CN107110444A - 适合于光输出的改进的均匀性的照明面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明面板，其用于例如在模块化表面系统内使用，该照明面板包括与反射器结构相关联的一条或多条固态照明元件。照明面板适合于跨过其输出区域的宽度的光强度的改进的均匀性。照明元件包括两个或更多个子集，每个子集适配成共同产生不同的跨过面板输出窗口的宽度的光强度轮廓。子集选择性地适配成产生轮廓，这些轮廓在被混合时相互抵消彼此与跨过输出窗口的宽度的某公共平均强度的偏差，从而产生具有改进的均匀性的组合的强度轮廓。实施例包括照明元件的子集适配成具有不同的实际或虚拟的到反射器表面的光路长度的布置。还提供了进一步包括用于提供声阻尼功能的声学吸收背表面的实施例。

Description

适合于光输出的改进的均匀性的照明面板

技术领域

本发明涉及一种具有改进的光输出空间均匀性的固态照明面板。

背景技术

在建设中，通常采用模块化表面系统，以便减少与建造地板、墙壁和天花板相关联的成本和建设时间。这样的模块化系统的典型示例是被包含于许多专业和办公室环境内的悬浮式天花板，其标准地包括限定正方形/矩形凹部的塑料或金属栅格，这些凹部以跨越天花板的镶嵌面板或铺片（tile）填充，并且通常在规则点处用专用照明器照明面板隔开。

传统上，这样的照明面板利用与光重定向反射器组合的一个或多个荧光管。然而，诸如LED的固态照明元件逐渐地在照明面板应用中被用作荧光管的替代方案。相比于传统的（荧光或白炽）光源，LED具有很多普通优点，包括长寿命、高流明效率、低工作电压以及流明输出的快速调制。此外，在办公室环境中，一般期望模块化系统包含声阻尼元件，以便减轻跨过大的开放空间的声音的传递。特别地，通常合意的是，照明面板自身包含声学吸收铺片或层，使得总天花板表面区域的比较大的部分可以被提供以照明，而不在声阻尼方面妥协。

因此，相比于荧光面板，LED模块化照明面板具有很多优点。然而，与管状照明元件相反，单独的LED封装能够产生仅跨过非常窄的输出区域的光发射。因此，在这样的设备内，典型地利用多个LED，这些LED例如布置在反射器之下的阵列中，该反射器适配成跨过位于面板基部的输出窗口而重定向所发射的光。

WO 2013/190447例如公开了一种模块化照明设备，其包括声学吸收铺片、若干行的LED元件和反射器装置。

WO 2014/187788公开了一种可安装在天花板中的发光声学面板。该发光声学面板包括声音吸收层和光透射层，它们平行地布置使得在它们之间形成空间。在该空间中，光源和反射器布置成使得由光源发射的光由反射器重定向，并且朝着声音吸收层的反射侧发射。光源是沿着平行于发光声学面板的边缘的线布置的细长光源，其中该细长光源包括多个LED元件。

已知的LED照明面板具有下述缺点：在维持均匀的光分布（以便避免在跨过窗口宽度的各种点处出现更亮和更暗的斑点）时，难以实现大的横向尺寸，例如大于大约60 x 60cm。光强度的这种不均匀性是美学上令人不满的，并且是功能上低效的。

特别困难的是，利用还包含声学功能的面板来避免这种非均匀性。

因此期望一种照明面板，其利用固态照明元件的条，并且能够包含声学吸收铺片层 - 但是其中，即使对于大横向尺寸的面板，跨过面板区域的宽度产生的光的强度分布展现出改进的均匀性。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一方面，提供了一种照明面板，其包括：

具有一宽度的光输出区域，光输出将跨过该宽度产生；

具有一反射表面的反射器结构，该反射表面至少部分地在光输出区域的方向上朝向；以及

布置在反射器结构之下、具有发光顶表面的一行或多行固态照明元件，该一行或多行垂直于光输出区域的宽度而延伸；其中：

固态照明元件一起包括照明元件的至少两个子集，这些子集包括：

创建跨过光输出区域的宽度的第一光强度轮廓的第一子集，以及

创建跨过光输出区域的宽度的第二光强度轮廓的第二子集，其中

经组合的强度轮廓创建跨过光输出区域的宽度的第三光强度轮廓，相比于第一或第二强度轮廓中的任何一个，该第三光强度轮廓具有更大的均匀性，并且其中

固态照明元件的第一子集适配成产生抵着反射器表面的射束轮廓，该射束轮廓对应于具有相对于光输出区域的第一垂直位移的虚拟光源方位，并且

固态照明元件的第二子集适配成产生抵着反射器表面的射束轮廓，该射束轮廓对应于具有相对于光输出区域的第二垂直位移的虚拟光源方位。

照明面板包括一条或多条的固态照明元件，其（在一种布置中）“向上”面朝布置在上面的反射器的表面。反射器可以至少部分地在光透射输出区域（例如光输出窗口）的方向上朝向，该光透射输出区域位于面板的基部、在照明元件的条的下面。“至少部分地朝向”意指它具有一表面法线，该表面法线在输出区域的方向上至少具有一些矢量分量。

照明元件可以例如包括或者作为裸部件、或者与例如射束成形光学器件组合的一个或多个LED。

照明元件的线可以布置在基本同一个方向上：垂直于下面的输出窗口的横向延伸地延展。由照明元件发射的光落在上面的反射器结构上，并从反射器表面上的一个或多个点和/或在反射器表面上的一个或多个点之间反射或反弹（可能若干次）。在一些更小或更大量的反弹之后，光朝面板基部的输出区域定向，在该处，光可以或者直接从面板传播出来，或者替代地在穿过所提供的输出窗口时漫射或散射。

在照明元件当中布置两个子集，每个子集适配成共同地产生跨过输出窗口的横向延伸的不同的光强度轮廓。两个子集选择性地适配，以便产生强度轮廓，这些强度轮廓相互抵消彼此相对于跨过输出区域长度的某个（可能的）公共平均强度的偏差。以这种方式，可以建立跨过输出窗口的一强度轮廓，该强度轮廓相比于由任何一个子集独自产生的强度轮廓，具有大得多的均匀性，因为由于反射过程的性质而自然地出现的峰和谷可以通过叠加由第二子集产生的特别适配的共轭强度轮廓而被“消除”。

“强度轮廓”宽泛地意指跨过输出区域的宽度的光的分布，其实际上可以按照任何数量的特定物理量的分布或扩展来表示和理解。例如，当前上下文中的强度轮廓可由跨过面板宽度的辉度的标绘或仅仅由发光强度的标绘来表示，或者由发光度或与强度或亮度的度量具有直接物理关系的任何其它度量的标绘来表示。例如，轮廓还可以在它们的颜色分布的方面被区分。

照明元件的第一子集中的照明元件可与照明元件的第二子集中的照明元件交错。

根据这个实施例，两个子集基本是空间交织或掺和的，使得由一个子集产生的轮廓尽可能整齐地叠加到由另一子集产生的轮廓上。以这种方式，两个轮廓在可能的最大程度上“混合”：理想地，第一轮廓的整个范围与第二轮廓的整个范围重叠。因为均匀性通过两个共轭轮廓的混合来实现，最大空间重叠确保均匀性的最大容量。

在一个特定示例中，反射器结构可以沿着行方向具有恒定的截面形状。

在一些示例中，反射器可以具有在纵向（height-wise）方向上延伸的弯曲的或否则非平面的形式。在本发明的一个实施例中，照明元件的行布置在相关联的反射器之下，使得它们与反射器的长度平行地延展，反射器沿着该长度具有恒定的形状。因此，从照明元件的行的基部到反射器表面的纵向位移沿着行的整个长度保持恒定。这个恒定的反射器形状是反射器截面，其在沿着平行于行延展的轴的点处垂直地切割。

这样的布置允许每个条产生的（跨过输出区域的横向延伸的）强度轮廓在沿着窗口长度（其垂直于宽度）的每个点处相同（忽略行末端的边缘效果）。这不仅确保了存在跨过窗口宽度的强度的均匀性，还确保了跨过长度的均匀性，因为由叠加的轮廓产生的均匀的宽度分布在沿着长度的每个点处准确地再现。

反射器结构可以包括位于面板一侧的第一部分和位于面板另一侧的第二部分，每个部分具有布置在下面的一行或多行照明元件的相应集合。

这样，反射器可以分成两个部分，每个部分沿着面板的相对侧定位。例如，两个部分可以布置在面板的宽度的相对两端处，并且此外，在一些实施例中，每个部分可以包括反射表面，该反射表面具有表面法线，该表面法线具有在输出窗口的方向上的至少一些矢量分量和在另一反射器的方向上的至少一些矢量分量。根据这个示例，入射在反射器的任一部分上的光的至少一些（其起源于正下方的照明元件）最初在相对部分的方向上反射。在相对部分处，光可以进而朝第一部分往回反射，或者（取决于部分的形状）朝输出窗口，或朝定位在下方的相应照明元件向下反射。

两个分开的部分的优点是，光可在输出区域的整个宽度之上更均匀地扩展。利用单个反射器，在远离反射器的方向上，可以自然地出现减小的（平均）强度的图案，这破坏了分布的均匀性。通过利用位于不同方位的第二反射器部分，第一反射器的低平均强度的区可以与第二反射器的高平均强度的区混合，并且因此实现了更高的均匀性。

对于每行的照明元件，行中的相邻元件可属于不同的子集。

这样的布置确保最接近的程度的“混合”。对于包括仅仅两个子集的实施例，例如，每行中的连续照明元件在第一子集和第二子集之间进行交替，使得对于作为整体的行，这两个子集完全均匀地散布。作为结果，两个对应的强度轮廓有效地精确地彼此“覆盖”，这允许跨过输出窗口的最大可能的均匀性。

固态照明元件的第一子集可以适配成产生具有第一入射强度的抵着反射器表面的射束轮廓，并且

固态照明元件的第二子集可以适配成产生具有第二入射强度的抵着反射器表面的射束轮廓。

由每个子集创建的不同“强度轮廓”因此可以共同地从一布置显现，在该布置中两个子集中的单独的元件适配成在反射器的表面产生单独的射束，这些射束具有不同的、子集特定的入射强度。通过选择性地调谐两个特征强度，所显现的轮廓可被调节，以便一起产生跨过输出区域的均匀的强度分布。

对于将照明元件的不同子集适配成产生跨过输出区域的宽度的不同的强度轮廓而言，存在很多可能性。例如在一个可能性中，固态照明元件的第一子集可以具有光源方位，其对应于在垂直于光输出区域的方向上的、相对于反射器表面的第一位移；以及

固态照明元件的第二子集可以具有光源方位，其对应于在垂直于光输出区域的方向上的、相对于反射器表面的第二位移。

根据这个布置，照明元件的第一和第二子集被布置，以便具有位于相对于反射器表面的不同相对距离处的射束源方位。在两个子集的照明元件被布置以便在基本相同的角方向上、并且在基本相同的宽度和准直的射束中传播光的情况下，结果是，起源于属于不同子集的元件的光线以不同范围的入射角入射到反射器上。相比于由具有更远的光源方位的元件产生的光束，由具有较近的光源方位的元件产生的光束例如将以更窄范围的角度落在反射器表面上。因此，由照明元件的不同子集产生的光线以不同的角度分布从反射器表面反射，因此创建跨过下面的输出区域的宽度的不同的反射强度轮廓。

在上面的特定示例中，光源方位通过下述来改变：布置两个子集的照明元件，使得它们的发光表面或孔径位于相对于反射器表面不同的“竖直”距离处。

然而在本发明的照明面板中，固态照明元件的第一子集适配成产生抵着反射器表面的射束轮廓，其对应于具有相对于光输出区域的第一垂直位移的虚拟光源方位，以及

固态照明元件的第二子集适配成产生抵着反射器表面的射束轮廓，其对应于具有相对于光输出区域的第二垂直位移的虚拟光源方位。

以这种方式，射束的两个集合的强度分布不通过将照明元件孔径布置成占据相对于反射器的不同的竖直位移，而是通过光学地操纵输出射束以便产生射束的移动的“虚拟”光源而改变。

例如，固态照明元件中的一个或多个可以包括定位于发光顶表面的光学下游的折射层。在这里，由对应的照明元件发射的光在它穿过折射层时被折射，从而相对于反射器结构的表面垂直地移动所产生的射束轮廓的虚拟光源方位。照明元件的一个子集例如可以包括折射层，而另一子集不包括折射层，从而引起两个子集的射束的入射角度的不同范围。替代地，两个子集都可以包含折射层，但是这些折射层包括不同折射率或不同厚度的材料。

在一个示例中，折射层可包括折射板。

折射板可以例如包括折射率大于照明面板周围大气的玻璃或塑料片材。

在任何实施例中，一行或多行照明元件中的每一个可耦合到相应的PCB的表面，并且每个PCB的表面可以具有相对于沿着行的长度的不同点处的输出区域的多个垂直位移。

例如，可利用一PCB（该PCB具有针对特定行中的连续的照明元件的交替的较高和较低的位移）以便实现上面的实施例，其包括具有处于相对于反射器结构的不同的竖直位移处的光源方位的照明元件。所述PCB可以仅仅包括交替的较厚和较薄的节段，或可以被折曲或变形成具有较高和较低的相邻部分的波浪形状。

反射器结构可包括一个或多个抛物面型反射器元件。

照明面板还可以包括声学吸收背表面，反射器结构夹在光输出区域和该背表面之间。

这样的实施例具有提供跨过其背表面的声学隔离的优点。例如，在许多照明面板作为房间中的天花板照明的部分而被安装的情况下，声学铺片帮助防止声音跨过房间中的不同位置而传播。通过将这样的声音吸收元件包含在照明面板内，有效的声阻尼可以由模块化表面系统来实现，在该模块化表面系统中，照明面板占据表面的总区域的大部分。

照明面板的光输出区域可以包括部分透明的层，诸如部分透明的表面片材。

在这个实施例中，入射在输出区域处的光落在半透明或亚透明表面片材上，并且-在某种程度上-在它穿过所述片材时被消散或散射。本发明确保光以均匀的强度分布落在输出区域上，并且因此对于从输出窗口下方进行观看的面板的观察者而言，外观是具有跨过其输出区域的广域的均匀的亮度的发光面板的外观。

固态照明元件可以包括一个或多个LED。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，在附图中：

图1示出照明面板的一种简单的可能的示例的光学布置的示意图；

图2示出照明面板的另一种可能的示例的示意图，其具有包含两个单独的部分的反射器结构；

图3示出对应于针对布置在不同的相对高度处的照明元件的集合的跨过照明面板的宽度的模拟辉度分布的标绘；

图4示出图示产生具有改进均匀性的分布的图3的两个辉度分布的模拟混合的标绘；

图5示出照明元件的第一示例布置的一部分；

图6示出照明元件的第二示例布置的一部分；

图7示出一光学图，该光学图图示了由折射层产生的虚拟光源移动的示例；

图8示出照明元件的第三示例布置的一部分，其包括用于移动虚拟光源方位的折射板；

图9示出照明元件的第四示例布置的一部分，其包括具有变化的厚度的PCB；

图10示出照明元件的第五示例布置的一部分；

图11示出照明元件的第六示例布置的一部分；

图12示出照明元件的第七示例布置的一部分；

图13示出照明元件的第八示例布置的一部分；

图14示出照明元件的第九示例布置的一部分。

具体实施方式

本发明提供一种用于例如在模块化表面系统内使用的照明面板，其包括与反射器结构相关联的一条或多条固态照明元件。照明面板适合于跨过其输出区域的宽度的光强度的改进的均匀性。照明元件包括两个或更多个子集，每个子集适配成共同产生跨过面板输出窗口宽度的不同的光强度轮廓。子集选择性地适配成产生轮廓，当被混合时，这些轮廓相互抵消彼此相对于跨过输出窗口的宽度的某个公共的平均强度的偏差，从而产生具有改进的均匀性的组合的强度轮廓。示例包括照明元件的子集适配成具有不同的实际或虚拟的到反射器表面的光路长度的布置。照明面板还可以包括用于提供声阻尼功能的声学吸收背表面。还提供了从照明面板产生基本均匀的光输出的方法。

本发明是基于下述原理的：叠加多个单独的不均匀的光分布，以便产生看起来是跨过任何可见输出区域的总广域而均匀的整体输出轮廓。这通过下述来实现：通过操纵照明元件的光学布置以便产生光源的至少两个子集（每个子集适配成实现跨过反射器广域的不同的强度轮廓），适配使用结合重定向反射器结构的光源的常见的一般方案。

在图1中示出了第一实施例的简单示例的光学布置。一行固态照明元件24布置在反射器结构18下面，每个固态照明元件具有在反射器结构的反射表面20的方向上朝向的发光顶表面。照明元件的行垂直于面板的横向延伸14（即如图1所示的朝向页面内）地布置，并且反射器结构类似地、平行于行的方向而延伸。反射器和照明元件下面是光输出区域12。在一些示例中，光输出区域可以包括部分透明的层或铺片，所述层起到当光从面板向外穿出时色散或散射光的作用，因而产生均匀和无眩光的光输出，这对于面板的观察者而言是美学上令人满意的。然而在其它（非限制性的）示例中，输出区域可以仅仅包括开放的空间，或者可以包括局部层，或者可以包括完全透明的层，这取决于预期的应用。

应当注意，在接下来的描述中，输出区域替代地可以被描述为输出窗口，或简单地描述为窗口。这些术语应当被理解为是可互换的和非限制性的-特别地，窗口不打算使任何特定材料或框架布置的使用成为必要。

此外，在上面和下面的描述中，可能提及特定的方向术语，诸如“竖直”、“向上”、“向左”、“背后”、“向下”等。在使用这些的情况下，它们待被纯粹解读为是示例性或说明性的、只用于辅助描述的清楚性和简洁性。在其它实施例中，自然替代的、等同的特定方向可能适用，不过相对位移、方位或路径可以仍然保持基本相同。

在图1中仅描绘了反射器之下的单行的照明元件。然而在各种实施例中，提供了多个行，这些行相对于彼此平行地布置，形成在反射器之下、在横向和纵向两者上延伸的照明元件的阵列。

在图1的示例中，设备另外包括声学吸收背面板28，其可以包括用于执行声阻尼功能的声学铺片。这样的特征可能特别适用于例如开放式办公室中的天花板照明应用中。可能合意的是，限制在办公室的一个部分产生的噪声传播到办公室的其它部分的程度。在这里，即使在照明面板包括总天花板表面区域的大比例的布置中，照明面板中的声学吸收背层也允许高效和有效的噪声阻尼。在照明面板自身不包括声学吸收功能的情况下，专用的声学天花板铺片可以用于所安装的照明面板之间的空间中，并且在要求特定的阻尼规格的情况下，这可以限制可由（非吸收性）照明面板覆盖的可能的总表面区域。相反，包含声学功能的照明面板允许这样的区域的整个天花板表面被用面板覆盖，这向空间提供了无缝的和“去杂乱的”美感，每个天花板面板具有相同的外观。

由照明元件24发射的光落在反射器20上，并且沿着面板的横向延伸（至少部分地）重定向，因而允许最初具有高度局部化的发射源的光跨过面板的宽区域重新分布。特别地，在由图1描绘的示例中，反射器具有抛物面型或近似抛物面型的表面，这意味着从与反射器的焦点重合的点传播的光将全部沿着面板的横向轴重定向（如由反射的射线18所表示的）。然而在其它实施例中，反射器可以包括不同地成形的表面，或者相对于照明元件的（多个）行不同地布置。反射器可以适配成例如朝输出区域的方向，而不是在横向方向上反射所有或大部分的入射光，或者可以适配成以跨过输出区域表面的角度的范围反射到来的射线。

在一些实施例中，反射器适配成跨过照明面板的背表面重新分布一些或所有的入射光。例如，在包括声学铺片的实施例中，如在图1的示例中那样，铺片可以包括半反射表面，其适配成向下朝着输出区域反射从反射器入射的光。在一些示例中，这个半反射表面可以是部分色散的，使得光朝具有射线传播角的扩展的输出区域定向。这确保没有在观察者的方向上投影的LED模块的直接“图像”，和/或没有在输出窗口表面上可见的对应的高亮的斑点。

此外，在一些实施例中，反射器可以不是弯曲的，而是平面的，或者可以包括以不同角度设置的接合的平面节段（即有小面的而不是弯曲的）。

在一个特定实施例中（其示例在图2中示出），反射器结构包括两个不同的部分，这两个部分彼此面对地布置在照明面板的相对两侧，并且每个部分具有设置在其下的相应的一行或多行照明元件。在图2的特定示例中，反射器部分再次具有抛物面型或近似抛物面型的表面，这意味着从位于第一抛物面型部分30的焦点之处或附近的照明元件（由元件24表示）入射的光沿着平行于输出窗口14的表面的方向，朝着相对布置的部分32的表面反射。一旦入射到第二部分的表面，光就或者直接朝着输出窗口反射，或者一些实施例中，首先朝着下面的照明元件的相应行向下定向，之后经由反射器的第二部分，或者朝着输出窗口、或者（在设置了声学铺片的情况下）朝着声学铺片往回重新反射。如上面讨论的那样，声学铺片可以适配成朝输出区域半色散地反射入射光，这改进了跨过输出区域的强度轮廓的均匀性。

注意，附图中的尺寸不是按比例的。例如，面板的宽度优选比深度（即在天花板面板的情况下的竖直高度）大得多。因此，相比于图2中呈现的，相对于高度，这些反射器将分开得远得多。

两个单独的部分的优点是，光可以在输出区域的整个宽度之上更均匀地扩展。利用单个反射器，可能自然地在背离反射器的方向上出现消减的（平均）强度的图案，这逐渐损害分布的均匀性。通过利用位于不同方位的第二反射器部分，第一反射器的低平均强度的区可以与第二反射器的高平均强度的区混合，并且因此实现更大的均匀性。

在实际的实施例中，两个部分的表面可以被适配，以便脱离抛物面型，也许替代地采用具有更大或更小偏心率的不同的圆锥形状，或不同类型的曲线一起。通过选择性地适配一个或两个反射器部分的形状，可以协调入射光的反射角的分布，这允许实现跨过表面的不同的反射轮廓。

然而，任何被选择的镜布置受困于下述问题：跨过输出窗口的经反射的强度分布在整个广域各处不均匀。结果通常是，在某些位置有过多的光，并且在其它位置没有足够的光。这样的结果是使用镜面结构，跨过（相对于照明元件）非常大的表面区域扩展（具有局部化的源方位的）光这一困难任务的自然后果。特别地，通常在面板边缘处看到强度的两个最大值，该强度朝着在面板中间的中央最小值减小（或反之亦然）。

然而，已观察到，在z方向上（其中x和y方向被定义为跨越水平面，即分别跨越图1和2的实施例中的输出窗口的宽度和长度）移动照明元件改变了光分布中的峰和谷的方位。在图1和2中，z轴在页面的上下方向上。

图3中示出了许多标绘36、38、40、42、44，它们图示了设置在不同的z方位的照明元件的模拟的光分布（对于保持在恒定方位的抛物面型反射器，它的最低点位于z=0处）。图3的y轴对应于单位为坎德拉每平方米（Candela/m²）的辉度，并且x轴对应于单位为毫米的x方向（对应于宽度方向14）上的位移。

分布44对应于最低z方位处的照明元件，在其后面按照z方位的升序是38、42、40和36。分布44对应于定位在z=0处的照明元件，38对应于定位在z=0.3mm处的照明元件，42对应于定位在z=0.5mm处的照明元件，40对应于定位在z=0.7mm处的照明元件，以及36对应于定位在z=0.9mm处的照明元件。所有照明元件定位于同一x方位，该方位距反射器最左边的点8mm，所述最左边的点具有590mm的相对于照明面板中心的位移。

所产生的分布中的每一个是单独非均匀的，显示了上面描述的特征边缘效果和中央最大值/最小值。然而，值得注意的是，轮廓36和38显示出具有峰和谷的分布，该峰和谷在相同的点处近似地彼此相对。当这两个分布被叠加或“求平均”时（如图4所图示的），所得到的组合分布46展示出跨过x方向的显著改进的均匀性。

因此结果就是，通过同时在照明面板内，在基本相同的y位置处产生两个分布36、38，使得这两个分布变得被叠加，产生跨过输出区域的宽度的合成的强度分布46，该合成的强度分布相比于36或38中的任意一个自身，具有极大改进的均匀性。此外，通过建立照明元件的两个子集（成员元件设置在沿着y轴的规则点处，即位于沿着一行或多行照明元件的规则点处，因为行垂直于面板宽度而延伸），每个子集适配成在成员元件所在的每个y位置处产生两个分布之一，该效果可以沿着面板的整个长度自然地往回延伸。每个子集因而有效地产生跨过输出窗口表面的二维强度分布，其中两个分布的叠加创建了跨过输出区域的整个广域的组合轮廓，该组合轮廓在x和y方向两者上展示出基本上的均匀性。

注意，上面描述的沿着面板长度的横向强度分布的“延伸”假设：在沿着每一行的长度的所有点处，在该点处的照明元件的相对方位/布置相对于反射器结构是相同的；假设光学布置对于沿着该行的任何点都是相同的。从结构方面来说，这对应于反射器截面，该截面在沿着平行于该行延展的轴（即y轴）的点处垂直地切割，在沿着所述轴的所有点处具有均匀的形状。或者等同地，这样的布置对应于照明元件的行，其被布置以便与反射器结构的高度廓线平行地延展。

虽然在图3和4的模拟辉度标绘中，通过将源照明元件放置在不同的z访问处产生了不同的分布，但是通过不同种类的操纵可以引起强度轮廓中的类似变化。最一般地，由照明元件的给定子集创建的强度轮廓可以仅通过改变入射角的特定范围或轮廓来改变，由单独的成员元件产生的该射束抵着反射器表面来创建。创建在角度的不同分布上入射的光的照明元件的子集产生被对应变更的跨过输出区域的经反射的光分布。将给定子集的所有成员移动更靠近反射器（即改变它们的z访问）是实现这种效果的一种手段，因为射束它们到反射器表面的较短行程期间招致较少的横向色散。然而，其它等同地有效的手段同样存在，并且将在下面的实施例的一些中更详细地描述。

两个不同的子集的照明元件不一定彼此直接相邻地定位。然而，为了两个轮廓的最大化的混合，以及因此强度分布的最佳可能的平滑，优选的是，尽可能精细地在空间上混合这两个子集。因此在一个实施例中，照明元件的行布置成使得相邻的元件属于不同的子集。在照明元件仅包括两个子集的示例中，这对应于其中连续元件在属于第一子集的那些元件和属于第二子集的那些元件之间交替的行。

在图5中描绘了根据这样的实施例的示例行的小节段。照明元件24的第一子集56安装在PCB 52上，并且与安装在同一PCB上的照明元件的第二子集58交错。在所得到的布置中，行中所有相邻的照明元件属于不同的子集。

在图5的特定示例中，照明元件的两个子集通过占据不同的竖直位移的它们的发光表面光学地表征，因此体现了由图3和4中的标绘图示的z位置变化。特别地，子集被布置成具有在正交于输出窗口表面的方向上的、相对于反射器结构的表面的不同的位移。

在图5中，通过定位于第二子集58的照明元件下面的基板54实现不同的位移，其因此升高了它们相对于PCB 52的竖直位置，整个行被安装在PCB 52上。在对齐PCB使得行平行于反射器的高度廓线的情况下（如上面所描述的），则这种布置导致照明元件的两个子集，其中每一个子集的成员全部共享相同的相对于反射器结构表面的竖直或“纵向”位移。因此在沿着面板的纵向延伸的所有点处，基本相同的两个强度分布跨过面板的宽度被创建并叠加，这产生了从输出区域的前部往回延伸到后部的相同的混合分布。结果是，对观察者而言看起来在所有点处基本均匀的跨过面板的整个广域的分布。

在其它示例中，可以采用替代的布置，以便实现照明元件的一个或多个子集的发光表面的不同的相对位移。图6中示出了一个这样的替代布置的示例。这里，替代地，预制造具有不同的竖直延伸的照明元件62的第二子集，而不是采用基板来选择性地升高特定的照明元件的水平。如填充第一子集的那些照明元件那样，这些照明元件24具有发光顶表面，并且因此通过仅仅延伸部件的整体高度，如在图5的示例中那样实现相同的位移效果。

如上面讨论的，在其最一般的形式中，本发明只需要照明元件的不同子集被适配成使得它们的填充的照明元件产生抵着反射器表面的射束轮廓，其包括具有入射角的不同范围或轮廓的射线。改变相对于反射器表面的照明元件的物理位置实现了这点，因为接近的光源将产生更窄的入射射束轮廓，并且因此产生入射角的更窄的范围。然而，相同的效果可以仅通过下述而等同地实现：光学地操纵所讨论的子集的输出射束，使得虚拟光源方位以等同的方式移动。这可以例如通过折射出射光来完成，从而有效地变窄所产生的射束的横向范围，并且因此竖直地移动射束的虚拟源方位。

图7中示出了描绘这样的实施例背后的光学概念的射线图。由具有比空气（或其它周围介质）的折射率更高的折射率的任何介质组成的折射层72定位于一个或多个照明元件的光学下游。来自（多个）照明元件的出射光线68（为了简单起见示出了单个示例性射线）在层的底部边界入射，并且在它们穿过时朝边界法线折曲。当从层退出时，出射射线70再次往回折曲，再采用与入射射线的路径平行的路径。然而，折射的效果是：相对于射线原本将采取的路径，以与图中由74表示的距离相等的距离（如图7所示）向左，有效地移动射线的出射路径。同样，通过在理论上往回推测出射射线70以找到具有虚拟光源66的“虚拟”源射线78，折射的效果是，以与在图中由82表示的距离相等的距离，竖直向上移动虚拟光源方位。竖直移动距离82等于折射层80的总高度，小于在图7的图中由标记76表示的距离，不过后者一般取决于用于折射层的材料的折射率。

折射层72自然地实现与上面针对源照明元件的所有发射射线而描述的效果相同的效果，整体结果是有效地缩窄出射射束（因为所有射线都朝着它们的源位置的水平方位横向移动），这等同地对应于以成比例的量向上移动整个射束的源方位。因此，折射层实现了与物理地移位特定子集的照明元件相同的光学效果。

在图8中示出了照明元件24的行的示例的小节段，其采用了图7所示的光学原理。如在图5和6中，描绘了两个子集，相邻的照明元件属于不同的子集，照明元件安装在PCB 52顶上。在属于这两个子集之一的元件之上定位了折射板88，其构成图7的折射层80。如上面所描述的，折射板起作用以移动照明元件的一个子集而不是另一子集的虚拟光源方位，从而引起这两个子集产生不同强度轮廓。

折射板可以例如由一层玻璃或塑料组成。然而，同样可以采用具有比大气或直接包围元件24的其它环境更大的折射率的任何材料。

在图7描绘的示例中，照明元件的两个子集中仅有一个子集包括折射板。然而在其它示例中，两个子集都可以包括折射层，但是其中提供具有不同的折射率的层。

利用折射板来移动照明元件的虚拟光源方位具有优于前面所描述的（采用元件的物理位移的）实施例的可能的优点：照明面板的制造可能变得更简单，并且面板的光学特性变得更灵活地被改变。例如，几乎相同的制造过程可以用于生产不同横向和竖直延伸（因此具有不同的光学要求）的照明面板的照明元件，因为只需要改变所提供的折射板的折射率。这与基于物理位移的实施例相反，在基于物理位移的实施例中，将需要形成和应用不同的PCB或不同的物理间隔物。

然而，图8的实施例具有下述潜在缺点：与提供大量光学板88相关联，并且还与将这些板单独地耦合或覆盖到所需照明元件相关联的较大成本。

上面描述了不同子组的照明元件适配成使得它们的发光顶表面占据相对于反射器表面的不同的方位的示例。这些包括使用置于下方的基板（图5）和通过竖直地延伸某些照明元件的尺寸（图6）来移动照明元件的高度。

然而在替代的示例中，相同的位移移动效果可以通过替代地操纵或适配下层PCB来实现，照明元件安装或耦合到PCB之上。例如，图9示出根据本发明的照明元件的示例性行96的节段，其中下层PCB 52被适配，以便具有交替的较薄节段92和较厚的节段94。当连续地安装相同的照明元件24（每个节段的表面顶上一个照明元件）时，创建交错的子节段，其中第二包括具有升高的竖直位移（并且因此具有相对于反射器表面的减小的位移）的照明元件。

在图10中示出了另一可能的示例。这里，PCB 52沿着行的范围具有均匀的厚度，然而板材（board）通过定位在下方的填料基板100在规则点处物理地升高，该填料基板起作用以使PCB变形，并升高安装到填料基板之上的板材的表面的照明元件。PCB在一些示例中可以在安装照明元件之前变形，或者可以替代地在已安装元件之后变形。

在此实施例的一变形中，图11示出了安装在波浪形PCB 52上的照明元件24的行的示例，其中板材的弯曲通过下述来实现：利用被有意构造成对于给定空间过长的PCB，以及然后将它容纳在限制的基部104和侧面106元件内。这里，如在前面的实施例中，照明元件24可以在弯曲之前或在弯曲之后安装到PCB。

在一些实施例中，可以替代地采用集成的照明元件封装（其包括在两个不同水平处的发光表面），而不是替代地改变连续安装的照明元件的高度。实现这点的一种手段可以是组装容纳照明元件（诸如LED）的封装，该照明元件位于封装内的两个不同水平处。这样的封装的示例在图12中示出。LED封装110包括两个层112、114，一个层在另一层顶上。在每个层内安装或容纳LED照明元件116、118，这些LED照明元件设置在它们相应的层内的不同的横向方位处，使得从每一个LED照明元件发射的光可以自由地传播。这两个层可以适配成包括不同的厚度，从而允许实现不同的高度间隔。这样的封装然后可以布置在沿着照明面板的长度的行中，从而创建如在图9-11的实施例中那样的交替的照明元件的等同的布置。

在图13中以示意形式示出利用替代的集成的照明元件封装的示例布置。在这个示例中，照明封装122仅包括单个层124，并且该单个层含有两个照明元件126、128，这两个照明元件设置在层内的不同的横向方位处。通过借助于使用定位在封装一侧之下的基板132来以一角度安装封装122，两个照明元件相对于PCB的竖直位移适配成彼此不同。

在一些实施例中，可能优选的是，不通过操纵照明元件的安装高度，而是通过操纵反射器结构自身的表面，来引起连续的照明元件和反射器表面之间的交替的竖直位移。在图14中示出了这样的布置的一个示例。这里，一行照明元件24以相对于支撑PCB 136的均匀的竖直位移安装。然而，所覆盖的反射器结构138被片段化，并且奇数元件140和偶数元件142相对于彼此移位。作为结果，针对交替的照明元件引起照明元件和反射器结构138的表面之间的移动的竖直位移。

在其它示例中，以其它方式操纵反射器，以便实现类似的结果。例如，部分反射的层可以在反射器表面的主表面之下的水平处被添加到反射器表面的交替片段。以这种方式，交替的照明元件和反射表面之间的光路相比于剩余的照明元件被缩短。在其它示例中，例如，通过弯曲镜，或者通过在金属中创建规则隔开的凹部，镜的形状可以被改变以便在不同的横向位置具有不同的竖直表面方位。

根据另一示例，通过“丢弃”由第一子集产生的光的部分（其或者通过在镜的对应部分阻挡入射光的部分，或者通过引起照明元件自身在较低功率下产生射束轮廓），属于第二子集的照明元件的入射发光度可相对于第一子集的照明元件的入射发光度被减小。

与上面描述的实施例中的任何一个结合，还可以包括针对对于不同的特定应用适当的改进或改变的功能的附加特征。例如，声学铺片可以执行照明面板的光学功能的部分。它可以例如具有有着光反射或光散射功能的底表面。这可以是均匀的光处理功能，或它可以例如通过使用绘制的图案而被图案化。例如，铺片可以设置有作为铺片上的方位的函数的绘制负载，或者可以用智能的方式选择其形状以便实现奇数和偶数照明元件的不同行为。

在一些示例中，可包括部件，其用于将落在（接近镜的）声学铺片的第一部分上的光重定向到更需要均匀性的改进的铺片的其它部分上。这可以例如通过使用菲涅尔镜或透镜或其组合来完成。再次，对于奇数或偶数照明元件，这可以不同地完成。

在一些实施例中，照明元件、反射器结构和/或折射板可以适配成显示机械移动。特别地，反射器结构的片段可以例如适配成从第一竖直位置到第二竖直位置周期性地摆动或变化。以这种方式，由移动的片段产生的强度分布将适时移动。如果以足够快的速率（即比大约每秒24次摆动更快）执行移动，则观察者同时看到两个分布。在这两个分布适配成被均匀混合的情况下，则观察者看到跨过输出面板的光的均匀分布。

因此，将理解，跨过光输出区域的宽度的第一和第二光强度轮廓可以以时间顺序的方式或否则适时地同时组合。

在一些实施例中，混合室（照明面板的内部体积）的一个或多个部分可被填充以一介质，该介质具有相对于周围大气的不同的折射率。例如，这可以作为利用折射板的替代方案，在相关实施例内，起到折射层的作用。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一（a或an）”不排除复数。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何参考符号不应当被解释成限制范围。

Claims (12)

1.一种照明面板，包括：

具有一宽度（14）的光输出区域（12），光输出将跨过所述宽度产生；

具有一反射表面（20）的反射器结构（18），所述反射表面至少部分地在所述光输出区域的方向上朝向；以及

布置在所述反射器结构（18）之下、具有发光顶表面的一行或多行固态照明元件（24），所述一行或多行垂直于所述光输出区域（12）的宽度（14）地延伸；

其中所述固态照明元件（24）一起包括照明元件的至少两个子集，所述子集包括：

第一子集，其创建跨过所述光输出区域（12）的宽度（14）的第一光强度轮廓，以及

第二子集，其创建跨过所述光输出区域（12）的宽度（14）的第二光强度轮廓，

其中经组合的强度轮廓创建跨过所述光输出区域（12）的宽度（14）的第三光强度轮廓，相比于第一强度轮廓或第二强度轮廓中的任意一个，所述第三光强度轮廓具有更大的均匀性，并且

其中固态照明元件的所述第一子集适配成产生抵着所述反射器（20）的表面的射束轮廓，所述射束轮廓对应于具有相对于所述光输出区域（12）的第一垂直位移的虚拟光源方位（66），并且

固态照明元件的所述第二子集适配成产生抵着所述反射器（20）的表面的射束轮廓，所述射束轮廓对应于具有相对于所述光输出区域（12）的第二垂直位移的虚拟光源方位（66）。

2.根据权利要求1所述的照明面板，其中照明元件的所述第一子集中的照明元件与照明元件的所述第二子集中的照明元件交错。

3.根据权利要求1所述的照明面板，其中所述反射器沿着行方向具有恒定的截面形状。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，其中所述反射器结构（18）包括在所述面板一侧的第一部分（44）和在所述面板另一侧的第二部分（46），每个部分具有布置在下面的一行或多行照明元件（24）的相应集合。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，其中对于每一行照明元件（24），所述行中的相邻的元件属于不同的子集。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，其中所述固态照明元件中的一个或多个包括定位于所述发光顶表面的光学下游的折射层（72）。

7.根据权利要求6所述的照明面板，其中所述折射层包括折射板（88）。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，其中所述一行或多行照明元件中的每一个被耦合到相应的PCB（52）的表面，每一个PCB的表面在沿着所述行的长度的不同点处具有多个相对于所述输出区域（12）的垂直位移。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，其中所述反射器结构（18）包括一个或多个抛物面型反射器元件。

10.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，还包括声学吸收背表面（28），所述反射器结构夹在所述光输出区域和所述背表面之间。

11.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，其中所述照明面板的光输出区域（12）包括部分透明的层。

12.根据前述权利要求中任意一项所述的照明面板，其中所述固态照明元件包括一个或多个LED。