專利名稱：室內(nèi)照明燈具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于室內(nèi)(例如辦公室)照明提高室內(nèi)亮度感覺而不會產(chǎn)生眩目的燈具。


圖17為三種典型的普通室內(nèi)照明設備的示意圖，圖18描述的是普通照明設備中從最低點起的向下方向的垂直角與亮度之間的關系。
圖17(a)描述的是所謂外露形(exposed type)照明設備，其設計使得光能夠最均勻地散布到工作面、墻面和天花板，并且可以直接看到燈管。
從最低點起沿向下方向垂直角成45度至85度處的亮度如圖18(a)所示為8000燭光/米2。照明設備發(fā)光件向下的突出面積為約0.035米2。
圖17給出的所謂眩光控制型(glare controlled type)照明設備中，楔形隔柵裝在照明設備的下表面上，用來防止VDT(Visual Ter-minal，目視顯示終端)之類的CRT(陰極射線管)表面上反射產(chǎn)生的眩光。
因此，如圖18所示，照明設備沿下方向垂直角為60度或以上處的發(fā)光強度分布受到嚴格限制，并且向下方向垂直角成60至85度處的亮度為50燭光/米2以下。發(fā)光元件向下突出部分的面積為約0.35米2。
圖17(b)介于(a)和(c)之間，通常稱為下部放型(lower opentype)照明設備，當燈被安裝在靠近工作人員處時，可以直接看到燈，但當燈被安裝在水平距離為15米以上處時，是無法直接看見燈的。
這一照明設備沿向下方向垂直角為60至85度處的亮度如圖18所示約為1500至6000燭光/米2，發(fā)光元件向下方向突出部分的面積約為0.35米2。
這些照明器具常用于普通的辦公室，其他類型的照明器具包括主要用于商店的稱為垂直照明燈的燈，以及用于小熒光燈的照明設備。
這些照明器具的發(fā)光元件向下突出部分的面積為0.0122至0.0177米2(直接約為0.125至0.15米)。
除了這些用于室內(nèi)的照明器具以外，還有一種通常稱為棱形吊燈的照明設備。
這種燈并不是用來“照亮什么”，而是通過給出閃爍來表現(xiàn)一種華麗的氣氛，以及通過將高亮度的小白熾燈與玻璃珠之類組合在一起來表現(xiàn)輝煌。
它的發(fā)光元件包含燈泡和玻璃珠，并且每一發(fā)光單元向下突出部分的面積為0.001米2以下。
因此，距離n米以遠處的視在尺寸(apparent size)約為4×10-5(球面度)，亮度為20,000(燭光/米2)以上。
然而，在圖17所示的外露型照明設備中，因為一般取坐姿時，可以看見的沿向下方向垂直角為60至85度處的亮度較高，在圖18中約為8000燭光/米2，所以在這一范圍內(nèi)的向下垂直角處看時，會感覺到眩光。
在圖17(C)所示的眩光控制照明設備中，為了防止對人眼產(chǎn)生眩光，或者由CRT表面上反射產(chǎn)生的眩光，取普通坐姿時看見的發(fā)光元件的亮度被控制在50燭光/米2以下，并且有時直至無論點燈與否，辦公室工作人員并不知道光線來自何方，并感覺到不舒服，再有，因為天花板上沒有明亮部分，整個房間會很暗，視覺環(huán)境很暗。
在如圖17(b)所示的下部開放型照明設備中，取坐資時看到的照明設備和發(fā)光元件(垂直角為60至85度)的亮度約為1500至6000燭光/米2，在較近的距離處可以直接看到燈，眩光顯著。
相反，在較遠的距離處，因為燈被遮住，所以消除了眩光，但是因為與圖17(C)中的眩光控制型照明設備相同，天花板上沒有發(fā)光元件的明亮部分，所以房間看上去很暗。
另一方面在采用白熾燈或小熒光燈的垂直照明燈的情況下，沿向下垂直角為60度至90度范圍內(nèi)的亮度約為2000至6000燭光/米2，并且從觀察者起的一長距離處，垂直照明燈不會有眩光，但是在一較近距離處，會感覺到來自垂直照明燈的眩光。
另外，枝形吊燈通過鉆石般的輝煌給出華麗的氣氛，使人不會感覺到昏暗，但是絕對光量很小，視力工作無法得到足夠的照明。
另外，枝形吊燈的整個尺寸相當大，并且是從天花板上懸吊下來的，所以在天花板高度較低約為2.5米的辦公室中使用時，會有壓抑的感覺，或擋住視場。
考慮到現(xiàn)有技術中的這些問題，本發(fā)明的首要目的在于提供一種室內(nèi)照明設備，這種室內(nèi)照明設備能夠給出具有所需照度的工作面，在整個房間中給出明亮感覺，并給出一種積極氣氛，而大體上不使辦公室工作人員直接感到眩光產(chǎn)生天花板昏暗的感覺，或擋住視場。
為了達到該發(fā)明目的，并在整個屋子內(nèi)給出一種明亮的感覺，本發(fā)明力圖在發(fā)光元件的明亮區(qū)的面積和亮度之間實現(xiàn)一種恰當?shù)年P系。
本發(fā)明的室內(nèi)照明設備是這樣的，在房間規(guī)定區(qū)域內(nèi)的任何位置上，至少可以看到發(fā)光元件上的一個明亮區(qū)，在該區(qū)內(nèi)，發(fā)光元件明亮部分的亮度L與該發(fā)光元件明亮區(qū)范圍的立體角W之間的關系滿足下述條件3.3≤logL≤-0.3logW＋2.63或者LogL≤-0.3LogW＋2.633.64≤LogL≤3.90，假定該房間內(nèi)發(fā)光元件明亮度區(qū)的亮度為L(單位燭光/米2)，明亮區(qū)的視在尺寸為立體角W(單位球面度)，該精度區(qū)域是根據(jù)該房間內(nèi)的發(fā)光元件確定的。
在這種結構中，通過設定發(fā)光元件的亮度L和視在尺寸(立體角W)，照明設備在該屋子內(nèi)給出一種明亮感覺，而不會對辦公室工作人員產(chǎn)生不舒服的眩光。
圖1是本發(fā)明一實施例中室內(nèi)照明設備的結構圖。
圖2是本發(fā)明另一實施例的室內(nèi)照明設備結構圖。
圖3(A)(B)是本發(fā)明另一實施例的室內(nèi)照明設備結構圖。
圖4(A)(B)是本發(fā)明另一實施例的室內(nèi)照明設備結構圖。
圖5(A)、(B)和(C)是本發(fā)明另一實施例的室內(nèi)照明設備結構圖。
圖6是本發(fā)明另一實施例的室內(nèi)照明設備的結構圖。
圖7(A)(B)是本發(fā)明另一實施例的室內(nèi)照明設備的結構圖。
圖8(A)(B)是本發(fā)明另一實施例的室內(nèi)照明設備的結構圖。
圖9(A)(B)是實驗裝置圖。
圖10(A)、(B)和(C)是“等亮度感覺照度比”(Er/Et)實驗(背景亮度50，100，200燭光/米2)的結果條線圖。
圖11是“等亮度感覺照度比”(Er/Et)的實驗(背景亮度50燭光/米2)的結果圖。
圖12是“等亮度感覺照度比”(Er/Et)的等值線圖(背景亮度50燭光/米2)。
圖13給出了“等亮度感覺照度比”(Er/Et)為1.2或以上的情況(背景亮度為50燭光/米2)。
圖14給出的是發(fā)光元件的感覺和等亮度感覺照度比(Er/Et)的主觀評價(背景亮度50燭光/米2)。
圖15描述的是亮度的高增加效果的范圍(等亮度感覺照度比Er/Et為1.2或以上的范圍)。
圖16描述的是亮度的極高增加效果的范圍(等亮度感覺照度比Er/Et為1.3或以上的范圍)。
圖17(a)至(c)描述的是典型的普通室內(nèi)照明裝置的外觀。
圖18是普通照明裝置的亮度分布圖(發(fā)光元件每一垂直角處的亮度)。
圖19是普通照明裝置的亮度圖(發(fā)光元件的大小與亮度之間的關系)。
通常由經(jīng)驗可知，當照明設備的發(fā)光元件的亮度較高時，眩光較大，反之則較小。
由經(jīng)驗還可以知道，當亮度為人眼所能接受的亮度幾百倍的發(fā)光元件的視在尺寸逐漸變大的，眩光增大，反之較小時，會產(chǎn)生閃爍的感覺。
人們認為，這些現(xiàn)象絕大部分是由于對被照明房間的亮度印象(后文中稱為亮度感覺)造成的。
我們的經(jīng)驗是，通過使照明設備的發(fā)光元件具有合適的亮度，整個屋子的明亮是通過那一發(fā)光元件對屋子的照度顯示來感覺的。
相反，當該照明設備的發(fā)光元件的亮度太高時，會發(fā)生眩光，并使整個屋子感覺較暗。
綜合考慮這些事實，人們推測，在提高屋子明亮感覺時，對于照明設備發(fā)光元件的亮度有一個適當?shù)姆秶?br> 然而至今，還沒有討論它們之間關系的定量數(shù)據(jù)，還不知道在提高亮度感覺時，如何來確定發(fā)光元件明亮區(qū)的照度條件。
因此，發(fā)明人在發(fā)光元件的亮度、大小、形狀以及明亮區(qū)背景亮度的各種不同情況下，對房間明亮感覺進行一種測定實驗，從而闡明能夠提高房間明亮感覺的發(fā)光元件明亮區(qū)的條件。
〔實驗描述〕實驗裝置由兩個箱體(測試箱、參照箱)組成，這兩個箱體組成如圖9(A)所示的1/5比例的辦公室模型。即，這兩個箱體置于觀察者之前面，箱體之間有一個分隔板100。圖9(B)是從觀察者看到的每一箱體的內(nèi)部情況。如圖9(A)(B)所示，每一箱體內(nèi)有一個寫字桌和一個棒狀照明設備，并且用來照明整個房間的光源放置在觀察者不能直接看得到的地方。只有在測試箱內(nèi)安裝了觀察者能夠看得見的發(fā)光元件，并且該發(fā)光元件可以獨立地改變其大小(立體角)、亮度和背景亮度。該裝置中因為不存在發(fā)光元件的亮度不均勻性所以整個發(fā)光元件被認為是明亮區(qū)。
該實驗中，每一觀察者坐在某一指定位置上，并在測試箱內(nèi)呈現(xiàn)改變發(fā)光元件的亮度和立體角以及背景亮度的每一實驗條件。在觀察者充分適應了每一實驗條件以后，調(diào)整參照箱的照度，直至使觀察者對測試箱和參照箱的總的亮度感覺相同為止。調(diào)整以后，測量參照箱的照度(Er)和測試箱的照度(Et)。測試以后，觀察者將對測試箱中的發(fā)光元件的印象評價為下述三種中的一種眩光、閃爍、明亮。
〔實驗結果〕在分析由所有觀察者調(diào)整的數(shù)據(jù)時，Er/Et被定為“等亮度感覺度比”。它表明了在視場中具有發(fā)光元件的測試箱和沒有發(fā)光元件的參照箱具有相同的室內(nèi)明亮感覺時，二箱體的照度之比。當?shù)攘炼雀杏X照度比(Er/Et)為1或以下時，發(fā)光元件不具有提高室內(nèi)亮度感覺的效果，而當該比值大于1時發(fā)光元件具有提高室內(nèi)亮度感覺的效果，并且較大的值意味著較大的效果。
例如圖10(A)、(B)和(C)中示出了縱橫比為1/6的矩形發(fā)光元件在不同發(fā)光元件亮度和尺寸以及背景亮度的條件下的等亮度感覺照度。圖10(A)、(B)和(C)分別示出背景亮度為50、100和200燭光/米2時的等亮度感覺照度比(Er/Et)。從圖10(A)、(B)和(C)可以得到下述事實(1)等亮度感照度比近似落在0.8至1.3的范圍內(nèi)，(2)在背景亮度為50燭光/米2的情況下，等亮度感覺照度比(Er/Et)較高，并且當背景亮度增大時下降，在背景亮度為200燭光/米2時小于1，(3)在發(fā)光元件亮度和尺寸的特定條件下，等亮度感覺照度比(Er/Et)達到峰值。
為了進一步研究獲取等亮度感覺照度比(Er/Et)的峰值的范圍，在獲取高的等亮度感覺照度比(Er/Et)的背景亮度50燭光/米2這一條件下，通過把橫軸取為發(fā)光元件的尺寸，縱軸取為亮度，而在坐標軸上比較該比值。其結果見圖11中所示。圖11中，每一圓圈的中心坐標表示實驗條件(發(fā)光元件的亮度和大小)，每一圓圈中的數(shù)字表示等亮度感覺照度比(Er/Et)。每一圓圈的直徑正比于“等亮度感照度比”(Er/Et)。根據(jù)這些結果采用高階插值法，畫出等亮度感覺照度比(Er/Et)的等值線圖。圖12描述了一例根據(jù)圖11中給出的背景亮度為50燭光/米2的條件時的等亮度感覺照度比(Er/Et)的等值線圖。由該圖看出在某些特定區(qū)域內(nèi)，等亮度感覺照度比(Er/Et)較高。例如，當兩間屋子的亮度感覺相差20％以上時，任何觀察者可以識別出兩間屋子亮度感覺中的顯著差異，從而通過在等亮度感覺照度為1.2或以上時的回歸分析，來定量確定高的“等亮度感照度比”(Er/Et)的范圍。從而圖13中由直線(1)和直線(2)圍成的范圍由公式(1-1)來確定。
-0.18LogW＋2.79≤LogL≤-0.54LogW＋1.77(1-1)式中，L為發(fā)光元件的亮度(單位燭光/米2)，W為發(fā)光元件的視在尺寸(立體角)〔單位球面度〕。二直線圍成的區(qū)域就是“等亮度感覺照度比”(Er/Et)為1.2或以上的范圍。另外，當“等亮度感覺照度比”(Er/Et)增加30％或以上時，會產(chǎn)生明亮感覺的極大增加，從而在公式(1-1)的范圍內(nèi)，人們對室內(nèi)明亮感覺的增加效果在1.3或以上的極大增加的范圍進行了研究。其結果是，在公式(1-1)的范圍內(nèi)，找到了近似在3.6≤LogL≤4.3的范圍為具有“等亮度感覺照度比”(Er/Et)是1.3或以上的范圍。
另一方面，在測試箱中的實驗條件下，對發(fā)光元件印象的主觀評價從來說，實驗中獲得的所有回答的50％以上的類型被表述成特定實驗條件下發(fā)光元件的印象類型。其結構如圖14所示。圖14中圓圈的坐標和直徑與圖11中的相同，每一圓圈的打影線的圖形代表對那種類型發(fā)光元件感覺。當將被評估為發(fā)光元件“閃爍”的實驗條件與圖13中由直線(1)和直線(2)圍成的“等亮度感覺照度比”(Er/Et)為1.2或以上的范圍相比較時，發(fā)現(xiàn)二者均近似相互重合在一起。
以與上述相同的步驟，在不同形狀的發(fā)光元件條件下分析這些數(shù)據(jù)，并確定提高室內(nèi)亮度感覺的范圍。這些范圍的比較結果，使我們找到了以約1.2或以上的“等亮度感覺照度比”Er/Et提高室內(nèi)亮度感覺范圍的恰當公式(1-2)。
3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63(1-2)式中，L為發(fā)光元件的亮度〔單位燭光/米2〕，W為發(fā)光元件的視在尺寸(立體角)〔單位球面度〕。尤其是，以約1.3或以上的“等亮度感覺照度比”(Er/Et)作為提高室內(nèi)亮度感覺的區(qū)域是用公式(2)和公式(3)來近似的。
LogL≤-0.3LogW＋2.63(2)3.64≤LogL≤3.90(3)式中，L是發(fā)光元件的亮度〔單位燭光/米2〕，W是發(fā)光元件的外觀尺寸(立體角)〔單位球面〕。
至于背景亮度，即使在發(fā)光元件不同的縱橫比的條件下，也已經(jīng)知道，當背景亮度低于200燭光/米2時，室內(nèi)亮度感覺的增加效果較大。
〔結論〕從本實驗可以得到下述結論。
(1)當發(fā)光元件的明亮區(qū)的亮度L與發(fā)光元件的立體角W之間的關系用下式表述時，3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63(1-2)與看不見發(fā)光元件的房間或者發(fā)光元件的亮度極低的房間相比，心理亮度感覺要高出“等亮度感覺照度比”(Er/Et)1.2倍以上。
(2)當發(fā)光元件的亮度區(qū)的亮度L與發(fā)光元件的立體角W之間的關系用下述表述時，LogL≤-0.3LogW＋2.63(2)3.64≤LogL≤3.90(3)與沒有發(fā)光元件的房間或者發(fā)光元件的亮度極低的房間相比，心理亮度感覺要高出“等亮度感覺照度比”(Er/Et)1.3倍以上。
(3)當發(fā)光元件的背景亮度低于100燭光/米2時心理明亮感覺增加的效果得到加強。
(4)心理明亮感覺與對發(fā)光元件的印象(如閃爍和眩光)密切有關，并且當感覺到發(fā)光元件有閃爍時，明亮感覺得到加強。
一般說來，從觀察者在沿向下方向垂直角小于60度的范圍內(nèi)(即靠觀察者頭頂?shù)纳戏?看到的照明設備是遠離通常觀察者的視線(水平方向)的，因此很難被說成與觀察者的眩光感覺有關，并不會感到其存在。因此，發(fā)光元件的明亮區(qū)對提高亮度感覺的影響也被認為在垂直角范圍約為60度至90度的內(nèi)為最大。另外，為了實現(xiàn)照明設備的本質(zhì)目的以在水平面內(nèi)保持特定照度，抑制靠近照明設備向下方向(即在垂直角在0度至60度以內(nèi))發(fā)出的光量是合適的。換句話說，在0度至60度的垂直角內(nèi)保持水平面上的光所必需的照度的光分布應該用于照明，并應當制止對亮度的限制，并且應當考慮使光分布沿60度至90度的垂直角方向，這樣可以有效影響明亮區(qū)的亮度效果，提高室內(nèi)的亮度感覺。所以在本發(fā)明中，獲得發(fā)亮元件明亮區(qū)的影響從而提高室內(nèi)亮度感覺的條件通常主要考慮向下方向垂直角為60至90度的范圍內(nèi)。然而，當在例如40至90度的范圍內(nèi)滿足這些條件時，可以得到類似的效果，并且實際上不必將向下方向垂直角限制在60至90度的范圍內(nèi)。再有，如果保持水平面上的照度的光源或照明設備是安裝在一起的，并且如果并不要求論及的照明設備具有特別保持水平面上照度的功能(特別是在照明設備的外觀尺寸很小的情況下)，那么在不把影亮度感覺的明亮區(qū)向下方向垂直角限制在60至90度的范圍內(nèi)的情況下，滿足公式(1-2)、(2)或(3)的條件可以被設定在整個垂直角的范圍內(nèi)。
比較由圖17和18所示照明裝置的代表的普通照明裝置。例如，從任意位置無論視在尺寸(立體角W)為何值時看到的外露型照明設備的發(fā)光元件的亮度為8000燭光/米2，并且發(fā)亮強度分布由公式(4)表示。
LogL＝3.9(4)因此，當該照明設備是安裝在某一房間內(nèi)而這一房間的天花板高度為2.5米并由觀察者取坐姿(眼睛高度為1.2米)以垂直角60度來觀察時，其立體角為2.7×10-3球面度，亮度為8000燭光/米2，因此眩光很嚴重。
這一眩光發(fā)生在60至80度的垂直角范圍內(nèi)，并不僅限于60度。
普通的下部開放型照明設備的發(fā)光元件的視在尺寸(立體角W)和亮度在圖18所示的范圍內(nèi)，并且其光分布由公式(5)表述。
LogL≤0.38LogW＋4.63(5)因此，當該照明設備是安裝在天花板高度為2.5米的室內(nèi)，并由觀察者取坐姿(眼睛高度為1.2米)在垂直角度為60度下觀察時，其立體角為2.7×10-2球面度，亮度為10000燭光/米2，因而眩光嚴重。
這一眩光發(fā)生在60至80度的垂直角范圍內(nèi)，并非僅限于60度。再有，在普通的眩光控制型照明設備中，因為亮度低，所以其位于圖15所示的區(qū)域之外，并且不會與本發(fā)明的區(qū)域重疊。
另一方面，在普通用于垂直照明的照明裝置中，有各種不同的發(fā)光強度分布。例如，采用鹵素燈和照明設備的光分布的角度較窄，方向性很強，并且當安裝在天花板高度為2.5米的室內(nèi)并由觀察者取坐姿(眼睛高度為1.2米)在垂直角度為60度觀察時，其立體角為9.0×10-4球面度，亮度約為5000燭光/米2，因而眩光嚴重。
當在向下方向垂直角度為80度的情況下看時，其立體角為3.5×10-5球面度，其亮度約為1700燭光/米2，因而感覺較暗。
在某些普通的垂直照明的照明裝置中，其方向性由于寬角度的發(fā)光強度分布而降低。
例如，60瓦氪燈的照明設備的光分布用公式(6)來表述其發(fā)光元件的視在尺寸(W)和亮度(L)之間的關系。(然而在公式(6)中，僅在W≤6×10-4的范圍內(nèi)近似為線性。)LogL≤0.067LogW＋3.8(6)因此，當該燈具是安裝在天花板高度為2.5米的室內(nèi)并由觀察者取坐姿(眼睛高度為1.2米)在垂直角為60度的情況下觀察時，其立體角為5.8×10-4球面度，亮度為4800燭光/米2，因而眩光現(xiàn)象嚴重。
普通枝形吊燈的亮度分布是由公式(7)表達的。
LogL＝4.3(7)因此，作為光源視在尺寸很小立體角小于3×10-6球面度的范圍與本發(fā)明的公式(1-2)的亮度感覺效果增加的區(qū)域重疊在一起。
然而當被變換成安裝在天花板高度為2.5米的室內(nèi)的照明設備時，并且從向下方向為60度的垂直角看時，立體角3×10-6球面度為2×10-5球面度(直徑為5毫米的圓)，從而光源很小，光通量很小，不能用作照明的光源。
在向下方向垂直角為60至90度時，上述照明裝置中沒有一個會與公式(2)和(3)表述的區(qū)域重疊，有由照明設備的發(fā)光元件的明亮區(qū)產(chǎn)生的室內(nèi)亮度感覺的增加的影響較大。
下面結合附圖描述本發(fā)明的實施例。圖1是根據(jù)圖15和圖16說明的結果，實現(xiàn)本發(fā)明的一種實施例中的燈具的示意截面圖。
圖1中，標號1為光源，這是一個60瓦的氪燈。標號2為一反光罩，3為鏡面反射部分，4為一作為發(fā)光元件的漫反射部分，5為天花板構件。該燈具呈半徑為0.1的圓形。
鏡面反射部分3由一種加工成鏡面的塑料材料制成，并形成一個旋轉(zhuǎn)橢圓表面，該橢圓面的第一焦點位于燈的中心處。
漫反射部分4由一種用砂金石加工的白色塑料材料制成，其表面被加工成均勻的漫反射器，用來向所有方向均勻地反射光。所以，漫反射部分4從任何方向看，其亮度是相同的，并從外表看具有均勻的亮度。所以，整個漫反射部分4可以被視為一個明亮區(qū)。
照明設備直接從光源1輻射的光直接照射著該工作面。從光源1發(fā)射到反光罩2的鏡面反射部分3的光被整個反射到第二焦點，并最終照射到工作面上。
照射到工作面的光被僅僅限制在垂直角在0至60度的方向內(nèi)。
從光源1輻射的其他部分的光是由漫反射部分4反射的。
因為漫反射部分4被加工成一個均勻的漫反射器，觀察者在任意位置處，在指定的觀察區(qū)域內(nèi)沿垂直直角為60至90度角的方向看照明設備，為明亮區(qū)的漫反射部分4的亮度看上去是2000燭光/米2。因此，漫反射部分4滿足公式(1-2)的條件，從而增強了室內(nèi)的亮度感覺。
如果發(fā)光元件的漫反射部分4不是一個均勻的漫反射器，那么表面亮度可以不是均勻的。通常，當觀察同一平面上的該區(qū)域時，該平面的亮度就像是受某一聚光燈照射的墻面，僅當亮度為最大亮度的1/3或更低時，才能由人的肉眼來識別光度的視在變化。因此，在發(fā)光元件亮度不均勻的情況下，亮度為最大亮度1/3或以上的區(qū)域是明亮區(qū)，并且明亮區(qū)的亮度被認為與其最大亮度相同。
在與圖1中采用具有半徑為0.04米的照明設備相同的結構中，當反射率改變，從而當從垂直角為60至90度的范圍內(nèi)看時，亮度可以4400燭光/米2，公式(2)和(3)的條件被滿足，從而實現(xiàn)室內(nèi)更增加亮度感覺效果的照明設備。
當該照明設備是被安裝在一縱深為100米或以上，并且天花板高度為2.5米的辦公室內(nèi)時，觀察者看到安裝在天花板上處于水平距離為100米遠的照明設備，照明設備至觀察者向下方向垂直角約為88.4度，這一時刻明亮區(qū)的立體角約為6.5×10-9球面度，亮度為4400燭光/米2。
在這樣的小尺寸照明裝置的情況下，從正下方(垂直角0度)往上看照明設備的立體角約為0.003球面度。因為滿足公式(1-2)的亮度出現(xiàn)在約2000至2600燭光/米2的范圍內(nèi)，通過將小垂直角(0至60度)的亮度限制在2300燭光/米2，如果不是在室內(nèi)，可以在指定區(qū)域的任何位置處使公式(1-2)得到滿足。所以，感覺到房間明亮。但是，水平面照度被降低了。
再有，通過改變反射率，使之從漫反射部分4的上部位置至下部逐漸增高，從而當從一較長距離處看時(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)中的范圍。然而必須使用一個低功率的燈或通過濾光裝置造成昏暗，從而同時降低光源亮度。
圖2是實現(xiàn)示于圖15和圖16中關系的本發(fā)明另一種實施例的示意截面圖。
圖2中，標號6是一個光源，該光源是與圖1中所示相同的一個60瓦的氪燈。標號7是一個反光罩，8是漫射板，9是該漫射板的閃爍發(fā)亮元件，而10是天花板構件。照明設備的整個開口是一個半徑為0.08米的圓，并且當從垂直角為60度的方向看時，其立體角度為1.5×10-3球面度。
漫射板8是一種球形的丙烯酸板，被加工成完全漫射和透射光，其閃爍發(fā)亮元件9的透射率特別高。
因此，從光源6輻射的一部分光直接或間隔地照射工作面，而其他光則穿過漫射板，使光被漫射。
當在60至90度的垂直角范圍內(nèi)看該照明設備時，無法直接看到光源6和反光罩，但是可以看到漫射板8和閃爍發(fā)亮元件9。
當從60至90度的垂直角中任何一個角度看時，漫射板8的亮度是3000燭光/米2。
另外，當從60至90度的垂直角中任何一個角度看時，閃爍發(fā)亮元件9的亮度是5000燭光/米2。
漫射板8和漫射板的閃爍發(fā)亮元件9是明亮區(qū)，并且它們分別滿足公式(1-2)和公式(2)和(3)中的條件，從而更提高了室內(nèi)亮度感覺。
圖3(A)(B)是實現(xiàn)如圖15和圖16所示關系的本發(fā)明的另一種墻壁托架結構的實施側(cè)正視圖和一示意截面圖。
圖3(A)(B)中，標號11′為光源，它是一個60瓦的氪燈。標號12′是一個漫射板，它是一個邊長為15厘米的正方形。其中心處有一個直徑為4厘米的閃爍發(fā)亮元件13′。漫射板12′由一個支承構件14′支托，該支承結構14′支托在墻壁裝配件15′上，墻壁裝配件15′也用作光源11′的插座。墻壁裝配件15′固定在墻16′上，導線通過裝配件連接。
從光源11′輻射的部分光通過閃爍發(fā)亮元件13′，使光透過并被漫射。此時，漫射板12′的亮長為50至60燭光/米2。從光源11′輻射的其他部分的光從光源沿邊緣方向放出，并照射房間。從距離1.45米或以上處看是明亮部分的閃爍發(fā)亮元件13′的條件滿足公式(1-2)的條件。明亮區(qū)背景中的漫射板12′也有助于提高亮度效果，從而使室內(nèi)的明亮感覺得到加強。假定明亮發(fā)亮元件13′的亮度為5000燭光/米2，則其條件滿足公式(2)和(3)，從而進一步提高亮度感覺。
圖4(A)(B)是圖15和圖16所示本發(fā)明另一種實施例照明設備的示意截面圖。
標號4(A)(B)中，標號11為光源，這是一個18瓦的熒光燈。標號12為一主殼體，具有一正方形截面，內(nèi)側(cè)邊長為18厘米。
主殼體12內(nèi)有一個反光罩13。隔柵呈正方形，其一邊的外圍尺寸為18厘米，并被分成9個小正方形，每邊長6厘米。
九個正方形中最中間一個正方形是一個閃爍反光罩15；其內(nèi)表面經(jīng)漫射和反射處理，如涂白色無光漆。
圍在閃爍反光罩15外面的八個外圍正方形是背景反光罩16；背景發(fā)亮元件以及所有的內(nèi)表面都經(jīng)蒸鋁涂覆，被設計成光不會從邊緣漫射出去，標號17為天花板構件。
從光源11直接輻射到照明設備下方的光，以及由反光罩13反射并沿照明設備下方傳播的光源11的光照射到工作面上。
從光源11直接輻射到隔柵14的閃爍反光罩15上的光，以及由反光罩13反射并輻射到閃爍光罩15上的光源11的光在閃爍反光罩15上反射和漫射，并且當觀察者從向下方向垂直角60至90度的任意方向看時，閃爍反光罩的亮度總是2000燭光/米2。此時，由于閃爍反光罩15在亮度分布上是均勻的，所以其表面被視為一明亮區(qū)。
從光源輻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經(jīng)鏡面反射處理，當從照明設備向下方向垂直角60至90度的任意方向看時，其亮度為50燭光/米2或以下。此時，背景反光罩16被視為一背景發(fā)亮元件。
順便指出，當閃爍反光罩15的表面處理從涂白色漆的強漫射和反射變化到具有略高方向性的表面處理時，當從向下方向垂直角為60至90度角的任意方向看時，亮度變成了5000燭光/米2，發(fā)亮元件看上去閃爍，室內(nèi)的亮度感覺進一步得到加強。
本實施例中，從任意方向看時，照明設備的亮度都是恒定的，但是，如果照明設備的發(fā)光強度分布在滿足公式(1-2)或公式(2)的(3)的范圍內(nèi)隨觀察方向而改變其亮度，那么照明設備可以提高室內(nèi)的明亮感覺。
或者，如上所述，當發(fā)亮元件的背景具有超過100燭光/米2的亮度時，提高室內(nèi)明亮感覺的照明設備的發(fā)亮元件的效果就較小。但是在該照明設備中，因為作為閃爍反光罩15的背景發(fā)亮元件的背景反光罩16，其明亮部分總是保持在低亮度水平，即使該照明設備是安裝在超過100燭光/米2的高亮度天花板上，該照明設備也可以可靠地提高室內(nèi)的亮度感覺。
例如，在一個縱深100米或以上且天花板高度為2.5米的辦公室內(nèi)，當觀察者看見的安裝在無花板上的照明設備位于100米的水平距離處，則照明設備至觀察者的向下方向垂直角約為88.4度，此時閃爍的中央反光罩隔柵的立體角約為1.0×10-8球面度，亮度為5000燭光/米2。
本實施例中示出了采用熒光燈的正方形照明設備，但是只要發(fā)亮元件及其周圍背景存在，發(fā)亮元件的明亮區(qū)的亮度和視在尺寸之間的關系就滿足公式(1-2)或公式(2)和(3)，背景亮度為100燭光/米2或以下，可以采用任意一種燈，如鹵素燈，白熾燈、HID燈或其他小型高亮度燈、LED和EL，照明設備的形狀任意，不限于正方形。
本實施例中，柵格形隔柵的中心是閃爍反光罩，但并非總是需要將中央部分用作閃爍發(fā)亮元件，柵格的任意位置處都可以用作閃爍反光罩。
另外，并非僅限于一個柵格，也可以采用多個柵格，用作閃爍反光罩。
圖5(A)、(B)和(C)是實現(xiàn)圖15和圖16所示關系的本發(fā)明的另一種實施例示意截面圖。
圖5(A)、(B)和(C)中，標號18為光源，這是一個27瓦的小型熒光燈。
標號18為主殼體，從正下方看這是一個正方形裝置，其一邊的內(nèi)尺寸為300毫米。反光罩20位于主殼體19內(nèi)。
隔柵21為一個一邊外部尺寸為300毫米的正方形，被分隔成25個正方形柵格，由隔柵構件22分成的每邊長約為60毫米。
隔柵構件22由入光口23、導光管24以及在內(nèi)部用作發(fā)亮元件的前端25，并且其表面構成一作為一個背景發(fā)亮元件的反光罩26。標號27為天花板構件。
從光源18輻射的光在照明設備內(nèi)反復反射和吸收，一部分光投射到隔柵構件22的入光口23內(nèi)，穿過導光管24，而在前端25外漫射。
此時，前端25的亮度被設計成沿向下方向垂直角60至90度的任意方向看約為5000燭光/米2。
隔柵構件22的前端25是一個細長矩形，其寬為5毫米，長約為300毫米，面積約為0.0015米2，因而當將具有這種隔柵的照明裝置安裝在天花板高度為2.5米的室內(nèi)時，從垂直角為60度的方向看此照明設備時，前端25的視在立體角約為1.1×10-4球面度。
前端25的亮度和立體角的關系與公式(2)和(3)一致，因而前端25看上去閃爍，從而提高了室內(nèi)的亮度感覺如果前端25的亮度約為2000至4400燭光/米2，則整個前端25為一明亮區(qū)，亮度和立體角的關系滿足公式(1-2)的條件，室內(nèi)的亮度感覺得到增強。
這里，從光源18輻射的其余部分的光是由隔柵構件22的表面上的反光罩26反射的，并且該反光罩26具有均勻的表面曲率以及均勻的鏡面反射特性，它反射的大部分光沿向下的方向，并抑制沿側(cè)向的光反射，并且當沿向下方向垂直角為60至90度的任意方向看該反光罩26時，其亮度為100燭光/米2或更低。此時，反光罩26是一明亮區(qū)的背景亮度。
本實施例中，一27瓦的小型熒光燈被用作光源18。然而，為了提高增加亮度感覺的效果，必須將前端25的亮度提高到5000燭光/米2的高水平。所以，可以采用尺寸更小輸出更高的熒光燈，或其他類型的燈，如鹵素燈、白熾燈和HID燈。
順便指出，照明設備和隔柵的形狀和尺寸并不特別受到限制。
圖6給出實現(xiàn)圖15和圖16所示關系的本發(fā)明又一不同的實施例的示意截面圖。
圖6中，標號28為一光源，這是一個60瓦的氪燈。
標號29是一個反光罩，30是一個主殼體，31是一個開口，32是一個作為發(fā)亮元件的反光物體，該物體通過金屬絲32a之類支承在近光源的特定地方(例如主殼體30的最低邊緣)。標號33為一天花板構件。
從光源28輻射的光由照明裝置的主殼體中配置的反光罩29和其他部分多次反射和吸收，并最后從照明設備的開口31投射到照明設備的下方。
從開口31投射出來的光的大部分被用作照射房間的光，但剩余部分的光被反光物體32反射掉了。
反光物體32成錐形，其邊緣曲線成凹形，底面直徑為5厘米，高為5厘米，反光物體32的反射率和邊緣曲率被設計成使反光物體可以是一個明亮區(qū)，并且當沿垂直角為60至90度的方向看反光物體32時，亮度始終為2000至5000燭光/米2。當也是明亮區(qū)的反光物體32的亮度為2000燭光/米2時，滿足公式(1-2)的條件，亮度感覺增加。另外，當為5000燭光/米2時，滿足公開(2)和(3)的條件，亮度感覺進一步提高。
此時，當反射物32被線狀物體32a支承在低于開口31的中心2.8厘米處的位置時，當從垂直角為60至90度的方向看反光物體32時，按照該特定結構，總能在背景中看到反光罩29。因此，通過將作為明亮區(qū)內(nèi)反射物32的背景發(fā)光元件的反光罩29加工成鏡面狀，以使向下方向垂直角60至90度范圍內(nèi)的亮度降低到100燭光/米2或更低，則無論將該照明裝置裝在何處，都能提高明亮感覺，而無周圍環(huán)境的照明的影響。
只要亮度和尺寸滿足公式(1-2)或化式(2)和(3)，反光物體32的形狀和尺寸就不需特別指定。
另一方面，尺管采用60瓦的氪燈作為光源，但對光源并無特別限制。
對開口31的形狀和尺寸沒有限制。
另外，通過只在現(xiàn)有照明設備中安裝反光物體，也能使室內(nèi)的亮度感覺得到增強。
然而，當從開口31看到的反光罩29的亮度較高，或者當裝有該照明設備的房間較明亮且背景亮度太高時，提高室內(nèi)亮度感覺的效果就被削弱了。
當亮度和立體角的關系落在公式(1-2)或公式(2)和(3)的范圍內(nèi)時，也可以不安裝反光物體32，而安裝一個透光物體。
圖7(A)(B)是實現(xiàn)圖15和圖16所示關系的本發(fā)明另一種實施例的示意截面圖。
圖7(A)(B)中，標號34為光源，這是一個60瓦的氪燈。標號35為一反光罩，36為一主殼體，37為一光纖，38為一光入口，39為前端，40為作為發(fā)亮元件的光漫射區(qū)，41為眩光較少的反光區(qū)，42為一開口，43為一天花板構件。光漫射區(qū)40呈圓柱形，直徑為1厘米。
從光源34輻射的光由配置在照明設備主殼體36內(nèi)的反光罩35多次反射和吸收，并最后從照明設備的開口42投射到照明設備的下方，從開口42投射出來的大部分光被用來照明房間。
另一方面，從光源34輻射的一部分光被直接投射到光纖37的光入口38內(nèi)，在光纖37內(nèi)通過，并引導到前端39，從而輻射出來。
從前端39輻射的光在光漫射區(qū)40內(nèi)漫射。光漫射區(qū)40的亮度被設計成當從立體角為60至90度的方向看光漫射區(qū)40時，總是約為5000燭光/米2。
因此，光漫射區(qū)40成為一個明亮區(qū)，從而提高了室內(nèi)亮度感覺。
只要光漫射區(qū)40的亮度和尺寸之間的關系與公式(1-1)或公式(2)和(3)的范圍一致，則亮度和尺寸就沒有特別的限制。
這里光源34采用60瓦的氪燈，但光源的型號沒有特別限制。
另外，開口42的形狀和尺寸沒有限制。
圖8(A)(B)是實現(xiàn)圖15和圖16所示關系的本發(fā)明另一種實施例的示意截面圖。
圖8(A)(B)中，標號44為光源，這是一個36瓦的小型熒光燈。
標號45是一主殼體，它具有矩形截面，其寬為300毫米，長為45毫米。反光罩46配置在主殼體45的內(nèi)部。
標號47是一個隔柵，48是一個閃爍光源，49是一個閃爍發(fā)亮元件，50是一個天花板構件。該照明設備的主殼體45、反光罩46以及隔柵與普通的照明設備相同，所不同的是，在主殼體45的側(cè)面上除了光源44以外，還有多個閃爍光源48，從而包住該裝置的外面。
從閃爍光源48輻射的光通過閃爍發(fā)亮元件49。
閃爍發(fā)亮元件49的每一個是一邊長為30毫米的正方形，當從向下方向垂直角為60至90度的任意方向看該閃爍發(fā)亮元件49時，其亮度為10000燭光/米2。本例中，閃爍發(fā)亮元件49是一個明亮區(qū)。
例如，當該照明設備安裝在天花板高度為2.5米的室內(nèi)并從垂直角為60度的方向看時，因為作為明亮區(qū)的閃爍發(fā)亮元件49的立體角是1.15×10-4球面度，所以它處于圖15中由公式(1-1)所限定的提高亮度感覺的范圍內(nèi)。
當從垂直角為85度(對應于14.9米的距離)看時，因為立體角是4.0×10-6球面度，所以也處于圖15中公式(1-1)所限定的提高亮度感覺的范圍內(nèi)。
本實施例中，閃爍發(fā)亮元件49位于照明設備主殼體45的側(cè)表面上，但也可能是隱藏式的，例如，位于隔柵內(nèi)，或者安裝在照明設備主殼體45的任意位置處，只要明亮區(qū)的亮度和立體角位于圖15和圖16中的范圍內(nèi)。如果閃爍發(fā)亮元件49由主殼體45等所隱藏，那么就失去了亮度感覺的提高效果，本實施例中，閃爍發(fā)亮元件49位于主殼體45的外圍上，從而可以沿任何方向被看見。
此外，在本實施例中，照明裝置的亮度是恒定的，但是只要位于滿足公式(1-2)或公式(2)和(3)的范圍內(nèi)，如果光分布中的亮度是不均勻的，就可以實現(xiàn)室內(nèi)亮度感覺提高了的照明設備。
另外，除了照明設備主殼體的光源以外，通過安裝明亮發(fā)亮元件的光源，如本實施例中的那樣，可以得到下述好處。
當該照明設備安裝在一個有眾多人在工作的辦公室內(nèi)時，當然，當有許多人在工作時，用來照明該房間的照明設備主殼體的光源就點著。當在某段時間內(nèi)沒有人，并且照明工作所需的工作表面不再需要時，則通過點燃明亮發(fā)亮元件的光源，即使該段時間內(nèi)照明設備主殼體的照明熄滅，也能保持室內(nèi)的明亮感覺。
結果，既可以節(jié)約照明能源，又不會感到室內(nèi)昏暗。特別是，在帶有照度傳感器的照明設備中，通過檢測室內(nèi)的照度水平，當亮度由日光保持時，當打開閃爍發(fā)亮元件的光源，則照明設備的主殼體的光源會變得暗淡或由一減光電路所熄滅。
另外，亮度和立體角之間的關系落在公式(1-2)或公式(2)和(3)范圍內(nèi)的閃爍發(fā)亮元件可以獨立安裝在天花板或墻上，而不是附裝在照明設備的主殼體上，從而可以在現(xiàn)有的照明裝置中使用。
或者，通過將一照度傳感器附裝到一獨立的閃爍發(fā)亮元件上，可以設計一個當室內(nèi)照度降低并感到光線暗時，用來點燃閃爍發(fā)亮元件光源的系統(tǒng)。
順便指出，當把一個儲電量較大的電池作為閃爍發(fā)亮元件的光源的電源包括進來時，可以無需連接，就能方便地將它安裝在一現(xiàn)有的照明裝置中。
這樣，按照本發(fā)明，假定發(fā)亮元件閃爍區(qū)的亮度為L〔單位燭光/米2〕，并且閃爍區(qū)的視在尺寸為立體角W〔單位球面度〕，則通過一個或多個亮度位于3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63范圍內(nèi)的閃爍區(qū)，可以給出一種活潑的氣氛，而不會將眩光投射到辦公室工作人員身上，給出天花板昏暗的感覺，或?qū)嶋H上妨礙視野，并通過將所要求的照明提供給工作面，使整個房間有一種明亮的感覺。
再有，通過一個或多個閃爍區(qū)在3.48≤LogL≤-0.3LogW＋2.63以及3.64≤LogL≤3.90的范圍內(nèi)，除了上述效果以外，還可得到光源閃爍，使整個屋子更加明亮。
另外，當一間大屋子內(nèi)的天花板上有許多發(fā)亮元件時，最好在所述指定區(qū)域是一在基于垂直方向的一個特定角度之上和一個特定角度以下的區(qū)域，因為對于人眼來說，太多的明亮區(qū)是不舒服的，這些明亮區(qū)是不必要的。為了實現(xiàn)圖4(A)(B)中的條件，不要使閃爍反光罩15對光漫射，或者使其具有一曲線形表面。
權利要求
1.一種用于內(nèi)部照明的照明燈具，其特征在于，它包含至少一個明亮區(qū)，所述明亮區(qū)中，亮度L和立體角W之間的關系滿足下述條件3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63或者LogL≤-0.3LogW＋2.633.64≤LogL≤3.90假定室內(nèi)發(fā)亮元件的明亮區(qū)的亮度為L，單位為燭光/米2；明亮區(qū)的視在尺寸為立體角W，單位為球面度，所述明亮區(qū)可以在室內(nèi)特定區(qū)域內(nèi)任意位置處的發(fā)亮元件上看到，所述特定區(qū)域是根據(jù)室內(nèi)的發(fā)亮元件確定的。
2.一種用于內(nèi)部照明的照明燈具，其特征在于，它包含至少一個明亮區(qū)，所述明亮區(qū)中，亮度L和立體角W之間的關系滿足下述條件3.3≤LogL≤-0.3LogW＋2.63或者LogL≤-0.3LogW＋2.633.64≤LogL≤3.90假室照明燈具的發(fā)亮元件的明亮區(qū)的亮度為L，單位為燭光/米2；明亮區(qū)的視在尺寸為立體角W，單位為球面度，所述明亮區(qū)可以在特定區(qū)域內(nèi)任意位置處的發(fā)亮元件上看到，所述特定區(qū)域是根據(jù)所述照明燈具的發(fā)亮元件確定的。
3.如權利要求1所述的用于室內(nèi)照明的照明燈具，其特征在于，所述特定區(qū)域是一個根據(jù)所述發(fā)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區(qū)域。
4.如權利要求3所述的用于室內(nèi)照明燈具，其特征在于，所述特定區(qū)域是一個根據(jù)垂直方向的大于60度并小于80度角的區(qū)域。
5.如權利要求1或2所述的用于室內(nèi)照明的照明燈具，其特征在于，所述特定區(qū)域是一個從所述發(fā)亮元件的中心起大于某一特定距離的區(qū)域。
6.如權利要求1至5中任意一個的用于室內(nèi)照明的照明燈具，其特征在于，在靠近發(fā)亮元件處有一個亮度小于某一特定值的背景發(fā)亮元件。
7.如權利要求6所述的用于室內(nèi)照明的照明燈具，其特征在于，一隔柵構件的前端將一部分從某一光源輻射的光引導到其內(nèi)部，并通過使所述被引導的光漫射來形成發(fā)亮元件，以及一隔柵構件的反光罩反射從所述光源輻射的光的其余部分，從而形成所述背景發(fā)亮元件。
8.如權利要求6所述的用于室內(nèi)照明的照明燈具，其特征在于，它還包含用來輻射光的光源，以及由板形構件形成的用來反射光源的光的柵格狀隔柵構件，其中，至少所述隔柵構件的一個柵格狀的板形構件反射所述光源的光，以形成所述發(fā)亮元件，以及用來形成所述發(fā)亮元件而包圍在柵格外面的其他的柵格狀板形構件反射來自所述光源的光，以形成所述背景發(fā)亮元件。
9.如權利要求1至6中任何一條所述的室內(nèi)照明的照明工具，其特征在于，它包含一個輻射光的光源，以及一個用來反射一部分來自所述光源的光的反光物體或者一個用來透射一部分光的透光物體，這些所述物體支托在靠近所述光源的特定地點，其中，所述反光物體或透光物體是所述發(fā)亮元件。
10.如權利要求1至6中任何一條所述的室內(nèi)照明的照明燈具，其特征在于，它包含一埋藏在天花板內(nèi)的照明燈具主殼體，一輻射光的光源，一用來使從所述光源輻射的一部分光引導出去的光纖，以及附裝在光纖前端的光漫射部分，用來將引導出來的光漫射到靠近所述照明燈具主殼體的天花板，其中，所述光漫射部分是發(fā)亮部件。
11.如權利要求1至6中任何一條所述的用于室內(nèi)照明的照明燈具，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發(fā)亮元件。
全文摘要
一種用于辦公室的照明燈具，該燈具具有明亮效果，不直接對工作人員產(chǎn)生眩光，不會感到天花板昏暗或感到壓抑，或妨礙視野。該裝置通過在垂直角為60度至90度的范圍內(nèi)，在室內(nèi)任意位置上看時，擁有亮度落在3.3≤LogL≤-0.3LogW+2.63范圍內(nèi)的一個或幾個閃爍區(qū)，而垂直角方向取照明燈具的正下方為0度。上式，L為照明燈具發(fā)亮區(qū)的明亮區(qū)亮度，單位為燭光/米
文檔編號F21Y101/00GK1128333SQ9510934
公開日1996年8月7日 申請日期1995年8月14日 優(yōu)先權日1994年8月12日
發(fā)明者明石行生, 田辺吉德, 明石泉, 向健二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社