CN107810362A - 发射一部分uv光的照明组件 - Google Patents
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Abstract
提供了照明组件(100)、灯、改装灯泡、改装灯管、灯具以及照亮空间的方法。照明组件(100)包括第一发光元件(110)、第二光源(108)以及反射元件(216)。第一发光元件(110)用于发射具有靠近黑体线的色点的可见光(112)。第二发光元件(108)发射在从280nm到350nm的光谱范围内的UV光(106)。照明组件(100)被配置为在操作中通过光出射窗(102)发射光谱范围内的安全量的UV光(106)。UV光(106)的第一辐射通量与可见光(112)的第二辐射通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明组件。
本发明还涉及灯、改装灯泡、改装灯管、灯具以及照亮空间的方法。
背景技术
美国专利申请US2002/0084748A1讨论了一种适合于一般照明的光源,该光源意在用于对于人们停留或工作可能太暗的空间的照明。光源包括发射UV光的发光二极管(LED)。磷光体材料用于将磷光体材料朝向可见光转换,可见光被发射到周围环境中以照亮环境。在光出射窗附近,提供将未转换UV光反射回磷光体材料以用于转换的材料,使得没有UV光被发射到周围环境中。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于空间照明的改进光源,并提供一种用于空间照明的改进方法。
为此,根据本发明的一个方面,提供了一种照明组件。为此,根据本发明的其他方面,提供了灯、改装灯泡、改装灯管以及灯具。为此,根据本发明的又一个方面,提供了一种照亮空间的方法。
照明组件包括光出射窗、第一发光元件、第二光源以及反射元件。光出射窗用于将光发射到照明组件的周围环境中。第一发光元件在操作中发射可见光。第一发光元件能够发射具有在CIE XYZ颜色空间中的色点的可见光,并且该色点在该颜色空间中具有到黑体线的小于25SDCM的距离。第二光源在操作中发射UV光。UV光包括在从280nm到350nm的光谱范围内的光。第二光源被布置为不直接朝向光出射窗发射UV光。反射元件反射UV光,并且被布置在它接收UV光的至少一部分的位置处,且朝向光出射窗反射所接收的UV光。在使用中,UV光至少部分地被发射通过光出射窗。照明组件被配置为在操作中通过光出射窗发射在光谱范围内的一定量的UV光。该量的UV光具有第一辐射通量。照明组件被配置为通过光出射窗发射第二辐射通量的可见光。第一通量与第二通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。
照明组件发射良好地适合于照明的可见光。第一发光元件能够发射特别适合于照明的较白光。在一个特定实施例中,第一发光元件可以包括发射不同颜色的可控光发射器。在该特定实施例中,可以控制光发射器发射不同颜色的混合,其具有如所定义的较靠近黑体线的色点。在另一个实施例中,第一发光元件在操作中总是发射具有在到黑体线的所定义最大距离内的色点的可见光。换言之,在第一发光元件能够发射具有所定义色点的可见光时,不需要第一发光元件总是发射这种光,但这意味着第一发光元件至少在一些操作模式下能够发射具有这种色点的光。
如由到黑体线的距离定义的,可见光可以确切地为白光或稍微灰白色的光。在这些特定情况内,可见光仍然较白,以获得空间的良好照明,并且例如以具有较好的显色性。要注意,在特定实施例中,可见光具有在离黑体线7SDCM或5SDCM内的色点。可见光由第一发光元件来发射。要注意,如稍后将在本文献中讨论的,第一发光元件可以为第一光源,或者可以包括一种或多种发光材料,该一种或多种发光材料将UV光转换成可见光。
光组件还通过光出射窗发射UV光。由此,不仅可见光照亮照明组件在其中操作的环境,UV光也照亮环境。在该环境中的人接收在从280nm到350nm光谱范围内的特定量的UV光。该光谱范围包括所谓的UV-b光谱范围(280nm-315nm),并且该光谱范围的一部分在该范围外部。在其皮肤上不接收任何自然太阳光的人经常缺乏足够大的维生素D产生——在光谱范围内的UV光刺激人皮肤中维生素D的产生,正因为如此,获得健康益处。相反,还已知人皮肤接收太多UV光例如可能引起中长期或长期皮肤癌。所发射UV光的量与所发射可见光的量相比是较低的。从而,防止人皮肤接收导致可能健康风险的太多UV光。
反射元件被布置在它在操作中至少接收UV光的一部分的位置处,且被布置为在操作中朝向光出射窗反射UV光的所述部分。第二光源被布置为不直接朝向光出射窗发射UV光。例如,第二光源发射光束;并且第二光源发射光的、第二光源的位置以及方向被选择为使得朝向反射元件发射UV光。所发射UV光的量较低,以防止可能的健康风险。然而,靠近第二光源,UV光的辐照度(每单位面积的光能量)可能较高。可能的是,作为误用的结果,人的肉眼或人体的其他敏感部分可能非常靠近第二光源,接收太高辐照度的UV光,这引起损伤。在至少反射由第二光源发射的光一次时,由第二光源发射的光束变得比直接在第二光源的发光表面处宽至少几倍(在与光束垂直的平面中的光束的剖面尺寸中看到的),从而,辐照度减小很多。由此,通过强制UV光不直接发射到照明组件的周围环境中,而是仅在一次反射之后发射到周围环境中,照明组件在误用条件下更安全。
通常,存在防止用人造光源朝向人发射UV光以防止可能的健康问题的偏见。在太多UV光落在人皮肤上时,它例如可能引起中长期或长期的皮肤癌。例如,在照明领域中,美国专利申请US2010/0007267A1提出了使用荧光膜来将所有UV辐射转换成可见光,或使用吸收UV光的UV切断膜。以上所讨论的美国专利申请US2002/0084748A1还公开了用于照明的光,并且具有防止UV光到具体化事物中的发射的措施。
尽管有以上偏见,但一些光源可以同时发射UV光和可见光。同样,因为这些光源被专门设计为防止UV光朝向人的发射,所以它们证实以上所讨论的偏见。美国专利申请US2014/0299793A1公开了消毒的方法和用于该方法中的照明设备。该照明设备包括两种类型的发光二极管(LED),一种类型用于发射UV光,并且一种类型用于发射可见光。两种类型的光都可以由照明设备来发射,并且具体地,UV光用于杀死细菌。为了实现杀死细菌的效果,必须发射的UV光的量较大,这对人可能有危险。为了防止照明设备的操作员的可能健康问题,LED被反射器围绕,使得在正常操作条件下,没有UV光朝向正在操作照明设备的人员发射。在中国实用新型CN203810092U的另一个示例中,UV光和可见光可以由所公开的缺陷检测灯来发射。该缺陷检测灯也被布置为在操作中且在正常操作条件下远离操作员发射UV光。
在特定应用中,接受将人皮肤暴露到UV光达有限量的时间。一个应用例如是用人造光晒皮肤。对于晒床开发特定光源(所谓的晒灯)。这种晒灯发射大量的UV光和可见光这两者。因为这些光源对于停留在该空间中达较长时间段的人将诱发太多健康风险,所以其不适合于照明。
由此,存在将人暴露到人造UV光的偏见。尽管有该偏见,但发明人已经发现发射UV光和可见光的组合且适合于照明的照明组件。照明组件的发明人仔细考虑可能的健康风险和可能的健康益处。他们已经发现哪种UV光适合于该应用,并且他们已经发现所发射UV光与所发射可见光之间的比率的有利范围,在该范围内,健康益处肯定胜过可能的风险。
可选地,第一发光元件是能够发射可见光的第一光源,或者第一发光元件是能够将UV光的一部分转换为可见光的发光元件。发光元件包括一种或多种发光材料,使得发光材料的组合吸收UV光的所述部分,并具有是可见光的组合光发射。在特定应用中,可以有利的是仅具有发射UV光的一种类型的光源,该UV光被部分转换为可见光。发光材料的混合例如可以引起较高的显色指数(CRI)。这在UV发射光源的价格超过发光材料的价格时可以是有利的。
要注意,发光材料和发射在可见光谱范围内的光的光源的混合也可以用于生成可见光。
可选地,第二光源、反射元件以及光出射窗的相对位置被选择为使得UV光的辐照度沿着整个光出射窗保持低于10-3W/m2。在该辐照度水平,照明组件较安全。在例如用户使他的一只眼睛非常靠近光出射窗或用户使他的皮肤移动为非常靠近光出射窗时的误用场景中,照明组件也较安全。
可选地,照明组件包括二色镜,该二色镜被配置为反射UV光,并且被配置为透射可见光。二色镜被布置在防止来自第二光源的UV光通过光出射窗的直接发射的镜位置处。如果反射元件是这种二色镜,则元件的特定有利配置在照明组件中是可能的。例如,在一个实施例中,第二光源和第一发光元件可以被布置为朝向光出射窗发射光。在一方面的光出射窗与另一方面的第二光源和第一发光元件之间的镜位置处,布置二色镜,这允许可见光直接朝向光出射窗的发射,并且朝向照明组件的内壁反射UV光,并且随后,内壁朝向光出射窗反射UV光。在该实施例中,UV光被反射两次,这引起光出射窗处的UV光的较低辐照度。
可选地,在操作中由第二光源发射的第一光束的第一方向与在操作中由第一发光元件发射的第二光束的第二方向之间的最小角度在90度与180度之间、或可选地在120度与180度之间。可选地,第二方向朝向光出射窗。在该可选实施例中,UV光和可见光的光束在操作中被发射成彼此大约垂直或大约相反。这迫使:光束中的至少一个不直接朝向光出射窗发射,由此必须采取措施来减小光类型之一的辐照度(诸如在之前可选实施例中讨论的)。在减小UV光的辐照度时且在第一方向远离光出射窗时,照明组件更安全。
可选地,照明组件包括混光室。混光室至少部分地由壁包围。壁的至少一部分是反射UV光的。光出射窗被提供在壁中。可选地,第二光源被布置为朝向壁发射UV光。在混光室中,UV光可以在它通过光出射窗被发射之前被反射至少一次,从而产生较安全的照明组件。同样,UV光可以沿着光出射窗且以大量发光角度更均匀地发射。
可选地,照明组件包括被布置为与光出射窗大致平行的光导空间。光导空间可以填充有光导材料(或换言之,光导空间可以为光导),或者为如下空间:该空间填充有空气(或气相的另一种材料)且具有至少两个相对侧透明板,该两个相对侧透明板以大于特定阈值角度的角度引导撞击在透明板上的光。光导空间在与光出射窗相对的壁处具有UV光耦出元件,该UV光耦出元件用于朝向光出射窗耦出由光导空间引导的光。耦出元件可以为改变UV光的光线方向从而帮助UV光耦出的UV光反射区域或不规则结构。第二光源被布置为将UV光束以与光出射窗大致平行的方向发射到光导空间中。光导空间反射所接收的UV光至少一次,并且沿着其面向光出射窗的表面,产生较均匀的UV光输出。从而,没有高辐照度的UV光被局部发射通过光出射窗,从而,照明组件较安全。
可选地,第二光源在使用中发射在从300nm到320nm的光谱范围内的所发射UV辐射的至少60%。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于照明的灯,该灯包括以上所讨论的照明组件中的一个照明组件。总之,这种灯可以用于照亮空间,使得存在于该空间中的人接收刺激维生素D产生的少量UV光。所接收的UV光的量低,正因为如此,灯较安全。灯具有与照明组件类似的实施例、效果以及优点。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于照明的改装灯泡。改装灯泡包括透光泡和以上所讨论的照明组件中的一个照明组件。透光泡包括在透光泡的第一部分处的UV光反射层、以及至少第二部分,通过该第二部分,可见光和UV光可以透射到周围环境中。第二部分被配置为是光出射窗。第二光源被布置为仅朝向第一部分发射UV光。UV光反射层充当反射元件。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于照明的改装灯管。改装灯管包括透光管和以上所讨论的照明组件中的一个照明组件。透光管包括在透光管的第一部分处的UV光反射层、以及至少第二部分,通过该第二部分,可见光和UV光可以透射到周围环境中。第二部分被配置为是光出射窗。第二光源被布置为仅朝向第一部分发射UV光。UV光反射层充当反射元件。
改装灯泡和改装灯管可以用于被设计为使用传统灯泡和传统(荧光)灯管的灯具中。从而,可以改装具有发射少量UV光以刺激维生素D产生的光源且对人较安全的那些灯具。改装灯泡和改装灯管可以具有与以上所讨论的照明组件的实施例、效果以及优点类似的实施例、效果以及优点。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于照明的灯具。该灯具包括以上所讨论的照明组件、以上所讨论的灯、以上所讨论的改装灯泡或以上所讨论的改装灯管中的一个。灯具具有与照明组件、灯、改装灯泡和/或改装灯管的实施例、效果以及优点类似的实施例、效果以及优点。
可选地,灯具包括灯具光出射窗和灯具UV光反射表面。UV光反射表面被布置为朝向灯具光出射窗反射撞击的UV光。到目前为止,该可选的实施例包括以上所讨论的照明组件或以上所讨论的灯中的一个,第二光源被布置为朝向灯具光反射表面发射UV光。从而,因为UV光被反射至少一次以减小所发射UV光的辐照度,所以照明组件或灯结合灯具提供UV光到所照亮空间中的较安全发射。灯具UV光反射表面充当反射元件。
根据一个方面,提供了一种照亮空间的方法。该方法:i)提供照明组件,该照明组件包括用于将光发射到照明组件的周围环境中的光出射窗、用于发射可见光的第一发光元件、以及用于发射UV光的第二光源,第一发光元件能够发射具有在CIE XYZ颜色空间中的色点的可见光,该色点在所述颜色空间中具有到黑体线的小于25SDCM的距离,UV光包括在从280nm到350nm的光谱范围内的光;ii)通过光出射窗发射在光谱范围内的安全量的UV光,安全量的UV光具有第一辐射通量,UV光不直接朝向光出射窗发射;iii)朝向光出射窗反射所发射UV光的至少一部分;以及iv)通过光出射窗发射第二辐射通量的可见光,第一辐射通量与第二辐射通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。UV光的发射和可见光的发射同时执行,并且在该同时操作期间,比率在所定义的范围内。
方法具有与以上所讨论照明组件、灯、改装灯泡、改装灯管和/或灯具的实施例类似的、具有类似效果和优点的实施例。
根据本发明的组件、灯、改装灯泡、改装灯管、灯具以及照亮空间的方法的另外优选实施例在所附权利要求中给出,以引用方式将其公开内容并入此处。
附图说明
参考以下描述中通过示例方式描述的实施例且参照附图,本发明的这些和其他方面将显而易见,并进一步得以阐明,附图中:
图1a示意性呈现了照明组件的剖面图;
图1b呈现了其中指示可见光的色点可以位于的区域的CIE XYZ颜色空间;
图2a至图2c示意性呈现了照明组件的不同实施例的剖面图;
图3a至图3c示意性呈现了照明组件的不同实施例的剖面图;
图4a和图4b示意性呈现了包括照明组件的(可能改装的)灯管的剖面图;
图5a示意性呈现了包括照明组件的灯具的剖面图;
图5b示意性呈现了(可能改装的)灯泡的剖面图;
图6a示意性呈现了包括混光室的照明组件的剖面图;
图6b示意性呈现了灯具的三维视图;以及
图7示意性呈现了照亮空间的方法。
附图是纯图解的,并且不是按比例绘制的。在附图中,与已经描述的元件对应的元件可以具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1a示意性呈现了照明组件100的剖面图。照明组件100不是本发明的一个实施例,但被呈现作为本发明的实施例的引言。本发明的实施例包括如将在随后附图中讨论的反射元件。照明组件100包括可选壳体104。光出射窗102被提供在壳体104中。在壳体104的与光出射窗102相对的表面处,提供第二光源108和第一发光元件110。第二光源108能够在操作中发射在从280nm到350nm光谱范围内的UV(紫外)光106。第一发光元件能够在操作中发射是较白光的可见光112,该较白光具有在CIE XYZ颜色空间中的色点、和小于25SDCM(标准偏差颜色匹配)的从色点到该颜色空间中的黑体线的距离。在操作中,通过光出射窗102,第二光源108发射第一辐射通量的UV光106,并且第一发光元件发射第二辐射通量的可见光112。第一辐射通量与第二辐射通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。
照明组件100发射因为其是较白光而良好地适合于照明的可见光112。如由到黑体线的距离定义的,可见光112可以为灰白光(off-white light)。例如,在特定情形下,因为帮助人们更富有成效,所以发射蓝白光是有用的,或者在其他情形下,因为帮助人们感觉更放松,所以发射绿白光是有用的。可见光112仍然较白,以获得空间的良好照明,并且例如具有较良好的显色性。要注意,在特定实施例中,可见光112具有在离黑体线7SDCM或5SDCM内的色点。可见光112由第一发光元件110来发射。如稍后将讨论的,第一发光元件110可以为第一光源,或者可以包括一种或多种发光材料,该发光材料将其他光(例如,UV光106的一部分)转换成可见光112。可见光被定义为人可看到的光。通常,可见光具有在从400nm到800nm范围内的波长。可见光112的发光分布可以具有在该范围外部的一些尾部,并且可选地,由第一发光元件发射的所有光的至少90%在从400nm到800nm的范围内。可选地,可见光112具有较高的显色指数(CRI)(例如,至少80、至少85或至少90)。可选地,可见光112的相关色温(CCT)在2.000K-20.000K、2.500K-10.000K或2.700K-8.000K的范围内。
照明组件100还通过光出射窗102发射UV光106。由此,不仅可见光112照亮照明组件100在其中操作的环境,UV光106也照亮环境。在该环境中的人接收在从280nm到350nm光谱范围内的特定量的UV光106。该UV光106刺激维生素D在人皮肤中的产生,正因为如此,获得健康益处。相反,所发射UV光106的量与所发射可见光112的量相比是较低的。从而,防止人皮肤接收导致可能健康风险的太多UV光106。第二光源108发射在所定义光谱范围内的UV光。可能的是,第二光源108的光分布具有在以上所讨论的光谱范围外部的尾部,并且可选地,由第二光源108发射的光能量的至少75%在该光谱范围内被发射。可选地,第二光源发射在从290nm到340nm范围内的UV光106,并且由第二光源108发射的光能量的至少65%在从290nm到340nm的该范围内被发射。可选地,第二光源发射在从295nm到335nm范围内的UV光106,并且由第二光源108发射的光能量的至少60%在从295nm到335nm的该范围内被发射。可选地,第二光源发射在从300nm到320nm范围内的UV光106,并且由第二光源108发射的辐射通量的至少55%在从300nm到320nm的该范围内被发射。具体地,在第二光源108主要发射UV-b光且UV-b光可选地集中在310nm周围的较小范围(例如,±10nm)内时,发射最有效的UV光,以刺激由人皮肤进行的维生素D产生,并且不发射其他形式的可能有害的UV光。在本文献中,在使用术语“UV光”时,意指UV-b光或以上所讨论的更小波长范围中的一个,并且如以上所讨论的,可能的是第二光源108发射在该范围外部的少量UV光,但大多数能量在所定义范围内发射。
如以上所讨论的,被发射通过光出射窗102的UV光106的量与被发射通过光出射窗102的可见光112的量相比是较小的。这已经借助于通过光出射窗102的(光谱范围内的)UV光106的第一辐射通量与通过光出射窗102的可见光112的第二辐射通量的比率来定义。在这一上下文中,辐射通量是透射通过光出射窗的辐射能量。辐射通量的SI单位为瓦特(W)。辐射通量可以借助于已校准的功率计来测量。已校准的功率计或光谱仪和照明组件可以被放置在积分球中,以获得可靠的测量。功率计或光谱仪可以使用滤波器或光栅来区分不同波长。例如,在功率计配备有允许在280nm和350nm之间的光发射的滤波器时,执行测量。或者例如,使用允许透射不同更小范围的若干测量,并且不同测量的结果组合成一个结果。辐射通量可以在不同的操作条件(例如在照明组件被控制为在全功率下操作时,以及例如在照明组件被控制为以其最大功率的50%操作时)下来测量。在一个实施例中,第一辐射通量和第二辐射通量在预定义的操作条件下来确定。预定义的操作条件例如是由不同发光部件的制造商定义为操作发光部件的理想条件的条件。预定义操作条件可以包括被提供给发光部件的预定义电流和被提供给发光部件的预定义电压中的至少一个,并且还可以包括像周围环境温度的预定义环境条件。第一辐射通量与第二辐射通量之间的比率在0.01与0.0001之间。可选地,该比率在0.005至0.0001之间。可选地,该比率在0.001至0.0001之间。
本文献的照明组件、灯、灯泡、灯管以及灯具用于照明。在本文献的上下文中,“照明”必须被认为是“一般照明”,这意味着不是除了仅照亮环境或产品之外的具有另一个目的(杀菌、生长植物、检测裂缝、医疗、晒)的对环境或产品的照明。它意味着在空间对于人们工作/居住太暗且必须提高其照明水平时,本文献的实施例可以用于增加该空间的照明水平使得方便人们在该空间中居住并工作的目的。在实际实施例中,照明组件、灯、灯泡、灯管能够发射至少300流明的光。在实际实施例中,照明组件、灯、灯泡、灯管能够发射不多于2000流明的光。有时,光出射窗是中等尺寸的(例如,在大量光源用于一个照明组件中时)。在这种情况下,光出射窗在30至300cm2之间。在这种情况下,光输出在1000至5000流明之间。灯具通常也具有在1000至5000光流明之间的光输出,并且它们的灯具光输出窗经常具有预定义固定尺寸(例如,50x50cm、60x60cm或60x120cm)。由此,灯具光输出窗通常在2500cm2与7200cm2之间。
在图1a的上下文中,要注意,图1a仅示出了一个第二光源108和一个第一发光元件110。在实际实施例中,可以使用多于一个第二光源108和多于一个第一发光元件110。第二光源108发射在从280nm到350nm范围内的UV光106。第一发光元件110可以包括发射可见光112的第一光源。这种第一光源可以为单个光发射器,或者可以包括一组光发射器(例如红光发射器、蓝光发射器以及绿光发射器,或例如能够发射可见光112的若干光发射器)。在第一发光元件包括第一光源时,该第一光源还可以包括发光材料,该发光材料将由光发射器生成的光转换为可见光112的至少一部分。第一发光元件110还可以包括用于执行光发射的一种或多种发光材料。例如,发光材料吸收由第二光源108发射的UV光106的一部分,并且将所吸收的光转换为可见光112。第一发光元件可以包括发光材料的混合。这些发光材料可以全部能够吸收UV光,并且在另一个实施例中,发光材料中的一种可以将UV光转换为另一颜色的光(例如,蓝光),并且其他发光材料可以将该另一颜色的光部分地转换为又一些其它颜色的光(例如,红光和绿光)。
在以上描述中,讨论了一个或多个第二光源以及可选地一个或多个第一光源。第二光源和/或第一光源可以为固态光发射器(诸如例如,发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或例如激光二极管)。第二光源和/或第一光源还可以为其他类型的光源(诸如例如,白炽灯或气体放电灯)。在本文献的上下文中,相关的是相应光源被配置为发射具有靠近黑体线的色点的特定类型的光(诸如UV光或可见光)。
图1b呈现了CIE XYZ颜色空间150,其中指示可见光的色点可以位于的、线156与158之间的区域。在CIE XYZ颜色空间150中,绘制表示单个波长的光的色点的线152,并且绘制黑体线154。黑体线154表示由具有特定温度的黑体发射的电磁辐射的色点。通常,具有在黑体线154上的色点的光被人体验为大致白光。处于最大距离25SDCM的光仍然由人肉眼体验为具有轻微色调的较白光。具有最大距离25SDCM的区域在图1b中被示意性指示为线156与158之间的区域。
以上所讨论的UV光106、可见光112、第二光源108以及第一发光元件110的特性和实施例还应用于图2至图6的实施例的相同类型的元件,除非另外陈述。
图2a至图2c示意性呈现了照明组件200、230、260的不同实施例的剖面图。
图2示意性示出了光出射窗102。在光出射窗102的前面,提供在操作中发射可见光112的第一发光元件110。第一发光元件110例如为提供在LED安装板214上的LED。在LED安装板214的另一侧处,提供包括第二光源108的另一个LED安装板214,该第二光源沿远离光出射窗102的方向发射在从280nm至350nm光谱范围内的UV光。在(如由第一发光元件110发射的)可见光112的光束方向与(如由第二光源108发射的)UV光106的光束方向之间的角度为大约180度——该角度还可以更小(例如,在180度至120度之间)。一个重要的方面是UV光106不直接朝向光出射窗102来发射。与第二光源108相对的,提供反射元件216。反射元件216能够反射UV光106。反射元件216被布置为使得由第二光源108发射的UV光106至少部分地朝向光出射窗102被反射。在实际实施例中,图2a所示出的布置可以提供在壳体(诸如,例如图1的壳体104)中。反射元件216例如由铝或氮化硼制成。反射元件还可以为二色性反射器。反射元件216还可以为被提供有一层这种材料的支撑面板,并且该层面向第二光源108。反射元件216可以为镜面反射或漫反射的。漫反射性反射元件216的优点是UV光106在大量的发光角中散布,正因为如此,产生甚至更安全的照明组件200。
所发射UV光106的量较低,以防止可能的健康风险。然而,靠近第二光源108,UV光106的辐照度(每单位面积的光能量,瓦特每平方米)可能较高。在图1a的实施例的上下文中,可能的是,作为误用的结果,人的肉眼或人体的其他敏感部分可能非常靠近第二光源,并且接收该高辐照度,从而引起可能的损伤。在反射由第二光源108发射的光至少一次时,由第二光源108发射的光束变得比直接在第二光源108的发光表面处宽至少几倍(在与光束垂直定向的平面中取得的剖面图中看到的),从而,辐照度减小很多。由此,通过强制UV光106不经由光出射窗102直接发射到周围环境中,而是仅在至少一次反射之后发射到周围环境中,照明组件200在误用条件下更安全。
由第二光源102发射的UV光106的量、第二光源108相对于反射元件216以及还相对于光出射窗102的相对位置确定光出射窗102处的UV光的辐照度。由于一些光学效应,辐照度可能沿着光出射窗变化。第二光源、反射元件以及光出射窗的相对位置被选择为使得在光谱范围内的UV光的辐照度沿着整个光出射窗保持低于10-3W/m2。可选地,第二光源在15分钟的操作时间之后关闭,并且在整个照明组件开启时(在关闭一段时间之后)再次开启。该关闭可以用于在例如年接收剂量看起来超过年临界剂量时显著减小所接收UV剂量。通过在至少15分钟期间发射UV光,存在于使用照明组件的空间中的每个人可以至少接收用于刺激维生素D产生的UV光的剂量。
图2b示意性呈现了与图2a的实施例类似的照明组件230的一个实施例。在照明组件230中,第二光源108和第一发光元件110这两者沿光出射窗102的方向发射光束。第二光源108和第一发光元件110被提供在LED安装支撑物214上,该LED安装支撑物提供在能够反射UV光106的反射元件216上。在一方面的第二光源108和第一发光元件110这两者与另一方面的光出射窗102之间,提供二色镜232。二色镜232能够透射可见光112,并且还能够反射UV光106。由此,可见光112朝向光出射窗102被透射通过二色镜232,并且UV光106朝向反射元件216被二色镜232反射,并且反射元件216朝向光出射窗102反射UV光106的至少一部分。从而,UV光106被反射两次,这引起光出射窗处的UV光106的辐照度的大大减小。因此,照明组件230变成较安全的照明组件。
图2c示意性呈现了与照明组件230类似的照明组件260的一个实施例。照明组件260与照明组件230之间的差异在于:图2b的第一发光元件110在照明组件260的上下文中是被提供在第二光源108的发光表面上的发光元件262。发光元件262包括一种或多种发光材料,并且发光材料的特定配置能够吸收由第二光源108发射的UV光106的一部分,并且将所吸收的光转换为可见光112。由此,仅需要一种类型的光源(即,发射UV光106的光源)。在照明组件260中,发光元件262不吸收由第二光源108发射的所有UV光106,并且与图2b的实施例类似,剩余的UV光106被二色镜232和反射元件216反射,以朝向光出射窗被反射。用于在以上所讨论的上下文中使用的发光材料的示例是:BaMgAl10O17:Eu2+Zn2SiO4Mn2+、Y3Al5O12:Ce3+、Y2O3:Eu3+Ca(PO4)3(F,Cl):Sb3+Mn2+。
图3a至图3c示意性呈现了照明组件300、330、360的不同实施例的剖面图。
在图3a中,呈现了照明组件300的一个实施例,该照明组件包括作为中心元件的光导318,该光导由(固体)材料制成,该材料至少对于在从280nm到350nm光谱范围内的UV光106透明。可选地,光导318还对于可见光112透明。光导318的顶表面与光出射窗102相对。光导318被布置为与光出射窗102大致平行。在其他实施例中,光导318不被布置为与光出射窗102平行,并且被布置在照明组件300内,使得离开光导318的光被透射到光出射窗102的方向中。在光导318的顶表面上,提供朝向光出射窗102发射可见光112的一个或多个第一发光元件110。在与顶表面相对的、光导的底表面处,提供能够反射UV光106的一个或多个反射元件316。反射元件316还被配置为改变UV光106的光线的角度,使得角度改变的光线被朝向光出射窗102传输。反射元件316对于UV光106例如为漫反射的。正因为如此,反射元件316充当光耦出结构。同样,可以使用其他耦出元件,而不是使用反射元件316。同样,光导318底表面处的不规则性可以帮助UV光106朝向光出射窗102的耦出。在光导318的侧表面(其是顶表面与底表面之间的外表面)中的至少一个侧表面上,提供第二光源108,并且第二光源被布置为将UV光106的光束发射到光导318中。由此,UV光106光束的方向与光导318的顶表面和底表面大致平行。在该实施例中,与直接处于第二光源108的发光表面处的UV光106的辐照度相比,光导318有助于减少处于光出射窗102处的UV光106的辐照度。光由光导318散布,并且UV光106在光导318内部被反射至少一次。多于一个第二光源108可以提供在光导318的侧表面处。在图3a的上下文中,必须注意,照明组件300可以提供在壳体(例如,图1a的壳体104)中。
图3b呈现了与图3a的照明组件300类似的照明组件330。在该实施例中,光导332对于可见光112和UV光106透明。照明组件300与照明组件330之间的差异是:在照明组件330中,第一发光元件110被提供在光导332的底表面处、并且在反射元件316之间。第一发光元件110沿与底表面和顶表面垂直的方向(正因为如此,朝向光出射窗102)将它们的可见光112的光束发射在光导中。
在这一上下文中,注意,在图3a和图3b的这两个实施例中,第一发光元件可以为将UV光106转换为可见光的发光元件,或者可以为被配置为发射可见光112的第一光源。还注意,在另一个变体中,可见光112还从侧表面发射到光导中,并且反射元件316(或其他光耦出元件)还被配置为(漫)反射可见光112。这可以导致更薄的照明组件。
图3c呈现了与图3a的照明组件300类似的照明组件360。在该实施例中,图3a的光导318用由两个透明板362包围的光导空间364代替。UV光106被发射到两个透明板362之间的空间中,并且反射元件316用于将UV光106从光导空间364朝向光出射窗102耦出。光导空间364的侧面由第二光源108和一些附加的UV光反射元件316’密封。
图4a和图4b分别示意性呈现了各包括照明组件的灯管400、450的剖面图。灯管400、450两者可以为改装灯管,这意味着它们适于在用于荧光气体放电管的传统灯具中,并且改装灯管的行为像传统灯管。灯管400、450中的每个灯管还可以为新型的灯管。
图4a的灯管400包括由例如玻璃、石英或UV透明塑料材料(例如,硅橡胶)制成的管。图4a中所示出的剖面沿着与管垂直的平面来获得。管至少包括反射UV光的第一部分404。第一部分404例如被提供有UV光反射涂层。该UV光反射涂层可以提供在管的内表面或管的外表面处。UV光反射涂层可以为镜面反射或漫反射的。管还包括第二部分406,该第二部分能够将UV光106和可见光112透射到灯管400的周围环境中。这意味着第二部分为光出射窗102。第二部分对于两种类型的光可以为透明或半透明的。在管的内部,在大约与第二部分406相对的位置处,提供一个或多个第一发光元件110(可选地,提供在LED安装板214上)。第一发光元件110将可见光直接发射到第二部分406的方向中,由此,朝向光出射窗发射。在管内部(例如在部分延伸到管内部中的一个或多个支撑面板408上),提供一个或多个第二光源108。第二光源108在操作中朝向管的第一部分404发射UV光106,并且第一部分404朝向光出射窗反射UV光106。由此,UV光106被反射至少一次,从而,与直接处于第二光源108的发光表面处的UV光106的辐照度相比,显著减小处于光出射窗处的UV光106的辐照度。
图4b呈现了与图4a的灯管400类似的灯管450。灯管450与灯管400之间的一个重要差异是第二光源108的不同位置。第二光源108不提供在部分延伸到管中的一个或多个支撑面板408上,而是提供在处于与第一发光元件100的位置相对的、管内部的位置处的LED支撑面板214上。在操作中,由第二光源108发射的UV光106被朝向管的第一部分404发射,并且随后朝向第二部分406(由此朝向光出射窗102)被反射。
图5a示意性呈现了包括灯管506的灯具500的剖面图。所呈现的灯管506与图4a、图4b的灯管400、450类似。灯管506与灯管400、450的差异是:第二光源108提供在灯管506的外表面处。在图5a中,灯管506仍然包括:还包括UV反射涂层的第一部分404、和透光的第二部分406。在另一个实施例中,大约整个灯管506至少对于可见光112是透明的。
灯具500具有特定UV光反射区域504。该UV光反射区域504可选地由反射器502围绕,反射器502也可以是反射UV光的。灯具500被设计为使得在灯管506被提供在灯具中时,第二光源108朝向UV光反射区域504发射UV光106。从而,UV光106被反射至少一次,从而显著减小UV光106的辐照度。
图5b示意性呈现了(可能)改装的灯泡550的剖面图。在剖面图中看到,改装灯泡550具有与图4b的灯管450类似的设计,然而,管被灯泡552代替。当然,另一个差异是:改装灯泡550具有灯泡特定底座,该底座适合于接收功率并将改装灯泡550耦合到灯具。灯泡552包括被提供有UV光反射涂层的第一部分554,该UV光反射涂层对于可见光也可以为光反射的。灯泡552还包括第二部分556,该第二部分对于可见光112和VU光106是透光的。在灯泡552内部,第二光源108被布置在它能够朝向第一部分554发射UV光106的位置处。第一发光元件110被布置在朝向第二部分556发射可见光的位置处。在改装灯泡550的该实施例中,而且还在图4b的灯管450的实施例中,因为第一发光元件还接收由第二光源108发射的UV光106的大部分,所以第一发光元件110可以为第一光源(例如,LED)或发光元件。图4a、图4b以及图5b的实施例是灯的实施例。
图6a示意性呈现了包括混光室604的照明组件600的剖面图。混光室604由壳体602包围,并且包括光出射窗102。可选地,在光出射窗处,壳体604具有透明板614或充当漫射器的半透明板614。面向混光室604的壳体的一部分或所有壁606为反射UV光的,并且还可以对于可见光为反射的。特定涂层/层可以提供在壁606上,以获得该效果。面向混光室604的壁606可以为镜面反射或漫反射的。在图6a的示例中,两个第二光源108在与光出射窗相邻的位置处提供在混光室604的内部中。第二光源108被布置为将它们的UV光106发射到混光室604中,并且不直接发射到光出射窗102。然后,在UV光106通过光出射窗102被透射到照明组件600的周围环境中之前,混光室604的壁606反射UV光106至少一次。混光室604还可以具有如之前讨论的一个或多个第一发光元件,并且这些一个或多个第一发光元件被布置为将它们的可见光直接(或也经由反射间接地)朝向光出射窗发射。在图6a的示例中,第一发光元件包括被布置为分别发射红光R、绿光G以及蓝光B的三个不同发光二极管(LED)608、610、612。在操作中,它们接收特定量的功率,使得红光R、绿光G以及蓝光B的组合形成较白光W,该较白光如之前讨论的具有在CIE XYZ颜色空间中的色点,并且该色点在该颜色空间中具有到黑体线的小于25SDCM的距离。在图6a的实施例中,壁606还对于可见光是反射的,从而,有助于红光R、绿光G以及蓝光B的混合。
图6b示意性呈现了灯具650的三维视图。灯具650包括以下中的一个:分别为图1、图2a至图2c、图3a至图3c、图6的照明组件100、200、230、260、300、330、360、600中的一个、以及分别为图4a、图4b的灯管400、450中的一个、或图6b的改装灯管550。灯具650还可以具有和图5a的灯具一样的构造。
图7示意性呈现了照亮空间的方法700。方法700包括:i)提供702照明组件,该照明组件包括:用于将光发射到照明组件的周围环境中的光出射窗、用于发射可见光的第一发光元件、以及用于发射UV光的第二光源,第一发光元件能够发射具有在CIE XYZ颜色空间中的色点的可见光,该色点在所述颜色空间中具有到黑体线的小于25SDCM的距离,UV光包括在从280nm到350nm的光谱范围内的光;ii)通过光出射窗发射704在光谱范围内的安全量的UV光,该安全量的UV光具有第一辐射通量,UV光不直接朝向光出射窗发射;iii)朝向光出射窗反射706所发射UV光的至少一部分;以及iv)通过光出射窗发射708第二辐射通量的可见光,第一辐射通量与第二辐射通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。
总之,提供了照明组件、灯、改装灯泡、改装灯管、灯具以及照亮空间的方法。照明组件包括第一发光元件和第二光源。第一发光元件用于发射具有靠近黑体线的色点的可见光。第二发光元件发射在从280nm到350nm光谱范围内的UV光。照明组件被配置为在操作中通过光出射窗发射在光谱范围内的安全量的UV光。UV光的第一辐射通量与可见光的第二辐射通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。
要注意,本发明可以使用可编程部件在硬件和/或软件中实施。用于实施本发明的方法具有与对于如参照图1a描述的组件定义的功能对应的步骤。
将理解,以上描述为了清楚起见已经参照不同功能单元描述了本发明的实施例。然而,将明显的是,可以在不偏离本发明的情况下使用在不同功能单元之间的功能的任何合适分布。因此,对特定功能单元的参照仅被视为对用于提供所述功能的合适装置的参照,而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。
注意,在本文献中,词语“包括”不排除除了所列出元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在,并且在元件之前的词语“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在,任何附图标记不限制权利要求的范围,本发明可以借助于硬件和软件这两者来实施,并且若干“装置”或“单元”可以由同一项硬件来表示。进一步地,本发明不限于实施例,并且本发明在于以上所描述或在相互不同的从属权利要求中记载的每一个新型特征或特征的组合。
Claims (14)
1.一种用于照明的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),所述照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600)包括:
光出射窗(102),用于将光发射到所述照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600)的周围环境中;
第一发光元件(110、262),用于发射可见光(112),所述第一发光元件(110、262)能够发射具有在CIE XYZ颜色空间(150)中的色点的可见光(112),所述色点具有在所述颜色空间(150)中到黑体线(154)的小于25SDCM的距离;
第二光源(108),用于发射UV光(106),所述UV光(106)包括在从280nm到350nm的光谱范围内的光,在使用中所述UV光(106)至少部分地被发射通过所述光出射窗(102),所述第二光源(108)被布置为不直接朝向所述光出射窗(102)发射所述UV光(106);
反射元件(216),被配置为反射所述UV光(106),所述反射元件(216)被布置在用于接收所述UV光(106)的至少一部分的位置处,并且被布置用于朝向所述光出射窗(102)反射所接收的UV光,
其中,所述照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600)被配置为在操作中通过所述光出射窗(102)发射在所述光谱范围内的一定量的所述UV光(106),所述量的所述UV光(106)具有第一辐射通量,并且所述照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600)被配置为通过所述光出射窗(102)发射第二辐射通量的所述可见光(112),所述第一辐射通量与所述第二辐射通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。
2.根据前述权利要求中的任一项所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),其中,所述第一发光元件(110、262)包括用于发射所述可见光(112)的第一光源,或包括用于将所述UV光(106)的一部分转换成所述可见光(112)的发光元件(262)。
3.根据权利要求3所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),其中,所述第二光源(108)、所述反射元件(216)以及所述光出射窗(102)的相对位置被选择为使得在所述光谱范围内的所述UV光(106)的辐照度沿着整个所述光出射窗(102)保持低于10-3W/m2。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),包括二色镜(232),所述二色镜被配置为反射所述UV光(106),并且被配置为透射所述可见光(112),所述二色镜(232)被布置在防止来自所述第二光源(108)的UV光(106)通过所述光出射窗(102)的直接发射的镜位置处。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),其中,在操作中由所述第二光源(108)发射的第二光束的第二方向与在操作中由所述第一发光元件(110、262)发射的第一光束的第一方向之间的最小角度在90度与180度之间、或可选地在120度与180度之间。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),包括由壁(606)至少部分地包围的混光室(604),所述壁(606)的至少一部分为反射UV光的。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),包括光导空间(318、332、364),所述光导空间被布置为与所述光出射窗(102)大致平行,所述光导空间(318、332、364)具有在与所述光出射窗(102)相对的壁处的至少一个UV光耦出元件(316),所述第二光源(108)被布置为以与所述光出射窗(102)大致平行的方向将UV光束发射到所述光导空间(318、332、364)中。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),其中,所述第二光源发射在从300nm到320nm的所述光谱范围内的所发射辐射的至少60%。
9.一种用于照明的灯,包括根据权利要求1-8中的任一项的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600)。
10.一种用于照明的改装灯泡(550),所述改装灯泡(550)包括透光泡(552)和根据权利要求1-8中的任一项的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),其中,所述透光泡(552)包括在所述透光泡(552)的第一部分(554)处的UV光反射层,并且所述透光泡(552)具有第二部分(556),所述可见光(112)和所述UV光(106)能够通过所述第二部分(556)被透射到所述周围环境中,其中,所述第二光源(108)被布置为仅朝向所述第一部分(554)发射所述UV光(106),所述UV光反射层是所述反射元件。
11.一种用于照明的改装灯管(400、450),所述改装灯管(400、450)包括透光管和根据权利要求1-8中的任一项的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600),其中,所述透光管包括在所述透光管的第一部分(404)处的UV光反射层,并且所述透光管具有第二部分(406),所述可见光(112)和所述UV光(106)能够通过所述第二部分(406)被透射到所述周围环境中,其中,所述第二光源(108)被布置为仅朝向所述第一部分(404)发射所述UV光(106),所述UV光反射层是所述反射元件。
12.一种用于照明的灯具(500、600),包括根据权利要求1-8中的任一项的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600)、或根据权利要求9的灯、或根据权利要求10的改装灯泡(550)或根据权利要求11的改装灯管(400、450)。
13.根据权利要求12所述的灯具(500、600),在直接地或间接地引用权利要求1-8中的任一项所述的照明组件(100、200、230、260、300、330、360、600)时,或在直接地或间接地引用权利要求9所述的灯时,所述灯具(500、600)包括灯具光出射窗和灯具UV光反射表面(504),所述灯具UV光反射表面被布置为朝向所述灯具光出射窗反射撞击的UV光,其中,所述第二光源(108)被布置为朝向所述灯具UV光反射表面(504)发射所述UV光,所述灯具光出射窗是所述反射元件。
14.一种照亮空间的方法(700),所述方法包括:
提供(702)照明组件,所述照明组件包括用于将光发射到所述照明组件的周围环境中的光出射窗、用于发射可见光的第一发光元件以及用于发射UV光的第二光源,所述第一发光元件能够发射具有在CIE XYZ颜色空间中的色点的可见光,所述色点具有在所述颜色空间中到黑体线的小于25SDCM的距离,所述UV光包括在从280nm到350nm的光谱范围内的光;
通过所述光出射窗发射(704)在所述光谱范围内的一定量的UV光,所述量的所述UV光具有第一辐射通量,所述UV光不直接朝向所述光出射窗发射;
朝向所述光出射窗反射所发射UV光的至少一部分;
通过所述光出射窗发射(706)第二辐射通量的所述可见光,所述第一辐射通量与所述第二辐射通量之间的比率在从0.01到0.0001的范围内。
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