CN1128333A - 室内照明灯具 - Google Patents

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Abstract

一种用于办公室的照明灯具，该灯具具有明亮效果，不直接对工作人员产生眩光，不会感到天花板昏暗或感到压抑，或妨碍视野。该装置通过在垂直角为60度至90度的范围内，在室内任意位置上看时，拥有亮度落在3.3≤LogL≤-0.3LogW+2.63范围内的一个或几个闪烁区，而垂直角方向取照明灯具的正下方为0度。上式，L为照明灯具发亮区的明亮区亮度，单位为烛光/米2，闪烁区的外观尺寸为立体角W，单位为球面度。

Description

室内照明灯具
本发明涉及用于室内(例如办公室)照明提高室内亮度感觉而不会产生眩目的灯具。
图17为三种典型的普通室内照明设备的示意图，图18描述的是普通照明设备中从最低点起的向下方向的垂直角与亮度之间的关系。
图17(a)描述的是所谓外露形(exposed type)照明设备，其设计使得光能够最均匀地散布到工作面、墙面和天花板，并且可以直接看到灯管。
从最低点起沿向下方向垂直角成45度至85度处的亮度如图18(a)所示为8000烛光/米2。照明设备发光件向下的突出面积为约0.035米2。
图17给出的所谓眩光控制型(glare controlled type)照明设备中，楔形隔栅装在照明设备的下表面上，用来防止VDT(Visual Ter-minal，目视显示终端)之类的CRT(阴极射线管)表面上反射产生的眩光。
因此，如图18所示，照明设备沿下方向垂直角为60度或以上处的发光强度分布受到严格限制，并且向下方向垂直角成60至85度处的亮度为50烛光/米2以下。发光元件向下突出部分的面积为约0.35米2。
图17(b)介于(a)和(c)之间，通常称为下部放型(lower opentype)照明设备，当灯被安装在靠近工作人员处时，可以直接看到灯，但当灯被安装在水平距离为15米以上处时，是无法直接看见灯的。
这一照明设备沿向下方向垂直角为60至85度处的亮度如图18所示约为1500至6000烛光/米2，发光元件向下方向突出部分的面积约为0.35米2。
这些照明器具常用于普通的办公室，其他类型的照明器具包括主要用于商店的称为垂直照明灯的灯，以及用于小荧光灯的照明设备。
这些照明器具的发光元件向下突出部分的面积为0.0122至0.0177米2(直接约为0.125至0.15米)。
除了这些用于室内的照明器具以外，还有一种通常称为棱形吊灯的照明设备。
这种灯并不是用来“照亮什么”，而是通过给出闪烁来表现一种华丽的气氛，以及通过将高亮度的小白炽灯与玻璃珠之类组合在一起来表现辉煌。
它的发光元件包含灯泡和玻璃珠，并且每一发光单元向下突出部分的面积为0.001米2以下。
因此，距离n米以远处的视在尺寸(apparent size)约为4×10-5(球面度)，亮度为20,000(烛光/米2)以上。
然而，在图17所示的外露型照明设备中，因为一般取坐姿时，可以看见的沿向下方向垂直角为60至85度处的亮度较高，在图18中约为8000烛光/米2，所以在这一范围内的向下垂直角处看时，会感觉到眩光。
在图17(C)所示的眩光控制照明设备中，为了防止对人眼产生眩光，或者由CRT表面上反射产生的眩光，取普通坐姿时看见的发光元件的亮度被控制在50烛光/米2以下，并且有时直至无论点灯与否，办公室工作人员并不知道光线来自何方，并感觉到不舒服，再有，因为天花板上没有明亮部分，整个房间会很暗，视觉环境很暗。
在如图17(b)所示的下部开放型照明设备中，取坐资时看到的照明设备和发光元件(垂直角为60至85度)的亮度约为1500至6000烛光/米2，在较近的距离处可以直接看到灯，眩光显著。
相反，在较远的距离处，因为灯被遮住，所以消除了眩光，但是因为与图17(C)中的眩光控制型照明设备相同，天花板上没有发光元件的明亮部分，所以房间看上去很暗。
另一方面在采用白炽灯或小荧光灯的垂直照明灯的情况下，沿向下垂直角为60度至90度范围内的亮度约为2000至6000烛光/米2，并且从观察者起的一长距离处，垂直照明灯不会有眩光，但是在一较近距离处，会感觉到来自垂直照明灯的眩光。
另外，枝形吊灯通过钻石般的辉煌给出华丽的气氛，使人不会感觉到昏暗，但是绝对光量很小，视力工作无法得到足够的照明。
另外，枝形吊灯的整个尺寸相当大，并且是从天花板上悬吊下来的，所以在天花板高度较低约为2.5米的办公室中使用时，会有压抑的感觉，或挡住视场。
考虑到现有技术中的这些问题，本发明的首要目的在于提供一种室内照明设备，这种室内照明设备能够给出具有所需照度的工作面，在整个房间中给出明亮感觉，并给出一种积极气氛，而大体上不使办公室工作人员直接感到眩光产生天花板昏暗的感觉，或挡住视场。
为了达到该发明目的，并在整个屋子内给出一种明亮的感觉，本发明力图在发光元件的明亮区的面积和亮度之间实现一种恰当的关系。
本发明的室内照明设备是这样的，在房间规定区域内的任何位置上，至少可以看到发光元件上的一个明亮区，在该区内，发光元件明亮部分的亮度L与该发光元件明亮区范围的立体角W之间的关系满足下述条件：
3.3≤logL≤-0.3logW＋2.63或者
LogL≤-0.3LogW＋2.63
3.64≤LogL≤3.90，假定该房间内发光元件明亮度区的亮度为L(单位：烛光/米2)，明亮区的视在尺寸为立体角W(单位：球面度)，该精度区域是根据该房间内的发光元件确定的。
在这种结构中，通过设定发光元件的亮度L和视在尺寸(立体角W)，照明设备在该屋子内给出一种明亮感觉，而不会对办公室工作人员产生不舒服的眩光。
图1是本发明一实施例中室内照明设备的结构图。
图2是本发明另一实施例的室内照明设备结构图。
图3(A)(B)是本发明另一实施例的室内照明设备结构图。
图4(A)(B)是本发明另一实施例的室内照明设备结构图。
图5(A)、(B)和(C)是本发明另一实施例的室内照明设备结构图。
图6是本发明另一实施例的室内照明设备的结构图。
图7(A)(B)是本发明另一实施例的室内照明设备的结构图。
图8(A)(B)是本发明另一实施例的室内照明设备的结构图。
图9(A)(B)是实验装置图。
图10(A)、(B)和(C)是“等亮度感觉照度比”(Er/Et)实验(背景亮度：50，100，200烛光/米2)的结果条线图。
图11是“等亮度感觉照度比”(Er/Et)的实验(背景亮度50烛光/米2)的结果图。
图12是“等亮度感觉照度比”(Er/Et)的等值线图(背景亮度50烛光/米2)。
图13给出了“等亮度感觉照度比”(Er/Et)为1.2或以上的情况(背景亮度为50烛光/米2)。
图14给出的是发光元件的感觉和等亮度感觉照度比(Er/Et)的主观评价(背景亮度50烛光/米2)。
图15描述的是亮度的高增加效果的范围(等亮度感觉照度比Er/Et为1.2或以上的范围)。
图16描述的是亮度的极高增加效果的范围(等亮度感觉照度比Er/Et为1.3或以上的范围)。
图17(a)至(c)描述的是典型的普通室内照明装置的外观。
图18是普通照明装置的亮度分布图(发光元件每一垂直角处的亮度)。
图19是普通照明装置的亮度图(发光元件的大小与亮度之间的关系)。
通常由经验可知，当照明设备的发光元件的亮度较高时，眩光较大，反之则较小。
由经验还可以知道，当亮度为人眼所能接受的亮度几百倍的发光元件的视在尺寸逐渐变大的，眩光增大，反之较小时，会产生闪烁的感觉。
人们认为，这些现象绝大部分是由于对被照明房间的亮度印象(后文中称为亮度感觉)造成的。
我们的经验是，通过使照明设备的发光元件具有合适的亮度，整个屋子的明亮是通过那一发光元件对屋子的照度显示来感觉的。
相反，当该照明设备的发光元件的亮度太高时，会发生眩光，并使整个屋子感觉较暗。
综合考虑这些事实，人们推测，在提高屋子明亮感觉时，对于照明设备发光元件的亮度有一个适当的范围。
然而至今，还没有讨论它们之间关系的定量数据，还不知道在提高亮度感觉时，如何来确定发光元件明亮区的照度条件。
因此，发明人在发光元件的亮度、大小、形状以及明亮区背景亮度的各种不同情况下，对房间明亮感觉进行一种测定实验，从而阐明能够提高房间明亮感觉的发光元件明亮区的条件。
〔实验描述〕
实验装置由两个箱体(测试箱、参照箱)组成，这两个箱体组成如图9(A)所示的1/5比例的办公室模型。即，这两个箱体置于观察者之前面，箱体之间有一个分隔板100。图9(B)是从观察者看到的每一箱体的内部情况。如图9(A)(B)所示，每一箱体内有一个写字桌和一个棒状照明设备，并且用来照明整个房间的光源放置在观察者不能直接看得到的地方。只有在测试箱内安装了观察者能够看得见的发光元件，并且该发光元件可以独立地改变其大小(立体角)、亮度和背景亮度。该装置中因为不存在发光元件的亮度不均匀性所以整个发光元件被认为是明亮区。
该实验中，每一观察者坐在某一指定位置上，并在测试箱内呈现改变发光元件的亮度和立体角以及背景亮度的每一实验条件。在观察者充分适应了每一实验条件以后，调整参照箱的照度，直至使观察者对测试箱和参照箱的总的亮度感觉相同为止。调整以后，测量参照箱的照度(Er)和测试箱的照度(Et)。测试以后，观察者将对测试箱中的发光元件的印象评价为下述三种中的一种：眩光、闪烁、明亮。
〔实验结果〕
在分析由所有观察者调整的数据时，Er/Et被定为“等亮度感觉度比”。它表明了在视场中具有发光元件的测试箱和没有发光元件的参照箱具有相同的室内明亮感觉时，二箱体的照度之比。当等亮度感觉照度比(Er/Et)为1或以下时，发光元件不具有提高室内亮度感觉的效果，而当该比值大于1时发光元件具有提高室内亮度感觉的效果，并且较大的值意味着较大的效果。
例如图10(A)、(B)和(C)中示出了纵横比为1/6的矩形发光元件在不同发光元件亮度和尺寸以及背景亮度的条件下的等亮度感觉照度。图10(A)、(B)和(C)分别示出背景亮度为50、100和200烛光/米2时的等亮度感觉照度比(Er/Et)。从图10(A)、(B)和(C)可以得到下述事实：(1)等亮度感照度比近似落在0.8至1.3的范围内，(2)在背景亮度为50烛光/米2的情况下，等亮度感觉照度比(Er/Et)较高，并且当背景亮度增大时下降，在背景亮度为200烛光/米2时小于1，(3)在发光元件亮度和尺寸的特定条件下，等亮度感觉照度比(Er/Et)达到峰值。
为了进一步研究获取等亮度感觉照度比(Er/Et)的峰值的范围，在获取高的等亮度感觉照度比(Er/Et)的背景亮度50烛光/米2这一条件下，通过把横轴取为发光元件的尺寸，纵轴取为亮度，而在坐标轴上比较该比值。其结果见图11中所示。图11中，每一圆圈的中心坐标表示实验条件(发光元件的亮度和大小)，每一圆圈中的数字表示等亮度感觉照度比(Er/Et)。每一圆圈的直径正比于“等亮度感照度比”(Er/Et)。根据这些结果采用高阶插值法，画出等亮度感觉照度比(Er/Et)的等值线图。图12描述了一例根据图11中给出的背景亮度为50烛光/米2的条件时的等亮度感觉照度比(Er/Et)的等值线图。由该图看出在某些特定区域内，等亮度感觉照度比(Er/Et)较高。例如，当两间屋子的亮度感觉相差20％以上时，任何观察者可以识别出两间屋子亮度感觉中的显著差异，从而通过在等亮度感觉照度为1.2或以上时的回归分析，来定量确定高的“等亮度感照度比”(Er/Et)的范围。从而图13中由直线(1)和直线(2)围成的范围由公式(1-1)来确定。
-0.18LogW＋2.79≤LogL≤-0.54LogW＋1.77    (1-1)式中，L为发光元件的亮度(单位：烛光/米2)，W为发光元件的视在尺寸(立体角)〔单位：球面度〕。二直线围成的区域就是“等亮度感觉照度比”(Er/Et)为1.2或以上的范围。另外，当“等亮度感觉照度比”(Er/Et)增加30％或以上时，会产生明亮感觉的极大增加，从而在公式(1-1)的范围内，人们对室内明亮感觉的增加效果在1.3或以上的极大增加的范围进行了研究。其结果是，在公式(1-1)的范围内，找到了近似在3.6≤LogL≤4.3的范围为具有“等亮度感觉照度比”(Er/Et)是1.3或以上的范围。
另一方面，在测试箱中的实验条件下，对发光元件印象的主观评价从来说，实验中获得的所有回答的50％以上的类型被表述成特定实验条件下发光元件的印象类型。其结构如图14所示。图14中圆圈的坐标和直径与图11中的相同，每一圆圈的打影线的图形代表对那种类型发光元件感觉。当将被评估为发光元件“闪烁”的实验条件与图13中由直线(1)和直线(2)围成的“等亮度感觉照度比”(Er/Et)为1.2或以上的范围相比较时，发现二者均近似相互重合在一起。
以与上述相同的步骤，在不同形状的发光元件条件下分析这些数据，并确定提高室内亮度感觉的范围。这些范围的比较结果，使我们找到了以约1.2或以上的“等亮度感觉照度比”Er/Et提高室内亮度感觉范围的恰当公式(1-2)。
3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63    (1-2)式中，L为发光元件的亮度〔单位：烛光/米2〕，W为发光元件的视在尺寸(立体角)〔单位：球面度〕。尤其是，以约1.3或以上的“等亮度感觉照度比”(Er/Et)作为提高室内亮度感觉的区域是用公式(2)和公式(3)来近似的。
LogL≤-0.3LogW＋2.63    (2)
3.64≤LogL≤3.90    (3)式中，L是发光元件的亮度〔单位：烛光/米2〕，W是发光元件的外观尺寸(立体角)〔单位：球面〕。
至于背景亮度，即使在发光元件不同的纵横比的条件下，也已经知道，当背景亮度低于200烛光/米2时，室内亮度感觉的增加效果较大。
〔结论〕
从本实验可以得到下述结论。
(1)当发光元件的明亮区的亮度L与发光元件的立体角W之间的关系用下式表述时，
3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63    (1-2)与看不见发光元件的房间或者发光元件的亮度极低的房间相比，心理亮度感觉要高出“等亮度感觉照度比”(Er/Et)1.2倍以上。
(2)当发光元件的亮度区的亮度L与发光元件的立体角W之间的关系用下述表述时，
LogL≤-0.3LogW＋2.63    (2)
3.64≤LogL≤3.90    (3)与没有发光元件的房间或者发光元件的亮度极低的房间相比，心理亮度感觉要高出“等亮度感觉照度比”(Er/Et)1.3倍以上。
(3)当发光元件的背景亮度低于100烛光/米2时心理明亮感觉增加的效果得到加强。
(4)心理明亮感觉与对发光元件的印象(如闪烁和眩光)密切有关，并且当感觉到发光元件有闪烁时，明亮感觉得到加强。
一般说来，从观察者在沿向下方向垂直角小于60度的范围内(即靠观察者头顶的上方)看到的照明设备是远离通常观察者的视线(水平方向)的，因此很难被说成与观察者的眩光感觉有关，并不会感到其存在。因此，发光元件的明亮区对提高亮度感觉的影响也被认为在垂直角范围约为60度至90度的内为最大。另外，为了实现照明设备的本质目的以在水平面内保持特定照度，抑制靠近照明设备向下方向(即在垂直角在0度至60度以内)发出的光量是合适的。换句话说，在0度至60度的垂直角内保持水平面上的光所必需的照度的光分布应该用于照明，并应当制止对亮度的限制，并且应当考虑使光分布沿60度至90度的垂直角方向，这样可以有效影响明亮区的亮度效果，提高室内的亮度感觉。所以在本发明中，获得发亮元件明亮区的影响从而提高室内亮度感觉的条件通常主要考虑向下方向垂直角为60至90度的范围内。然而，当在例如40至90度的范围内满足这些条件时，可以得到类似的效果，并且实际上不必将向下方向垂直角限制在60至90度的范围内。再有，如果保持水平面上的照度的光源或照明设备是安装在一起的，并且如果并不要求论及的照明设备具有特别保持水平面上照度的功能(特别是在照明设备的外观尺寸很小的情况下)，那么在不把影亮度感觉的明亮区向下方向垂直角限制在60至90度的范围内的情况下，满足公式(1-2)、(2)或(3)的条件可以被设定在整个垂直角的范围内。
比较由图17和18所示照明装置的代表的普通照明装置。例如，从任意位置无论视在尺寸(立体角W)为何值时看到的外露型照明设备的发光元件的亮度为8000烛光/米2，并且发亮强度分布由公式(4)表示。
LogL＝3.9    (4)
因此，当该照明设备是安装在某一房间内而这一房间的天花板高度为2.5米并由观察者取坐姿(眼睛高度为1.2米)以垂直角60度来观察时，其立体角为2.7×10-3球面度，亮度为8000烛光/米2，因此眩光很严重。
这一眩光发生在60至80度的垂直角范围内，并不仅限于60度。
普通的下部开放型照明设备的发光元件的视在尺寸(立体角W)和亮度在图18所示的范围内，并且其光分布由公式(5)表述。
LogL≤0.38LogW＋4.63    (5)
因此，当该照明设备是安装在天花板高度为2.5米的室内，并由观察者取坐姿(眼睛高度为1.2米)在垂直角度为60度下观察时，其立体角为2.7×10-2球面度，亮度为10000烛光/米2，因而眩光严重。
这一眩光发生在60至80度的垂直角范围内，并非仅限于60度。再有，在普通的眩光控制型照明设备中，因为亮度低，所以其位于图15所示的区域之外，并且不会与本发明的区域重叠。
另一方面，在普通用于垂直照明的照明装置中，有各种不同的发光强度分布。例如，采用卤素灯和照明设备的光分布的角度较窄，方向性很强，并且当安装在天花板高度为2.5米的室内并由观察者取坐姿(眼睛高度为1.2米)在垂直角度为60度观察时，其立体角为9.0×10-4球面度，亮度约为5000烛光/米2，因而眩光严重。
当在向下方向垂直角度为80度的情况下看时，其立体角为3.5×10-5球面度，其亮度约为1700烛光/米2，因而感觉较暗。
在某些普通的垂直照明的照明装置中，其方向性由于宽角度的发光强度分布而降低。
例如，60瓦氪灯的照明设备的光分布用公式(6)来表述其发光元件的视在尺寸(W)和亮度(L)之间的关系。(然而在公式(6)中，仅在W≤6×10-4的范围内近似为线性。)
LogL≤0.067LogW＋3.8    (6)
因此，当该灯具是安装在天花板高度为2.5米的室内并由观察者取坐姿(眼睛高度为1.2米)在垂直角为60度的情况下观察时，其立体角为5.8×10-4球面度，亮度为4800烛光/米2，因而眩光现象严重。
普通枝形吊灯的亮度分布是由公式(7)表达的。
LogL＝4.3    (7)
因此，作为光源视在尺寸很小立体角小于3×10-6球面度的范围与本发明的公式(1-2)的亮度感觉效果增加的区域重叠在一起。
然而当被变换成安装在天花板高度为2.5米的室内的照明设备时，并且从向下方向为60度的垂直角看时，立体角3×10-6球面度为2×10-5球面度(直径为5毫米的圆)，从而光源很小，光通量很小，不能用作照明的光源。
在向下方向垂直角为60至90度时，上述照明装置中没有一个会与公式(2)和(3)表述的区域重叠，有由照明设备的发光元件的明亮区产生的室内亮度感觉的增加的影响较大。
下面结合附图描述本发明的实施例。图1是根据图15和图16说明的结果，实现本发明的一种实施例中的灯具的示意截面图。
图1中，标号1为光源，这是一个60瓦的氪灯。标号2为一反光罩，3为镜面反射部分，4为一作为发光元件的漫反射部分，5为天花板构件。该灯具呈半径为0.1的圆形。
镜面反射部分3由一种加工成镜面的塑料材料制成，并形成一个旋转椭圆表面，该椭圆面的第一焦点位于灯的中心处。
漫反射部分4由一种用砂金石加工的白色塑料材料制成，其表面被加工成均匀的漫反射器，用来向所有方向均匀地反射光。所以，漫反射部分4从任何方向看，其亮度是相同的，并从外表看具有均匀的亮度。所以，整个漫反射部分4可以被视为一个明亮区。
照明设备直接从光源1辐射的光直接照射着该工作面。从光源1发射到反光罩2的镜面反射部分3的光被整个反射到第二焦点，并最终照射到工作面上。
照射到工作面的光被仅仅限制在垂直角在0至60度的方向内。
从光源1辐射的其他部分的光是由漫反射部分4反射的。
因为漫反射部分4被加工成一个均匀的漫反射器，观察者在任意位置处，在指定的观察区域内沿垂直直角为60至90度角的方向看照明设备，为明亮区的漫反射部分4的亮度看上去是2000烛光/米2。因此，漫反射部分4满足公式(1-2)的条件，从而增强了室内的亮度感觉。
如果发光元件的漫反射部分4不是一个均匀的漫反射器，那么表面亮度可以不是均匀的。通常，当观察同一平面上的该区域时，该平面的亮度就像是受某一聚光灯照射的墙面，仅当亮度为最大亮度的1/3或更低时，才能由人的肉眼来识别光度的视在变化。因此，在发光元件亮度不均匀的情况下，亮度为最大亮度1/3或以上的区域是明亮区，并且明亮区的亮度被认为与其最大亮度相同。
在与图1中采用具有半径为0.04米的照明设备相同的结构中，当反射率改变，从而当从垂直角为60至90度的范围内看时，亮度可以4400烛光/米2，公式(2)和(3)的条件被满足，从而实现室内更增加亮度感觉效果的照明设备。
当该照明设备是被安装在一纵深为100米或以上，并且天花板高度为2.5米的办公室内时，观察者看到安装在天花板上处于水平距离为100米远的照明设备，照明设备至观察者向下方向垂直角约为88.4度，这一时刻明亮区的立体角约为6.5×10-9球面度，亮度为4400烛光/米2。
在这样的小尺寸照明装置的情况下，从正下方(垂直角0度)往上看照明设备的立体角约为0.003球面度。因为满足公式(1-2)的亮度出现在约2000至2600烛光/米2的范围内，通过将小垂直角(0至60度)的亮度限制在2300烛光/米2，如果不是在室内，可以在指定区域的任何位置处使公式(1-2)得到满足。所以，感觉到房间明亮。但是，水平面照度被降低了。
再有，通过改变反射率，使之从漫反射部分4的上部位置至下部逐渐增高，从而当从一较长距离处看时(向下方向垂直角接近90度)，亮度可以更高，可以有效地利用公式(1-1)中的范围。然而必须使用一个低功率的灯或通过滤光装置造成昏暗，从而同时降低光源亮度。
图2是实现示于图15和图16中关系的本发明另一种实施例的示意截面图。
图2中，标号6是一个光源，该光源是与图1中所示相同的一个60瓦的氪灯。标号7是一个反光罩，8是漫射板，9是该漫射板的闪烁发亮元件，而10是天花板构件。照明设备的整个开口是一个半径为0.08米的圆，并且当从垂直角为60度的方向看时，其立体角度为1.5×10-3球面度。
漫射板8是一种球形的丙烯酸板，被加工成完全漫射和透射光，其闪烁发亮元件9的透射率特别高。
因此，从光源6辐射的一部分光直接或间隔地照射工作面，而其他光则穿过漫射板，使光被漫射。
当在60至90度的垂直角范围内看该照明设备时，无法直接看到光源6和反光罩，但是可以看到漫射板8和闪烁发亮元件9。
当从60至90度的垂直角中任何一个角度看时，漫射板8的亮度是3000烛光/米2。
另外，当从60至90度的垂直角中任何一个角度看时，闪烁发亮元件9的亮度是5000烛光/米2。
漫射板8和漫射板的闪烁发亮元件9是明亮区，并且它们分别满足公式(1-2)和公式(2)和(3)中的条件，从而更提高了室内亮度感觉。
图3(A)(B)是实现如图15和图16所示关系的本发明的另一种墙壁托架结构的实施侧正视图和一示意截面图。
图3(A)(B)中，标号11′为光源，它是一个60瓦的氪灯。标号12′是一个漫射板，它是一个边长为15厘米的正方形。其中心处有一个直径为4厘米的闪烁发亮元件13′。漫射板12′由一个支承构件14′支托，该支承结构14′支托在墙壁装配件15′上，墙壁装配件15′也用作光源11′的插座。墙壁装配件15′固定在墙16′上，导线通过装配件连接。
从光源11′辐射的部分光通过闪烁发亮元件13′，使光透过并被漫射。此时，漫射板12′的亮长为50至60烛光/米2。从光源11′辐射的其他部分的光从光源沿边缘方向放出，并照射房间。从距离1.45米或以上处看是明亮部分的闪烁发亮元件13′的条件满足公式(1-2)的条件。明亮区背景中的漫射板12′也有助于提高亮度效果，从而使室内的明亮感觉得到加强。假定明亮发亮元件13′的亮度为5000烛光/米2，则其条件满足公式(2)和(3)，从而进一步提高亮度感觉。
图4(A)(B)是图15和图16所示本发明另一种实施例照明设备的示意截面图。
标号4(A)(B)中，标号11为光源，这是一个18瓦的荧光灯。标号12为一主壳体，具有一正方形截面，内侧边长为18厘米。
主壳体12内有一个反光罩13。隔栅呈正方形，其一边的外围尺寸为18厘米，并被分成9个小正方形，每边长6厘米。
九个正方形中最中间一个正方形是一个闪烁反光罩15；其内表面经漫射和反射处理，如涂白色无光漆。
围在闪烁反光罩15外面的八个外围正方形是背景反光罩16；背景发亮元件以及所有的内表面都经蒸铝涂覆，被设计成光不会从边缘漫射出去，标号17为天花板构件。
从光源11直接辐射到照明设备下方的光，以及由反光罩13反射并沿照明设备下方传播的光源11的光照射到工作面上。
从光源11直接辐射到隔栅14的闪烁反光罩15上的光，以及由反光罩13反射并辐射到闪烁光罩15上的光源11的光在闪烁反光罩15上反射和漫射，并且当观察者从向下方向垂直角60至90度的任意方向看时，闪烁反光罩的亮度总是2000烛光/米2。此时，由于闪烁反光罩15在亮度分布上是均匀的，所以其表面被视为一明亮区。
从光源辐射的其他部分的光是由背景反光罩16反射的。因此背景反光罩16经镜面反射处理，当从照明设备向下方向垂直角60至90度的任意方向看时，其亮度为50烛光/米2或以下。此时，背景反光罩16被视为一背景发亮元件。
顺便指出，当闪烁反光罩15的表面处理从涂白色漆的强漫射和反射变化到具有略高方向性的表面处理时，当从向下方向垂直角为60至90度角的任意方向看时，亮度变成了5000烛光/米2，发亮元件看上去闪烁，室内的亮度感觉进一步得到加强。
本实施例中，从任意方向看时，照明设备的亮度都是恒定的，但是，如果照明设备的发光强度分布在满足公式(1-2)或公式(2)的(3)的范围内随观察方向而改变其亮度，那么照明设备可以提高室内的明亮感觉。
或者，如上所述，当发亮元件的背景具有超过100烛光/米2的亮度时，提高室内明亮感觉的照明设备的发亮元件的效果就较小。但是在该照明设备中，因为作为闪烁反光罩15的背景发亮元件的背景反光罩16，其明亮部分总是保持在低亮度水平，即使该照明设备是安装在超过100烛光/米2的高亮度天花板上，该照明设备也可以可靠地提高室内的亮度感觉。
例如，在一个纵深100米或以上且天花板高度为2.5米的办公室内，当观察者看见的安装在无花板上的照明设备位于100米的水平距离处，则照明设备至观察者的向下方向垂直角约为88.4度，此时闪烁的中央反光罩隔栅的立体角约为1.0×10-8球面度，亮度为5000烛光/米2。
本实施例中示出了采用荧光灯的正方形照明设备，但是只要发亮元件及其周围背景存在，发亮元件的明亮区的亮度和视在尺寸之间的关系就满足公式(1-2)或公式(2)和(3)，背景亮度为100烛光/米2或以下，可以采用任意一种灯，如卤素灯，白炽灯、HID灯或其他小型高亮度灯、LED和EL，照明设备的形状任意，不限于正方形。
本实施例中，栅格形隔栅的中心是闪烁反光罩，但并非总是需要将中央部分用作闪烁发亮元件，栅格的任意位置处都可以用作闪烁反光罩。
另外，并非仅限于一个栅格，也可以采用多个栅格，用作闪烁反光罩。
图5(A)、(B)和(C)是实现图15和图16所示关系的本发明的另一种实施例示意截面图。
图5(A)、(B)和(C)中，标号18为光源，这是一个27瓦的小型荧光灯。
标号18为主壳体，从正下方看这是一个正方形装置，其一边的内尺寸为300毫米。反光罩20位于主壳体19内。
隔栅21为一个一边外部尺寸为300毫米的正方形，被分隔成25个正方形栅格，由隔栅构件22分成的每边长约为60毫米。
隔栅构件22由入光口23、导光管24以及在内部用作发亮元件的前端25，并且其表面构成一作为一个背景发亮元件的反光罩26。标号27为天花板构件。
从光源18辐射的光在照明设备内反复反射和吸收，一部分光投射到隔栅构件22的入光口23内，穿过导光管24，而在前端25外漫射。
此时，前端25的亮度被设计成沿向下方向垂直角60至90度的任意方向看约为5000烛光/米2。
隔栅构件22的前端25是一个细长矩形，其宽为5毫米，长约为300毫米，面积约为0.0015米2，因而当将具有这种隔栅的照明装置安装在天花板高度为2.5米的室内时，从垂直角为60度的方向看此照明设备时，前端25的视在立体角约为1.1×10-4球面度。
前端25的亮度和立体角的关系与公式(2)和(3)一致，因而前端25看上去闪烁，从而提高了室内的亮度感觉
如果前端25的亮度约为2000至4400烛光/米2，则整个前端25为一明亮区，亮度和立体角的关系满足公式(1-2)的条件，室内的亮度感觉得到增强。
这里，从光源18辐射的其余部分的光是由隔栅构件22的表面上的反光罩26反射的，并且该反光罩26具有均匀的表面曲率以及均匀的镜面反射特性，它反射的大部分光沿向下的方向，并抑制沿侧向的光反射，并且当沿向下方向垂直角为60至90度的任意方向看该反光罩26时，其亮度为100烛光/米2或更低。此时，反光罩26是一明亮区的背景亮度。
本实施例中，一27瓦的小型荧光灯被用作光源18。然而，为了提高增加亮度感觉的效果，必须将前端25的亮度提高到5000烛光/米2的高水平。所以，可以采用尺寸更小输出更高的荧光灯，或其他类型的灯，如卤素灯、白炽灯和HID灯。
顺便指出，照明设备和隔栅的形状和尺寸并不特别受到限制。
图6给出实现图15和图16所示关系的本发明又一不同的实施例的示意截面图。
图6中，标号28为一光源，这是一个60瓦的氪灯。
标号29是一个反光罩，30是一个主壳体，31是一个开口，32是一个作为发亮元件的反光物体，该物体通过金属丝32a之类支承在近光源的特定地方(例如主壳体30的最低边缘)。标号33为一天花板构件。
从光源28辐射的光由照明装置的主壳体中配置的反光罩29和其他部分多次反射和吸收，并最后从照明设备的开口31投射到照明设备的下方。
从开口31投射出来的光的大部分被用作照射房间的光，但剩余部分的光被反光物体32反射掉了。
反光物体32成锥形，其边缘曲线成凹形，底面直径为5厘米，高为5厘米，反光物体32的反射率和边缘曲率被设计成使反光物体可以是一个明亮区，并且当沿垂直角为60至90度的方向看反光物体32时，亮度始终为2000至5000烛光/米2。当也是明亮区的反光物体32的亮度为2000烛光/米2时，满足公式(1-2)的条件，亮度感觉增加。另外，当为5000烛光/米2时，满足公开(2)和(3)的条件，亮度感觉进一步提高。
此时，当反射物32被线状物体32a支承在低于开口31的中心2.8厘米处的位置时，当从垂直角为60至90度的方向看反光物体32时，按照该特定结构，总能在背景中看到反光罩29。因此，通过将作为明亮区内反射物32的背景发光元件的反光罩29加工成镜面状，以使向下方向垂直角60至90度范围内的亮度降低到100烛光/米2或更低，则无论将该照明装置装在何处，都能提高明亮感觉，而无周围环境的照明的影响。
只要亮度和尺寸满足公式(1-2)或化式(2)和(3)，反光物体32的形状和尺寸就不需特别指定。
另一方面，尺管采用60瓦的氪灯作为光源，但对光源并无特别限制。
对开口31的形状和尺寸没有限制。
另外，通过只在现有照明设备中安装反光物体，也能使室内的亮度感觉得到增强。
然而，当从开口31看到的反光罩29的亮度较高，或者当装有该照明设备的房间较明亮且背景亮度太高时，提高室内亮度感觉的效果就被削弱了。
当亮度和立体角的关系落在公式(1-2)或公式(2)和(3)的范围内时，也可以不安装反光物体32，而安装一个透光物体。
图7(A)(B)是实现图15和图16所示关系的本发明另一种实施例的示意截面图。
图7(A)(B)中，标号34为光源，这是一个60瓦的氪灯。标号35为一反光罩，36为一主壳体，37为一光纤，38为一光入口，39为前端，40为作为发亮元件的光漫射区，41为眩光较少的反光区，42为一开口，43为一天花板构件。光漫射区40呈圆柱形，直径为1厘米。
从光源34辐射的光由配置在照明设备主壳体36内的反光罩35多次反射和吸收，并最后从照明设备的开口42投射到照明设备的下方，从开口42投射出来的大部分光被用来照明房间。
另一方面，从光源34辐射的一部分光被直接投射到光纤37的光入口38内，在光纤37内通过，并引导到前端39，从而辐射出来。
从前端39辐射的光在光漫射区40内漫射。光漫射区40的亮度被设计成当从立体角为60至90度的方向看光漫射区40时，总是约为5000烛光/米2。
因此，光漫射区40成为一个明亮区，从而提高了室内亮度感觉。
只要光漫射区40的亮度和尺寸之间的关系与公式(1-1)或公式(2)和(3)的范围一致，则亮度和尺寸就没有特别的限制。
这里光源34采用60瓦的氪灯，但光源的型号没有特别限制。
另外，开口42的形状和尺寸没有限制。
图8(A)(B)是实现图15和图16所示关系的本发明另一种实施例的示意截面图。
图8(A)(B)中，标号44为光源，这是一个36瓦的小型荧光灯。
标号45是一主壳体，它具有矩形截面，其宽为300毫米，长为45毫米。反光罩46配置在主壳体45的内部。
标号47是一个隔栅，48是一个闪烁光源，49是一个闪烁发亮元件，50是一个天花板构件。该照明设备的主壳体45、反光罩46以及隔栅与普通的照明设备相同，所不同的是，在主壳体45的侧面上除了光源44以外，还有多个闪烁光源48，从而包住该装置的外面。
从闪烁光源48辐射的光通过闪烁发亮元件49。
闪烁发亮元件49的每一个是一边长为30毫米的正方形，当从向下方向垂直角为60至90度的任意方向看该闪烁发亮元件49时，其亮度为10000烛光/米2。本例中，闪烁发亮元件49是一个明亮区。
例如，当该照明设备安装在天花板高度为2.5米的室内并从垂直角为60度的方向看时，因为作为明亮区的闪烁发亮元件49的立体角是1.15×10-4球面度，所以它处于图15中由公式(1-1)所限定的提高亮度感觉的范围内。
当从垂直角为85度(对应于14.9米的距离)看时，因为立体角是4.0×10-6球面度，所以也处于图15中公式(1-1)所限定的提高亮度感觉的范围内。
本实施例中，闪烁发亮元件49位于照明设备主壳体45的侧表面上，但也可能是隐藏式的，例如，位于隔栅内，或者安装在照明设备主壳体45的任意位置处，只要明亮区的亮度和立体角位于图15和图16中的范围内。如果闪烁发亮元件49由主壳体45等所隐藏，那么就失去了亮度感觉的提高效果，本实施例中，闪烁发亮元件49位于主壳体45的外围上，从而可以沿任何方向被看见。
此外，在本实施例中，照明装置的亮度是恒定的，但是只要位于满足公式(1-2)或公式(2)和(3)的范围内，如果光分布中的亮度是不均匀的，就可以实现室内亮度感觉提高了的照明设备。
另外，除了照明设备主壳体的光源以外，通过安装明亮发亮元件的光源，如本实施例中的那样，可以得到下述好处。
当该照明设备安装在一个有众多人在工作的办公室内时，当然，当有许多人在工作时，用来照明该房间的照明设备主壳体的光源就点着。当在某段时间内没有人，并且照明工作所需的工作表面不再需要时，则通过点燃明亮发亮元件的光源，即使该段时间内照明设备主壳体的照明熄灭，也能保持室内的明亮感觉。
结果，既可以节约照明能源，又不会感到室内昏暗。特别是，在带有照度传感器的照明设备中，通过检测室内的照度水平，当亮度由日光保持时，当打开闪烁发亮元件的光源，则照明设备的主壳体的光源会变得暗淡或由一减光电路所熄灭。
另外，亮度和立体角之间的关系落在公式(1-2)或公式(2)和(3)范围内的闪烁发亮元件可以独立安装在天花板或墙上，而不是附装在照明设备的主壳体上，从而可以在现有的照明装置中使用。
或者，通过将一照度传感器附装到一独立的闪烁发亮元件上，可以设计一个当室内照度降低并感到光线暗时，用来点燃闪烁发亮元件光源的系统。
顺便指出，当把一个储电量较大的电池作为闪烁发亮元件的光源的电源包括进来时，可以无需连接，就能方便地将它安装在一现有的照明装置中。
这样，按照本发明，假定发亮元件闪烁区的亮度为L〔单位：烛光/米2〕，并且闪烁区的视在尺寸为立体角W〔单位：球面度〕，则通过一个或多个亮度位于3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63范围内的闪烁区，可以给出一种活泼的气氛，而不会将眩光投射到办公室工作人员身上，给出天花板昏暗的感觉，或实际上妨碍视野，并通过将所要求的照明提供给工作面，使整个房间有一种明亮的感觉。
再有，通过一个或多个闪烁区在3.48≤LogL≤-0.3LogW＋2.63以及3.64≤LogL≤3.90的范围内，除了上述效果以外，还可得到光源闪烁，使整个屋子更加明亮。
另外，当一间大屋子内的天花板上有许多发亮元件时，最好在所述指定区域是一在基于垂直方向的一个特定角度之上和一个特定角度以下的区域，因为对于人眼来说，太多的明亮区是不舒服的，这些明亮区是不必要的。为了实现图4(A)(B)中的条件，不要使闪烁反光罩15对光漫射，或者使其具有一曲线形表面。

Claims (11)

1.一种用于内部照明的照明灯具，其特征在于，它包含：
至少一个明亮区，所述明亮区中，亮度L和立体角W之间的关系满足下述条件：
3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63
或者
LogL≤-0.3LogW＋2.63
3.64≤LogL≤3.90假定室内发亮元件的明亮区的亮度为L，单位为烛光/米2；明亮区的视在尺寸为立体角W，单位为球面度，
所述明亮区可以在室内特定区域内任意位置处的发亮元件上看到，所述特定区域是根据室内的发亮元件确定的。
2.一种用于内部照明的照明灯具，其特征在于，它包含：
至少一个明亮区，所述明亮区中，亮度L和立体角W之间的关系满足下述条件：
3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63
或者
LogL≤-0.3LogW＋2.63
3.64≤LogL≤3.90假室照明灯具的发亮元件的明亮区的亮度为L，单位为烛光/米2；明亮区的视在尺寸为立体角W，单位为球面度，
所述明亮区可以在特定区域内任意位置处的发亮元件上看到，所述特定区域是根据所述照明灯具的发亮元件确定的。
3.如权利要求1所述的用于室内照明的照明灯具，其特征在于，
所述特定区域是一个根据所述发亮元件的一端或一中心沿垂直方向的大于一特定角度并小于另一特定角度的区域。
4.如权利要求3所述的用于室内照明灯具，其特征在于，
所述特定区域是一个根据垂直方向的大于60度并小于80度角的区域。
5.如权利要求1或2所述的用于室内照明的照明灯具，其特征在于，
所述特定区域是一个从所述发亮元件的中心起大于某一特定距离的区域。
6.如权利要求1至5中任意一个的用于室内照明的照明灯具，其特征在于，
在靠近发亮元件处有一个亮度小于某一特定值的背景发亮元件。
7.如权利要求6所述的用于室内照明的照明灯具，其特征在于，
一隔栅构件的前端将一部分从某一光源辐射的光引导到其内部，并通过使所述被引导的光漫射来形成发亮元件，以及
一隔栅构件的反光罩反射从所述光源辐射的光的其余部分，从而形成所述背景发亮元件。
8.如权利要求6所述的用于室内照明的照明灯具，其特征在于，它还包含用来辐射光的光源，以及由板形构件形成的用来反射光源的光的栅格状隔栅构件，其中，
至少所述隔栅构件的一个栅格状的板形构件反射所述光源的光，以形成所述发亮元件，以及
用来形成所述发亮元件而包围在栅格外面的其他的栅格状板形构件反射来自所述光源的光，以形成所述背景发亮元件。
9.如权利要求1至6中任何一条所述的室内照明的照明工具，其特征在于，它包含：
一个辐射光的光源，以及
一个用来反射一部分来自所述光源的光的反光物体或者一个用来透射一部分光的透光物体，这些所述物体支托在靠近所述光源的特定地点，其中，
所述反光物体或透光物体是所述发亮元件。
10.如权利要求1至6中任何一条所述的室内照明的照明灯具，其特征在于，它包含：
一埋藏在天花板内的照明灯具主壳体，
一辐射光的光源，
一用来使从所述光源辐射的一部分光引导出去的光纤，以及附装在光纤前端的光漫射部分，用来将引导出来的光漫射到靠近所述照明灯具主壳体的天花板，其中，
所述光漫射部分是发亮部件。
11.如权利要求1至6中任何一条所述的用于室内照明的照明灯具，其特征在于，它包含：
一用于普通照明的光源，以及
一采用非普通照明光源的发亮元件。
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