[发明专利]包含光发射器/准直器对组阵列的人工照明装置

说明书

本发明涉及能够给人以太阳和天空自然光感觉的人工照明装置。

更确切地说，对于来自天空和太阳的自然光的感知与照明装置照亮周围环境的能力以及直接观察时该装置本身的外观都有关，照明装置照亮周围环境的效果与天空和太阳透过位于同一位置的孔穴(即窗户)照射同一房间的效果非常类似，而该照明装置本身的外观则产生了天空的无限深度视觉外观以及太阳光源的无穷远位置。

因此，本发明的实施例所要实现的目的可以分成两个主要的类别，涉及：

-由人工照明装置发出的光所实现的环境照明；

-该照明装置本身的视觉外观。

对于获得天空和太阳自然光感觉的环境照明的要求，可以参考由同一申请人提交的WO 2009/156347 A1中所描述的人工照明装置。这些人工照明装置当中的一种如图25所示。其包括一个宽波段的点状光源902和位于相距该光源902一定距离的瑞利散射面板906。面板906将光源902发出的光线分离成透射成分907和漫射成分905，其中透射成分907的相关色温(Correlated Color Temperature，CCT)比光源902的CCT要低，而漫射成分905的CCT则更高，这种CCT的差异是由于散射效率随着要处理的瑞利区域(Rayleigh regime)的波长的四次方的减小而提高。

只要光源902小于相比于面板906，则直射光907能够投射物体的阴影，其在面板906所形成的漫射冷光下是偏蓝的。更确切地说，半影角是由光源902的尺寸与光源到物体的距离之间的比值所得出的。值得注意的是，在实际安装中，可以容易地使得该角度接近于真实太阳的角度(0.5°)。此外，观察者通过该面板观察该光源时，会感觉它为一个低CCT的光斑，其周围由高CCT的发光背景所环绕，正如他/她观察太阳和天空所看到的一样。

然而，半影角虽然小，形成直射光分量的光线907显然不是平行的，如光来自于太阳的自然光照，因为它们从单一光源发散。值得注意的是，这种情况妨碍物体阴影具有平行的取向，正如在自然阳光下所发生的那样。事实上每个物体在被照明平面上投射的阴影均朝向光源902在该被照明平面上的投影。例如，当光源902被定位在穿过漫射器906中心的被照明平面(例如地面或墙)的法线上时，具有垂直于所述平面的轴线的细长的物体的阴影朝向被照明场景的中心，这与自然界所发生的情况相反。因此，这种情况妨碍了这些照明装置如实地再现自然光照射环境的视觉特征。

此外，这些装置不能完全满足直接观察该照明装置时的自身视觉外观的要求。事实上，观察者谁通过面板906看到光源时并没有感觉它在无穷远，而是位于该光源902所放置的给定的空间位置。直射光线907的发散意味着看见人工太阳的光斑的方向和孔径角(半影)都不是固定的，它们依赖于观察者的位置和他/她与光源的距离。这种视觉线索妨碍了观察者自然地理解该光源作为位于无限远处，即这种视觉线索妨碍了天空和太阳场景被视为具有无限深度，光源本身限定了场景的极限深度。所有这些情况下使得所产生的效果不自然，因为它不同于实际天空和太阳产生的效果感。本发明在视觉外观方面的一个目的在于实现直接观看照明装置时由该装置所产生的太阳和天空图像的无限深度感知。

视觉感知线索的线索内冲突存在折磨例如在上面提到的WO 2009/156347 A1所提出的另一种人工照明装置，如图26所示。在此结构中，光源902是由白光发光二极管(LED)910的扩展阵列制成，其中每一个LED 910包括蓝光/紫外光发射器、荧光剂和圆顶准直透镜，使得每个LED 910产生具有有限发散度的白色光锥，即该发散度小于由瑞利面板906散射的光的发散度。在这种情况下，瑞利面板906被放置为几乎与扩展光源902接触，使得该照明装置非常紧凑。从而，图26的照明装置提供了具备所需CCT的直射光分量和漫射光分量。

然而，如下文将要进一步描述的，图26所示的照明装置具有由观察者感知的两个不同平面之间的线索内冲突。这些平面是LED 910阵列的实像和在无穷远处的太阳斑的虚像。