照明系統(tǒng)和控制照明系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)部照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般而言，人們偏愛日光勝過人工光作為他們的主要光照源。每個人認識到日光在我們的日常生活中的重要性。已知日光對人們的健康和安康是重要的。
[0003]—般地，人們將他們的超過90 %的時間花費在室內(nèi)，并且通常遠離自然日光。因此，存在對人工日光源的需要，該人工日光源在包括家庭、學(xué)校、商店、辦公室、醫(yī)院病房以及浴室在內(nèi)的缺乏自然日光的環(huán)境中利用人工光創(chuàng)造有力的日光印象。
[0004]市場上的人工日光源主要聚焦于高強度、可調(diào)諧色溫以及緩慢動態(tài)(晝夜節(jié)律)。還已知的是使用顯示器或箔片在天花板中創(chuàng)建天景。
[0005]試圖更加真實地模仿日光的照明系統(tǒng)已經(jīng)有了顯著的發(fā)展。
[0006]當前用于創(chuàng)造日光效果的技術(shù)通常是基于頂部具有強漫射器的熒光解決方案。使用該方案來創(chuàng)造可調(diào)諧強度和可調(diào)諧色溫的解決方案是可能的。然而，這些解決方案中的許多解決方案并不提供現(xiàn)實的日光體驗，因為幾乎不存在提供明顯陰影的任何直射光。實際上，尚未很好地模仿的自然日光的一個特定特征是漫射光和直射光之間的關(guān)系。直射光提供明顯陰影，而漫射光強度較低。當直射光和漫射光分量組合時，自然日光的印象更加強烈。
[0007]因此，存在針對提供更加現(xiàn)實的日光表示或者月亮或星星劃過夜空的系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明由權(quán)利要求限定。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種照明系統(tǒng)，包括:
照明單元，其具有布置成通過照明單元的光出射孔發(fā)射光的照明元件的陣列，其中不同照明元件布置成通過光出射孔提供不同方向上的光；以及控制器，
其中控制器調(diào)適成根據(jù)與發(fā)光體或光反射體的位置、以及該體所發(fā)射或反射的光的強度、顏色或色溫中的至少一個有關(guān)的時變參數(shù)來控制照明元件，使得在對應(yīng)于發(fā)光體或光反射體的位置的方向上提供光的第一照明元件比在從對應(yīng)于發(fā)光體或光反射體的位置的方向偏移的方向上提供光的第二照明元件更亮。
[0010]該照明系統(tǒng)以時變方式增加投射在特定方向上的光強度，以便模擬太陽光。這通過提供照明元件的陣列來實現(xiàn)。隨著時間的推移，較亮的強度可以跨陣列移動，以便模擬移動的太陽。較亮強度的照明元件提供陰影和定向性照明，而較低強度的照明元件可以提供更加漫射的一般性照明，例如以便模擬來自天空的散射光。
[0011]作為最低限度，陣列可以包括一維陣列，即一行光源。替代性地，光源的2D陣列提供在平坦或彎曲的表面之上。
[0012]較亮強度的照明元件優(yōu)選地還具有不同光發(fā)射譜(S卩，顏色)，使得非定向性天空顏色可以與定向性太陽顏色組合。
[0013]因而，優(yōu)選地，第一照明元件具有與第二照明元件的光發(fā)射譜不同的光發(fā)射譜。
[0014]這樣，本發(fā)明提供了人工日光系統(tǒng)，其例如可以形成為照明器，并且其可以受控制以實施依賴于時間的日光效果。
[0015]隨著時間的推移，天空狀況變化。不同的天空狀況還產(chǎn)生不同水平的直射和漫射日光。陰沉的天空主要發(fā)射漫射光，而部分多云和晴朗的天空狀況產(chǎn)生定向性光。本發(fā)明不僅使得光的定向性水平能夠可控，而且使得能夠?qū)崿F(xiàn)較高強度的定向性照明和較低強度的背景照明之間的平衡，以便創(chuàng)造現(xiàn)實的日光體驗。該平衡還可能隨著時間的推移而演變以反映改變的天氣狀況。實際上，當人們體驗現(xiàn)存人工日光解決方案時，人們的通常反應(yīng)是照明應(yīng)當隨時間的推移而改變以更佳地反映實際日光狀況或者模擬日出和日落。而且，指示太陽位置的光效果中的更為定向性的元件是期望的。
[0016]可以以不同的方式來控制照明系統(tǒng)。作為最低限度，系統(tǒng)能夠使所感知的光輸出方向變化以模擬可以表示太陽、月亮或星星的發(fā)光體或光反射體的位置(或虛擬位置)。然而，可以以其它的方式來控制系統(tǒng)，例如:
為了創(chuàng)造光來自所有角度的感知，或者
為了仿效來自不同天空狀況的光(例如，多云的日子或具有晴朗天空的日子)，或者為了調(diào)適光輸出的強度和色溫。
[0017]正如上文所概述的，作為最低限度，系統(tǒng)可以隨時間的推移而控制光方向。因而，參數(shù)優(yōu)選地考慮到一天中的時間。該一天中的時間值可以被檢測，或者其可以由用戶輸入。例如，照明系統(tǒng)可以在一天期間自動地演變，但是還可能的是用戶將系統(tǒng)設(shè)定為具體靜態(tài)設(shè)置，例如正午的外觀。
[0018]參數(shù)可以考慮到一天中的時間值和一年內(nèi)的時間。這樣，可以使得室內(nèi)照明模擬戶外照明，至少在戶外照明水平充足時的時間期間。當然，當外部是黑暗時，內(nèi)部照明不再需要復(fù)制戶外照明，但是可以不同地受控制以提供用戶針對夜晚時間光照所期望的照明類型，或者其可以受控制以表示月亮或星星劃過夜空。
[0019]參數(shù)還可以考慮到系統(tǒng)的地理地點，再次使得可以復(fù)制太陽位置。因而，作為最低限度，系統(tǒng)實施對光源的依賴于時間的控制，但是附加地控制可以是依賴于地點的。
[0020]參數(shù)還可以考慮到系統(tǒng)地點處的天氣狀況，使得即使在考慮到云量等的情況下也可以復(fù)制戶外照明。天氣狀況可以是另一依賴于時間的控制參數(shù)。
[0021]不同照明元件可以具有帶有不同色點的光輸出，使得具有通過出射孔的直接向下光輸出方向的照明元件具有比光輸出方向從所述向下方向偏移的照明元件更高的色溫。這樣，照明色點可以在一天的過程期間演變以匹配自然日光的色點中的對應(yīng)改變。
[0022]照明元件的陣列優(yōu)選地包括LED矩陣。LED具有以下優(yōu)點:具有容易受控制的強度。而且，通過使用彩色LED群簇，可以電氣地控制色點，使得所有LED群簇可以相同，而同時仍I日使得能夠針對不同照明方向?qū)崿F(xiàn)不同色點。
[0023]可以在光出射孔處提供漫射器。這可以防止各個照明元件可見。
[0024]在一個示例中，照明元件的陣列包括提供在面向光輸出孔的凸曲支撐體上的照明元件的矩陣。然后支撐體的彎曲提供定向性控制。然而，這要求厚的照明器材。
[0025]因此，一種替代是將照明元件的陣列提供為設(shè)置在平面支撐體上的照明元件的矩陣，其中每個照明元件包括光源和用于設(shè)定光輸出方向的布置。
[0026]這使得能夠?qū)崿F(xiàn)較薄的單元。用于設(shè)定方向的布置可以包括:
用于每個照明元件的支撐表面，其中不同支撐表面以不同角度傾斜，以及與每個照明元件相關(guān)聯(lián)的光準直器;或者
與每個照明元件相關(guān)聯(lián)的射束成形光學(xué)布置，其中不同射束成形元件提供不同定向性輸出;或者
與每個照明元件相關(guān)聯(lián)的射束成形光學(xué)布置，其中同樣的射束成形元件相對于其相關(guān)聯(lián)的照明元件的不同相對位置提供不同的定向輸出;或者
與每個照明元件相關(guān)聯(lián)的準直器以及提供不同定向性輸出的共享菲涅耳透鏡。
[0027]系統(tǒng)可以進一步包括照明元件的第二陣列，每個照明元件布置成通過光出射孔在相同的輸出方向范圍中發(fā)射光。該第二陣列可以用于提供均勻照明，例如以便模擬來自天空的一般性散射照明。第二陣列的照明元件可以具有藍色分量比第一陣列的照明元件的色點更大的色點，使得不同照明元件類型可以用于表示天空和太陽。正如以上所提到的，利用顏色可控的照明元件，反而可以以相同類型的照明元件實現(xiàn)相同的效果。第二陣列的照明元件例如僅可以具有可控色點，使得可以選擇不同的一般性光照顏色。
[0028]本發(fā)明還提供了一種控制照明系統(tǒng)的方法，包括:
檢測時變參數(shù)或接收時變參數(shù)的輸入；
從時變參數(shù)導(dǎo)出發(fā)光體或光反射體的位置;以及
控制照明單元以通過照明單元的光出射孔發(fā)射光，其中不同照明元件通過光出射孔提供不同方向上的光，
其中該方法進一步包括根據(jù)發(fā)光體或光反射體的位置來控制照明元件的強度，使得在與從發(fā)光體或光反射體的位置出發(fā)的方向?qū)?yīng)的方向上提供光的第一照明元件比在從與自發(fā)光體或光反射體的位置出發(fā)的方向?qū)?yīng)的方向偏移的方向上提供光的第二照明元件
[0029]時變參數(shù)優(yōu)選地包括一天中的時間，并且其可選地還可以包括一年中的時間(即，日期)。控制器還可以考慮到系統(tǒng)的地理地點。
[0030]方法可以包括控制第一照明單元以具有最亮的強度，以及根據(jù)其它照明單元距第一照明單元的距離來控制具有減小的強度的其它照明單元。通過向所有照明單元應(yīng)用最低光強度，可以確保一般水平的光照。
【附圖說明】
[0031 ]現(xiàn)在，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的示例。
[0032]圖1示出了用于在系統(tǒng)中使用并且表示傍晚日光的照明單元的第一示例；
圖2示出了表示接近正午的日光的照明單元的第一示例；
圖3—般地示出了使得設(shè)備能夠形成在相對平坦的殼體中并且還用于示出輸出處的漫射器的益處的第二示例；
圖4示出了來自圖3的設(shè)備的光輸出； 圖5示出了如何控制照明單元使得光輸出根