看起来是均匀的（给出均匀光），这对于用户而言是令人愉悦的。同样，照明单元仅要求小深度，鉴于将单元集成在现有结构中，这是所期望的。特别地，如本文所描述的照明单元可以用在室内环境中以用于为人类提供日光体验。例如，照明单元可以用在从包括迎宾区域（诸如医院、老年之家、饭店等）和办公室区域以及厂房区域等的组选择的室内环境中。然而，其它应用也是可能的（同样参见下文），诸如在商店、购物中心等中。

假定例如中心白色射束由蓝光围绕，由照明单元发射的光可以被观看者感知为在晴天里通过天窗或窗户落下的直射太阳光。如果观看者从白光光束外部的位置看向照明单元，则观看者（基本上）看不到光束的白光并且观看者可以看到蓝光（或另一颜色，参见下文），其与人在观看者从直射太阳光的射束外部的位置看穿天窗时看到的（蓝色）天空相当。因此，照明单元可以提供被用户体验为建筑物的内部空间的令人愉悦的照明的天窗外观。当人在典型的观看角度之下（即在天窗构建到天花板中的情况下并且观看者在大约水平的方向上正在环顾房间）看向人造天窗设备时，天窗看起来是蓝色的（就像穿过窗户看向蓝天）。然而，由人造天窗设备生成的中心白色射束提供利用白光照射天窗之下（或附近）的所有对象和人们的良好质量白光。要指出的是，白色中心射束的成角范围典型地不是在正常情形下人们看向天窗的角度（即几乎笔直向上看）。

当直射日光或由本发明的照明单元发射的人造日光照射房间时，可以积极影响房间中的人们的安康，并且例如可以增加人们的生产力。在本文中指示为第一光源的白光发射构件发射白光，更特别地发射类似于白光的光。这意味着白光的波长分布是使得白光的色点是颜色空间的黑体线上或靠近它的色点。人类裸眼感知具有如在冷白光到暖白光的范围中的黑体线上的色点的光。直射太阳光也是白光并且具有靠近颜色空间的黑体线或在其上的色点。直射太阳光还取决于当日时间和大气条件而在冷白色和暖白色之间变化。要指出的是，这不意味着波长分布与直射太阳光的波长分布精确相同。由白光发射构件发射的光可以例如是一些基色的组合，其在所述组合中导致靠近黑体线或在其上的颜色空间中的色点。蓝光具有在其中蓝色光谱范围中的波长相对于蓝色光谱范围外部的波长占优势的光谱分布，使得人类裸眼将光体验为蓝色的光。可选地，蓝光发射在多个光发射方向上并且这些光发射方向的至少部分在白光束外部。

第一光源和第二光源配置成分别生成第一光源光和第二光源光。这些光源的光的光谱分布不同，诸如分别为白光和蓝光，或者分别为白光和红光。特别地，第一光源光是白色，并且第二光源光是蓝色。然而，可选地，第二光源光还可以是橙色或红色，例如以模拟日落或日出条件。同样，第一光源不必提供白色。然而，在特定实施例中，第一光源提供白色光源光。术语“光”源可以可选地还是指多个光源。然而，当在特定实施例中多个光源被用作单个第一光源（比如RGB封装）或单个第二光源，光发射表面布置成靠近彼此，诸如在2mm（最短距离）内。当多个光源被用作第一光源或第二光源时，这些光源可以可选地是独立可控的（利用控制单元，同样参见下文）。在本文中进一步地，术语“多个第一光源”或“第一光源”和“多个第二光源”或“第二光源”以及类似术语是指具有布置在交替布置中（具有相邻光源之间的预定距离，参见下文）的多个这样的源的照明单元，其中第一光源基本上全部具有相同的光谱分布，并且其中第二光源基本上全部具有相同的光谱分布。

在另外的特定实施例中，第一光源包括：（固态）光源，其特别地配置成提供蓝色（固态）光源光；以及波长转换器，其配置成将固态光源光的部分、特别地因而蓝光转换成具有更大波长（诸如绿色、黄色、橙色和/或红色）的波长转换器光，由此光源光包括所述固态光源光和所述波长转换器光。在又一实施例中，第一光源包括RGB固态光源封装。因而，在特定实施例中，第一光源包括固态光源（诸如LED或激光二极管）。特别地，第一光源配置成生成白色光源光。可选地，第一光源是可调谐光源，其能够提供不同颜色（但是在一个实施例中至少包括白光）。

在另外的特定实施例中，第二光源包括固态光源。在特定实施例中，第二光源配置成提供具有从蓝色、绿色、黄色、琥珀色、橙色和红色中的一个或多个选择的颜色的光源光。可选地，第二光源可以配置成提供两种或更多这样的颜色（例如颜色可调谐光源）。特别地，第二光源至少配置成提供蓝色（固态）光源光。因而，在特定实施例中，第二光源包括固态光源（诸如LED或激光二极管）。可选地，第二光源是可调谐光源，其能够提供不同颜色（但是在一个实施例中至少包括蓝光和/或红光，尤其是至少包括蓝光）。

特别地，第一光源和第二光源配置成生成具有不同光谱分布的光，即光谱不完全在整个（可见）波长范围之上重合。例如，第一光源生成白光（包括蓝光），而第二光源基本上生成蓝光（即基本上没有除蓝色范围之外的其它光谱波长范围中的光，诸如基本上没有绿色、黄色和红色光）。在蓝色光谱区中，光谱可能重合，但是在其它光谱区中，存在明显更少的重合或没有重合。因而，光谱分布不重合，而是仅部分重合。因而，第一和第二光源能够提供具有不同光谱分布的光，并且可以仅部分重合。特别地，第一光源光和第二光源光具有不同色点。因而，在特定实施例中第一光源配置成生成白色第一光源光，并且第二光源配置成提供蓝色和红色第二光源光中的一个或多个。特别地，照明单元还可以包括控制单元，其配置成独立地控制第一光源和第二光源。控制单元可以配置成由例如远程控制单元和传感器中的一个或多个来控制，该传感器比如是外部光传感器或配置成感测人类行为的传感器或时间传感器等。通过单独控制第一和第二光源，可以例如依据时间和/或用户设置等来调谐日光体验。要指出的是，当存在多个第一光源和多个第二光源时，控制单元可以特别地配置成独立于多个第二光源来控制多个第一光源。

在本文中参照包括：（i）第一光源和第一光重分布窗以及（i）第二光源和第二光重分布窗的单元来解释本发明。可选地，照明单元可以包括多于两个这样的单元，每一个单元在重定向窗之上重分布它们的光。可替换地或此外，照明单元包括多个单元，每一个单元包括第一光源和第一光重分布窗、第二光源和第二光重分布窗，以及它们的（共享）重定向窗，在该重定向窗之上这些光源重分布其光源光。在这样的实例中，可以使用单个重分布窗，其具有用于各个光源的不同重分布区。

在特定实施例中，第一光源和第二光源布置在从5-200mm范围选择的光源距离（LD）处，特别地在10-100mm的范围中，诸如10-50mm。在（在最近邻居之间）较短或较长距离的情况下，不能容易地获得光透射重定向窗之上所要求的分布和/或两个射束的期望角度。光源距离特别地为邻近光源之间的最短距离。该距离可以特别地在光源的发光表面之间测量。当发光表面一般是小的（如宽度和长度那样的尺寸≤2mm）时，还可以使用间距取代于最短距离。

如以上指出的，术语“第一光源”和/或“第二光源”可以分别是指多个第一光源和/或第二光源。因而，当在重分布窗的上游配置多个第一光源和第二光源时，光源距离（LD）从5-200mm的范围选择，特别地在10-100mm的范围中。如以上指示的，这涉及最近邻居光源之间的最短距离。第一光源和第二光源的布置特别地为交替的。因而，第一光源和第二光源（也）可以布置在棋盘图案中。然而，其它图案，比如六边形布置等，也可以是可能的。然而，特别地，第一和第二光源形成规则图案，其中相邻光源之间的最短距离为5-200mm，如以上指示的。在非常特定的实施例中，第一光源和第二光源中的一个或多个独立地包括具有不同光谱分布但一起分别提供具有第一光谱分布的第一光源光和具有第二光谱分布的第二光源光的光源的两个或更多子集。在这样的实例中，光源距离可以特别地在大约5-50mm的范围中，甚至更特别地在5-20mm的范围中，以便确保出射窗示出均一光。为了简化起见，本文参照（多个）第一光源和（多个）第二光源来进一步描述本发明，每一种光源分别基本上包括单一类型的第一光源和第二光源。

在两种（类型的）光源中的每一种的下游布置了光透射重分布窗，其分别被指示为第一光透射重分布窗和第二光透射重分布窗。这些窗在本文中还被指示为（第一和第二）上游窗，因为这些窗布置在重定向窗的上游。要指出的是，可选地，在（多个）上游窗与重定向窗之间可以布置一个或多个另外的窗和/或其它光学器件。

术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光生成构件（此处特别地为（多个）光源）的光的传播的布置，其中相对于来自光生成构件的光束内的第一位置，更靠近光生成构件的光束中的第二位置是“上游”，并且更远离光生成构件的光束内的第三位置是“下游”。

重分布窗可以是单个窗，但是具有专用于每一个光源的两个部分。然而，也可以应用分离窗。一般而言，（多个）重分布窗与光源之间的距离对于第一光源和第一重分布窗以及第二光源和第二重分布窗的组合二者是相同的（进一步还参见下文）。在本文中，参照第一和第二重分布窗进一步解释本发明，虽然这可以是具有与相应光源相关联的两个部分（重分布区）的单个窗。当应用多个第一光源和多个第二光源时，重分布窗将特别地布置在对应布置中，即光源棋盘布置和重分布窗棋盘布置。

另外，照明单元包括配置在第一光重分布窗和第二光重分布窗的下游的光透射重定向窗。因而，该重定向窗一般是单个窗，其从两个光源接收光源光（同样参见下文）。重定向窗在本文中还被指示为下游窗，因为它布置在重分布窗的下游。重定向窗可以在实施例中配置为出射窗；然而，在重定向窗的下游可选地可以布置一个或多个另外的窗和/或其它光学器件。

重定向窗包括多个重定向区，其可以在第一重定向区和第二重定向区之间区分。这些重定向区分布在重定向窗之上，特别是整个重定向窗之上。因而，第一重定向区的总数目的大约一半将配置在第二光源的下游，并且第二重定向区的总数目的大约一半将配置在第一光源的下游。第一重定向区经由重分布窗从基本上仅第一光源接收光源光，并且第二重定向区经由重分布窗从基本上仅第二光源接收光源光。

因而，第一光重分布窗配置成将光透射重定向窗之上的第一光源的第一光源光重分布到所述光透射重定向窗的多个第一重定向区。另外，第二重分布窗配置成将同样在光透射重定向窗之上的第二光源的第二光源光重分布到所述光透射重定向窗的多个第二重定向区。重分布窗因而配置成重分布基本上整个重定向窗之上的第一和第二光源的光源光，虽然分别基本上仅重分布到第一和第二重定向区。重分布窗特别地配置成，与相应（多个）光源组合，均一地分布相应重定向区之上的光。

为此目的，重分布窗包括微观小面或具有微观小面的光学结构，同样进一步参见下文。因而，特别地光透射第一光重分布窗可以包括第一重分布光学元件，并且光透射第二光重分布窗可以包括第二重分布光学元件，诸如这些微观小面或具有微观小面的光学结构。

因而，在第一阶段中，第一光源和第二光源的光源光以这样的方式偏转，其光被重分布在重定向窗之上，其中第一重定向区基本上仅接收第一光源光并且第二重定向区基本上仅接收第二光源光。在实施例中，第一重定向区和第二重定向区配置在（2D）布置中，其中这些区（在整个重定向窗之上）交替。例如，在特定实施例中，第一重定向区和第二重定向区配置在棋盘图案中（在整个重定向窗之上）。然而，其它图案，比如六边形布置，也可以是可能的。然而，特别地，第一重定向区和第二光重定向区形成规则图案，其中特别地这些区具有本文所指示的区域（同样参见下文）。要指出的是，在其中多个第一光源和第二光源的实施例中，重定向区的布置不一定具有与光源布置相同的对称性。例如，光源可以布置在立方体对称布置中，而重定向区可以具有六边形对称性。（多个）重分布窗如何在重定向窗之上重分布光源光的方式可以（相应地）被选择。

重定向区应当具有允许为观看者提供窗之上的基本上均一的光分布外观的尺寸。因而，尺寸不应当太大，因为观看者于是可能感知到较暗和较亮的区，这不是所期望的。另一方面，例如鉴于光源光的射束扩散，重定向区也可以不是小的。在特定实施例中，第一重定向区和第二重定向区具有小于2,000mm²的横截面面积，特别地第一重定向区和第二重定向区具有小于20mm²的横截面面积。特别地，重定向区具有在至少1mm²的范围中的横截面面积，特别地至少4mm²，诸如在1-2000mm²的范围中，比如在4-400mm²的范围中。横截面面积特别地涉及具有一个或多个重定向元件（微观小面）的区的表面积，就像它将是平坦区。因而，横截面面积涉及平行于窗平面的横截面的面积。例如，100cm²窗可以包括10,000个区，每一个区具有1mm²的横截面面积，因为10,000*1mm²等于100cm²。因而，术语横截面面积还可以涉及表面积，不考虑由于小面所致的表面不规则性，而是仅使用平行于通过窗的平面的表面积。

设备的出射窗（看起来）均一或均匀的事实是本发明的重要益处（相比于其它更标准的技术解决方案）。这通过光源和重定向窗的组合以及重定向区的尺寸来实现。重分布窗在相应重定向区之上分布光源光，并且由于这些区具有不太大的尺寸并且与其它区交替，因此观看者将感知到均一的发射出射窗（即具有出射窗之上的基本上均匀强度）。

重定向窗特别地布置成提供基本上两种类型的射束：第一光束，（基本上）基于来自第一光源的光，但是现在从整个重定向窗逃逸；以及第二光束，（基本上）基于来自第二光源的光，并且也从整个重定向窗逃逸。然而，这些射束在不同方向上逃逸。以此方式，第一光束和第二光束不重叠或仅部分重叠，并且第一光束和第二光束具有不同的光谱分布。具有不同光谱分布的光，比如来自第一光源的白光和来自第二光源的蓝光（或红光），在相互（非零）角度之下逃逸。因而，照明单元配置成在远场中，诸如在照明单元的出射窗的至少5m的距离处，射束将照射部分重叠或不重叠的区域。

为此目的，重定向窗还包括微观小面或具有微观小面的光学结构，同样进一步参见下文。因而，每一个第一重定向区可以包括一个或多个第一重定向光学元件，并且每一个第二重定向区可以包括一个或多个第二重定向光学元件，诸如这些微观小面或具有微观小面的光学结构。要指出的是，直接在例如第一光源之上的（多个）重定向区可以不包括微观小面，因为第一光源光可能必须笔直行进，尽管为了射束的扩宽（同样参见下文），这样的微观小面可以仍旧也存在于这样的重定向区中。

第一和第二射束可以被强加特定开口角度。这可以通过小面的（特别地在重定向窗处）布置来强加。例如，两个基本上平行的第一光源射线可以被接收和/或以（小面的）略微不同的底角从小面逃逸。由此，引入射束宽度并且可以生成射束的期望开口角度。

另外，特别地重定向窗配置成提供具有120°或更小的开口角度的所述第一光束。从照明设备发出的最终射束因而特别地具有120°或更小的开口角度。因而，可以不存在大量眩光。开口角度还可以更小，比如90°或更小。开口角度特别地关于（多个）射束的半高全宽（FWHM）来限定。

除了微观小面调谐射束角度的用途之外，或对其可替换地，可选地照明单元还包括配置在光透射重定向窗的下游的漫射器窗（“漫射器”）。在特定实施例中，应用所述漫射器窗，并且该漫射器窗具有选自高达30°的范围的半高全宽（FWHM），诸如至少5°。例如，可以应用具有5-20°、比如5-10°的FWHM的全息漫射器。例如，可以使用全息漫射器或其它经设计的漫射器，即设计成漫射在经限定的角度范围之上的入射光的漫射器。全息漫射器在本领域中是已知的，并且例如在WO2012092465、US6285503等中描述。因而，特别地，重定向窗配置成可选地与可选漫射器窗组合来提供具有120°或更小的开口角度的所述第一光束。

可选地，在重定向窗和漫射器窗之间，可以布置一个或多个另外的窗和/或其它光学器件。另外，漫射器窗可以配置为出射窗。然而，在漫射器窗的下游可以可选地布置一个或多个另外的窗和/或其它光学器件。

两个重分布窗和重定向窗特别地在透射模式中配置。因而，来自光源的光穿过这些窗。特别地，这些窗（重分布窗、重定向窗和可选地漫射器窗）包括箔。漫射器窗也可以是箔。箔可以非常薄，并且可以例如容易在光室的壁之间被拉伸。在实施例中，术语“窗”是指自支撑（透射）元件。窗特别地包括对于可见光而言透射的材料。因而，窗是光透射的。这适用于重分布窗、重定向窗，以及还有可选的另外的窗，以及还有可选的漫射器窗。

（多个）窗（或箔）（特别是重分布窗和重定向窗）的总厚度可以在0.2-20mm的范围中，特别地0.2-5mm的范围中，包括光学元件。（多个）窗可以具有在4mm²-50m²的范围中的横截面面积，尽管甚至更大可以是可能的。在特定实施例中，两个重分布窗的总横截面面积基本上等于重定向窗的横截面面积。还可以应用邻近彼此布置的窗的拼块。窗是透射的，即光的至少部分、特别地照射窗的一侧（即特别地上游侧）的可见光的至少部分穿过窗并且在下游侧从窗发出。这最终导致照明单元光。特别地，窗包括聚合物材料，甚至更特别地基本上由聚合物材料构成，特别地包括选自由下述构成的组中的一种或多种材料（甚至更特别地基本上由其构成）：PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）、PC（聚碳酸酯）、聚甲基丙烯酸酯（PMA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（树脂玻璃或有机玻璃）、醋酸丁酸纤维素（CAB）、硅树脂、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、（PETG）（乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PDMS（聚二甲基硅氧烷）和COC（环烯烃共聚物）。然而，其它聚合物（共聚物）也可以是可能的。因而，相应窗的窗区对于（多个）光源的光的至少部分也是透射的。在特定实施例中，第一光重分布窗、第二光重分布窗和重定向窗包括聚合物箔。

进一步地，如以上指示的，重分布窗和重定向窗中的每一个可以包括微观光学结构。微观光学结构和固态光源看起来提供可以用于这样的可替换照明单元的良好组合。光学结构可以例如通过激光烧蚀或通过（透明材料的；也参见下文）3D打印等可获得。因而，光学元件可以包括两个或更多小面，其中至少两个小面具有相互角度（η）。另外，光学元件具有高度和宽度。光学结构可以布置在规则阵列或非规则阵列或其组合中。

光学结构可以包括配置成在全内反射（TIR）（以及然后的折射）之后将光耦合出来的光学结构。可替换地或此外，光学结构可以包括配置成在折射之后（直接）将光耦合出来的光学结构。因而，重分布和重定向属性可以特别地由向光源光强加全内反射的光学结构提供，并且可以在内部反射之后在经由光源光的折射向外耦合之后提供照明设备光。可替换地或此外，重分布和重定向属性可以特别地由在没有光学结构内的先前反射的情况下向光源光强加折射的光学结构提供，并且可以（因而）在经由光源光的（仅）折射的向外耦合之后提供照明设备光。前者的结构在本文中还被指示为TIR结构，其中后者在本文中还被指示为折射结构。因而，TIR光学结构还可以被指示为TIR+折射光学结构。如下文指示的，光学结构还可以提供取决于光学结构的小面的底角的两种效果。

如以上指示的，光学结构可以具有不同的小面。因而，单个光学结构可以在实施例中还经由（首先）TIR提供经由一个小面的向外耦合并且经由（直接）折射提供经由另一小面的向外耦合。特别地，光学结构至少提供经由全内反射（特别地在距光源的光轴的较大距离处，诸如在至少等于从透射窗到光源的距离的距离处）的向外耦合功能。当在这样的实施例中时，小面可以相对陡峭，虽然仍旧可以选择照明设备射束的大射束开口角度范围。例如在窗中的一个由聚碳酸酯制成的情况下，具有在大约50°-80°的范围中、诸如在50°-70°的范围中的底角的小面可以（经由TIR）提供具有在＞2*0°直至2*80°的范围中的开口角度的射束。特别地，底角从10°-80°的范围中选择，诸如10°-70°。下文还将对此进行进一步讨论。特别地，鉴于眩光降低，（因而获得的射束的）开口角度等于或小于2*65°，特别地在办公室中甚至更特别地等于或小于2*60°。

特别地，光学元件具有对光源光的折射功能和全内反射功能中的一个或多个。当然，两种类型的功能可以是可用的。另外，如上文指示的，元件可以两个功能。例如，一个面可以仅提供折射，并且另一面示出折射作为对另一面处的反射后续影响。在又一特定实施例中，光学元件特别地具有棱柱形状，其具有特别地在0.01-5mm的范围中的一个或多个尺寸。

每一个窗包括多个光学元件。这些光学元件可以特别地包括棱柱元件、透镜、全内反射（TIR）元件、折射元件、有小面的元件中的一个或多个。光学元件可以嵌入在窗中，并且可以特别地为窗侧（或面）的部分，诸如特别地下游侧或上游侧，或下游和上游侧二者。在本文中，特别地关于具有菲涅尔或折射功能的光学元件和具有全内反射功能的光学元件进一步描述光学元件。每一个光学元件可以包括一个或多个小面。光学元件（包括小面）可以布置在窗的上游侧或下游侧或上游侧和下游侧二者处。特别地，TIR元件特别地在窗的上游侧是可用的，而诸如菲涅尔透镜之类的折射元件可以布置在窗的上游和/或下游侧处。

（这些元件的）小面、特别是TIR元件的小面的尺寸中的一个或多个，比如高度、宽度、长度等，可以在实施例中等于或小于5mm，特别地在0.01-5的范围中，诸如在2mm以下，比如在1.5mm以下，特别地在0.01-1mm的范围中。折射的菲涅尔透镜的直径在实施例中可以在0.02-50mm的范围中，诸如0.5-40mm，比如1-30mm，虽然小于30mm因而（也）是可能的，比如等于或小于5mm，诸如0.1-5mm。这些小面的高度在实施例中还将在5mm以下，诸如在2mm以下，比如在1.5mm以下，特别地在0.01-1mm的范围中。在此，术语“小面”，特别地在TIR实施例中，可以是指（基本上）平坦的（小）面，而术语“小面”，特别地在菲涅尔实施例中，可以是指弯曲面。因而，弯曲可以特别地在窗的平面中，但是也垂直于窗的平面（“透镜”）。菲涅尔透镜不必是圆的，它们还可以具有变形的圆形形状或其它形状。

棱柱形状或元件可以基本上包括在相互的角度（η）之下布置并且特别地在角度（底角）之下布置（相对于穿过窗的平面＞0°并且≤90°）的两个（基本上平坦的）小面。

在特定实施例中，第一光重分布窗、光透射第二光重分布窗独立地包括菲涅尔透镜，并且第一重定向区和第二重定向区独立地包括菲涅尔透镜的至少部分。在另外的实施例中，第一光重分布窗、光透射第二光重分布窗独立地包括棱柱元件，并且第一重定向区和第二重定向区独立地包括棱柱元件。因而，（i）（多个）重分布窗和（ii）重定向窗二者可以包括菲涅尔透镜和棱柱结构（的部分）中的一个或多个。除棱柱结构之外的其它光学元件也可以是可能的。因而，光学结构可以包括具有方形小面的结构、具有六边形小面的结构、圆锥、棱柱（使用折射）、小透镜（使用折射）或使用（全内）反射和折射中的一个或多个的其它结构中的一个或多个。例如，可以包括柱面透镜段（比如菲涅尔透镜）或自由形状透镜段。

短语“第一重定向区和第二重定向区独立地包括菲涅尔透镜的至少部分”除其它之外是指以下事实：第一和第二重定向区交替，并且因而与第一光源结构相关联的重定向窗中的菲涅尔透镜可以在多个第一重定向区之上分布，所述第一重定向区与第二重定向区交替，从而创建利用第二重定向区中断的菲涅尔部分。这还可以反过来用于与第二光源相关联的重定向区。

因而，以此方式关于重分布窗和重定向窗以及可选的漫射器窗，光透射重定向窗的第一重定向区，可选地与（可选的）漫射器窗组合，被配置成将所接收的第一光源光的至少部分成形为第一光束（“第一射束”）；并且光透射重定向窗的第二重定向区，可选地与（可选的）漫射器窗组合，被配置成将所接收的第二光源光的至少部分成形为第二光束（“第二射束”），其中第一光束和第二光束不重叠或仅部分重叠，并且第一光束和第二光束具有不同的光谱分布。当例如第一射束为白光并且第二射束为围绕第一射束的中空射束并且第二射束为蓝光（和/或红光）时，可以利用目前提出的照明单元提供上文指示的天窗体验。

在特定实施例中，光透射重定向窗的第一重定向区，可选地与可选漫射器窗组合，被配置成提供（（当被看到时）在截面视图中）具有第一光轴（O1）并且具有从60-150°的范围中选择的第一开口角度（θ1）（诸如120°）的所述第一光束。另外，在实施例中，光透射重定向窗的第二重定向区，可选地与漫射器窗组合，被配置成提供（（当被看到时）在截面视图中）具有第二光轴（O2）并且具有从5-60°的范围选择的第二开口角度（θ2）的所述第二光束。特别地，第一光束的第一光轴（O1）和第二光束的第二光轴（O2）具有（（当被看到时）在截面视图中）从45-90°的范围选择的相互角度（γ）。以此方式，从重定向窗或可选的漫射器下游获得两个射束，其在不同角度之下逃逸。如上文指示的，在实施例中，第一射束是白光，并且第二射束是围绕第一射束的中空射束，并且第二射束是蓝光（和/或红光）。

在另外的特定实施例中，光透射第一光重分布窗包括第一重分布光学元件，光透射第二光重分布窗包括第二重分布光学元件；每一个第一重定向区包括一个或多个第一重定向光学元件，并且每一个第二重定向区包括一个或多个第二重定向光学元件；第一重分布光学元件配置成将第一光源光重定向到多个第一重定向区，第二重分布光学元件配置成将第二光源光重定向到多个第二重定向区，第一重定向光学元件可选地与可选漫射器窗组合地配置成提供具有第一光轴（O1）并且具有从60-150°的范围选择的第一开口角度（θ1）的所述第一光束，第二重定向光学元件配置成提供具有第二光轴（O2）并且具有从5-60°的范围选择的第二开口角度（θ2）的所述第二光束。

进一步看起来，为了最好的光学属性，特别地第一重分布光学元件、第二重分布光学元件、第一重定向光学元件和第二重定向光学元件包括具有小面（f）的光学元件，小面（f）具有从10-5,000μm的范围选择的高度（fh）并且具有从50-80°和10-40°的范围独立选择的小面（f）与层（100,200,300）的底平面所成的底角（α）。

同样，相应窗可以不布置成太靠近或太远离光源（在重分布窗的情况下）和太靠近或远离重分布窗（在重定向窗的情况下）。如以上已经指示的，光源的距离特别地从5-200mm的范围选择，诸如10-100mm。另外，特别地第一光重分布窗和第二光重分布窗布置在从相应光源的1-50mm的范围选择的第一距离（d1）处。还看起来期望的是，鉴于光学属性，重定向窗布置在从第一光重分布窗和第二光重分布窗的1-200mm的范围选择的第二距离（d2）处。特别地，第一光重分布窗和第二光重分布窗中的每一个具有从25-40,000mm²的范围选择的横截面面积。如以上指示的，特别地，光源是固态光源。小发光表面鉴于光学属性而是所期望的。因而，特别地第一光源和第二光源是具有发光表面（诸如LED管芯）的（固态）光源，该发光表面具有从0.25-100mm²的范围选择的面积。

因而，在特定实施例中，本发明提供一种照明单元，包括第一光源、第二光源、光透射第一光重分布窗、光透射重定向窗和可选地漫射器窗，其中（i）第一光源配置成生成具有第一光谱分布的第一光源光，并且第二光源配置成生成具有与第一光谱分布不同的第二光谱分布的第二光源光，其中（a）光透射第一光重分布窗包括第一重分布光学元件，并且其中光透射第一光重分布窗配置在第一光源的下游；并且其中光透射第二光重分布窗包括第二重分布光学元件，并且其中光透射第二光重分布窗配置在第二光源的下游；（b）光透射重定向窗配置在第一光重分布窗和第二光重分布窗的下游，其中重定向窗包括多个第一重定向区和多个第二重定向区，每一个第一重定向区包括一个或多个第一重定向光学元件，并且每一个第二重定向区包括一个或多个第二重定向光学元件，其中第一重定向区和第二重定向区配置在（2D）布置中，其中这些区交替；（c）可选的漫射器窗配置在光透射重定向窗的下游；（d）第一重分布光学元件配置成将第一光源光重定向到多个第一重定向区，第二重分布光学元件配置成将第二光源光重定向到多个第二重定向区，其中第一重定向光学元件可选地与可选的漫射器窗组合地配置成将所接收的第一光源光的至少部分成形为具有第一光轴（O1）并且具有特别地从60-150°的范围选择的第一开口角度（θ1）的第一光束，其中第二重定向光学元件配置成将所接收的第二光源光的至少部分成形为具有第二光轴（O2）并且具有特别地从5-60°的范围选择的第二开口角度（θ2）的第二光束，并且其中第一光轴（O1）和第二光轴（O2）具有特别地从45-90°的范围选择的相互角度（γ）。

短语“其中第一光轴（O1）和第二光轴（O2）具有从45-90°的范围选择的相互角度（γ）”特别地是指在穿过射束的横截面平面中的光轴之间的这样的角度，其中横截面平面与第一光轴平行布置，并且第一光轴还由该横截面平面所包含。因而，第二射束还可以关于第一光轴来限定，如在相对于第一光轴的≥30°的角度内发现的，甚至更特别地≥45°，再甚至更特别地≥60°，但是特别地≤90°。在其中创建中心对称射束的实施例中，中心射束、第一射束由第二射束围绕，其中后者在相对于第一射束的第一光轴的至少30°的角度处。因而，第二射束特别地为具有在高达60°的范围中的射束宽度并且具有在30-90°（诸如45-90°）的范围中的相对于第一光轴的角度的射束（其中在这样的实施例中，具有在高达45°的范围中的射束宽度的射束）。

上文中，除其它之外，关于第一光源和第二光源描述了照明单元。然而，可以存在多个第一光源和多个第二光源。这可以允许第一光源光和第二光源光的更容易的分布，如在仅两个光源的情况下，两个光源特别地必须照射整个重定向窗（经由重分布窗），而当使用更多光源时，该任务可以由多个光源共享。每一个重分布窗可以用于照射下游布置的重定向窗的部分，以及从邻近的其它光源的重分布窗的下游布置的重定向窗的邻近部分的部分。

因而，在另外的实施例中，本发明提供如本文所限定的照明单元，包括多个第一光源和多个第二光源，其中在从每一个第一光源的下游配置第一光重分布窗，其中在从每一个第二光源的下游配置第二光重分布窗，其中在每一个第一光分布窗的下游配置光透射重定向窗的第一部分，其中在每一个第二光分布窗的下游配置光透射重定向窗的第二部分，其中每一个第一部分和第二部分包括多个重定向区，其中第一光源和第一光分布窗配置成在其光透射重定向窗的第一部分之上并且还在光透射重定向窗的一个或多个邻近的第二部分中的部分处重分布第一光源光，并且其中第二光源和第二光分布窗配置成在其光透射重定向窗的第二部分之上并且还在光透射重定向窗的一个或多个邻近的第一部分中的部分处重分布第二光源光。特别地，第一光源和第二光源配置在其中光源交替的（2D）布置中。如以上指示的，第一光源和第二光源（也）可以布置在棋盘图案或另一图案中，比如六边形布置等。特别地，第一和第二光源形成具有5-200mm的相邻光源之间的最短距离的规则图案，如以上指示的。

特别地，以此方式，第一光源和第二光源与重分布窗组合地配置成均一照射重定向窗。例如，这可以特别地在（第一或第二）重分布窗布置在从（第一或第二）光源沿光轴大约60°的圆锥内布置时使用。如以上指示的，（第一或第二）重分布窗的横截面面积和相关联的下游布置的重定向部分的横截面面积基本上相同。在重分布窗布置在所述圆锥内的情况下，并且在重定向窗部分与相关联的重分布窗大致相同大小的情况下，重分布窗可以照射相关联的重定向窗部分以及邻近的重定向窗部分中的部分。

照明设备可以是例如办公室照明系统、家用电器系统、商店照明系统、家庭照明系统、剧院照明系统、温室照明系统、园艺照明等的部分或者可以在其中应用。

本文使用的术语白色光对于本领域技术人员是已知的。它尤其涉及具有一定相关色温（CCT）的光，所述相关色温介于大约2000K与20000K之间，尤其是2700-20000K，对于普通照明特别地处于大约2700K和6500K的范围内，并且对于背光照明目的特别地处于大约7000K和20000K的范围内，并且特别地处于离BBL（黑体轨迹）的大约15 SDCM（颜色匹配的标准偏差）内，特别地处于离BBL的大约10 SDCM内，甚至更特别地处于离BBL的大约5 SDCM内。

术语“紫光”或“紫色发射”特别地涉及具有在大约380-440nm的范围中的波长的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”特别地涉及具有在大约440-490nm的范围中的波长的光（包括一些紫色和青色色调）。术语“绿光”或“绿色发射”（包括蓝绿色）特别地涉及具有在大约490-560nm的范围中的波长的光。术语“黄光”或“黄色发射”特别地涉及具有在大约540-570nm的范围中的波长的光。术语“橙光”或“橙色发射”特别地涉及具有在大约570-600nm的范围中的波长的光。术语“红光”或“红色发射”特别地涉及具有在大约600-750nm的范围中的波长的光。术语“粉红光”或“粉红色发射”是指具有蓝色和红色成分的光。术语“可见的”、“可见光”或“可见发射”是指具有在大约380-750nm的范围中的波长的光。

例如在“基本上所有光”或者“基本上包括”中的本文使用的措词“基本上”应当为本领域技术人员所理解。措词“基本上”也可以包括具有“整个”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，也可以移除形容词基本上。在适用的情况下，措词“基本上”也可以涉及90%或者更高，例如95%或者更高，特别地99%或者更高，甚至更特别地99.5%或者更高，包括100%。措词“包括”也包含其中措词“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”在一个实施例中可以是指“由……构成”，但是在另一实施例中也可以是指“至少包含所限定的种类以及可选地一个或多个其它种类”。

另外，在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顺序或时间顺序。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。如本领域技术人将清楚的，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。本发明还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。另外，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，在附图中对应的参考符号指示对应的部分，并且在附图中：

图1A-1F示意性地描绘了照明单元的一些实施例和方面；

图2A-2E示意性地描绘了照明单元及其元件的一些方面和变型；

图3A-3D示意性地描绘了照明单元及其元件的一些方面和变型。

附图未必按照比例。

具体实施方式

第一实施例可以包括如图1A所描绘的两个有微观小面的箔。在该实施例中，我们使用两个不同颜色的LED（例如白色和蓝色）。该图示出包括配置成提供具有不同光谱分布的光源光11、21的第一光源10和第二光源20的照明单元1。另外，照明单元1包括配置在第一光源10的下游的光透射第一光重分布窗100和配置在第二光源20的下游的光透射第二光重分布窗200。另外，照明单元1包括配置在第一光重分布窗100和第二光重分布窗200的下游的光透射重定向窗300，以及可选地配置在光透射重定向窗400的下游的漫射器窗400，如图1B中示意性描绘的。重定向窗300或可选的漫射器窗400可以分别配置为出射窗。然而可选地，可以在这些窗之一的下游配置另外的窗。重分布窗100、200可以是具有专用于相应的第一光源10和第二光源20的重分布区的单个窗。

第一光重分布窗100配置成将光透射重定向窗300之上的第一光源10的第一光源光11重分布到所述光透射重定向窗300的多个第一重定向区310。同样，第二重分布窗200配置成将也在光透射重定向窗300之上的第二光源20的第二光源光21重分布到所述光透射重定向窗300的多个第二重定向区320。为此目的，第一重分布窗100包括重分布光学元件，诸如棱柱结构和/或菲涅尔透镜，并且第二重分布窗200包括重分布光学元件，诸如棱柱结构和/或菲涅尔透镜。以此方式，第一光源光11和第二光源光21在分布于整个重定向窗之上的相应区分布。与第一重分布窗100相关联的重定向窗300的部分307利用参考标记307指示（第一部分）；与第二重分布窗200相关联的重定向窗300的部分利用参考标记307b指示（第二部分）。要指出的是，这些部分的横截面面积可以基本上相同。还要指出的是，这些部分的横截面面积和相关窗的横截面面积特别地也是相同的。要指出的是，每一个光源还可以照射邻近的重定向窗部分307的部分。在两个光源的情况下，两个光源可以照射整个重定向窗（即其相关的第一和第二区）。

光透射重定向窗300的第一重定向区310，可选地与漫射器窗400组合（进一步参见下文），配置成将所接收的第一光源光的至少部分成形为第一光束511；光透射重定向窗300的第二重定向区320，可选地与漫射器窗400组合（进一步参见下文），配置成将所接收的第二光源光的至少部分成形为第二光束521。重定向区310、320的各个光学元件是不可见的。然而，为了完整起见，这些在图1A和1B中分别利用参考标记1310和1320指示。第一重定向区310和第二重定向区320可以具有在几mm量级上的比如利用RDL指示的长度和利用RDW指示的宽度之类的尺寸。要指出的是，这些区不必是方形的，而是还可以例如是六边形的。

如图中所示，第一光束511和第二光束521不重叠或仅部分重叠。另外，第一光束511和第二光束521由于光源10、20的光源光的光谱分布不同的事实而具有不同的光谱分布。第一射束和第二射束的开口角度分别利用θ1和θ2指示。另外，第一射束511和第二射束521分别具有光轴O1和O2。这些光轴具有利用γ指示的相互角度。

光源10、20之间的相互距离（其还可以被指示为最短距离）利用LD指示，其特别地在5-200mm的范围中。光源与重分布箔之间的最短距离利用参考标记d1指示。在本文中，距离d1被示意性地描绘为相同，虽然情况不一定是这样。重分布箔100、200与重定向箔300之间的最短距离利用参考标记d2指示。光源特别地为固态光源。可选地，这样的光源可以是LED的封装，比如RGB封装。在这样的实例中，这样的LED封装中的各LED之间的最短距离特别地等于或小于2mm。

参考标记2指示包括第一光源100、其第一重分布箔100以及第二光源（包括其第二重分布箔）的子单元。例如，照明单元1可以包括多个这样的单元2。参考标记3指示另外的单元，其包括前述单元2，但是现在包括重定向箔300。再次，照明单元1可以包括多个这样的单元3。参考标记5指示控制单元，其可以可选地包括有集成或远程的照明单元，并且其可以特别地配置成单独控制光源10、20。

射线在离开LED封装时撞击的第一箔还可以被命名为通量重分布箔。应用该箔以创建第二箔的全光照。当我们使用两种类型的LED时，来自两种类型的LED的单独光谱应当覆盖第二箔的完整区域，使得在第二箔的每一个位置处递送恒定量的光（以便获得均一出射窗）。然而，当我们使用两种颜色时，我们可能例如要求充分小间隔的网状网格上的交替（例如棋盘）图案以便将其感知为均匀的。这在来自第一箔的小面的各个小射束的射束扩散上设置条件。获得均匀光照所要求的理想强度分布是已知的，并且其角度相关性通过（1/cosθ）^3给出，例如用于在60°之下行进的光的通量与法线方向上的通量之比为因子8。角度β1指示具有关于第一光轴O1的最大角度的第一重分布窗100的下游的第一光源光10的（多个）射线之间的角度；β2指示具有关于第二光轴O2的最大角度的第二重分布窗200的下游的第二光源光20的（多个）射线之间的角度。这些角度因而特别地为60°或更小。

微观光学设计中的典型小面大小为~50μm。如果我们应用两个不同颜色的LED之间的~20mm（LD）的LED间隔，则第一箔在长度方向上具有可用于使射线偏转的20/0.05=400个单独的小面。在我们将第一箔定位在6mm的距离处的情况下并且在我们假定2mm直径的LED面积的情况下，在LED正上方来自小面的射束扩散将为20°，而距箔的中心10mm处的小射束的射束扩散将为5°。这在图1A中针对第一光源10指示，但是这还可以应用于第二光源。

这种射束扩散量在我们使用距第一箔~6mm的距离处的2×2mm²像素化第二箔的情况下是可接受的。在我们将接受用于第二箔的较粗糙的网格的情况下，我们可以甚至进一步放松射束扩散条件。增加棋盘间距可以可能地损害针对某个点处的用户/观察者的均匀外观（即各个“像素”将变得可见）。

当位于LED正上方的第二箔处的像素与位于（不同颜色的）相邻LED正方向的像素之间的间隔为20mm时，小射束的取向变成+/-2*60度。这些偏转角度可以容易地利用第一箔处的（倾斜）小面来应对。使用倾斜小面，也可以满足（第二箔的）均匀光照要求：为了校正朗伯源，相比于0度，我们必须使用第一箔的表面积的8倍来照射在60度之下的第二箔。第二箔的应用首先是增加白色和蓝色小射束二者的射束宽度：用于白色小射束的目标宽度为2*60°，并且用于蓝色的目标宽度为2*20-2*30°。此外，蓝色小射束需要重定向成使得它们在+/-75°的角度下离开第二箔。这种相当大的偏转角度可以利用使用全内反射的小面直接实现。（小偏转要求应用折射的小面，大偏转角度要求全内反射。由于所要求的小面的高纵横比的缘故，重叠面积（25-50°偏转）最具有挑战性的）。因而，在交替重定向区的情况下，第一区在重定向窗之上分布以允许观看者看到均一照明出射窗，从而提供第一光束，诸如白光，并且同样在交替重定向区的情况下，第二区在重定向窗之上分布以允许观看者看到均一照明出射窗，从而提供第二光束，诸如蓝光。

在图1A中，显示了多个彩色的LED源和两个箔的示意性视图。三角形指示小射束的射束扩散和取向。由于LED具有有限尺寸，不可能将以在某个地点处离开光学元件的光精确地引导到预定方向上：预定方向将模糊成一定的方向范围。该范围（也称为射束扩散）归因于LED源对向的的有限立体角。在如所绘的布置中，该射束扩散在LED正上方是大约20°，在光学元件的外围处减小至5°（LED大小为2mm并且位于距20mm宽的光学元件6mm的距离处）。

图1B示意性地描绘了具有布置在重定向窗的下游的漫射器窗400的实施例。

在该实施例中，第二箔的功能还可以利用漫射器和微观光学箔来执行。在该情况下，漫射箔是可见出射窗并且有微观小面的箔用于小射束重定向。针对该配置的一个益处在于可以在某种程度上放松对中间箔上的均匀光照要求，因为它对于用户不再是直接可见的。要指出的是，可选地图1A的实施例也可以包括漫射器窗，诸如具有非常窄的FWHM。

图1C示意性地描绘了照明单元1的实施例，其示意性地示出多个第一光源10、其重分布窗100以及其重定向窗部分307a，以及多个第二光源20、其重分布窗200、以及其重定向窗部分307b。在此，重定向窗可以是具有多个重定向区的单个窗，重定向区具有用于每一个光源的重定向区的子集（也例如参见图2A）。另外，重分布窗100、200可以是具有专用于相应的第一光源10和第二光源20的重分布区的单个窗。在此，重分布窗100、200被描绘为在光源10、20的整个集合之上延伸的单个重分布窗。例如，重分布窗和重定向窗二者可以是聚合物箔。

图1D和1E示意性地描绘了从诸如图1A和1B中示意性描绘的照明单元1的实施例逃逸的光，其中图1D是侧视图并且图1E是透视图。要指出的是，照明单元1之下的观众可以感知例如白光束511，并且当从侧面观看时，可以感知例如蓝光束521。参照图1D，其为射束511、521（也参见图1E）的横截面（或横截面平面），其中该横截面平行于第一光轴O1（并且该横截面包括第一光轴），要指出的是，第一和第二光轴的相互角度γ的描述可以特别地在这样的横截面的上下文中限定。假定向下射灯和3D，典型地分布可以是绕中心（竖直）轴旋转对称的（或具有绕O1的至少某种形式的旋转对称性（例如90°旋转轴（方形对称）：45°旋转轴（六边形对称）等）。在3D中，第二光轴可以甚至被视为光学平面。因而，第二射束521还可以关于第一光轴O1来限定，其中在相对于第一光轴O1的第一角度γ1和第二角度γ2之间找到第二射束521，其中γ1＜γ2，并且其中特别地γ1≥30°，甚至更特别地γ1≥45°，再甚至更特别地γ1≥60°，并且其中特别地，γ2≤90°。再次，特别地关于FWHM限定射束。在射束511、521的该横截面视图中，还看起来第二射束521具有一种蝙蝠翼状分布，其中单个平面中的光轴O2具有相互角度2*γ。参照图1D和1E，可以看到在远场中射束511、521仅部分重叠或不重叠。

图1F示意性地描绘了照明单元1的实施例的顶视图。未描绘可选的漫射器窗（为了简化起见）。实线指示重定向窗部分307。围绕该中心重定向窗部分307的虚线方形是与邻近的光源相关联的重定向窗部分，邻近的光源利用每一个中心处的小虚线方形指示。实线方形内的虚线方形仅被添加以指示图平面背后的重分布窗，并且布置在光源（10,20）与重定向窗部分307之间。较大虚线区域指示由光源经由重分布窗100、200照射的区域，并且清楚地延伸到邻近的重定向窗部分307。该照射的区域利用参考标记IA指示。参考标记RL和RW指示重定向窗部分的长度和宽度，该重定向窗部分可以在例如20*20mm²的范围中。在光源10、20布置在立方体布置中的情况下，（多个）重定向窗（部分）将一般具有这样的对称性，比如图1F中所描绘的。

图2A示意性地描绘了重定向窗300的实施例，其分别具有第一和第二重定向区310、320的棋盘图案。作为示例，在该示意性实施例中，每一个光源具有9个下游布置的重定向区（4-5个第一重定向区和5-4个第二重定向区）。在实践中，这将更多，诸如至少16个，比如至少25个，或甚至至少100个。

图2B-2C示意性地描绘了可以用于重分布或重定向光源光的结构的实施例。可以选择不同结构。在此，作为示例，描绘了菲涅尔类型的结构。

图2D示意性地描绘了其中例如应用棱柱结构的实施例。

图2E示意性地描绘了其中重定向窗300包括布置在棋盘布置中的菲涅尔透镜的实施例，其中每一个重定向区具有菲涅尔透镜部分。重定向窗300上的菲涅尔环被描绘为具有分别位于第一光源10和第二光源20正上方的环形的同心环。该示例针对填充重定向窗300的整个表面区域、即两个重定向部分307a和307b的一个白色和一个蓝色（向下）LED光源而被给出。在该示意图中，仅光源直接下游的菲涅尔环已经利用曲线绘制。然而，其它重定向区中的菲涅尔环也可以是弯曲的。与第一光源10相关联的一些菲涅尔环利用参考标记fr指示。要指出的是，取代于菲涅尔环的是，还可以使用其它微观光学结构，诸如棱柱结构。还可以使用组合。

图3A示意性地描绘了包括多个第一光源10和多个光源20、多个随附的第一重分布窗100以及多个第二重分布窗200的照明单元1的实施例。在此，作为示例，描绘了分别具有重分布窗100a和100b的两个第一光源10，以及分别具有重分布窗200a和200b的两个第二光源20。以此方式，例如可以提供利用参考标记2’和2’’指示的两个单元2。要指出的是，这些单元可以仅在重定向窗300的相应部分之上重分布光或者可以在整个重定向窗300之上重分布（即分布到整个重定向窗300之上的相应第一重定向区和第二重定向区）。

图3B-3C示意性地描绘了光源10、20的两个实施例。在图3B中描绘的实施例中，这可以是具有管芯12或22的固态光源，这取决于该示意图是否用符号表示第一或第二光源。在图3C中，作为示例，描绘了第一或第二光源的实施例，其中这样的光源包括多个光源（比如封装）。当光源包括多于一个光源时，距离DS一般将是小的，诸如小于5mm，特别地小于2mm。

图3D示意性地描绘了光学元件（的部分）的侧视图，诸如可以用在重分布窗100、200处和在重定向窗的第一和第二区中。参考标记fh指示小面高度并且参考标记f指示小面；参考标记bp指示底平面，其将平行于窗的相应平面；并且参考标记bl指示底长度。底长度将一般在1-500μm的范围中，特别地在5-200μm的范围中，诸如10-100μm。角度α1指示底角，并且角度η指示面f的顶角或相互角度。

Claims (15)

1.一种照明单元（1），包括：配置成提供具有不同光谱分布的光源光（11,21）的第一光源（10）和第二光源（20），配置在第一光源（10）的下游的光透射第一光重分布窗（100）以及配置在第二光源（20）的下游的光透射第二光重分布窗（200），配置在第一光重分布窗（100）和第二光重分布窗（200）的下游的光透射重定向窗（300），以及可选地配置在光透射重定向窗（300）的下游的漫射器窗（400），其中：

- 第一光重分布窗（100）配置成将光透射重定向窗（300）之上的第一光源（10）的第一光源光（11）重分布到所述光透射重定向窗（300）的多个第一重定向区（310）；并且其中第二重分布窗（200）配置成同样将光透射重定向窗（300）之上的第二光源（20）的第二光源光（21）重分布到所述光透射重定向窗（300）的多个第二重定向区（320）；

- 光透射重定向窗（300）的第一重定向区（310），可选地与漫射器窗（400）组合，配置成将所接收的第一光源光的至少部分成形为第一光束（511）；并且光透射重定向窗（300）的第二重定向区（320），可选地与漫射器窗（400）组合，配置成将所接收的第二光源光的至少部分成形为第二光束（521），其中第一光束（511）和第二光束（521）不重叠或仅部分重叠，并且其中第一光束（511）和第二光束（521）具有不同的光谱分布。

2.根据权利要求1的照明单元（1），其中第一光源（10）和第二光源布置在从5-200mm范围中选择的光源距离（LD）处。

3.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），其中光透射重定向窗（300）的第一重定向区（310）可选地与可选漫射器窗（400）组合地配置成提供在截面视图中具有第一光轴（O1）并且具有从60-150°的范围中选择的第一开口角度（θ1）的所述第一光束（511），其中光透射重定向窗（300）的第二重定向区（320）可选地与漫射器窗（400）组合地配置成提供具有第二光轴（O2）并且具有从5-60°的范围中选择的第二开口角度（θ2）的所述第二光束（521），并且其中第一光轴（O1）和第二光轴（O2）具有从45-90°的范围中选择的相互角度（γ）。

4.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），其中：

- 光透射第一光重分布窗（100）包括第一重分布光学元件（110），其中光透射第二光重分布窗（200）包括第二重分布光学元件（210）；

- 每一个第一重定向区（310）包括一个或多个第一重定向光学元件（1310），并且其中每一个第二重定向区（320）包括一个或多个第二重定向光学元件（2310），

- 第一重分布光学元件（110）配置成将第一光源光（10）重定向到所述多个第一重定向区（310），第二重分布光学元件（210）配置成将第二光源光（20）重定向到所述多个第二重定向区（320），其中第一重定向光学元件（1310）可选地与可选漫射器窗（400）组合地配置成提供具有第一光轴（O1）并且具有从60-150°的范围中选择的第一开口角度（θ1）的所述第一光束（511），其中第二重定向光学元件（2310）配置成提供具有第二光轴（O2）并且具有从5-60°的范围中选择的第二开口角度（θ2）的所述第二光束（521）。

5.根据权利要求3-4中任一项的照明单元（1），其中应用所述漫射器箔（400），并且其中漫射器窗（400）具有选自高达30°的范围的半高全宽（FWHM）。

6.根据权利要求3-5中任一项的照明单元（1），其中第一重分布光学元件（110）、第二重分布光学元件（210）、第一重定向光学元件（1310）、第二重定向光学元件（2310）包括具有小面（f）的光学元件，所述小面（f）具有从10-5,000μm的范围中选择的小面高度（fh）并且具有从50-80°和10-40°的范围中独立选择的小面（f）与层（100,200,300）的底平面所成的底角（α）。

7.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），其中第一光重分布窗（100）、光透射第二光重分布窗（200）独立地包括菲涅尔透镜，并且其中第一重定向区（310）和第二重定向区（320）独立地包括菲涅尔透镜的至少部分。

8.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），其中第一重定向区（310）和第二重定向区（320）配置在其中所述区（310,320）交替的布置中。

9.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），其中第一重定向区（310）和第二重定向区（320）配置在棋盘图案中，并且其中第一光重分布窗（100）、第二光重分布窗（200）和重定向窗（300）包括聚合物箔。

10.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），其中：

- 第一光重分布窗（100）和第二光重分布窗（200）布置在从相应光源（10,20）的1-50mm的范围中选择的第一距离（d1）处；

- 重定向窗（300）布置在从第一光重分布窗（100）和第二光重分布窗（200）的1-200mm的范围中选择的第二距离（d2）处；其中第一重定向区（310）和第二重定向区（320）具有小于20mm²的横截面面积；

- 第一光源（10）和第二光源（20）是具有发光表面（12,22）的固态光源，所述发光表面具有从0.25-100mm²的范围中选择的面积。

11.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），其中第一光源（10）配置成生成白色第一光源光（11）并且其中第二光源（20）配置成提供蓝色和红色第二光源光（21）中的一个或多个。

12.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），还包括控制单元（5），其配置成独立地控制第一光源（10）和第二光源（20）。

13.根据前述权利要求中任一项的照明单元（1），包括多个第一光源（10）和多个第二光源（20），其中第一光源（10）和第二光源（20）配置在其中光源（10,20）交替的布置中，其中在从每一个第一光源的下游配置第一光重分布窗（100），其中在从每一个第二光源的下游配置第二光重分布窗（100），其中在每一个第一光分布窗（100）的下游配置光透射重定向窗（300）的第一部分（307a），其中在每一个第二光分布窗（200）的下游配置光透射重定向窗（300）的第二部分（307b），其中每一个第一部分（307a）和第二部分（307b）包括多个重定向区（310），其中第一光源（10）和第一光分布窗（100）配置成在其光透射重定向窗（300）的第一部分（307a）之上并且还在光透射重定向窗（300）的一个或多个邻近的第二部分（307b）中的部分处重分布第一光源光（11），并且其中第二光源（20）和第二光分布窗（200）配置成在其光透射重定向窗（300）的第二部分（307b）之上并且还在光透射重定向窗（300）的一个或多个邻近的第一部分（307a）中的部分处重分布第二光源光（21）。

14.根据权利要求13的照明单元（1），其中第一光源（10）和第二光源（20）与重分布窗（100,200）组合地配置成均一地照射重定向窗（300）。

15.根据前述权利要求中任一项的照明单元（10）在室内环境中用于为人类提供日光体验的用途。