專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種照明裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，使用各種照明裝置用于室內(nèi)照明等等。其中存在將來(lái)自照明裝置側(cè)的光朝向照明裝置的輸出表面(也稱為前側(cè)或空間側(cè))反射或折射的照明裝置。專利文獻(xiàn)I描述了一種與這種照明裝置類似的背光裝置，該背光裝置包括設(shè)置在中空光回收腔內(nèi)的至少一個(gè)半鏡面反射表面元件，以及設(shè)置在該中空光回收腔內(nèi)的、用于發(fā)光的至少一個(gè)光源。該背光裝置被構(gòu)造為使得至少一個(gè)光源在中空光回收腔內(nèi)在有限的角度范圍上發(fā)光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題如果來(lái)自側(cè)的·光被簡(jiǎn)單地朝向輸出表面引導(dǎo)，將在來(lái)自輸出表面的光中產(chǎn)生不均勻。因此要求提高在整個(gè)輸出表面上的照明強(qiáng)度均勻性。解決問(wèn)題的手段根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的照明裝置包括:外殼，其包括形成中空光回收腔的前側(cè)和后側(cè)，該光回收腔具有輸出表面；以及光源，其設(shè)置在形成該光回收腔的第一橫向側(cè)上。該后側(cè)是傾斜的，使得從前側(cè)到后側(cè)的距離嚴(yán)格單調(diào)地從第一橫向側(cè)向第二橫向側(cè)遞減，該第二橫向側(cè)與第一橫向側(cè)相對(duì)。根據(jù)該方面，后側(cè)是傾斜的，使得距光源的距離越大，在前側(cè)和后側(cè)之間的距離逐漸變得越窄，使得從被設(shè)置在橫向側(cè)中的光源發(fā)射的光被從在后側(cè)上的任意位置朝向輸出表面反射。因此，難以在輸出表面上的任意兩點(diǎn)之間產(chǎn)生照明強(qiáng)度上的差別。換言之，能夠提高在整個(gè)輸出表面上的照明強(qiáng)度均勻性。在根據(jù)另一方面的照明裝置中，后側(cè)的傾斜可以由至少二階的多項(xiàng)式曲線限定。在根據(jù)又一方面的照明裝置中，后側(cè)可以包括朝向前側(cè)突出的部分，以及在遠(yuǎn)離前側(cè)的方向上突出的部分。在根據(jù)又一方面的照明裝置中，光源的光軸可以與后側(cè)交叉。在根據(jù)又一方面的照明裝置中，從光源的光軸與后側(cè)的交叉點(diǎn)到第一橫向側(cè)的第一距離可以不大于從該交叉點(diǎn)到第二橫向側(cè)的第二距離；并且第一和第二距離每個(gè)都是沿著光軸的長(zhǎng)度。在根據(jù)又一方面的照明裝置中，從后側(cè)到在第一橫向側(cè)上的光源的距離不大于后側(cè)的高度差異的一半。在根據(jù)又一方面的照明裝置中，第二橫向側(cè)的高度可以不小于第一橫向側(cè)的高度的 30%。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的方面，能夠提高在整個(gè)輸出表面的照明強(qiáng)度的均勻性。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中的照明裝置的透視圖；圖2是示出圖1中的照明裝置的內(nèi)部的透視圖；圖3是示出在實(shí)施例中的后側(cè)的一種形式的示圖；圖4是示出在實(shí)施例中的后側(cè)的另一種形式的示圖；圖5示出在工作示例中的照明強(qiáng)度的測(cè)量點(diǎn)；以及圖6是示出各個(gè)工作示例的照明裝置和各個(gè)比較示例的照明強(qiáng)度的示圖。
具體實(shí)施例方式以下在參考·附圖的同時(shí)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。注意在附圖的描述中，類似的或相同的部件被指定以相同的附圖標(biāo)記，并且將省略其重復(fù)描述。首先，將使用圖1至圖4描述根據(jù)實(shí)施例的照明裝置10的配置。如在圖1中所示，照明裝置10的外殼(外部視圖)11是平坦的、近似直角平行六面體的，具有寬表面作為光輸出表面12。外殼的尺寸可以被任意地確定,例如輸出表面可以是正方形或矩形。在該專利說(shuō)明書(shū)中，夕卜殼11的輸出表面12對(duì)應(yīng)于前側(cè),并且與前側(cè)相對(duì)的側(cè)被稱為外殼11的后側(cè)
13。輸出表面可以被認(rèn)為與外殼的前側(cè)相同，使得在下文中，它們都可以由相同的附圖標(biāo)記指示。如在圖2中所示，外殼11的內(nèi)部是中空光回收腔14。該腔14由外殼11的前側(cè)(輸出表面)12、后側(cè)13，以及四個(gè)橫向側(cè)形成。通過(guò)層壓工藝將幾乎全反射光的反射性材料施加到每個(gè)橫向側(cè)和后側(cè)13的內(nèi)側(cè)(換言之，內(nèi)壁)。反射性材料的示例包括銀反射板、ESR或DF2000MA (由3M制造)等，但是反射性材料不限于此。輸出表面12由例如具有半鏡面反射表面屬性的膜,或者包括具有半鏡面反射表面屬性的膜的多層光學(xué)膜形成。在此，具有半鏡面反射表面屬性的膜是具有如下屬性的膜:幾乎不存在由于吸收等造成的光學(xué)損失，并且入射光的一部分被反射而其余光被透射。因此，在具有半鏡面反射表面屬性的膜中，“反射光+透射光 入射光”的關(guān)系成立。具有半鏡面反射表面屬性的膜具有例如共擠出聚合物微層(coextruded polymermicrolayer)(多層構(gòu)造),其已經(jīng)在適當(dāng)?shù)臈l件下被定向，以產(chǎn)生期望的折射率關(guān)系和期望的反射特性。在制造具有半鏡面反射表面屬性的膜時(shí)，微層的數(shù)量、層厚度屬性、折射率等已經(jīng)被選擇，以獲得期望的半球反射率。由此，具有半鏡面反射表面屬性的膜可以被稱為具有受控的半球反射率和半球透射率的膜。然而半球反射率和半球透射率之和幾乎等于I。在此半球反射率是反射光的總通量與從所有方向到該膜表面上的入射光的總通量的比率。此夕卜，半球透射率是透射光的總通量與從所有方向到該膜表面上的入射光的總通量的比率。具有半鏡面反射表面屬性的膜可以是偏振膜，或者其可以不是偏振膜。此外，具有半鏡面反射表面屬性的膜可以具有非對(duì)稱反射屬性，或者其可以具有帶有對(duì)稱性的多層構(gòu)造。在PCT申請(qǐng)N0.2010-528430的公布的日譯文中公開(kāi)了這種具有半鏡面反射表面屬性的膜的構(gòu)造和屬性。多層光學(xué)膜可以是在一側(cè)上具有珠涂覆(coating of bead)的、具有半鏡面反射表面屬性的膜。珠涂覆可以由例如在聚合物粘合劑中的多個(gè)微細(xì)珠形成，諸如公知的透明樹(shù)脂微細(xì)珠(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)珠)，或玻璃珠等。替代地，多層光學(xué)膜可以是在一側(cè)上具有珠涂覆而在另一側(cè)上施加有透明樹(shù)脂漫射板的、具有半鏡面反射表面屬性的膜。在漫射板中使用的透明樹(shù)脂可以是例如聚碳酸酯，但是漫射板不限于此。輸出表面12可以由除上述具有半鏡面反射表面屬性的膜或多層光學(xué)膜之外的材料形成，并且其可以由這些膜和其他材料的組合形成。將光發(fā)射到腔14中的多個(gè)發(fā)光二極管(LED) 15在水平方向上(換言之，沿著在前側(cè)12和第一橫向側(cè)16之間的邊界)在外殼11的一個(gè)橫向側(cè)(第一橫向側(cè))16上被安裝成一行。因此，該照明裝置10是單側(cè)側(cè)光型。各個(gè)LED15被安裝在第一橫向側(cè)16中，使得其光軸近似地與前側(cè)12平行。對(duì)于安裝的LED15的數(shù)量沒(méi)有限制。此外，也可以在第一橫向側(cè)16上提供兩行或更多行LED。與如在圖1中示出的、外殼11的等高的前側(cè)12相反，如在圖2中所示，后側(cè)13是傾斜的。具體地，后側(cè)13是傾斜的，使得從前側(cè)12到后側(cè)13的距離從第一橫向側(cè)16到與第一橫向側(cè)16相對(duì)的第二橫向側(cè)17嚴(yán)格單調(diào)遞減。這意味著后側(cè)13從安裝LED15的第一橫向側(cè)16朝向第二橫向側(cè)17地逐漸接近前側(cè)12。如果將從后側(cè)13到前側(cè)12的方向認(rèn)為是外殼11的高度方向，·則由于后側(cè)13的傾斜，光回收腔14的高度隨著距LED15的距離逐漸地變得更低。使用圖3詳細(xì)解釋了該傾斜的一種形式。圖3是示出后側(cè)13的傾斜的示圖，并且光回收腔14沿著LED15的光軸的寬度方向作為X軸，而腔14的高度方向作為Y軸。該示圖用于具有光回收腔14的寬度和深度為600mm、且高度為IOOmm的照明裝置10。在該示圖上，位置x=0對(duì)應(yīng)于第一橫向側(cè)16，并且位置x=600對(duì)應(yīng)于第二橫向側(cè)17。位置y=100對(duì)應(yīng)于前側(cè)(輸出表面)12。第一橫向側(cè)16的高度是100mm，并且第二橫向側(cè)17的高度是50mm，因此后側(cè)13的高度差異是50mm。該圖示出發(fā)現(xiàn)當(dāng)LED15的位置被設(shè)置在距后側(cè)135mm的距離處時(shí)在輸出表面12處給予光良好的均勻性的、后側(cè)13的傾斜的一個(gè)實(shí)例。如在該圖中所示，示意后側(cè)13的曲線被示為單調(diào)增加函數(shù)y=f (X)。這里,對(duì)于在X軸上的任意兩個(gè)點(diǎn)XpX2,如果X1G2,則單調(diào)增加函數(shù)f (X)滿足函數(shù)f (X1Xf (X2),因此f (X)是嚴(yán)格單調(diào)增加函數(shù)。換言之,后側(cè)13隨著從第一橫向側(cè)16朝向第二橫向側(cè)17的距離連續(xù)地接近前側(cè)12。還可以說(shuō)，在沿著LED15的光軸的方向上，后側(cè)13無(wú)任何部分平行于前側(cè)12。如果圖3中的曲線被表達(dá)為多項(xiàng)式曲線，則函數(shù)f (X)由如在下面示出的各種多項(xiàng)式方程表達(dá)。例如，“E-07”示意10_7，并且“E-05”示意10_5。如果該曲線由二次函數(shù)表達(dá)，則函數(shù)f (X)由以下方程表達(dá)。在此情形中，升高到(R-2值)的冪的相關(guān)系數(shù)為0.9949。f (X) =0.0001x2+0.0061x如果該曲線由三次函數(shù)表達(dá)，則函數(shù)f (X)由以下方程表達(dá)。在此情形中，R-2值為 0.9993。f (x) =-2E-07x3+0.0003x2+0.0217x如果該曲線由四次函數(shù)表達(dá)，則函數(shù)f (X)由以下等式表達(dá)。在此情形中，R-2值為I。
f (x) =-5E-10x4+4E-07x3+9E-05x2-0.0014x如果該曲線由五次函數(shù)表達(dá)，則函數(shù)f (X)由以下等式表達(dá)。在此情形中，R-2值為I。f (X) =8E-13x5-2E-09x4+1E_06x3+4E-05x2-0.007Ix以此方式，在所有的情形中R-2值都不小于0.99，從而2次或者更高次的多項(xiàng)式曲線很好地描述了后側(cè)13的傾斜。在圖3中的實(shí)例中，后側(cè)13包括朝向前側(cè)12突出的部分(X的范圍從大約350mm到600mm),和沿著遠(yuǎn)離前側(cè)12的方向突出的部分(x的范圍從Omm到大約350mm)。因此，用于三次或者更高次函數(shù)的R-2值高于用于二次函數(shù)的R-2值。對(duì)于LED15沿著光回收腔14的高度方向的安裝位置進(jìn)行關(guān)注，LED15被設(shè)置在第一橫向側(cè)16中，從而LED15的光軸與后側(cè)13交叉。然而，LED15是高度定向的光源，從而從LED15發(fā)射的光·在此之上首先在后側(cè)13處反射的范圍應(yīng)該是寬廣的。因此認(rèn)為應(yīng)該如此設(shè)置LED15，使得例如從交叉點(diǎn)到第一橫向側(cè)16的第一距離不大于從交叉點(diǎn)到第二橫向側(cè)17的第二距離。這里，第一和第二距離是沿著LED15的光軸的距離。使得第一距離不大于第二距離意味著在靠近后側(cè)13的位置中設(shè)置LED15。在圖3中的實(shí)例中，第一距離為大約200mm,并且第二距離為大約400mm。在圖4中示出后側(cè)13的傾斜的另一種形式。圖4中的曲線圖涉及一種燈具10，該燈具10具有150mm的、光回收腔14沿著LED15的光軸的長(zhǎng)度，和18mm的高度。在該圖上，位置x=0對(duì)應(yīng)于第一橫向側(cè)16，并且位置x=150對(duì)應(yīng)于第二橫向側(cè)17，并且位置y=18對(duì)應(yīng)于前側(cè)(輸出表面)12。第一橫向側(cè)16的高度為18mm，并且第二橫向側(cè)17的高度為大約5.6_。因此,后側(cè)13的水平差為大約12.4_。該圖示出發(fā)現(xiàn)當(dāng)LED15的位置被設(shè)置在距后側(cè)135mm的距離處時(shí)在輸出表面12處給予光良好的均勻性的、后側(cè)13的傾斜的一個(gè)實(shí)例。該圖也能夠由二次或者更高次(嚴(yán)格)單調(diào)增加函數(shù)y=f (X)表達(dá)。在圖4中的實(shí)例中，后側(cè)13包括朝向前側(cè)12突出的部分(X的范圍從大約80mm到150mm),和沿著遠(yuǎn)離前側(cè)12的方向突出的部分(x的范圍從Omm到大約80mm)。在圖4中的實(shí)例中，LED15也被設(shè)置在第一橫向側(cè)16中從而LED15的光軸與后側(cè)13交叉。更加具體地，為了確保在后側(cè)13處從LED15發(fā)射的光的第一次反射的、更加寬廣的范圍，LED被如此設(shè)置，使得在第一橫向側(cè)16上從后側(cè)13到LED15的距離不大于后側(cè)13的水平差的一半。在圖4中的實(shí)例中，從后側(cè)13到LED15的距離為5mm，這小于后側(cè)13的
水平差的一半。如以上解釋地，根據(jù)本實(shí)施例，后側(cè)13傾斜，從而距光源(LED15)的距離越大，在前側(cè)12和后側(cè)13之間的距離變得逐漸地越窄，從而從光源發(fā)射的光在后側(cè)13上的任意位置處被朝向輸出表面12反射。因此難以在輸出表面12上的任意兩個(gè)點(diǎn)之間產(chǎn)生照明強(qiáng)度差異。換言之，在整個(gè)輸出表面12上增加照明強(qiáng)度的均勻性是可能的。而且，通過(guò)朝向輸出表面12引導(dǎo)從LED15發(fā)射的光，光能夠容易地從光回收腔14泄漏，從而光輸出比率是高的。作為增加燈具的照明強(qiáng)度的均勻性的另一種方法，還可以考慮使用光導(dǎo)板。然而，如果使用光導(dǎo)板，則燈具將變得更重，并且存在燈具將變得難以操縱的可能性。而且，如果使用光導(dǎo)板，則光輸出比率將降低。在本實(shí)施例中，通過(guò)適當(dāng)?shù)匦纬珊髠?cè)13的形狀，不使用光導(dǎo)板而獲得了照明強(qiáng)度均勻性的效果和高的光輸出比率。實(shí)例在下文中，基于工作實(shí)例詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的方面，但是照明裝置的構(gòu)造不限于以下工作實(shí)例。使用寬度、深度、高度分別為600mm、600mm、100mm的殼體生產(chǎn)了一種根據(jù)工作
實(shí)例的照明裝置。殼體的后側(cè)和四個(gè)橫向側(cè)由在內(nèi)部層疊有鏡膜(由3M公司制造的DF2000MA)的0.5mm厚的鋁片形成。由3M制公司造的包括半鏡面反射薄膜的多層光學(xué)薄膜被使用在輸出表面中(殼體的前側(cè))。在一個(gè)橫向側(cè)上，安裝有兩個(gè)光源，每個(gè)光源由在水平方向上成排布置的多個(gè)LED (由美國(guó)3M公司制造)構(gòu)成。因此，該照明裝置是單側(cè)型的。每個(gè)光源的安裝位置距后側(cè)為5_和15_。殼體的后側(cè)如在圖3的曲線圖中所示地傾斜。殼體的每個(gè)表面均非常薄，因此在圖3中所示的光回收腔的尺寸幾乎與殼體的尺寸相同。
·
如比較例地生產(chǎn)了四種類型的照明裝置。根據(jù)比較例的每個(gè)照明裝置的組成設(shè)備如下。(比較例I)照明裝置的殼體的尺寸與工作例的尺寸相同，即，600mmX600mmX 100mm。涂覆到殼體的內(nèi)側(cè)的反光材料以及用作輸出表面的薄膜與工作實(shí)例相同。與工作實(shí)例不同的點(diǎn)是后側(cè)和光源。具體地，后側(cè)是平坦的，并且后側(cè)被設(shè)置成與前側(cè)平行。因此，在比較例I中，后側(cè)不是傾斜的，并且光回收腔的高度在任意點(diǎn)處均是100mm。每個(gè)均由在水平方向上成排布置的多個(gè)LED構(gòu)成的兩個(gè)光源彼此面對(duì)地設(shè)置在兩個(gè)橫向側(cè)的每個(gè)中。這意味著光源被設(shè)置在上述實(shí)施例中的第一橫向側(cè)和第二橫向側(cè)中，并且因此照明裝置是雙側(cè)型。兩個(gè)光源在第一橫向側(cè)和第二橫向側(cè)中的安裝位置距后側(cè)為5mm和15mm。(比較例2至4)通過(guò)改變根據(jù)比較例I的照明裝置的殼體和光回收腔的高度得到比較例2至4。具體地，在比較例2、3、4中的高度分別為75mm、60mm和50mm。(照明強(qiáng)度的比較)對(duì)于工作例和比較例I至4測(cè)量了在輸出表面處的照明強(qiáng)度。如圖5所示，共有9個(gè)測(cè)量點(diǎn):輸出表面的四個(gè)角部(L-1、L-3、R-1、R-3);四個(gè)側(cè)面中的每個(gè)的中點(diǎn)(L-2、R-2、C-U C-3);以及輸出表面的中心(C-2)。這里，圖5中的附圖標(biāo)記SL表示設(shè)置在工作例和每個(gè)比較例中的光源，并且附圖標(biāo)記SR表示僅設(shè)置在每個(gè)比較例中的光源。在工作例和每個(gè)比較例中，在LED打開(kāi)10分鐘后，在輸出表面上的九個(gè)點(diǎn)處的照明強(qiáng)度使用數(shù)字式照度計(jì)(Mastech LX1330B)來(lái)測(cè)量。工作實(shí)例和每個(gè)比較例的測(cè)量結(jié)果在下面的表I中示出(9個(gè)點(diǎn)的照明強(qiáng)度、平均照明強(qiáng)度、相對(duì)于比較例I的輸出效率、照明強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差以及照明強(qiáng)度的一致性)。此夕卜，圖6示出在表I中示出的9個(gè)點(diǎn)的照明強(qiáng)度的曲線圖。在表I中，相對(duì)于比較例I的輸出效率是被如下解釋的百分?jǐn)?shù)值:表示與比較例I相比增加了多少平均照明強(qiáng)度。如果平均偏差小于700，則照明強(qiáng)度的一致性被評(píng)價(jià)為“良好”，如果平均偏差大于等于700，則評(píng)價(jià)為“差”。表I
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括: 外殼，所述外殼包括形成中空光回收腔的前側(cè)和后側(cè)，所述光回收腔具有輸出表面；以及 光源，所述光源設(shè)置在形成所述光回收腔的第一橫向側(cè)上； 其中 所述后側(cè)是傾斜的，使得從所述前側(cè)到所述后側(cè)的距離從所述第一橫向側(cè)向第二橫向側(cè)嚴(yán)格單調(diào)遞減，所述第二橫向側(cè)與所述第一橫向側(cè)相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述后側(cè)的傾斜由至少二階的多項(xiàng)式曲線限 定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其中所述后側(cè)包括: 朝向所述前側(cè)突出的部分，以及 在遠(yuǎn)離所述前側(cè)的方向上突出的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的照明裝置，其中所述光源的光軸與所述后側(cè)交叉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其中從所述光源的所述光軸與所述后側(cè)的交叉點(diǎn)到所述第一橫向側(cè)的第一距離不大于從所述交叉點(diǎn)到所述第二橫向側(cè)的第二距離；并且所述第一和第二距離每個(gè)都是沿著所述光軸的長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其中從所述后側(cè)到在所述第一橫向側(cè)上的所述光源的距離不大于所述后側(cè)的高度差異的一半。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的照明裝置，其中所述第二橫向側(cè)的高度不小于所述第一橫向側(cè)的高度的30%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照明裝置。為了提高在整個(gè)輸出表面上的照明強(qiáng)度均勻性，提供一種照明裝置，包括外殼，其具有形成中空光回收腔的前側(cè)和后側(cè)，該光回收腔具有輸出表面；以及光源，其設(shè)置在形成光回收腔的第一橫向側(cè)上。該后側(cè)是傾斜的，使得從前側(cè)到后側(cè)的距離從第一橫向側(cè)向第二橫向側(cè)嚴(yán)格單調(diào)遞減，該第二橫向側(cè)與第一橫向側(cè)相對(duì)。
文檔編號(hào)F21S2/00GK103225752SQ201310036730
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者古澤正明, 加里·H·保爾森, 吉勒·J·伯努瓦 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司