照明模块和照明套件的制作方法

本发明涉及被配置成吸收声波的照明模块。

本发明还涉及包括多个这样的照明模块的照明套件。

背景技术：

照明技术的进步，诸如例如由基于发光二极管（led）的照明模块实现的固态照明（ssl）的引入，已经改变了照明领域。例如，通过非限制性示例的方式，具有非常大的表面面积，例如几平方米（m²）的表面面积的照明面板，诸如具有2-20m²范围内的表面面积的面板，现在是可用的，其可以改变封闭空间（诸如大房间、办公室、大厅等）中的照明体验。在一些应用领域中，这样的面板被提供作为这种封闭空间的天花板的至少一部分，在封闭空间中它们提供从由这种面板限定的天花板部分发出的基本均匀的照明。

与这种（大面积）照明模块相关联的一个特殊挑战是，除了它们的光学功能之外，它们还需要执行声学抑制功能，以便在安装它们的封闭空间中保持期望的声学。存在这样的解决方案，其中使用由金属框架保持在适当位置的基于玻璃纤维的载体来提供这种声学抑制。这种组件形成了光引擎的外壳。在这样的外壳内，可以悬挂许多led，使得led面向高反射声学面板，从而间接地照射照明模块的光出射窗，该光出射窗可以由声学透明构件（诸如编织物或针织物）限定，该声学透明构件允许声波穿过光出射窗，使得声波可以被外壳内的玻璃纤维面板抑制。诸如塑料和玻璃的材料不适合作为光出射窗材料的选择，因为它们的高声学反射率。然而，典型玻璃纤维面板的光学反射率被限制在80-85%，这尤其在大面积应用中是次优的。这可以使用先进的涂层（诸如溶胶-凝胶涂层）来改善，但这通常是成本过高的。

us2015/0136521a1公开了一种声学面板，其包括多个平行布置的细长腔，其中每个腔具有第一腔壁和第二腔壁，第一腔壁和第二腔壁逐渐变细至腔后端，并限定具有在0°<y<90°范围内的值的腔开口角（y），其中第一腔壁和第二腔壁包括反光材料，其中在细长腔的腔后端处的每个细长腔容纳具有光出射表面的光源，其中当沿着声学面板的法线观察声学面板时，第一腔壁隐藏光源的光出射表面，并且其中声学面板进一步包括声音降低材料。尽管这种解决方案以成本有效的方式提供了极好的声学抑制，但是其光学性能仍然不是最佳的，因为由光源发射的光的大部分入射到腔壁上，从而导致光学损耗。

技术实现要素：

本发明寻求提供一种成本有效的照明模块，其被配置为有效地吸收声波，同时还具有良好的光学性能。

本发明还寻求提供一种包括多个这种照明模块的照明套件。

根据一方面，提供了一种照明模块，其包括具有主表面的载体，该主表面包括多个第一区域和多个第二区域，每个第二区域与第一区域相邻。照明模块还包括面向主表面并与其空间分离的光学透射光出射结构。所述载体的每个第一区域具有至少一个光引擎。每个第一区域被单独的盖覆盖，该盖是光学透射的和声学反射的。每个盖具有表面部分，该表面部分具有与光出射结构的表面法线成非零角度的表面法线，使得其被成形为向相邻的第二区域反射声波。所述载体的每个第二区域具有吸声构件，该吸声构件被布置成吸收所述反射声波。

在本发明的上下文中，术语“光引擎”是指包括一个或多个固态照明元件（诸如led）的光源，从而提供特别能量高效的照明模块。

本发明的实施例基于这样的见解，即由声学反射材料（例如诸如聚（甲基丙烯酸甲酯）（pmma）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）、聚碳酸酯（pc）等的聚合物或塑料，玻璃以及其他合适的材料）制成的光学透射盖可以用于将即将发生的声波有效地偏转向照明模块的第二区域，同时允许由光引擎发射的光的大部分穿过盖并射出照明模块，例如通过光出射表面，而不必被吸声构件反射，从而实现极好的光学和声学属性，而不需要吸声构件覆盖照明模块的整个主表面，从而降低其成本。

为了进一步改善照明模块的光学效率，吸声构件可以具有反光涂层，使得由光引擎生成的入射在第二区域中的吸声构件上的光被反射而不是被吸收。

吸声构件可以包括泡沫材料（例如三聚氰胺泡沫）、玻璃棉和可以折叠的微穿孔构件（诸如微穿孔板）中的至少一种。这样的构件例如可以是带有小孔（例如穿孔）的金属板，其带有高反射光学涂层或高反射白色塑料材料，诸如由日本furukawa电气集团销售的mcpet或由日本sekisuiplastics公司销售的reftelas^tm。

载体也可以至少部分由吸声材料制成，以进一步增强照明模块的声学抑制特性。

在特定实施例中，每个第一区域包括容纳至少一个光引擎的吸声凹槽，使得进入凹槽的声波被吸收，从而进一步提高照明模块的声学特性。为了进一步提高照明模块的光学性能，每个吸声凹槽可以具有反光内表面，以减少由吸声凹槽的壁对光的吸收导致的光损耗。

在一些实施例中，每个盖覆盖多个光引擎，例如在细长的第一区域（诸如细长通道）的情况下，每个这样的细长第一区域容纳光引擎的线性阵列。可替代地，每个光引擎被单独的盖覆盖，例如在第一和第二区域以棋盘图案布置的情况下，其中每个第一区域包括一个光引擎。在该实施例中，每个盖可以是多面盖，其将入射声波散射到多个方向，即朝向吸声材料所位于的多个相邻的第二区域。例如，每个盖可以具有三面或四面金字塔形状，尽管也可以使用其他多边形形状、圆锥形状、挡板等。

光出射表面是光学透射光出射结构，诸如面向并跨越主表面并且与主表面在空间上分离的布或微穿孔箔，以便遮挡照明模块的内部以免于被直视，从而增强照明模块的美学外观。这样的光出射结构可以进一步充当漫射器，以进一步调节照明模块的光学性能。

为了偏转通过光出射结构行进到照明模块中的声波，每个盖具有至少一个表面区域，该表面区域具有与所述光出射结构的表面法线成非零角度的表面法线，使得这种入射声波朝向吸声材料所位于的第二区域偏转。

多个第一区域和多个第二区域可以以规则图案（诸如例如条纹或斑马图案、棋盘图案、蜂窝图案等）布置在主表面上。

依照本发明的另一方面，提供了一种照明套件，该照明套件包括多个本文描述的实施例中的任一个的照明模块，其中照明模块被配置成彼此耦合。以这种方式，通过组合根据本发明的一个或多个实施例的多个照明模块，可以以模块化方式构造大面积照明面板，从而显著降低这种大面积照明面板的制造复杂性。此外，通过使用照明面板内不同取向的照明模块来组装这种照明面板，例如使用具有以条纹或斑马图案的第一和第二区域布置的照明模块，其中面板内相邻照明模块的取向相对于彼此旋转90°，可以使这种照明面板的吸声属性方向独立。

这种模块化照明套件还可以包括当耦合在一起时横跨照明模块的布，例如以形成照明面板，以便遮挡所述照明模块以免于被直视，从而消除了各个照明模块包括前面解释的光出射结构（诸如布）的需求。

附图说明

参考附图，通过非限制性示例的方式更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地描绘了根据本发明实施例的照明模块的操作原理；

图2示意性地描绘了根据一实施例的照明模块的截面图；

图3示意性地描绘了根据另一实施例的照明模块的截面图；

图4示意性地描绘了根据一实施例的照明模块的俯视图；

图5示意性地描绘了根据另一实施例的照明模块的俯视图；并且

图6示意性地描绘了根据一示例实施例的照明组件的俯视图。

具体实施方式

应当理解，这些附图仅仅是示意性的，并不是按比例绘制的。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

图1示意性地描绘了根据本发明实施例的照明模块10的内部的俯视图，其解释了其操作原理。照明模块10包括多个光引擎40（为了清楚起见，在图1中仅示出了其中的一个），诸如一个或多个ssl元件（例如led），其被布置成通过光引擎40的透光盖30将它们的发光输出引向照明模块10的光出射结构50（诸如光出射窗），该透光盖30可以是透明的、半透明的或漫射的。透光盖30由具有高声学反射率的材料制成，例如声学反射率至少为70%，优选至少为80%，更优选至少为90%，该百分比表示入射在透光盖30上的使声波33在另一方向上偏转的声波33的部分。透光盖30可以由任何具有光学透射和声学反射特性的材料制成，所述材料例如诸如pmma、pet、pc等的聚合物或玻璃材料。透光盖30通常被成形为使得透光盖30的表面部分具有表面法线31，该表面法线31与光出射结构50的表面法线51成非零角度θ，使得入射在该表面部分上的声波33被偏转到邻近光引擎40的区域，吸声构件35位于该区域中，使得偏转的声波33被该材料吸收。例如，角度θ通常大于0°且小于90°，并且可以位于10-80°的范围内、20-70°的范围内或者30-60°的范围内。

以这种方式，照明模块10具有多个第一区域，每个第一区域容纳一个或多个光引擎40，每个第一区域与包括吸声构件35的第二区域相邻。因此，由于（多个）盖30的声学反射性质，光模块30的吸声率或声学抑制与现有技术光模块相当，在现有技术光模块中，整个表面被覆盖在这种吸声构件35中。这是因为吸声构件35具有能够吸收声波33的多个表面；例如，矩形条形吸声构件35具有能够接收声波33的三个暴露表面，即面向光出射结构50的第一表面，其能够吸收穿过光出射结构50的声波33，声波33直接入射在第一表面上，以及从第一表面延伸的一对侧表面，其能够吸收通过相邻透光盖30所致的偏转声波。

透光盖30可以具有面向光出射结构50的连续表面，例如圆锥形表面或另一形状的弯曲表面，或者可以具有面向光出射结构50的多面表面，诸如多边形表面，例如细长的三角形表面、3面或4面金字塔表面、六边形平铺表面、八边形平铺表面等。在又一实施例中，透光盖30形成为挡板。对于本领域技术人员来说，透光盖30的其他合适形状将是立即清楚明白的。

每个第一区域被单独的盖30覆盖，盖30是光学透射的并且是声学反射的。透光盖30可以覆盖多个光引擎40，例如多个ssl元件，其可以被布置为ssl元件的线性阵列，或者可替代地，每个光引擎40可以被单独的透光盖30覆盖。透光盖30可以操作为由它覆盖的一个或多个光引擎40生成的光的混合室，并且可以进一步执行光学功能，例如充当由它覆盖的一个或多个光引擎40产生的光输出的漫射器、透镜、准直器等。

吸声构件35可以具有任何合适的形状，诸如具有矩形截面的块。其他截面形状同样是可行的。在一实施例中，吸声构件35的截面形状被调整为最大化其能够吸收的声学波长光谱的宽度。例如，为此目的，吸声构件35的截面形状可以具有条形、梯形、楔形等。为此目的，吸声构件35可以由多个吸声材料部分形成。例如，与由单片吸声材料形成的矩形条形吸声构件35相比，由相对的楔形部分形成的矩形条形吸声构件35将具有不同的吸声属性。

吸声构件35可以包括一种或多种吸声材料，其可以是能够有效吸收声波33的任何合适的材料。许多这样的材料本身是众所周知的，诸如通常部署在传统吸声瓦中的纤维材料，诸如玻璃棉，诸如三聚氰胺泡沫、聚氨酯泡沫等的基于泡沫的材料以及微穿孔板。这种微穿孔板可以具有一表面面积，该表面面积中的约0.2-0.5%被穿孔有直径在0.05-0.5mm范围内的微孔，尽管其他尺寸当然是同样可行的。这种微穿孔板可以被折叠，以便实现吸声构件35的期望尺寸。吸声材料，例如微穿孔板或任何其他吸声材料，可以填充有物质，例如玻璃棉，这提高了吸声材料的吸声率，以进一步改善照明模块10的声学性能。吸声构件35优选由反光涂层覆盖，例如白色涂料涂层或反射箔，以便最小化由光引擎40生成的入射在吸声构件35上的光的光损耗。

在一实施例中，光引擎40是诸如led的固态照明元件。光引擎40可以被布置成直接或间接照射透光盖30。在这种间接照明的情况下，光模块10可以包括例如容纳光引擎40的腔的反射器或反射表面的布置，该腔将光引擎40的发光输出分布朝向它们的透光盖30重定向。优选地，光引擎40被布置成直接照明布置，以优化光模块10的光学性能。

图2示意性地描绘了根据示例实施例的照明模块10的截面图。照明模块10包括载体20，载体20具有主表面21，主表面21包括多个第一区域23，一个或多个光引擎40位于多个第一区域23中的每一个中，即由载体20承载，每个第一区域23包括至少一个相邻的第二区域25，第二区域25承载吸声构件35。每个第一区域23还包括透光盖30，该透光盖30覆盖存在于该第一区域23中的一个或多个光引擎40，使得由光引擎40发射的光穿过透光盖30并通过其与载体20的第一主表面21相对的光出射结构50射出照明模块10。载体20可以由任何合适的材料制成或包括任何合适的材料，例如诸如金属或木材的声学反射材料，诸如玻璃棉的吸声材料等。载体可以是固体结构，例如连续的金属或木材面板，或者是开口结构，例如金属框架等。

在一些实施例中，光出射结构50可以是孔，或者在替代实施例中，光出射结构50可以包括透声构件，诸如布等，使得照明模块10的内部被限定光出射结构50的透声构件遮挡而免于直视，而声波33可以通过透声构件穿透照明模块10，并且被一个或多个吸声构件35直接吸收或者可以通过一个或多个透光盖30反射到一个或多个吸声构件35上，如上面更详细解释的。在光出射结构50包括这种布的情况下，布可以横跨照明模块10的整个表面，如本领域技术人员将理解的。

可替代地，如将在下面进一步详细解释的，多个照明模块10可以被提供为照明套件，其中照明模块10可以被组合以形成大面积照明装置，例如具有几平方米表面面积的照明面板，在这种情况下，这种布可以横跨组装的照明面板而不是横跨单独的照明模块10。这种大面积照明装置可以由类似的照明模块10构成，例如具有有着诸如30×30、60×60、30×60、30×120cm的尺寸或任何其他合适尺寸的铺瓦形状的照明模块10，这具有以下优点：这样的大面积照明装置可以以更简单的方式组装，同时保持均匀照明的光出射表面，诸如由横跨组装的照明模块10的布限定的光出射表面。为了便于这种模块化照明装置的组装，每个照明模块10可以设置有配合机构，诸如榫槽机构、公-母点击机构等，其有利于将各个照明模块10耦合在一起。例如，这样的配合机构可以设置在限定照明模块10的外壳的侧表面中的一个或多个上。由于这种配合机构本身是众所周知的，因此仅为了简洁起见，将不进一步详细解释它们。

图3示意性地描绘了根据另一示例实施例的照明模块10的截面图，其中载体20包括多个腔27，每个腔27容纳一个或多个光引擎40。在该实施例中，载体20可以由吸声材料制成，使得穿透腔27的声波22也被吸收，从而进一步提高照明模块10的声学性能。在该实施例中，为了优化照明模块10的光学性能，每个腔27的内表面或至少侧壁带有反光层，诸如白色涂料涂层或反光箔，以便增加由一个或多个光引擎40生成的射出腔27并且随后通过照明模块10的光出射结构50射出照明模块10的光量。

载体20的主表面21上的第一区域23和第二区域25可以限定区域的规则图案，诸如图4中示意性描绘的条纹或斑马图案或者图5中示意性描绘的棋盘图案，图4示出了根据示例实施例的通过光出射结构50（未示出）的照明模块10的俯视图，图5示出了根据另一示例实施例的通过光出射结构50（未示出）的照明模块10的俯视图。其他规则图案，例如蜂窝图案、三角形图案等，当然同样可行。作为另一示例，图4的斑马图案中的每个第一区域23承载由公共细长的透光盖30覆盖的多个光引擎40，斑马图案包括由细长第二区域25交替的细长第一区域23，吸声构件35（例如条形构件35）位于细长第二区域25中，以吸收直接入射到其上或由透光盖30反射的声波33，如前所述。可替代地，每个光引擎40可以由单独的透光盖30覆盖。

在图5中示意性描绘的棋盘图案中，每个第一区域23容纳一个光引擎40，其中每个光引擎40由它自己的透光盖30覆盖。为此目的，可以考虑前面借助于图1描述的透光盖30的任何合适的实施例。例如，透光盖30可以是金字塔形盖，其将入射声波33偏转到与第一区域23相邻的第二区域25中的吸声构件35上，如前所述。

如前所述，多个照明模块10可以作为照明套件提供，其中照明模块10可以组装成大面积照明装置。在照明模块10包括如上所述的这种规则图案的情况下，这样组装的照明装置跨其表面区域具有基本均匀的吸音特性，特别是在照明套件中使用相同的照明模块10的情况下。可替代地，照明套件可以包括具有不同规则图案的照明模块10，使得通过将具有特定规则图案的照明模块10定位在大面积照明装置的特定位置内，可以调节组装的大面积照明装置的整体声学性能。

在这种规则图案具有方向性质的情况下，诸如例如在图4中示意性描绘的斑马图案的情况下，如果所有照明模块10的方向规则图案在组装的大面积照明装置中对齐，则由这种照明模块10组装的大面积照明装置的整体声学性能可能是方向相关的。为了在这种大面积照明装置100中创建方向独立的声学性能，可以组装如图6中示意性描绘的照明模块10的交替图案，其中每个照明模块10具有其在第一方向（例如竖直方向）上延伸的方向图案，相邻的照明模块10具有其在垂直于第一方向的第二方向（例如水平方向）上延伸的方向图案，使得大面积照明装置100的整体声学性能变得方向独立。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多可替代的实施例，而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括几个不同元件的硬件来实现。在列举了几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。