在上下半球表现出蝙蝠翼状发光强度分布的光控制设备的制作方法

专利名称：在上下半球表现出蝙蝠翼状发光强度分布的光控制设备的制作方法
在上下半球表现出蝙蝠翼状发光强度分布的光控制设备 相关串i青 本申请要求2007年4月10日提交的美国临时专利申请No. 60/911049的权益。
,阔 Ledalite建筑产品有限公司版权所有，2008。该专利文件的公开内容的一部分包 含受版权保护的材料。版权所有人不反对任何人拓制该专利文件或该专利公开内容，因为 它出现在专利商标局的专利文件或记录中，但是对于其他情况，则无论如何要保留版权权 禾U。 37CFR§ 1. 71(d)。

发明内容
实现为照明设备(luminaire)的光控制设备在上半球表现出超宽蝙蝠翼状发光 强度分布，其即使在照明设备安装得非常靠近天花板时也提供对天花板表面的基本上均匀 的照明。发光侧面板漫射器有利于照明设备与天花板表面的混合，因为它们在下半球建立 起蝙蝠翼状发光强度分布，从而均匀地照明工作平面。 附加的方面和优点根据以下优选实施例的详细描述将是清楚明白的，所述描述参 照附图进行。


图1为照明设备的优选实施例的截面视图，该照明设备在上半球表现出超宽蝙蝠
翼状发光强度分布并且在下半球表现出均匀照明工作平面的蝙蝠翼状发光强度分布。 图2A和图2B分别为图1的光控制设备的底部和顶部等轴测视图。 图3为光度曲线图，其示出下半球和上半球中的90度方位角的蝙蝠翼状发光强度
分布模式。 图4A、图4B、图4C、图4D和图4E为图1 、图2A和图2B的照明设备的截面视图，其 示出各种不同的光学部件对光强度分布的贡献，这些光强度分布形成图3的向下光和向上 光的蝙蝠翼状发光强度分布模式。 图5示出了用于记录开诺全息照片(kinoform)漫射器的现有技术单束全息装置。
图6A、图6B、图6C和图6D示出了对应四类开诺全息照片漫射器的光束分布，所述 漫射器的表面起伏图案面向入射光束。 图7示出了依照本发明构造以表现出均匀光束分布的圆形分布开诺全息照片漫 射器的显微照片。 图8示出了依照本发明构造以表现出均匀光束分布的线性分布开诺全息照片漫 射器的显微照片。 图9示出了依照本发明构造以表现出环形光束分布的圆形分布开诺全息照片漫 射器的显微照片。
具体实施例方式
图1为光控制设备或照明设备10的截面视图，图2A和图2B分别为光控制设备 或照明设备10的底部和顶部等轴测视图。照明设备IO包括通常为矩形的外壳12，该外 壳沿着其长度和上表面延伸，具有中心压载通道(ballast channel) 14和相对的上侧边缘 (margin) 16和18。压载通道14通过上部反射器20封闭于外壳12的内部。安装在鞍窝 (socket saddle)(未示出)中的优选地为荧光灯的管状光源22被定位在外壳12内并且沿 着压载通道14的长度大体中心对准地延伸。 通过箝器(clip) 28附接到上部反射器20的对应凸缘30和32的左侧上部漫射 器24和右侧上部漫射器26形式的多截面上部漫射器在压载通道14的侧向且沿着其长度 延伸。压载通道14与上侧漫射器24和26 —起将外壳12的上表面划分成第一和第二分离 的上部区域。上侧漫射器24的远侧边缘36和上侧边缘16限定了第一上部区域的矩形开 口 38，并且上侧漫射器26的远侧边缘40和上侧边缘18限定了第二上部区域中的矩形开口 42。矩形开口 38和42被分隔开并被定位成允许由光源22发射的光的无中断传播以便入 射到天花板表面44(图4B)上。 沿着其长度和下表面延伸的外壳12具有穿孔的中心篮状物50以及相对的下侧支 撑构件52和54。穿孔的中心篮状物50通过下部中心漫射器56封闭于外壳12的内部。穿 孔的中心篮状物50将外壳12的下表面划分成第一和第二分离的下部区域。穿孔的中心篮 状物50的侧面58和支撑构件52的侧边缘60限定了第一下部区域中的矩形开口 62，并且 穿孔的中心篮状物50的侧面68和支撑构件54的侧边缘70限定了第二下部区域中的矩形 开口72。左侧漫射器面板78和右侧漫射器面板80分别覆盖矩形开口62和72。安装到支 撑构件52的内表面上的外轨86承载向内倾斜的侧面反射器88，并且安装到支撑构件54的 内表面上的外轨90承载向内倾斜的侧面反射器92。 照明设备IO在下半球和上半球中表现出向下光和向上光的蝙蝠翼状发光强度分 布模式。图3为光度曲线图，其示出下半球100和上半球102中的90度方位角的蝙蝠翼状 发光强度分布模式。图4A、图4B、图4C、图4D和图4E为照明设备10的截面视图，其示出各 种不同的光学部件对光强度分布的贡献，这些光强度分布形成图3的向下光和向上光的蝙 蝠翼状发光强度分布模式。 向下光使用了漫射器面板78和80以创建在下半球100中具有蝙蝠翼状强度分布的 发光光学器件。该蝙蝠翼状分布由位于侧面漫射器面板78和80之间的穿孔的中心篮状物50 和下部中心漫射器56产生。穿孔的中心篮状物50与下部中心漫射器56的结合允许有限数 量的光从压载通道14之下的灯22以及从反射器20传播以便以朗伯(lambertian)发光强度 分布离开照明设备10。侧面漫射器面板78和80接收由灯22发射以及由上部反射器20反 射的以高角度离开的光并且使该光向下朝工作平面104弯曲。这同时减弱了高角度的眩光并 且如图4A所示在下半球100创建了蝙蝠翼状分布以均匀地照明下面的工作平面104。
图4A示出了传播到下半球100中的以第一组光线IIO组织的光线，所述第一组光 线包括入射到穿孔的中心篮状物50上的第一光线子集112以及入射到侧面漫射器面板78 和80上的第二光线子集114。由穿孔的中心篮状物50以朗伯强度分布产生的光线作为发 散扇形光线而传播并且由交叉阴影区域示出，由侧面漫射器面板78和80漫射且重定向的 光线由阴影区域示出。当观察者从照明设备10的相对侧观看侧面漫射器面板78和80时，
4位于对应外轨86和90上的侧面反射器88和92允许它们是发光的。 上半球102中的发光强度分布由光学器件的组合创建，所述光学器件与下部光学 器件一起工作，从而在上半球102中创建超宽蝙蝠翼状分布以便均匀地照明天花板表面 44。这些上半球照明光学器件均匀地照明没有来自灯22的直接光落入其中的压载通道14 之上的区域。这是通过上侧漫射器24和26来完成的，所述上侧漫射器是两块位于压载通 道14的侧面的线性棱镜材料。该材料接收入射光并且向上将其漫射到压载通道之上的天 花板表面44，如图4B所示。图4B示出了传播到上半球102中的以第二组光线120组织的 光线，该第二组光线作为两个部分重叠的光线扇形122和124向上朝天花板表面44传播。 当来自灯22和下部中心漫射器56的投影图像随着竖直角度的减小而逐步增大时，上侧漫 射器24和26也有助于平滑该过渡。 光学器件的目的是创建超宽蝙蝠翼状分布。压载通道14阻挡向上离开照明设备 10的光，使得该光不到达压载通道14之上的区域。上侧漫射器24和26利用比来自灯22 的直接照明提供的光少得多的光填充该区域。随着竖直角度的减小，所述分布的部分被创 建，因为下部中心漫射器56的线性棱镜结构反射以高角度离开灯22的光并且通过矩形开 口 38和42，如图4C所示。这在来自灯22的直接光开始被投射到天花板表面44上之前提 供了过渡的光。该反射的光与上侧漫射器24和26作用以便在该过渡期间消除天花板表面 44上的条纹。随着竖直角度更进一步减小，投影的部分灯图像逐渐增大，其与反射离开下部 中心漫射器56的光结合，如图4D所示。这平滑地将所述分布转变到其峰值，从而允许甚至 天花板照明。当竖直角度达到100度时，灯的完整图像被投影，如图4E所示，其创建了所述 分布的峰值输出。侧面反射器88和92从相对的方向帮助照明侧面漫射器面板78和80，使 得当从侧面观看照明设备10时，更近和更远的面板漫射器看起来具有相似的亮度。
上面描述的向下光和向上光的光学性能特性是利用如以下所述制造和其作用的 优选光学部件来实现的。 穿孔的中心篮状物50由穿孔的钢制成并且以朗伯发光强度分布模式将光漫射到 下半球100中，如图4A所示。穿孔的中心篮状物50创建了均匀的发光篮状物。
下部中心漫射器56由带有乳白添加剂的挤压的棱镜丙烯酸材料制成，部分地透 射入射光。乳白添加剂的量被选择成实现入射光的透射、散射和反射的希望的平衡。参照 图1，下部中心漫射器56具有光漫射表面，该表面在平坦侧面部分202之间具有纹理化的中 心部分200。与对入射到自身的光进行散射的纹理化的中心部分200相比，平坦侧面部分 202对入射光进行镜面反射。下半球的光学效果使得将部分透射的光漫射到穿孔的中心篮 状物50中是必需的，其产生图4A所示的朗伯强度分布模式。上半球的光学效果使得在高 角度下反射由灯22发射的光是必需的，如图4C所示。该反射的光在来自灯22的直接光开 始被投射到天花板表面44上之前提供了过渡的光并且与上侧漫射器24和26协作以便在 该过渡期间消除天花板表面44上的条纹。随着竖直角度更进一步减小，被投影的部分灯图 像逐渐增大并且与反射离开下部中心漫射器56的光结合，如图4D所示。这平滑地将所述 分布转变到其峰值，从而允许甚至天花板照明。 漫射器面板78和80中的每一个包括丙烯酸衬底212上支撑的MesoOpticTM薄 膜材料210。薄膜材料210面向入射光并且可以是以广泛分布的漫射为特征的圆形、椭圆 形或线性MesoOpticTM类型。MesoOpticTM表面起伏结构与衬底212的表面接触。在2007年11月22日的题目为"LightControl Devices Implemented With Diffusers Having ControllableDiffusion Characteristics" ( ' 555出版物)的美国专利申请公布 No. 2007-0268585中参照开诺全息照片漫射器材料描述了 MesoOptic 薄膜材料。以下描 述和关联的附图取自该'555出版物的相关部分并且阐述了侧面漫射器面板78和80的优 选实施例的构造中使用的制造技术。 依照该公开制成的开诺全息照片漫射器由复杂的表面起伏模式组成，其产生具有 离轴透射比和反射比性质的可控漫射特性，消除了零阶光束，并且在非彩色照明下没有光 谱色散。 开诺全息照片漫射器的制造通过在光刻胶膜(photoresist film)连续多次曝光 于远场散斑图案之间移动涂敷了光刻胶膜的光敏板来实现。激光散斑图案保持不变，并且 因此记录的图案是空间自相关的。 图5示出了用于记录开诺全息照片漫射器的基本现有技术单束光学装置。(技术 人员应当理解，该光学装置的许多变型是可能的。)激光器148产生相干光150光束，其由 透镜152和154扩展以便利用通过具有孔径158的不透明掩模156传播的相干平面波前照 射漫射器160。光敏记录板162位于漫射器160之后的一定距离d处。(合适的光敏材料 包括正负光刻乳胶、卤化银薄膜、重铬酸盐凝胶和各种光敏聚合物。) 由漫射器160散射的光在光敏记录板162的表面上产生随机的激光散斑图案，该 激光散斑图案利用照相方法来记录。光敏板162依照已知的处理技术来显影以便产生具有 表面起伏模式的透明衬底，该表面起伏模式的空间分布的高度分布与记录的激光散斑图案 的空间分布的强度成比例。这是透射式开诺全息照片漫射器。反射式开诺全息照片漫射器 可以通过例如将蒸发的金属薄膜施加到透射式漫射器的表面上来制造。可替换地，所述表 面起伏模式可以利用已知的复制技术(例如压花或成型)来转移到不透明的金属或塑料衬 底上。 当透射式开诺全息照片漫射器由相干平面波前照射时，在任意点通过该漫射器的 光路的长度由该点处的表面起伏模式的高度决定。由于通过所述漫射器传播的波前的相位 延迟取决于该光路长度，因而该平面波前依照所述开诺全息照片漫射器的表面起伏模式而 被随机散射。理论上，该开诺全息照片漫射器重构出由磨砂玻璃漫射器160产生的激光散 斑图案。 相同的原理适用于反射式开诺全息照片漫射器，例外之处在于，在自由空气或者 漫射器表面正上方的其他光学透明介质中出现光路长度和随后的相位延迟方面的差异。
产生所得到的开诺全息照片漫射器光束分布的自相关散斑图案的非相干总和不 一定由基本上的高斯函数表征。曝光的次数以及曝光之间的光敏板的移动的各种组合对具 有如图6A、图6B、图6C和图6D所示的均匀和环形光束分布的开诺全息照片漫射器的制造 产生贡献。与高斯分布不同的是，这些光束分布在规定的角度范围之外表现出大为减弱的 散射。曝光之间的光敏板的移动也允许制造表现出消除了零阶光束并且在非彩色照明下没 有光谱色散的开诺全息照片漫射器。 复杂的表面起伏模式"鹅卵石"(如图7所示)对具有如图6A所示的均匀光束分 布的圆形(各向同性)开诺全息照片漫射器的制造产生很大的贡献。类似地，复杂的表面 起伏模式"皱折"(如图8所示)对具有如图6B所示的均匀光束分布的椭圆形和线性(各向异性)开诺全息照片漫射器的制造产生很大的贡献。 复杂的表面起伏模式"凹陷"(类似于图7所示鹅卵石状表面的印象)也对具有如 图6A所示的均匀光束分布的圆形(各向同性)开诺全息照片漫射器的制造产生很大的贡 献。 鹅卵石(如图9所示)、凹陷或者皱折的表面上形成的子结构或子单元的模式对具 有如图6C和图6D所示的环形光束分布的开诺全息照片漫射器的制造产生很大的贡献。图 7-9表明，鹅卵石、凹陷或者皱折形式的光散射单元的复杂表面起伏模式的特征在于重叠的 光散射单元以及相邻光散射单元之间的空隙腔。 所公开的这些实施例优选地利用诸如Shipley公司(莫尔伯勒，MA)的Shipley 1818之类的正光刻材料来实现。这些材料典型地具有对于曝光的非线性特性响应。优选的 制造方法通过将受控参数的组合用于可以被蚀刻成多个可见光波长的深度的相对较厚的 光刻层和光刻胶的制备、曝光和显影来利用这一性质。 凹陷或皱折的表面起伏特征显然通过将光刻材料暴露于三维激光散斑图案的体 积截面而形成。然后，处理该光刻材料以便蚀刻掉曝光的部分并且产生三维散射单元。诸 如可从Microchem公司(牛顿，MA)获得的Microchem SU-8之类的负光刻材料可以用来产 生鹅卵石而不是凹陷。 利用已知的旋涂技术将光刻胶施加到玻璃衬底上。涂层厚度由光刻胶粘性和旋转
速度决定，但是通常介于3. 0与12. 0微米之间。具有变化的形成的单层光刻胶或者多层光
刻胶可以有利地施加到衬底上以便实现具有希望的非线性特性响应的复合光刻胶。 所述光刻胶特性响应部分地取决于曝光时残留在材料中的溶剂(典型地为丙二
醇甲醚醋酸酯)的浓度。可能必要的是，以升高的温度"预烘焙"该光刻胶涂层以便通过蒸
发去除大部分溶剂，同时确保该光刻胶的光激活成分未被热分解。在这个过程中仔细地控
制烘焙的时间、温度、湿度和气流以便实现一致和希望的结果。 然后，将光刻胶暴露于各种各样的激光散斑图案。参照图5，光束扩展透镜152和 154产生的相干激光束可以是平行的、会聚的或者发散的，这取决于所希望的开诺全息照片 漫射器光束分布。非均匀激光束强度轮廓也可以有利地用于修改得到的开诺全息照片漫射 器光束分布。光刻胶在暴露于激光散斑图案之前可以被均匀曝光以便预敏化所述光激活成 分。 单独的激光散斑图案曝光时间取决于激光功率、光束扩展光学器件、漫射器不透 明度和光刻胶灵敏度。可以有意地降低激光功率以便在光刻胶中引起倒易性失效并且从而 有利地放大薄膜干涉曝光的非线性效应。无论如何，仔细的曝光控制确保了最大曝光量处 于处理的光刻胶的动态范围内。 在曝光之后，光刻胶可选地可以在升高的温度下经受"后烘焙"处理。该处理用来
借助于通过光刻胶基质(matrix)(典型地为称作"酚醛清漆"的酚醛树脂)扩散所述光激
活成分(对于正光刻胶，典型地为邻叠氮萘醌(diazon即hthoquinone))而减轻光刻胶内的
薄膜干涉(即驻波)曝光的有害影响。它也可以用来热催化化学反应，从而放大潜影。同
样地，仔细控制烘焙的时间、温度、湿度和气流以便实现一致和希望的结果。 图9所示的子结构看起来是作为光刻胶内薄膜干涉曝光的结果而产生的。对于其
中需要这样的皱折的开诺全息照片漫射器而言，后烘焙因此可能不是必需的。
然后，利用诸如氢氧化钠之类的碱性显影剂来对光刻胶进行显影。商业显影剂可 能包含用于特定目的的专用添加剂，其修改光刻胶蚀刻过程。这些添加剂可以有利地修改 光刻胶特性响应。 存在若干用于施加显影剂的常规技术，包括旋涂、喷射显影和水坑式显影(puddle
development)。显影的时间和温度连同显影剂浓度是影响得到的特性响应的参数。 在显影之后，光刻胶可选地可以在升高的温度下经受"后显影烘焙"处理。这个处
理用来通过酚醛清漆树脂的交联硬化显影的光刻胶并且可选地通过软化和塑料流动修改
表面起伏轮廓。 用于开诺全息照片漫射器的光刻胶工艺的重要属性是得到的对比度Y (伽马)， 其表示为 Y = l/(logl。(EMX/Emin))， (3) 其中Emin为在光激活成分中产生引起蚀刻的光化学反应所需的最小光化曝光量 (以毫焦耳每平方厘米度量)，Emax为产生光刻胶到底下的衬底的蚀刻所需的最大光化曝光 得到的伽马取决于预烘焙、曝光、后烘焙、显影以及后显影烘焙参数。这些参数反 过来取决于光刻胶组成和显影剂添加剂。尽管技术人员将认识到联合地表征这些参数的影 响或者预测源于改变它们而产生的结果是困难的，但是申请人已经发现以下相互关联的参 数影响得到的伽马光刻胶组成，预烘焙，激光束波长，激光功率和曝光时间，后烘焙，显影 剂配方，显影剂浓度，显影时间，显影温度以及后显影烘焙。 找出允许制造具有可控非均匀光束分布的开诺全息照片漫射器的处理参数的适 当组合是一个反复试验的过程。可以一致且可靠地产生希望的非均匀性光束分布，并且可 以递增地控制所述光束分布参数。特别地，这些分布可以连续地分别在图6A和图6B所示 的均匀光束分布到图6C和图6D所示的非均匀分布之间变化。 所述零阶光束可以通过光刻胶暴露于各种各样的自相关激光散斑图案来消除。这 些图案可以通过以下机械运动中的一种或多种来产生垂直于激光束方向移动光刻胶板； 垂直于激光束方向移动漫射器；平行于激光束方向移动光刻胶板；平行于激光束方向移动 漫射器；围绕垂直于激光束方向的轴旋转光刻胶板；围绕垂直于激光束方向的轴旋转漫射 器；围绕平行于激光束方向的轴旋转光刻胶板；以及围绕平行于激光束方向的轴旋转漫射 器。此外，可以在光学上修改入射到漫射器上的激光束强度轮廓以便实现激光散斑图案的 部分取相关。 在第一优选的漫射器实施例中，可以通过首先利用Shipley 1818或1827正光刻 胶旋涂玻璃板来制造具有图6A所示的均匀光束分布的开诺全息照片漫射器。然后，可选地 在烤炉中在85摄氏度下预烘焙该板三十分钟以便去除过剩的溶剂。 将烘焙的板冷却到室温并且暴露于利用图5所示的使用具有圆形孔径158的不透 明掩模156的光学装置而产生的激光散斑图案。180毫瓦的氦镉激光器用来照射磨砂玻璃 漫射器160。 然后，在将曝光的板暴露于相同的激光散斑图案之前，在垂直于照射光束轴的随
机方向上移动该曝光的板。这个过程重复几次，以便消除零阶光束透射。 在曝光之后，可选地可以在烤炉中在110摄氏度下后烘焙该板五分钟，以便消除由薄膜干涉引起的可能的缺陷并且热催化可能放大潜影的化学反应。 在利用水稀释的Shipley 303A显影剂中对曝光的板显影，并且然后将其置于水 漂洗槽中以便停止蚀刻过程、干燥以及可选地在110摄氏度下后烘焙60秒钟。
通过改变显影时间，可以制造具有图6C所示的非均匀光束分布的开诺全息照片 漫射器。改变显影时间在所述光束分布中产生连续且可控的变化。 通过将椭圆形或矩形孔径158替换到不透明掩模156中，可以分别产生具有如图 6B和图6D所示的椭圆形或者线性光束分布的开诺全息照片漫射器。 在第二优选的漫射器实施例中，由数学模型通过计算机产生或者由扫描共焦显微 镜获得包括开诺全息照片漫射器的三维表面起伏图案的数字化表示。然后，利用已知的 立体光刻技术在可光聚合树脂中制成该表示，如Maruo， S. et al. ， "Three-Dimensional Microfabrication withTwo-Photon-Absorbed Photopolymerization"， Optics Letters 22(2) : 132-134 (Ja醒ry 15,1997)， C卿ston， B. J. ， et al. ，"Two-Photon Polymerizationlnitiators for Three—Dimensional Optical Data Storage andMicrofabrication"， Nature 398(4) :51-54(March 4，1999)以及Galajda， P. ， and P. Ormos， "Complex Micromachines Produced and Driven byLight，，， Applied Physics Letters 78(2) :249-251 (January 8，2001)中所描述的。如例如Galajda和Ormos的出版 物中所述，来自Norland产品公司(克兰贝里(Cranbury) ， NJ)的Norland N0A 63光学粘 合剂层被施加到衬底上。20毫瓦氩激光器的514nm线输出于是在所述层内被聚焦成0. 5 y m 直径光斑以启动双光子聚合。利用Linos Photonics公司(米尔福德，MA)的P3D 20-100 三轴压电平移台沿着预先编程的轨迹移动衬底，允许制造任意三维微观结构。然后，通过溶 解于丙酮中来去除未曝光的树脂。 技术人员应当理解的是，负责透射式开诺全息照片漫射器的光学特性的表面起伏 图案是具有不同折射率的两个透明介质之间的边界。因此，这包括其中具有不同折射率的 透明介质的保护层被施加到开诺全息照片漫射器的表面的实施例。举例而言，可以利用诸 如E. I. du Pont deNemours and Company的折射率为1. 30的Teflon AF之类的含氟聚合 物涂敷由折射率为1. 56的聚合光学透明树脂制成的透射式开诺全息照片漫射器。
上面所描述的开诺全息照片漫射器是施加到基本上透明的光学元件(例如玻璃 或塑料衬底)的一个或两个表面上的微观表面起伏图案。可以采用各种制造方法，包括但 不限于a)将紫外可聚合树脂膜铸造或固化到玻璃或塑料衬底上；b)对塑料衬底或膜压 花；c)真空形成塑料衬底；d)将具有开诺全息照片漫射器的塑料膜层压到玻璃或塑料衬底 上；e)对玻璃或塑料衬底进行成堆铸造(bulk casting)或者注射成型；以及f)将溶胶凝 胶材料铸造或压印到玻璃或塑料衬底上。然后，将这些光学元件用于制造依照本文所公开 的设计原理的照明设备。 下半球的光学效果使得接收以高角度离开光源22进入下半球100的入射光并且 将该光重定向到工作平面104上是必需的。该光与从穿孔的中心篮状物50传播的光的朗 伯分布相结合，在下半球100中创建了蝙蝠翼状分布，如图4A所示。上半球的光学效果使 得侧面漫射器面板78和80的高透射比以及将反射限制朝向天花板表面44是必需的。如 果发生的话，这样 反射将填充照明设备10正上方的光，并且从而将对那里的广泛分布的 蝙蝠翼状分布产生负面的影响。
侧面反射器88和92由涂敷了高反射比白色涂料的钢制成。侧面反射器88和92 彼此相对地向内倾斜，以便从灯22发射的光的相对的方向照射侧面漫射器面板78和80，使 得观察着的相对侧的漫射器面板看起来是发光的。 上侧漫射器24和26由带有乳白添加剂的挤压的棱镜丙烯酸材料制成，它是充分 漫射的以便向后将光散射到压载通道14之上的天花板表面44上。乳白添加剂的量被选择 成实现入射光的透射、散射和反射的希望的平衡。上侧漫射器24和26中的每一个具有带纹 理化部分220的光漫射表面，其厚度在朝向它们各自的远端36和40的方向减小。这种设 计配置使得每个上侧漫射器在更靠近压载通道14处对光更加漫射并且在其远端处是透射 的。在远端处的透射性质消除了条纹以提供渐进的光强度以及因而更均匀的天花板照明。 下半球的光学效果使得向下朝下部光学器件反射少量的光是必需的。上半球的效果使得控 制压载通道14周围的少量光以照明其上的区域并且当灯图像开始向天花板表面44投影时 减弱过渡是必需的。 上部反射器20由涂敷了高反射比白色涂料的钢制成。下半球的光学效果使得向 下将光反射到侧面漫射器面板78和80以增强蝙蝠翼状光强度分布并且增加向下照射的光 的比例是必需的。上半球的效果使得与压载通道14相结合、从上半球102遮挡否则将过度 照射照明设备10正上方的天花板表面44并且从而产生热光斑的直接光是必需的。
本领域技术人员应当清楚的是，在不脱离本发明的潜在原理的情况下，可以对上 述实施例的细节做出许多改变。例如，光源22可以利用多个灯来实现。此外，尽管对于侧 面漫射器面板78和80中的每一个而言，开诺全息照片漫射器是优选的，但是可以利用由导 致比入射角范围更窄的出射角范围的漫射光的其他漫射器材料制成的侧面漫射器面板78 和80来实现蝙蝠翼状发光强度模式。因此，本发明的范围应当仅由下面的权利要求书来确 定。
权利要求
一种利用多个漫射器实现的光控制设备，响应于入射光而表现出多种可控的强度分布模式，这些强度分布模式协作以实现向上的对天花板表面的照明以及向下的对工作表面的照明，该光控制设备包括光源，其发射第一和第二组光线；第一漫射器，其被定位成接收由光源发射的并且由第一组光线的第一子集携带的直接光，该第一漫射器具有部分地透射以及部分地散射第一组光线的第一子集的光漫射表面，其分别作为发散扇形光线向下朝工作表面传播以及作为两个发散扇形光线向上且无中断地朝天花板表面传播；以及第二漫射器，其被定位成接收由光源发射的并且由第二组光线携带的直接光，该第二漫射器具有散射第二组光线的光漫射表面，其作为两个部分重叠的扇形光线向上朝天花板表面传播，其中从第一漫射器传播的所述两个发散扇形光线、从第二漫射器传播的所述两个部分重叠的扇形光线以及从光源传播的直接光相结合并且以蝙蝠翼状发光强度分布模式朝天花板表面离开光控制设备。
2. 权利要求l的光控制设备，还包括朗伯光透射漫射器，其被定位成接收从第一漫射器传播的部分透射的光线并且具有漫射所述部分透射的光线以便形成漫射的光这一特征，所述漫射的光以朗伯发光强度分布模式朝工作表面离开光控制设备。
3. 权利要求2的光控制设备，其中所述朗伯光透射漫射器包括穿孔的篮状物。
4. 权利要求2的光控制设备，还包括位于所述朗伯光透射漫射器附近并且接收第一组光线的第二子集以形成表现出一定发光强度分布模式的漫射光的第一和第二向下光漫射器，所述第一和第二向下光漫射器以及朗伯光透射漫射器具有协作以使得从第一和第二向下光漫射器传播的漫射光以及从朗伯光透射漫射器传播的漫射光以蝙蝠翼状发光强度分布模式朝工作表面离开光控制设备的光学性质。
5. 权利要求4的光控制设备，其中第一和第二向下光漫射器中的每一个包括具有表面起伏光漫射结构的膜材料。
6. 权利要求5的光控制设备，其中第一和第二向下光漫射器为开诺全息照片类型。
7. 权利要求4的光控制设备，其中第一和第二向下光漫射器中的每一个具有近侧和远侧，并且还包括第一和第二侧面反射器，第一和第二向下光漫射器的近侧位于朗伯光透射漫射器附近，并且第一和第二向下光漫射器的远侧位于对应的第一和第二侧面反射器的附近。
8. 权利要求1的光控制设备，其中第二漫射器包括由光反射器分开的一对侧面漫射器。
9. 权利要求l的光控制设备，还包括支撑第一和第二漫射器的伸长的外壳，并且其中所述光源为管状，位于该外壳内，并且与第一和第二漫射器协作以形成照明设备。
10. 权利要求9的光控制设备，其中所述管状光源包括荧光灯。
11. 权利要求l的光控制设备，其中所述光源包括多个灯。
全文摘要
实现为照明设备(10)的光控制设备在上半球(102)中表现出超宽蝙蝠翼状发光强度分布，其即使当照明设备非常靠近天花板安装时也提供对天花板表面(44)的基本上均匀的照明。发光侧面面板漫射器(78，80)有利于照明设备与天花板表面的混合，因为它们在下半球(100)中建立起蝙蝠翼状发光强度分布，从而均匀地照明工作平面(100)。
文档编号F21V1/12GK101784836SQ200880011646
公开日2010年7月21日 申请日期2008年4月9日 优先权日2007年4月10日
发明者S·桑托罗 申请人:莱达利特建筑产品公司