专利名称：照明装置的制作方法
技术领域：
本发明的一个方面涉及一种照明装置。
背景技术：
传统上，使用各种照明装置用于室内照明等等。其中存在将来自照明装置侧的光朝向照明装置的输出表面(也称为前侧或空间侧)反射或折射的照明装置。专利文献I描述了一种与这种照明装置类似的背光装置，该背光装置包括设置在中空光回收腔内的至少一个半镜面反射表面元件，以及设置在该中空光回收腔内的、用于发光的至少一个光源。该背光装置被构造为使得至少一个光源在中空光回收腔内在有限的角度范围上发光。
发明内容
本发明要解决的技术问题如果来自侧的·光被简单地朝向输出表面引导，将在来自输出表面的光中产生不均匀。因此要求提高在整个输出表面上的照明强度均匀性。解决问题的手段根据本发明的一个方面的照明装置包括:外壳，其包括形成中空光回收腔的前侧和后侧，该光回收腔具有输出表面；以及光源，其设置在形成该光回收腔的第一横向侧上。该后侧是倾斜的，使得从前侧到后侧的距离严格单调地从第一横向侧向第二横向侧递减，该第二横向侧与第一横向侧相对。根据该方面，后侧是倾斜的，使得距光源的距离越大，在前侧和后侧之间的距离逐渐变得越窄，使得从被设置在横向侧中的光源发射的光被从在后侧上的任意位置朝向输出表面反射。因此，难以在输出表面上的任意两点之间产生照明强度上的差别。换言之，能够提高在整个输出表面上的照明强度均匀性。在根据另一方面的照明装置中，后侧的倾斜可以由至少二阶的多项式曲线限定。在根据又一方面的照明装置中，后侧可以包括朝向前侧突出的部分，以及在远离前侧的方向上突出的部分。在根据又一方面的照明装置中，光源的光轴可以与后侧交叉。在根据又一方面的照明装置中，从光源的光轴与后侧的交叉点到第一横向侧的第一距离可以不大于从该交叉点到第二横向侧的第二距离；并且第一和第二距离每个都是沿着光轴的长度。在根据又一方面的照明装置中，从后侧到在第一横向侧上的光源的距离不大于后侧的高度差异的一半。在根据又一方面的照明装置中，第二横向侧的高度可以不小于第一横向侧的高度的 30%。本发明的效果根据本发明的方面，能够提高在整个输出表面的照明强度的均匀性。
图1是本发明的实施例中的照明装置的透视图；图2是示出图1中的照明装置的内部的透视图；图3是示出在实施例中的后侧的一种形式的示图；图4是示出在实施例中的后侧的另一种形式的示图；图5示出在工作示例中的照明强度的测量点；以及图6是示出各个工作示例的照明装置和各个比较示例的照明强度的示图。
具体实施例方式以下在参考·附图的同时详细描述本发明的实施例。注意在附图的描述中，类似的或相同的部件被指定以相同的附图标记，并且将省略其重复描述。首先，将使用图1至图4描述根据实施例的照明装置10的配置。如在图1中所示，照明装置10的外壳(外部视图)11是平坦的、近似直角平行六面体的，具有宽表面作为光输出表面12。外壳的尺寸可以被任意地确定,例如输出表面可以是正方形或矩形。在该专利说明书中，夕卜壳11的输出表面12对应于前侧,并且与前侧相对的侧被称为外壳11的后侧
13。输出表面可以被认为与外壳的前侧相同，使得在下文中，它们都可以由相同的附图标记指示。如在图2中所示，外壳11的内部是中空光回收腔14。该腔14由外壳11的前侧(输出表面)12、后侧13，以及四个横向侧形成。通过层压工艺将几乎全反射光的反射性材料施加到每个横向侧和后侧13的内侧(换言之，内壁)。反射性材料的示例包括银反射板、ESR或DF2000MA (由3M制造)等，但是反射性材料不限于此。输出表面12由例如具有半镜面反射表面属性的膜,或者包括具有半镜面反射表面属性的膜的多层光学膜形成。在此，具有半镜面反射表面属性的膜是具有如下属性的膜:几乎不存在由于吸收等造成的光学损失，并且入射光的一部分被反射而其余光被透射。因此，在具有半镜面反射表面属性的膜中，“反射光+透射光 入射光”的关系成立。具有半镜面反射表面属性的膜具有例如共挤出聚合物微层(coextruded polymermicrolayer)(多层构造),其已经在适当的条件下被定向，以产生期望的折射率关系和期望的反射特性。在制造具有半镜面反射表面属性的膜时，微层的数量、层厚度属性、折射率等已经被选择，以获得期望的半球反射率。由此，具有半镜面反射表面属性的膜可以被称为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几乎等于I。在此半球反射率是反射光的总通量与从所有方向到该膜表面上的入射光的总通量的比率。此夕卜，半球透射率是透射光的总通量与从所有方向到该膜表面上的入射光的总通量的比率。具有半镜面反射表面属性的膜可以是偏振膜，或者其可以不是偏振膜。此外，具有半镜面反射表面属性的膜可以具有非对称反射属性，或者其可以具有带有对称性的多层构造。在PCT申请N0.2010-528430的公布的日译文中公开了这种具有半镜面反射表面属性的膜的构造和属性。多层光学膜可以是在一侧上具有珠涂覆(coating of bead)的、具有半镜面反射表面属性的膜。珠涂覆可以由例如在聚合物粘合剂中的多个微细珠形成，诸如公知的透明树脂微细珠(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)珠)，或玻璃珠等。替代地，多层光学膜可以是在一侧上具有珠涂覆而在另一侧上施加有透明树脂漫射板的、具有半镜面反射表面属性的膜。在漫射板中使用的透明树脂可以是例如聚碳酸酯，但是漫射板不限于此。输出表面12可以由除上述具有半镜面反射表面属性的膜或多层光学膜之外的材料形成，并且其可以由这些膜和其他材料的组合形成。将光发射到腔14中的多个发光二极管(LED) 15在水平方向上(换言之，沿着在前侧12和第一横向侧16之间的边界)在外壳11的一个横向侧(第一横向侧)16上被安装成一行。因此，该照明装置10是单侧侧光型。各个LED15被安装在第一横向侧16中，使得其光轴近似地与前侧12平行。对于安装的LED15的数量没有限制。此外，也可以在第一横向侧16上提供两行或更多行LED。与如在图1中示出的、外壳11的等高的前侧12相反，如在图2中所示，后侧13是倾斜的。具体地，后侧13是倾斜的，使得从前侧12到后侧13的距离从第一横向侧16到与第一横向侧16相对的第二横向侧17严格单调递减。这意味着后侧13从安装LED15的第一横向侧16朝向第二横向侧17地逐渐接近前侧12。如果将从后侧13到前侧12的方向认为是外壳11的高度方向，·则由于后侧13的倾斜，光回收腔14的高度随着距LED15的距离逐渐地变得更低。使用图3详细解释了该倾斜的一种形式。图3是示出后侧13的倾斜的示图，并且光回收腔14沿着LED15的光轴的宽度方向作为X轴，而腔14的高度方向作为Y轴。该示图用于具有光回收腔14的宽度和深度为600mm、且高度为IOOmm的照明装置10。在该示图上，位置x=0对应于第一横向侧16，并且位置x=600对应于第二横向侧17。位置y=100对应于前侧(输出表面)12。第一横向侧16的高度是100mm，并且第二横向侧17的高度是50mm，因此后侧13的高度差异是50mm。该图示出发现当LED15的位置被设置在距后侧135mm的距离处时在输出表面12处给予光良好的均匀性的、后侧13的倾斜的一个实例。如在该图中所示，示意后侧13的曲线被示为单调增加函数y=f (X)。这里,对于在X轴上的任意两个点XpX2,如果X1G2,则单调增加函数f (X)满足函数f (X1Xf (X2),因此f (X)是严格单调增加函数。换言之,后侧13随着从第一横向侧16朝向第二横向侧17的距离连续地接近前侧12。还可以说，在沿着LED15的光轴的方向上，后侧13无任何部分平行于前侧12。如果图3中的曲线被表达为多项式曲线，则函数f (X)由如在下面示出的各种多项式方程表达。例如，“E-07”示意10_7，并且“E-05”示意10_5。如果该曲线由二次函数表达，则函数f (X)由以下方程表达。在此情形中，升高到(R-2值)的幂的相关系数为0.9949。f (X) =0.0001x2+0.0061x如果该曲线由三次函数表达，则函数f (X)由以下方程表达。在此情形中，R-2值为 0.9993。f (x) =-2E-07x3+0.0003x2+0.0217x如果该曲线由四次函数表达，则函数f (X)由以下等式表达。在此情形中，R-2值为I。
f (x) =-5E-10x4+4E-07x3+9E-05x2-0.0014x如果该曲线由五次函数表达，则函数f (X)由以下等式表达。在此情形中，R-2值为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，从而2次或者更高次的多项式曲线很好地描述了后侧13的倾斜。在图3中的实例中，后侧13包括朝向前侧12突出的部分(X的范围从大约350mm到600mm),和沿着远离前侧12的方向突出的部分(x的范围从Omm到大约350mm)。因此，用于三次或者更高次函数的R-2值高于用于二次函数的R-2值。对于LED15沿着光回收腔14的高度方向的安装位置进行关注，LED15被设置在第一横向侧16中，从而LED15的光轴与后侧13交叉。然而，LED15是高度定向的光源，从而从LED15发射的光·在此之上首先在后侧13处反射的范围应该是宽广的。因此认为应该如此设置LED15，使得例如从交叉点到第一横向侧16的第一距离不大于从交叉点到第二横向侧17的第二距离。这里，第一和第二距离是沿着LED15的光轴的距离。使得第一距离不大于第二距离意味着在靠近后侧13的位置中设置LED15。在图3中的实例中，第一距离为大约200mm,并且第二距离为大约400mm。在图4中示出后侧13的倾斜的另一种形式。图4中的曲线图涉及一种灯具10，该灯具10具有150mm的、光回收腔14沿着LED15的光轴的长度，和18mm的高度。在该图上，位置x=0对应于第一横向侧16，并且位置x=150对应于第二横向侧17，并且位置y=18对应于前侧(输出表面)12。第一横向侧16的高度为18mm，并且第二横向侧17的高度为大约5.6_。因此,后侧13的水平差为大约12.4_。该图示出发现当LED15的位置被设置在距后侧135mm的距离处时在输出表面12处给予光良好的均匀性的、后侧13的倾斜的一个实例。该图也能够由二次或者更高次(严格)单调增加函数y=f (X)表达。在图4中的实例中，后侧13包括朝向前侧12突出的部分(X的范围从大约80mm到150mm),和沿着远离前侧12的方向突出的部分(x的范围从Omm到大约80mm)。在图4中的实例中，LED15也被设置在第一横向侧16中从而LED15的光轴与后侧13交叉。更加具体地，为了确保在后侧13处从LED15发射的光的第一次反射的、更加宽广的范围，LED被如此设置，使得在第一横向侧16上从后侧13到LED15的距离不大于后侧13的水平差的一半。在图4中的实例中，从后侧13到LED15的距离为5mm，这小于后侧13的
水平差的一半。如以上解释地，根据本实施例，后侧13倾斜，从而距光源(LED15)的距离越大，在前侧12和后侧13之间的距离变得逐渐地越窄，从而从光源发射的光在后侧13上的任意位置处被朝向输出表面12反射。因此难以在输出表面12上的任意两个点之间产生照明强度差异。换言之，在整个输出表面12上增加照明强度的均匀性是可能的。而且，通过朝向输出表面12引导从LED15发射的光，光能够容易地从光回收腔14泄漏，从而光输出比率是高的。作为增加灯具的照明强度的均匀性的另一种方法，还可以考虑使用光导板。然而，如果使用光导板，则灯具将变得更重，并且存在灯具将变得难以操纵的可能性。而且，如果使用光导板，则光输出比率将降低。在本实施例中，通过适当地形成后侧13的形状，不使用光导板而获得了照明强度均匀性的效果和高的光输出比率。实例在下文中，基于工作实例详细地解释根据本发明的照明装置的方面，但是照明装置的构造不限于以下工作实例。使用宽度、深度、高度分别为600mm、600mm、100mm的壳体生产了一种根据工作
实例的照明装置。壳体的后侧和四个横向侧由在内部层叠有镜膜(由3M公司制造的DF2000MA)的0.5mm厚的铝片形成。由3M制公司造的包括半镜面反射薄膜的多层光学薄膜被使用在输出表面中(壳体的前侧)。在一个横向侧上，安装有两个光源，每个光源由在水平方向上成排布置的多个LED (由美国3M公司制造)构成。因此，该照明装置是单侧型的。每个光源的安装位置距后侧为5_和15_。壳体的后侧如在图3的曲线图中所示地倾斜。壳体的每个表面均非常薄，因此在图3中所示的光回收腔的尺寸几乎与壳体的尺寸相同。
·
如比较例地生产了四种类型的照明装置。根据比较例的每个照明装置的组成设备如下。(比较例I)照明装置的壳体的尺寸与工作例的尺寸相同，即，600mmX600mmX 100mm。涂覆到壳体的内侧的反光材料以及用作输出表面的薄膜与工作实例相同。与工作实例不同的点是后侧和光源。具体地，后侧是平坦的，并且后侧被设置成与前侧平行。因此，在比较例I中，后侧不是倾斜的，并且光回收腔的高度在任意点处均是100mm。每个均由在水平方向上成排布置的多个LED构成的两个光源彼此面对地设置在两个横向侧的每个中。这意味着光源被设置在上述实施例中的第一横向侧和第二横向侧中，并且因此照明装置是双侧型。两个光源在第一横向侧和第二横向侧中的安装位置距后侧为5mm和15mm。(比较例2至4)通过改变根据比较例I的照明装置的壳体和光回收腔的高度得到比较例2至4。具体地，在比较例2、3、4中的高度分别为75mm、60mm和50mm。(照明强度的比较)对于工作例和比较例I至4测量了在输出表面处的照明强度。如图5所示，共有9个测量点:输出表面的四个角部(L-1、L-3、R-1、R-3);四个侧面中的每个的中点(L-2、R-2、C-U C-3);以及输出表面的中心(C-2)。这里，图5中的附图标记SL表示设置在工作例和每个比较例中的光源，并且附图标记SR表示仅设置在每个比较例中的光源。在工作例和每个比较例中，在LED打开10分钟后，在输出表面上的九个点处的照明强度使用数字式照度计(Mastech LX1330B)来测量。工作实例和每个比较例的测量结果在下面的表I中示出(9个点的照明强度、平均照明强度、相对于比较例I的输出效率、照明强度的标准偏差以及照明强度的一致性)。此夕卜，图6示出在表I中示出的9个点的照明强度的曲线图。在表I中，相对于比较例I的输出效率是被如下解释的百分数值:表示与比较例I相比增加了多少平均照明强度。如果平均偏差小于700，则照明强度的一致性被评价为“良好”，如果平均偏差大于等于700，则评价为“差”。表I
权利要求
1.一种照明装置，包括: 外壳，所述外壳包括形成中空光回收腔的前侧和后侧，所述光回收腔具有输出表面；以及 光源，所述光源设置在形成所述光回收腔的第一横向侧上； 其中 所述后侧是倾斜的，使得从所述前侧到所述后侧的距离从所述第一横向侧向第二横向侧严格单调递减，所述第二横向侧与所述第一横向侧相对。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述后侧的倾斜由至少二阶的多项式曲线限 定。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中所述后侧包括: 朝向所述前侧突出的部分，以及 在远离所述前侧的方向上突出的部分。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的照明装置，其中所述光源的光轴与所述后侧交叉。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中从所述光源的所述光轴与所述后侧的交叉点到所述第一横向侧的第一距离不大于从所述交叉点到所述第二横向侧的第二距离；并且所述第一和第二距离每个都是沿着所述光轴的长度。
6.根据权利要求4所述的照明装置，其中从所述后侧到在所述第一横向侧上的所述光源的距离不大于所述后侧的高度差异的一半。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的照明装置，其中所述第二横向侧的高度不小于所述第一横向侧的高度的30%。
全文摘要
本发明涉及一种照明装置。为了提高在整个输出表面上的照明强度均匀性，提供一种照明装置，包括外壳，其具有形成中空光回收腔的前侧和后侧，该光回收腔具有输出表面；以及光源，其设置在形成光回收腔的第一横向侧上。该后侧是倾斜的，使得从前侧到后侧的距离从第一横向侧向第二横向侧严格单调递减，该第二横向侧与第一横向侧相对。
文档编号F21S2/00GK103225752SQ201310036730
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月30日 优先权日2012年1月30日
发明者古泽正明, 加里·H·保尔森, 吉勒·J·伯努瓦 申请人:3M创新有限公司