照明裝置和用于制造照明裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種照明裝置和一種用于制造照明裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從現(xiàn)有技術(shù)中，除了常規(guī)的具有輻射器的壁燈和頂燈之外，也已知如下照明裝置，所述照明裝置大面積地發(fā)出光，例如以對(duì)展覽空間進(jìn)行照明。對(duì)此，照明機(jī)構(gòu)能夠例如設(shè)置在半透明的盤之后或設(shè)置在布之后，這引起均勻的光輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明基于如下技術(shù)問(wèn)題:提供一種相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有利的照明裝置以及一種用于其制造的方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于立體描述照明主題的照明裝置以及根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于其制造的方法實(shí)現(xiàn)所述目的。
[0005]在抽象觀察中，將照明以根據(jù)本發(fā)明的方式劃分成兩個(gè)步驟，即
[0006]-檢測(cè)照明主題，和
[0007]-隨后進(jìn)行描繪，即進(jìn)行照明。
[0008]簡(jiǎn)單地說(shuō)，借助第一步驟檢測(cè)照明主題的三維性，即例如也通過(guò)渲染確定由其沿不同方向發(fā)出的光。于是與此相應(yīng)地，第二步驟、即喚起三維性的印象的描繪以如下照明裝置為前提，所述照明裝置能夠有針對(duì)性地位置相關(guān)地并且方向相關(guān)地發(fā)出光作為“射線”(這在本公開的范圍內(nèi)也稱作為照明裝置的“方向能力(Richtungskompetenz) ”)。
[0009]具有“方向能力”的照明裝置的特征在于:能夠在多個(gè)放射面上發(fā)出光，更確切地說(shuō)各放射面能夠發(fā)出光作為具有選擇的方向的射線或者作為多個(gè)沿可自由選擇的方向且具有單獨(dú)預(yù)設(shè)的光流的射線。對(duì)此，例如能夠由多個(gè)玻璃纖維構(gòu)成照明裝置，由光源發(fā)射的光分別耦合輸入到所述玻璃纖維的入射面中。
[0010]因此，玻璃纖維的出射面例如安裝在頂部上，例如總是成束地組合成重復(fù)的子單元(照明單元)。在此，照明單元的玻璃纖維的出射面能夠作為放射面以彼此并排設(shè)置的方式例如位于球殼上，使得照明單元發(fā)出一束發(fā)散的射線。照明裝置就其而言能夠由多個(gè)這種照明單元構(gòu)成，例如由彼此并排地安裝在頂部上的球殼構(gòu)成(分別具有多個(gè)放射面)。
[0011]各玻璃纖維在該示例中確定放射方向和放射面；只要沒(méi)有將用于成像的光學(xué)裝置安置在玻璃纖維的出射面下游，出射面就等同于放射面。通常，“放射面”表示射線的最后的朝向觀察者/觀察位置的出射面。放射面和放射方向共同為下面還詳細(xì)闡述的“像素”，然后將期望的光流與所述像素相關(guān)聯(lián)，例如通過(guò)相應(yīng)地控制光源。
[0012]在此，單獨(dú)像素的光流應(yīng)當(dāng)設(shè)定成，使得由各個(gè)放射面分別沿著發(fā)出射線的光喚起其并非出自照明裝置、而是出自“其后方”的印象。例如距照明裝置僅幾米、例如至少3m、5m、7m、10m、15m或20m、但是例如不大于50m、40m、30m的觀察者例如應(yīng)當(dāng)具有觀察到高度為大于10m的圣彼得大教堂的拱頂?shù)挠∠蟆?br>[0013]照明主題例如能夠?yàn)榉瓷涔饣虬l(fā)射光的三維的布置，例如為真實(shí)建筑物的一部分，即例如為頂部；三維性例如能夠通過(guò)頂部的拱曲、例如通過(guò)拱頂形狀來(lái)引起。通常，照明主題的三維性能夠通過(guò)將其各個(gè)元素以距觀察點(diǎn)不同間距的方式設(shè)置來(lái)引起。
[0014]除了描繪真實(shí)存在的照明主題的可能性之外，也能夠通過(guò)下述方式虛擬地產(chǎn)生三維的布置:例如借助CAD程序建立其各個(gè)元素并且置于彼此間的立體布置。
[0015]本發(fā)明基于如下知識(shí):對(duì)于觀察者例如在穿過(guò)圣彼得大教堂時(shí)從其拱頂獲得的三維的光學(xué)印象，最終決定性的是:多少何種顏色的光從哪個(gè)方向或哪些方向射到在穿過(guò)時(shí)經(jīng)過(guò)的各個(gè)觀察位置。
[0016]為了說(shuō)明并且也為了建模目的，照明主題在此能夠劃分成多個(gè)表面元素，并且為各表面元素對(duì)由其沿不同方向傳播的具有多個(gè)光線的光進(jìn)行建模，所述光線的起點(diǎn)分別位于表面元素上。
[0017]因此，照明主題、尤其所述照明主題的朝向觀察位置的一側(cè)例如劃分成不相交的表面元素，并且為每個(gè)所述表面元素確定方向相關(guān)地發(fā)出的光流?！皠澐殖杀砻嬖亍崩缫材軌蛟谟?對(duì)(真實(shí)的或虛擬的)照明主題進(jìn)行“掃描”，即(分別以方向分辨的方式)確定由其不同的區(qū)域(表面元素)發(fā)出的光流；照明主題不一定必須在確定光流之前劃分成表面元素，而是劃分也能夠在確定光流期間進(jìn)行，例如當(dāng)以靜態(tài)分布的方式確定在照明主題的表面之上的光流時(shí)。(在下面描述的光密度測(cè)量的情況下，劃分成表面元素例如能夠取決于測(cè)量時(shí)的分辨率)。
[0018]在任何情況下都確定沿著照明主題的多條直線、即沿著其相應(yīng)的(由所述直線或相應(yīng)的直線穿過(guò)的)表面元素的多條直線發(fā)出的光流；彼此傾斜的直線將照明主題的不同的區(qū)域(表面元素)與基準(zhǔn)面的不同的區(qū)域(基準(zhǔn)面點(diǎn))連接。
[0019]拱頂例如被間接地照亮并且部分地朝向位于拱頂之下的觀察位置的方向反射光，其中反射特性根據(jù)表面性質(zhì)能夠位于兩個(gè)極端之間，即位于理想的漫射和理想的鏡面反射之間。
[0020]簡(jiǎn)單地說(shuō)，入射的光線通常不僅理想地反射(但是這例如在鏡子的情況下也是可能的)、而且以一定程度附加地?cái)U(kuò)寬成射線束(見(jiàn)圖3)。照明主題的表面元素沿不同的方向(沿著不同的、在表面元素中相交的直線)發(fā)射不同量的光，因此從不同的方向?qū)ζ溥M(jìn)行觀察“看到”不同亮和/或不同顏色(參見(jiàn)圖2a、b)。
[0021]因此，在具有光線(“射線模型”，也參見(jiàn)圖2a、b)的理想化的觀察中，從每個(gè)表面元素傳播多條光流不同的光線，這能夠經(jīng)由光線的相應(yīng)的長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)明，并且觀察特定的表面元素的觀察者與其觀察位置相關(guān)地“看到”不同的光線并且與此相應(yīng)地也“看到”不同的光流。這也能夠經(jīng)由光密度來(lái)描述，所述光密度說(shuō)明:從照明主題的給定點(diǎn)在每投影面元素和每立體角元素(并且當(dāng)期望除了亮度之外也在顏色方面進(jìn)行區(qū)分時(shí)在每波長(zhǎng)范圍)發(fā)送哪些光流(每集光率子體積的光流，對(duì)此參見(jiàn)下面的描述)。
[0022]本發(fā)明的思想現(xiàn)在在于:構(gòu)建照明裝置，使得在其放射面上沿著射線發(fā)出的光(在任何情況下關(guān)于亮度，可選地也在顏色方面)對(duì)應(yīng)于由照明主題的面元素沿著直線發(fā)出的光，所述射線同樣位于所述直線上；為了描繪照明主題，這于是應(yīng)當(dāng)適用于全部放射面與其射線。
[0023]換而言之，照明裝置以多個(gè)射線、例如以如下順序越來(lái)越優(yōu)選地以至少10000個(gè)、160000或2560000個(gè)射線發(fā)出光，更確切地說(shuō)分別如其沿著直線由照明主題發(fā)出或者已經(jīng)發(fā)出那樣，相應(yīng)的射線位于所述直線上。
[0024]例如穿過(guò)圣彼得教堂并且在此其目光徘徊在圣彼得教堂的拱頂之上的觀察者由于由各個(gè)表面元素方向相關(guān)地不同地發(fā)出的光也以三維的方式察覺(jué)到所述拱頂(相同的內(nèi)容在固定的觀察點(diǎn)的情況下原理上由于眼間距也適用)；如果觀察者相反地記錄拱頂?shù)恼掌?，那么失去三維的印象，因?yàn)橛擅總€(gè)表面元素發(fā)出的光平面地不以方向分辨的方式、而是分別僅從一個(gè)方向被檢測(cè)。
[0025]為了例如照亮底面以及例如照明主題“拱頂”，首先確定照明裝置的安裝位置進(jìn)而確定放射面的位置；放射面例如能夠水平面狀地彼此并排地安裝在頂部上?，F(xiàn)在，“假設(shè)”具有放射面的所述照明裝置處于圣彼得教堂中，其中要照亮的底面位于圣彼得教堂的拱頂之下的底部的平面中；照明裝置因此位于底部和拱頂之間。
[0026]現(xiàn)在，為每個(gè)放射面(根據(jù)亮度和可選的顏色)確定沿著直線由照明主題、即同樣例如由拱頂發(fā)出的光流，相應(yīng)的放射面的射線位于所述直線上。于是，如果每個(gè)放射面發(fā)出其具有如此確定的光流的射線，那么觀察者(在理想的觀察中)不能夠區(qū)分:其是否處于照明裝置之下或者例如實(shí)際上處于圣彼得教堂的拱頂之下。(在上文中并且還在下文中得出的結(jié)論當(dāng)然應(yīng)當(dāng)與底部通過(guò)水平設(shè)置的照明裝置來(lái)照亮和照明主題“拱頂”無(wú)關(guān)地公開)。
[0027]照明裝置的“基準(zhǔn)面”、即在上述示例中在圣彼得教堂中“假設(shè)的”安裝方位一定程度上是照明主題(由所述照明主題方向相關(guān)地發(fā)出的光)和照明裝置(由所述照明裝置方向相關(guān)地待發(fā)出的光)之間的界面。與此相應(yīng)地，確定在基準(zhǔn)面中方向相關(guān)地入射(在位于觀察位置和照明主題之間的基準(zhǔn)面中“入射”)的光流并且放射面處于相同的面中。
[0028]在上述示例中，照明裝置于是構(gòu)建為，使得照明單元的觀察者具有與拱頂?shù)膶?shí)際上的、更確切地說(shuō)基于位于相同高度上的底面、即觀察者站立點(diǎn)的觀察者相同的印象。如果照明裝置在此期間更高地安裝在安裝位置之上，那么拱頂就會(huì)顯得更遠(yuǎn)，好似人不是從圣彼得教堂的底部觀察圣彼得教堂，而是從進(jìn)入底部中的位于更深的空間中觀察，已對(duì)所述安裝位置方向相關(guān)地確定光流。
[0029]基準(zhǔn)面相對(duì)于照明主題的位置原理上能夠自由地選擇，其(僅)影響可示出的立體角?；鶞?zhǔn)面甚至也能夠置于照明主題的后方，因此例如能夠?yàn)槲挥谑ケ说媒烫玫墓绊斨系姆派涿娲_定:每射線發(fā)出多少光，因此其對(duì)應(yīng)于從拱頂沿著相應(yīng)的直線發(fā)出的光，相應(yīng)的射線位于所述直線上。
[0030]照明裝置因此能夠在放射面處沿特定的放射方向發(fā)出光作為特定光流的射線，其中放射點(diǎn)的光流分別能夠單獨(dú)地設(shè)定；優(yōu)選地，借助各個(gè)射線發(fā)出的光流也在運(yùn)行期間是可控的(關(guān)于亮度并且優(yōu)選還有顏色)，尤其優(yōu)選地經(jīng)由共同的控制單元。
[0031]因此，照明裝置能夠借助多個(gè)彼此傾斜的射線分別發(fā)出不同量的光(可選不同顏色的光)，即具有“方向能力”，使得描繪照明主題的不同的視圖。
[0032]射線彼此傾斜進(jìn)而填充整個(gè)要覆蓋的放射立體角；但是，同樣也存在彼此平行的射線。例如每個(gè)照明單元提供一組彼此傾斜的射線，但是所述組相應(yīng)頻繁地以照明裝置中的照明單元的數(shù)量重復(fù)。
[0033]“直線”是三維空間中的直的線，所述直的線的位置是確定的并且就此不同于“方向”(還可移動(dòng)的向量)。放射面的“射線”是方向(“放射方向”)和位置確定的半直線；半直線的位置通過(guò)放射面確定。“放射方向”通常是(例如也由于衍射或散射效應(yīng)引起的)光流加權(quán)的方向的平均值；在放射面處發(fā)出的光的張角例如以如下順序越來(lái)越優(yōu)選地小于10°、5°、2°、1°。放射面例如能夠具有以如下順序越來(lái)越優(yōu)選地最高160mm、80mm、40mm、20mm和1mm的橫向擴(kuò)展；最小尺寸例如能夠?yàn)?.5mm、4mm或5mm(作為圓形的直徑測(cè)量或者在具有不規(guī)則外形的幾何形狀的情況下作為最小和最大擴(kuò)展的平均值測(cè)量)。
[0034]由放射面沿特定的放射方向(作為射線)發(fā)出的光流應(yīng)當(dāng)“對(duì)應(yīng)于”由照明主題沿相同的方向發(fā)出的光，這也應(yīng)當(dāng)包含預(yù)設(shè)的百分比值的偏差；其他放射面的光流于是以相同的百分比值偏差(這例如能夠適用于至少25%的、以如下順序越來(lái)越優(yōu)選地至少50%、70%,80%,90%的放射面)ο
[0035]亮度調(diào)整是可能的。優(yōu)選地，照明裝置的亮度甚至是可調(diào)光的，例如經(jīng)由控制單元調(diào)光，尤其優(yōu)選直至關(guān)斷的狀態(tài)，更確切地說(shuō)更優(yōu)選以無(wú)級(jí)的方式。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的方法、相應(yīng)的照明裝置或其應(yīng)用的其他優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中并且也在下面的描述中得出，其中在本公開的范圍內(nèi)通常不詳細(xì)地在不同的類別之間進(jìn)行區(qū)分；所描述的特征明確地總是視作為不僅在方法方面、而且也關(guān)于設(shè)備或其應(yīng)用或運(yùn)行是公開的。