專利名稱：用于照明房間的照明設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種照明設備和照明方法。
背景技術：
固態(tài)照明已經實現(xiàn)了“按需選色”并且在范圍從裝飾照明、商店照明到氣氛營造的許多照明應用中引入了固態(tài)照明。發(fā)光二極管(LED)以及有機發(fā)光二極管(OLED)正日益變得強大并且它們被用在一般的照明應用中。基于OLED設備的照明適合用在其中人可以直接看到光源的比如智能照明磚、智能產品架、環(huán)境智能照明、標志(文本、圖形，…)、裝飾照明之類的應用中。對于許多應用，期望生成具有結構化照明效果的照明。該照明可以是具有結構化照明效果的靜態(tài)的或變化的照明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有結構化照明效果的照明設備和相應的照明方法。該目的是通過一種低強度照明設備實現(xiàn)的，該照明設備包括至少一個用于生成準直激光束的激光器設備、至少一個用于生成光輻射的LED設備和至少一個位于激光束的光路中并且將激光束轉換為結構化的激光的光學元件，其中激光器設備、LED設備和所述光學元件的布置使得所述光輻射與激光重疊。關于本發(fā)明，術語“低強度照明設備”涉及這種可以用人眼看到且不傷害或損害眼睛的照明設備，并且更具體地涉及這種甚至適用于觀看的照明設備。因此根據(jù)本發(fā)明的這種低強度照明設備的實例是裝飾照明、商店照明、用于氣氛營造的照明和標志照明，如熒光文字。與此對照，那種作為投影儀或指示器的照明設備不被認為是依照本發(fā)明的低強度照明設備，因為這些照明設備既不適合又不適于用人眼觀看。盡管對于后一種照明設備而言可用的光的總量甚至可能更少，但是從這些設備發(fā)射的光由于高強度的原因而不應當直接進入人眼，并且因此典型地以間接的方式(例如通過將光投射到的銀幕上，光從該銀幕被反射回來)被感知。LED設備優(yōu)選地是包括LED組件(復數(shù)個LED)的LED光磚。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，LED設備是OLED設備。OLED的一個優(yōu)點在于，它們較薄，并且光輻射來自大的表面面積。因此OLED設備特別適用于本發(fā)明，因為它們可以以容易的且便利的方式提供大照明區(qū)域。為了增強利用LED設備可以獲得的照明效果，結構化的激光生成了疊加在由所述 LED設備生成的背景照射上的圖案。激光器設備是具有極高能量密度的光源并且非常適合用于使用至少一個簡單的光學元件(如衍射的光學元件，其也可以是可切換的)生成可見的圖案和形狀。另一方面，LED設備、特別是OLED設備不能單獨被容易地用于生成銳利的細節(jié)，但是它具有光輻射的高總輸出。該光學元件優(yōu)選地是衍射元件或電光元件。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使用至少一個激光器設備和至少一個OLED設備的混合照明設備被提供用于照射應用，其中由激光創(chuàng)建的高強度圖案疊加在由所述光輻射創(chuàng)建的背景照射上。因此，實現(xiàn)了具有結構化照明效果的照明。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，LED 設備包括發(fā)射不同顏色的光的一組LED組件(復數(shù)個LED)，優(yōu)選地為一組0LED，這些不同顏色的光通過它們的疊加可以產生白色光輻射。例如，OLED設備是RGB OLED設備，其包括發(fā)射波長介于590nm與750nm之間的紅色(R)光的第一 0LED、發(fā)射波長介于495nm與590nm 之間的綠色(G)光的第二 OLED以及發(fā)射波長介于450nm與495nm之間的藍色(B)光的第三 OLED0可替代地，OLED設備也可以是單個顏色或白色OLED設備。優(yōu)選地，所述光學元件是用于激光束的光波導。該光波導優(yōu)選地可以是光纖波導。 如上所述，OLED的優(yōu)點之一是它們較薄并且光輻射是來自大表面積的。激光器是點源裝置的事實意味著這些激光器可以容易地耦合進入可以置于OLED設備之上的薄波導中，而不使用附加的耦合結構。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述光學元件包括耦出結構和/或耦出元件，其中每個結構或元件使得一部分激光束能夠耦出并且其中所述部分形成激光。優(yōu)選地，這些耦出元件彼此之間設有預定義的距離。該部分的每個光束從相應的耦出結構和/或耦出元件開始。該耦出結構是所述光學元件的結構，其中具有所述結構的光學元件是單片的光學元件。 該耦出元件或光學元件被形成為多片的光學元件。一般地，激光束在光波導內的路徑可以具有不同種類的取向。優(yōu)選地，光波導在基本平行于OLED設備的發(fā)光表面的平面中取向。激光束基本上在該平面中行進。具體而言， 光波導和OLED設備一個布置在另一個之上并且形成層狀結構。優(yōu)選地光波導是平面光波導。所述光學元件包括至少一個反射器以延長激光束在光學元件內的光路。所述光學元件特別地是包括耦出結構和/或耦出元件以及反射器的平面光波導。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述光輻射透照所述光學元件，或者所述激光透照LED 設備。所述光學元件是至少部分透明的光學元件，或者LED設備是至少部分透明的LED設備。一般地，激光束的路徑可以具有相對于所述光輻射的不同取向。特別地，激光束垂直于光輻射的主分量進行取向。在根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述波導包括至少一個LED組件，其優(yōu)選地置于所述波導的邊緣處。該LED組件發(fā)射均勻的低強度光，該光從波導被耦出。具有LED 組件的該波導優(yōu)選地是LED光磚。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，所述LED組件形成LED陣列。優(yōu)選地，將漫射器置于波導之上以獲得低強度光分布。在根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，LED光磚被發(fā)光層、特別是磷光體層覆蓋。 LED光磚屬于所謂的磷光體遠離配置。LED組件優(yōu)選地是發(fā)射藍色光的LED。磷光體層置于 LED組件之上以將藍色光部分地或全部地轉換為另一種顏色的光。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，將OLED設備與上述LED光磚之一組合。例如， 將透明OLED設備置于LED光磚之上，在它們之上放置一漫射器板；或者這樣一透明OLED設備，其中LED組件從側面耦合到OLED設備的襯底中。在本發(fā)明的上述實施例中，LED組件以用于產生均勻顏色的方式被驅動，但是它們也可以產生還能夠顯示動態(tài)效果的圖案。優(yōu)選地，所述光輻射示出與激光的主分量取向相反的一個分量。在這種情況下，激光正在照射LED設備。 所述照明設備還可以包括光學元件輪，其適合于一次將所述光學元件中的一個帶到激光器設備的光路中。本發(fā)明還涉及一種照明方法，具體而言涉及使用上述照明設備之一的照明方法， 該照明設備具有至少一個生成光輻射的LED設備、至少一個生成準直激光束的激光器設備和至少一個處于激光束的光路中并將激光束轉換為結構化激光的光學元件，其中所述激光疊加在所述光輻射上。為了增強可以利用LED設備的光輻射獲得的照明效果，所述結構化激光生成疊加在由所述LED設備生成的背景照射上的圖案。LED設備優(yōu)選地是OLED設備。所述照明可以是對對象的靜態(tài)或變化的照明，具有結構化照明效果。優(yōu)選地，不同的光學元件被機械地移動到激光束的光路中。這些不同的光學元件生成不同的結構化圖案。動態(tài)照明效果優(yōu)選地是通過驅動或切換至少一個可驅動光學元件生成的，優(yōu)選地是基于液晶生成的以用于產生活動的射束形狀。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對象被照射，并且該對象的形狀和/或對象尺寸由傳感器檢測以生成依賴于對象的結構化照明。該類型的依賴于對象的結構化照明優(yōu)選地由驅動所述至少一個光學元件和/或移動所述不同的光學元件的照明控制系統(tǒng)來控制。所述照明設備包括至少兩個被電驅動以產生不同的動態(tài)光顏色和圖案的LED設備。


本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文所述的實施例而清楚并且參照這些實施例而被闡明。在附圖中
圖IA示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的照明設備的垂直的截面圖； 圖IB示出圖IA的照明設備的頂視圖； 圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的照明設備的頂視圖； 圖2B示出波導，其中LED置于該波導邊緣； 圖2C示出LED組件的陣列，漫射器置于其上；
圖2D示出LED光磚，其屬于具有磷光體層的所謂的磷光體遠離配置，該磷光體層置于具有藍色LED的光磚之上；
圖2E示出透明0LED，其置于具有漫射體的LED之上；
圖2F示出光導之上的透明0LED，其中LED光從側面耦合進入該光導；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的照明設備的垂直截面圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的照明設備的垂直截面圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的照明設備的頂視圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的照明設備的側視圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的照明設備的垂直截面圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的照明設備的垂直截面圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的照明設備的垂直截面圖10示出根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的具有一組可移動光學元件的照明設備的垂直截面圖和所述元件的頂視圖11示出根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的照明設備的垂直截面圖； 圖12示出根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例的照明設備的垂直截面圖； 圖13示出根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例的照明設備的垂直截面圖； 圖14示出根據(jù)本發(fā)明的第十四實施例的照明設備的垂直截面圖。
具體實施例方式從圖1可以看到根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的照明設備1的總體布置和操作原理。 照明設備1包括用于生成光輻射3的OLED設備2、用于生成準直激光束5的激光器設備4 和處于激光束5的光路7中并將激光束5轉換為結構化的且擴展的激光8的光學元件6。 光學元件6是用于在平面10中取向的激光束5的光波導9。該平面10平行于OLED設備2 的發(fā)光表面11。所述光波導9形成為平面光波導12。光波導9包括布置在其下表面處的間隔布置的耦出結構13。每個結構13使得激光束5的一部分14能夠耦出。各部分14的總和形成激光8。布置在波導9下面的OLED設備2的光輻射3透照所述光波導9，并且波導上面的激光8疊加在OLED設備2的光輻射3上。耦出結構13是用于在特定點處將一些激光8泄漏出光導9的結構。耦出結構13 也可以是波長轉換材料，比如磷光體，在該材料中光被轉換為其他波長。圖IB示出圖IA的照明設備的頂視圖。平面光波導12包括兩個反射器15以延長激光束5在平面光波導12 內的光路7。取代使用平面光波導12，也可能使用其他類型的光波導9，比如如圖2A中所示的光纖波導16。也可能將這些波導結構與圖3中所示的透明OLED設備17組合。在圖1A、1B和2A中，代替使用OLED設備2，也可能使用圖2B到圖2F中所示的低強度LED設備2，(LED光磚)。圖2B中所示的波導9包括至少一個LED組件28，其優(yōu)選地置于波導的邊緣處。LED 組件28正在發(fā)射均勻的低強度光，其從波導9被耦出。在圖2C中，LED組件28形成LED陣列。漫射器29被置于波導9上至少以獲得低強度光分布。如圖2D所示，LED光磚(LED設備2，)被發(fā)光層30、特別是磷光體層覆蓋。LED光磚屬于所謂的磷光體遠離配置。LED組件28優(yōu)選地是發(fā)射藍色光的LED。磷光體層置于 LED組件28之上以將藍色光部分或全部轉換為另一種顏色的光。在圖2E中，將透明OLED設備17與上述LED光磚之一組合。例如，透明OLED設備 17置于LED光磚之上，一漫射器29置于它們之上；或這樣一透明OLED設備17，其中LED組件28從側面被耦合到OLED設備17的襯底中。取代使用單獨的光波導9，也可能使用OLED設備2的襯底18作為光波導9，如圖 4所示。在該實施例中，使用照明設備1的這樣的配置其中耦出結構13置于光波導9 (襯底18)之上。然而，其他配置也是可能的。光波導9和OLED設備2 —個可以布置在另一個之上并且形成層狀結構。在圖5中示出另一個實施例，其中OLED設備2的活性層19被激光器設備4激勵用于來自該層19的額外光輻射3。這種輻射3也可以變?yōu)榀B加在激光8之上。
OLED設備2也可以用作屏幕20，其中激光圖案被投射到該屏幕上。所述投射可以是從上面或從后面的投射。圖6示出一個實例，其中激光8從上面投射到OLED設備2(0LED 磚)上。激光8由激光器設備4的激光束5和作為衍射元件21的光學元件6產生。所述照明設備照射對象22具有結構化照明效果。激光8示出與LED光輻射的主分量取向相反的
一個分量。 如前所述，投射的圖像可以代表激光器設備4的輻射顏色。然而，OLED設備2還可以設有發(fā)光層以用于將激光束5和/或激光8轉換為其他顏色。以相同的方式，激光束 5和/或激光8可以僅僅激勵OLED設備2的活性層19。除了上述實例之外，OLED設備2還可以設有觸摸屏23，其中在觸摸點激光8可被耦出，如圖7所示。在圖6和圖7中，替代使用OLED設備2，也可能使如圖2C到2F中所示的低強度 LED光磚2，。除了上述實例之外，(一個或多個)0LED設備或(一個或多個)(LED)光導可以是非平面的。例如，所述(一個或多個)OLED設備或(一個或多個)(LED)光導可以是彎曲的。在本發(fā)明的先前實施例中，描述了我們可以看到的低強度光源。也可能使用用于表面照明的高強度的光源，其中光被疊加在源自OLED和LED的光上。在圖8中，LED設備2 ’是包括一組發(fā)射不同顏色光的三個LED組件(RGB LED )的 LED設備2’，這些不同顏色光通過顏色疊加可以形成白色光輻射。這三個LED組件置于具有準直器25的混合室24中，該準直器用于來自LED設備2’的均勻照射。單個或多個激光器設備4隨后可以結合衍射元件21使用以產生期望的圖案或其他結構。以相同方式，可以生成多個RGB LED設備單元以用于結合激光器設備4照射多個區(qū)域，如圖9示意性所示。圖10中所示的照明設備1包括光學元件輪(未示出)，其適用于一次將光學元件6 中的一個帶到激光器設備4的光路7中。衍射的光學元件21被機械地移動，從而每次將另一個元件21引入到激光器設備4前面的位置中。以相同方式，可以使用光學元件26移動光束5，從而每次將它帶到另一個光學元件6上以產生不同的圖案，如圖11所示。為了產生動態(tài)效果，可以使用例如基于液晶的可切換光學元件6以用于產生活動的射束形狀。這可以由如圖12所示的單獨的光學元件6或圖13中所示的集成的光學元件 6來完成?？梢允褂玫碾姽庠?是空間光調制器、液晶GRIN透鏡(GRIN 梯度指數(shù))、具有衍射透鏡陣列的液晶單元、具有光子晶體的液晶單元、具有全息圖的液晶單元、電潤濕透鏡 /流體聚焦、可移動光學元件，比如反射鏡、光柵或其他光學元件。照明設備1 (混合燈)還可以設有各種傳感器27。例如，運動傳感器27可以用于圖案照明，依賴于人的存在或動作疊加在背景照射上，如圖14所示。傳感器27可以是產品形狀/尺寸傳感器以產生依賴于產品的圖案照明，其疊加在背景照射上。這種傳感器27還可以是RFID傳感器(RFID 射頻識別)。這種照明設備1可以用在多種應用中，比如零售照明、環(huán)境智能照明、標志(文本、 圖形…)、裝飾照明。在只有OLED設備2或LED設備2’的情況下，可以在沒有任何其他信息的情況下照明對象。使用激光器設備4，可以引入輪廓或圖案。
在上述附圖中，激光器設備4表示單個或多個激光源。它也可以具有RGB顏色。
也可能使用有源元件結合激光器以產生動態(tài)效果。激光的這些動態(tài)效果可以與由LED設備2’ 和/或OLED設備2產生的動態(tài)顏色和圖案結合。在所有先前實施例中，照明設備1 (OLED-激光器設備和LED-激光器設備)可被尋址以產生動態(tài)的光顏色和光圖案。例如，可以通過有源矩陣尋址來尋址像素化的0LED。可以通過脈寬調制尋址LED。盡管已經在附圖和前述描述中詳細示出和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述被認為是說明性的或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領域技術人員在實踐要求保護的本發(fā)明時通過研究附圖、公開內容和所附權利要求能夠理解并實現(xiàn)針對所公開的實施例的其他變型。在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。在相互不同的從屬權利要求中敘述某些措施的起碼事實并不表示這些措施的組合不能被有利地使用。權利要求中任何附圖標記不應當被解釋為限制范圍。
權利要求
1.一種低強度照明設備(1)，包括-至少一個激光器設備(4)，用于生成準直激光束(5)，-至少一個LED設備，用于生成光輻射(3)，和-至少一個光學元件(6)，其位于激光束(5)的光路(7)中并且適于將激光束(5)轉換為結構化的激光(8)，其中激光器設備(4)、LED設備和光學元件(6)的布置使得光輻射(3)與激光(8)重疊。
2.根據(jù)權利要求1的照明設備，其中光學元件(6)是用于激光束的光波導(9)。
3.根據(jù)權利要求1或2的照明設備，其中光學元件(6)包括耦出結構(13)和/或耦出元件，其分別使得激光束的一部分(14)能夠耦出，其中所述部分(14)形成激光(8)。
4.根據(jù)權利要求2或3的照明設備，其中光波導(9)在平行于LED設備的發(fā)光表面 (11)的平面(10)中取向。
5.根據(jù)權利要求2-4中任一項的照明設備，其中光波導(9)是平面光波導(12)。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項的照明設備，其中光學元件(6)包括至少一個反射器 (15)以延長激光束(5)在光學元件(6)內的光路(7)。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項的照明設備，其中光輻射(3)透照光學元件(6)，或者激光(8)透照LED設備。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項的照明設備，其中激光束(5)垂直于光輻射(8)的主分量而取向。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項的照明設備，其中激光(8)示出與光輻射(3)的主分量相反取向的一個分量。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一項的照明設備，其中照明設備(1)還包括光學元件輪，其適用于一次將光學元件(6)中的一個帶到激光器設備(4)的光路(7)中。
11.根據(jù)權利要求1-10中任一項的照明設備，其中LED設備是OLED設備(2)。
12.一種照明方法，特別是使用根據(jù)權利要求1-11中任一項的照明設備(1)的照明方法，該照明設備具有至少一個生成光輻射(3)的LED設備、至少一個生成準直激光束(5)的激光器設備(4)和至少一個處于激光束(5)的光路(7)中并將激光束(5)轉換為結構化激光(8)的光學元件(6)，其中所述激光(8)疊加在所述光輻射(3)上。
13.根據(jù)權利要求12的方法，其中LED設備是OLED設備(2)。
14.根據(jù)權利要求12-13中任一項的方法，其中照射一對象(22)并且其中由傳感器 (26)檢測對象形狀和/或對象尺寸以生成依賴于對象的結構化照明。
15.根據(jù)權利要求12-14中任一項的方法，其中所述照明設備包括至少兩個被電驅動以產生不同的動態(tài)的光顏色和圖案的LED設備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照明設備(1)，其包括至少一個用于生成準直激光束(5)的激光器設備(4)、至少一個用于生成光輻射(3)的LED設備和至少一個光學元件(6)，該光學元件位于激光束(5)的光路中并且將激光束(5)轉換為結構化的激光(8)，其中激光器設備(4)、LED設備和光學元件(6)的布置使得光輻射(3)與激光(8)重疊。本發(fā)明還涉及相應的照明方法。
文檔編號H05B37/02GK102160461SQ200980136431
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權日2008年9月17日
發(fā)明者R·A·M·?？嗣诽? T·范博梅爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司