本发明涉及一种用于模拟自然照明并包括红外光源的照明系统。
背景技术：
众所周知，用于室内环境的人工照明系统是现在非常适用的，其具有改善用户的视觉舒适性的目的。具体地，具有用于模拟自然照明的已知的照明系统，即，在户外环境中发现的照明类型。
例如，欧洲专利申请ep2304480描述了一种照明系统，该照明系统包括能够生成可见光的光源和包含纳米粒子的面板。使用时，面板接收来自光源的光射线并用作为通常所说的雷利散射体，即，其以类似于在晴朗天空状态下在地球大气层中出现的光射线的方式散射光射线。关于在欧洲专利申请ep2304480中指出的面板的更多细节在欧洲专利申请ep2304478进行说明。
具体地，在欧洲专利申请ep2304480中说明的照明系统模拟自然照明，因为其在该照明系统照射的环境内部产生具有低的相关色温度(cct)的直射光，这模拟了来自太阳的直射光并在照明物体存在的情况下产生阴影；此外，照明系统产生高的相关色温度漫射光，这模拟了日光并赋予阴影浅蓝色色调。
作为替代，于2013年11月14日提交的专利申请pct/ib2013/060141描述了一种照明系统，该照明系统基于以下细节：假定光源在背景中突出并由观察者通过雷利散射体面板进行观察，如果背景一致，观察者在感知光源的有效距离方面具有困难。在实践中，照明系统基于以下细节：只要由光源产生的光在观察者的视野范围内，则观察者被引导以将从散射体面板发射的光感知为来自实际上无穷远的距离。实际上，散射体面板用作第二光辐射源，由于高度的空间一致性，其防止观察者评估他/她与散射体面板分开的有效距离。
在专利申请pct/ib2013/060141中说明的照明系统能以高度可靠的方式有效地模拟自然照明状态，并且具体地能够产生可见光学刺激，该可见光学刺激完全比得上当空间通过窗口被照明时产生的那些光学刺激。然而，虽然实际上当观察者处于通过窗口照明的空间中时，他/她还经受不同类型的刺激，但是这种照明系统将其本身精确地限制为纯视觉本性的人工复制刺激。
技术实现要素：
因此，本发明的目标在于提供一种照明系统，该照明系统至少部分地克服已知技术的缺点。
根据本发明，提供了一种如所附权利要求中所限定的照明系统。
附图说明
为了更透彻地理解本发明，现将单纯通过非限制性实例和参照附图的方式说明一些实施例，其中：
图1、4和9示意性地显示了这种照明系统的实施例的立体图；
图2示意性地显示了在这种照明系统的在一个实施例中使用的照明设备的立体图；
图3a和3b示意性地显示了红外光源的横截面；
图5示意性地显示了耦合至这种照明系统的系统的横截面；
图6和7示意性地显示了这种耦合至空间的照明系统的实施例的横截面；和
图8示意性地显示了这种照明系统的一个实施例的一部分的横截面。
具体实施方式
图1显示了照明系统1，照明系统1包括第一光源2和散射体面板4，其中在没有任何一般性损失的情况下，散射体面板具有平行六面体的形状和例如1微米和50毫米之间、优选地在10微米和15毫米之间的厚度。应该注意的是，在本说明书的上下文中，术语面板不排除面板是柔性的而不是刚性的。
散射体面板4分别由彼此平行的第一表面s1和第二表面s2限定上方和下方。此外，照明系统1包括反射系统5，反射系统5包括至少一个镜子6并被光学地插入在第一光源2和散射体面板4之间，如在下文中所述。为了简化说明，可以在下文中认为，甚至在其中还存在有镜子(实例未示出)的实例中认为：镜子6是在散射体面板4之前的最后的镜子；换句话说，给出由反射系统5形成的、并将可见光源2连接至散射体面板4的、并且具体地连接至第一表面s1的光学路径，镜子6在散射体面板4之前引起光学路径的最后偏移(即在方向上的最后改变)。
可见光源2主要发射可见射线，即，具有在400nm和700nm之间的范围内的波长的射线；具体地，可见光源2发射具有在400nm和700nm之间的范围内的辐射通量中的大部分的电磁辐射，例如至少55％、优选地至少70％、和更优选地至少80％的辐射通量。这种(400nm和700nm之间的)可见射线的定义被保持在余下的本说明书中。
具体地，可见光源2发射具有δλ谱宽的可见光，优选地大于100nm、更优选地大于170nm。谱宽δλ可以被规定为可见光源2的波长谱的标准偏差。在下文中说明可见光源2的更多细节。
散射体面板4象雷利散射器一样工作，即，散射体面板基本上不吸收可见射线并相对于长波长分量更有效地散射光的短波长分量。具体地，散射体面板4相对于具有波长λ＝650nm(红色)的光射线更有效地(至少1.2倍、优选地至少1.4倍、并且更优选地至少1.6倍)散射具有波长λ＝450nm(蓝色)的光射线，通过漫射光的辐射功率和入射光的辐射功率之间的比率给出散射效率。
详细地，假定通过远离散射体面板4放置的国际照明技术委员会(cie)d65标准点光源产生标准光束(因此波束由相互平行的光射线组成)垂直地照射(impinges)在第一表面s1上，则散射体面板4使标准光束分成以下分量：
-传输分量，传输分量由通过散射体面板4并没有经受显著偏差的标准光束的光射线形成，即，该标准光束的光射线经受小于例如0.1°的偏差，具有与冲击(strikes)散射体面板4的标准光束相关联的总光通量的部分τdiretta的光通量；
-向前散射分量，向前散射分量由沿一定方向离开第二表面s2的标准光束的光射线形成，该一定方向分布在垂直于第二表面s2的方向周围(除垂直方向和与这种垂直方向相差小于例如0.1°的角度的方向之外的方向)，具有与照射在散射体面板4上的标准光束相关联的总光通量的部分τdiffusa的光通量；
-向后散射分量，向后散射分量由沿一定方向离开第一表面s1的标准光束的光射线形成，该一定方向分布在垂直于第一表面s1的方向周围(除垂直方向和与这种垂直方向相差小于例如0.1°的角度的方向之外的方向)，具有与照射在散射体面板4上的标准光束相关联的总光通量的部分ρdiffusa的光通量；和
-反射分量，反射分量由沿一定方向离开表面s1的标准光束的光射线形成，该一定方向分布在垂直于第一表面s1的方向周围并且与垂直方向相差例如小于0.1°的角度，具有与冲击散射体4的标准光束相关联的总光通量的部分ρdiretta的光通量。
在更细节的部分中，散射体面板4的光学性质如下所述：
-τdiffusa落在0.05-0.5、优选地0.07-0.4、更优选地0.1-0.3、并且甚至更优选地0.15-0.25的范围内；
-向前散射分量的平均相关色温度cct_tdiffusa高于传输分量的平均相关色温度cct_tdiretta，即，cct_tdiffusa＞h*cct_tdiretta，其中h＝1.2、优选地h＝1.3、并且更优选地h＝1.5；
-优选地，散射体面板4不吸收显著量的入射光，即，和tdiretta+tdiffusa+ρdiretta+ρdiffusa至少等于0.8、优选地为0.9、更优选地为0.95、并且甚至更优选地为0.97；
-优选地，散射体面板4主要向前散射，即，tdiffusa＞η*ρdiffusa，其中η最少等于1.1、优选地η＝1.3、更优选地η＝1.5、并且甚至更优选地η＝2；和
-优选地，散射体面板4具有低反射，即，ρdiretta＜0.09、优选地＜0.06、更优选地＜0.03、并且甚至更优选地＜0.02。
从结构观点，散射体面板4包括第一材料的固体基质(优选地玻璃或砂子可溶解凝胶，因为可见且红外辐射不被吸收，或热塑性树脂、热固性树脂、光硬化树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、树脂基聚酯、树脂基聚苯乙烯、聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、树脂基聚乙烯醇、丁酸树脂、树脂基氟、醋酸乙烯树脂或诸如聚碳酸酯的塑料、液晶聚合物、聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚丙烯酸酯、非晶聚烯烃或其混合物或共聚物)，其中第二材料的纳米粒子(例如，诸如氧化锌、二氧化钛、二氧化皓，二氧化硅、氧化铝的无机氧化物，或聚合物材料，或这些材料的两个或多个的组合)是分散的，第二材料具有不同于第一材料的折射率的折射率。大致上，第一材料和第二材料都不吸收可见电磁辐射。因此，虽然其它实施例可能包括例如磷光体或萤光元件(未示出)，但是散射体面板4没有磷光体或萤光元件，在其它实施例中，散射体面板4包含一个或多个这些磷光体或萤光元件。
在通常没有任何损失的情况下，在图1所示的实施例中，散射体面板4是均匀的，在给定散射体面板4的任一点的情况下，在该点中的散射体面板的物理特性不取决于实际点。此外，散射体面板4是单片的，即，固体基质由于通过粘结或机械法方式连接而不显示任何中断。此外，散射体面板4没有孔/空腔，即，第一表面s1和第二表面s2为简单连接。散射体面板4的这些特征不是本发明的目的所必须的，而是使散射体面板4更便于制造。
详细地，纳米粒子可以单分散或多分散；此外，纳米粒子可以为球形或具有其它形状。纳米粒子的有效直径d(见下文用于限定非球形的情况)落入[5nm-350nm]、优选地[10nm-250nm]、更优选地[40nm-180nm]、并且甚至更优选地[60nm-150nm]的范围内，有效直径d由纳米粒子的直径和第一材料的折射率的乘积给出。在非球状纳米粒子的情况下，有效直径d可以被规定为等积(equivalent)球状颗粒的有效直径，即，球状颗粒的有效直径具有上述颗粒相同的体积；在这点上，等积球状颗粒具有被称为等积直径的直径，并且使得等积球状颗粒精确地具有与相应颗粒相同的体积。
仍参照散射体面板4，其在可见光谱中至少部分地半透明，因此，允许能够形成图像的光的传输。在这点上，正如前面提到的那样并且在本说明书的范围内，除了其中另外规定的，通过光学元件“被传输”的光被理解为光射线的照射在光学元件并且通过光学元件的一部分，没有经历可归咎于散射过程的显著角度偏差，例如偏斜小于0.1°的角度。此外，如果光学元件传输这种光束的至少一部分，则光学元件对于入射在其上的给定光束来说被认为是至少部分地透明。
具体地，仍考虑上述通过远离散射体面板4放置的并垂直引导到散射体面板4上的d65标准点光源产生的标准光束，优选地，散射体面板4使得至少50％、更优选地70％、并且甚至更优选地85％的标准光束的光射线通过散射体面板4发射到具有孔径张角的锥形部内部，孔径张角被测量为“半峰全宽”(fwhm)，不大于8°、优选地不大于4°、并且甚至更优选地不大于2°。
再次参照图1所示的实施例，照明系统1经由散射体面板4光学地耦合至例如通过空间7(即闭合或没有任何盖部遮盖的环境)形成的封闭环境。例如，散射体面板4能够使可见光源2光学地耦合至空间7，空间7仅为图1所示的底面f的一部分。
照明系统1还包括第二光源15，第二光源15应该相当于在下文中所述的红外光源15。
在更多细节中，红外光源15发射红外射线，即，具有在0.7微米到1毫米之间、优选地在0.7微米和25微米之间、并且更优选地在0.7微米到10微米之间的范围内的波长的射线，该射线包括在0.7微米和1.44微米之间(又名近红外线或ir-a)的光谱区和在1.44微米和3微米之间(又名短波长红外线或ir-b)的光谱区和具有波长比3微米(又名长波长红外线或ir-c)的光谱区。
具体地，红外光源15发射具有辐射通量中大多数的电磁辐射，例如至少55％，优选地至少70％，并且更优选地至少80％的在0.7微米和3微米之间的范围内的辐射通量。此外，红外光源15大致不发射可见光，如下文中更详细地描述。
红外光源15可以包括例如发射红外线而不是可见光谱的led，诸如发射800nm和1μm之间的区域的led，例如，发射810nm处、或850nm处、或880nm处、或940nm处或950nm处的led。
在一些结构中，红外射线源不包括任何光学-光学变换器，例如吸收给定波长的光并重新发射更长波长的光。
红外射线源可以包括普朗克发射器，即，在给定温度下发射靠近黑体光谱的光谱的源，给定温度例如包括在3000k和300k之间、优选地在2000k和500k之间、并且更优选地在1500k和1000k之间的温度。
红外光源15可以使得辐射通量的光谱密度对波长的依赖性产生落入红外光谱范围内的峰值，优选地在1微米和2.5微米之间、更优选地在1.2微米和2微米之间、并且甚至更优选地在1.3微米和1.6微米之间的区域中。为此，红外光源15可以包括普朗克辐射器，该辐射器优选地具有1160-2900k、更优选地具有1450-2416k、并且甚至更优选地具有1810-2230k的温度。此外，红外光源15优选地没有例如磷光体的光学-光学类型的波长转换器。
例如，红外射线源可以包括电阻器或辐射单元，电流通过诸如细丝或卤灯流过所述电阻器，所述辐射单元通过诸如丙烷、自然气、或丁烷的气体燃料、或诸如柴油、酒精、液化石油气或石蜡的液体燃料的、或诸如木材、煤炭或泥煤燃烧加热。红外射线源还可以包括在例如低于100℃的温度的低温工作的辐射面板，辐射面板在ir-c区域中发射，该面板由例如陶瓷材料、镍或碳纤维制造。
在一些结构中，例如在包括普朗克辐射器的源的情况下，例如普朗克辐射器在高于1000k以上、或高于2000k以上、或高于2500k以上的温度，红外射线源可以包括或被光学耦合至低通滤光器(图1中未示出)，低通滤光器被设计成能过滤(因此移除)通过上述源发射的射线中的可见光分量。例如，这种低通滤光器可以经由半导体材料通过吸收具有低于700nm、或低于800nm、或低于900nm波长的射线进行操作，半导体材料具有用于与切断频率相对应的光子能量值的带间隙。低通滤光器还可以通过反射可见射线分量和传输红外分量进行操作，可见射线分量例如为具有低于700nm、或低于800nm、或低于900nm的波长的分量。
在一个结构中，红外射线源单独或主要在ir-a区域中产生射线，例如在780nm和1400nm之间的区域中，在近似1300℃的温度下。由于短波长，这种结构能够使红外射线准直相对精确。
在不同结构中，红外射线源单独或主要在ir-b和ir-c区域中产生射线，大致没有射线产生在ir-a区域中，或在ir-a区域中包含有限的功率部分，例如小于40％、优选地小于25％、并且甚至更优选地小于15％的总功率的一小部分。实际上，不管太阳辐射包含ir-a多于其它任何东西的事实，由于用于ir-a的皮肤的高反射(＞35％)和真皮下的ir-a射线的高穿透性，用于产生人体舒适升温的红外射线的更有效性通过ir-b和ir-c射线获得。ir-a可以实际上被传输到皮下脂肪层中，贯穿真皮并加热毛球、皮脂腺、神经和汗腺。由于高能量、高传输和低吸收，ir-a射线可以损坏皮肤，并为此原因，ir-a射线最少表示为针对舒适升温而使用。
在另外结构中，红外射线源主要包含在ir-b区域中的射线，例如在ir-b中包含至少55％的功率、或至少60％、或优选地70％、或更优选地至少80％的功率。例如，源包括在500℃和800℃之间的温度处的发射器。由于这种光谱区中的水的吸收效率，ir-b被皮肤有效地吸收，并被传输通过表皮至真皮之下的层，然而并没有加热皮肤的功能器官(腺体、神经等)。
在另外的结构中，红外射线源主要包含在ir-c区域中的射线，例如在ir-c中包含至少55％的功率、或优选地至少70％、或更优选地至少80％的功率。ir-c是确保通过皮肤最大吸收的射线，该射线被或多或少地完全吸收在表层或表皮中，使效率最大化并且使对皮肤的伤害风险最小化。使用ir-c的缺陷是源的高成本，以及对射线的精确方向的设定更困难。
在不同结构中，红外射线源包含ir-a、ir-b和ir-c的全部贡献；例如，红外光源可以主要包含ir-b，具有例如ir-b的至少55％的功率、或至少60％、或优选地70％、或更优选地至少80％的功率，同时其余功率被或多或少地相等地细分在ir-a和ir-c之间，例如确保p(ir-a)/p(ir-b)的功率比在0.5和1.5之间、优选地在0.7和1.3之间、或更优选地在0.8和1.2之间。这种结构确保了所有皮层的最优加热，确保了效率、舒适性、成本和健康相关安全之间的最佳平衡。
可见光源2和红外光源15彼此不同，并且基于不同的物理现象(例如与可能的光学变换至第一频率和第二频率相关联的自生/受激发射或黑体发射)独立地产生射线。因此，发射的总射线的每单位波长的辐射通量可以产生在可见光谱中(例如在470nm处)的峰值和在红外光谱(例如在1.4微米处)中的峰值中的至少一个峰值。此外，指示通过可见光源2发射的每单位波长的辐射通量的光谱的可见光区域中的整体作为pvis，和指示通过红外光源15发射的每单位波长的辐射通量的光谱的红外区域中的整体作为pir，优选地给出pvis/pir＜0.3，更优选地pvis/pir＜0.1，并且甚至更优选地pvis/pir＜0.05。
在下文中，通过红外光源15发射的射线将被称为红外光束。如之前所述的，红外光束在可见光谱中基本上没有分量。
如图1所示，已经说明了镜子6限定反射表面sx的凹入类型。
详细地，反射表面sx具有凹面的形状，例如具有柱形对称的抛物面，即，其具有抛物柱面的一部分的形状，该部分通过抛物柱面与三个切断平面相交而获得。在这点上，众所周知，给定抛物线发生器和基准线r，抛物柱面是由与基准线r平行并入射在抛物线发生器上的线形成的条带表面；换句话说，抛物柱面通过沿基准线r平移抛物线发生器而获得。在下文中，基准线r还被称作圆柱体的轴线，并与xyz垂直坐标系统的x-轴线相重合。此外，抛物线的形成抛物柱面的聚焦线与x-轴线重合(在图1中，xyz坐标系统被示出在偏置位置，用于简化视觉)。在基本没有任何损失的情况下，还可以假定xy平面平行于空间7的底面f，而且抛物线的顶点与聚焦线垂直对齐，即，与z-轴线平行。为完整起见，在图1中，角度θx和θy用于分别表示xz平面中和yz平面中的角方向。
再次，参照可见光源2，其包括照明设备126，照明设备126具有沿x-轴线的细长形状，以便沿聚焦线以第一近似值被放置。此外，假定通过照明设备126产生的最大光通量的方向平行于z-轴线。
实际上，参照作为可见光束的通过照明设备126发射的可见射线，反射表面sx接收可见光束并反射可见光束，在yz平面中准直可见光束。换句话说，反射光束在yz平面中具有发散量，以其自身已知的方式，其依赖于反射表面sx的焦点长度，以及在其它情况下，依赖于照明设备126沿y-轴线的宽度。
作为替代，对于xz平面，通过反射表面sx的可见光束的反射处理不势必造成在发散量方面中的任何改变。因此，反射光束在xz平面中保持如通过照明设备126产生的可见光束的相同发散量。在这点上，照明设备126优选地发射可见光束，使得其在xz平面中具有减小的发散量，并且还使得其在xz平面中具有角亮度轮廓l(θx)，角亮度轮廓l(θx)尽可能地与反射光束的yz平面中的亮度轮廓l(θy)相同，例如对于任何位置值x、y和对于在xz平面中亮度l(x、y、θx、θy)是重要的任何角方向值θx(例如，大于最大亮度值的10％)。此外，通过照明设备126(例如在与xy平面平行的平面中)产生的亮度轮廓在第一近似值中是与x坐标无关的，即，优选的是沿x-轴相关保持以下关系：
在这点上，可以回想到：亮度是沿给定方向从表面发出(或落在表面上)的光束中的，如沿着给定方向所看到的，表面的每单位投影面积的光通量，和每单位立体角的光通量，例如被表示成美国材料试验学会(astm)标准e284-09a。
实际上，照明设备126使得其产生的可见光束表现出基本上与x坐标无关的亮度，相对于θy(例如在yz平面中，其可以具有亮度轮廓l(θy)，该亮度轮廓具有大于60°、优选地大于90°、并且更优选地大于120°的半峰全宽)具有弱依赖性，并且还相对于θx(例如在xz平面中，其可以具有亮度轮廓l(θx)，该亮度轮廓具有小于45°、优选地小于30°、并且更优选地小于15°的半峰全宽)表现出相对窄的峰值。
总的来说，由于反射表面sx在yz平面中具有聚焦功率，在yz平面的下游部分，反射光束仍具有半峰全宽小于45°、优选地小于30°、并且更优选地小于15°的亮度轮廓l(θy)，并且优选地在任何近似等于亮度轮廓l(θx)的情况下，即，半峰全宽优选地彼此相差不超过3倍、优选2倍、并且更优选1.5倍。该结果从照明设备126开始实现，照明设备126的亮度轮廓沿x-轴线是均匀的，但是具有角度各向异性，因此亮度轮廓依赖于θx和θy的情况的特点在于不同的半峰全宽(fwhm)。具体地，通过照明设备126产生的可见光束在xz平面中具有减小的发散量并在yz平面中具有高发散量；换句话说，通过照明设备126产生的可见光束在xz平面中比在yz平面中更准直。
因此产生的反射光束接着照射(impinges)到散射体面板4的第一表面s1上，如前所述，其产生具有宽发散量的散射分量和还在下文中被称作传输光束的传输分量。在这点上，在第一近似值中，可以假定，除了光谱朝向较高波长平移之外，从散射体面板4传输的光束的光学性质与反射的光束的光学性质基本上相似。
依此方式，在散射体面板4的下游的观察第二表面s2的观察者感知蓝天中引人注目的太阳，这种太阳沿x轴线和y轴线具有相同的数量级并且实际上被设定在无穷远处；这种效果通过沿x轴线具有任何长度的照明设备来获得。沿着y轴线正在行走的通过光束的观察者，当在背阴处时将看见蓝天，并一旦进入光束后将看见太阳出现在他/她头部上方。在光束下沿x轴线的方向行走的观察者在行走时将看见太阳出现在他/她的头部上方，与太阳将被感知在无穷远处的事实一致。
换句话说，图1所示的实施例提供用于从发射表面(第二表面s2)发射可见射线，该发射表面模拟天窗或窗口。此外，在发射表面上，可见射线具有与通过窗口的表面上的天空和太阳所产生的亮度轮廓相似的亮度轮廓。具体地，第二表面s2的下游具有直接可见光分量和散射分量，该直接可见光分量具有相对低的发散量，例如低于15°、优选地低于10°的发散量，该直接可见光分量在下文中应该再次被称作可见光束，该散射分量具有高发散量(以第一近似值各向同性)，散射分量具有高于直射分量的相关色温度的相关色温度(例如比直射分量的相关色温度高1.2倍)。
出于实践的目的，照明设备126可以如图2中所示形成。
详细地，照明设备126由一排发射器158形成，例如各向异性类型(例如白色长方形led)的发射器，发射器158沿x轴线布置。每个发射器158光学地耦合至相应的反射类型的复合式抛物面聚光器(cpc)160。
例如，cpc160彼此相等。此外，每个cpc160被布置在相应发射器158的下游，并具有长方形进入口，该进入口被设计成能接收通过相应发射器158发射的射线。此外，每个cpc160都具有长方形排出口，排出口平行于xy平面并与进入口相对应，并且具有大于相应的进入口的面积的面积。
在更详细的细节中，每个cpc160都包括彼此相对且相互面对的第一对抛物面表面162；这些抛物面表面162是反射的并具有曲率，以便减少通过相应的发射器158在xz平面中发射的射线的发散量，例如减少到15°的值。此外，每个cpc160包括另一对(任选的)抛物面表面164，另一对抛物面表面164是反射的并且彼此相对且互相面对。此外，抛物面表面164具有曲率，以便减少通过相应的发射器158发射的在yz平面中的射线的发散量，例如减少到90°的值。优选地，cpc160的面向镜子6的排出口以连续方式被布置。
虽然未示出，但是在实施例中抛物面表面164可能是平坦的，在这种情况下，在yz平面中，离开cpc160的射线保持相同的发散量，该发散量表示通过发射器158发射的射线。一般地说，cpc160的形状和曲率可以相对于说明的进行改变。此外，发射器158可以配备有各自的透镜，例如以便减少xz平面中的发散量。此外，基于全内反射原理的反射体，又名全内反射器(tir)透镜，可以代替cpc160，或者除了cpc160还可以具有全内反射器(tir)透镜。
再次参照图1所示的实施例，红外光源15还具有与x轴线平行的细长形状。例如，红外光源15可以由适用于被加热的细丝115形成，该细丝115与x轴线平行地延长，并且该细丝115从x轴线偏移出与照明设备126的形成相容的最小可能量。例如，x轴线以及因此反射表面sx的聚焦轴线可能位于平面中，cpc160的排出口位于该平面上。图1中的细丝115的位置是单纯示例性的。
例如，细丝115通过滤光器116(仅在图3a中定性地示出)包围，滤光器116被设计成能够过滤，并因此在加热时移除通过细丝115发射的射线的可见光分量。
在实践中，细丝115和相关联的滤光器116以朗伯(lambertian)方式发射红外射线；然而红外射线中的至少一部分通过镜子6在yz平面中被准直。因此，在通过镜子6反射之后，红外光束仍在yz平面中具有相对小的发散量，同时红外在xz平面中具有较大的发散量。
通常，独立于红外如何产生，红外可以因此相对于可见光束的相应发散量在反射表面sx的下游的xz平面中具有较大的发散量。这因此还适用于第一表面s1和第二表面s2。在这点上，可以假定红外基本上通过散射体面板4而没有经历任何散射过程；类似地，红外通过散射体面板4整体传输。因此，红外和可见光束仍然在第二表面s2的至少一部分上以及可见光束下游的空间中重叠。
图1中还显示了闭锁元件154，闭锁元件154限定另外表面sx2，另外表面sx2被设计成反射通过细丝115产生的射线。
例如，闭锁元件可以由反射器形成，例如或面对反射表面sx并具有与x轴线平行的聚焦轴线的抛物线型。在这种情况下，细丝115插入在反射表面sx和另外表面sx2之间。如有必要，细丝115可以沿着另外表面sx2的聚焦轴线延伸。因此红外光源15相对于可见光源2横向偏移。
图1中显示的类型的实施例，但是其中滤光器116延伸以便关闭由另外表面sx2限定的开口也是可能的，以使得细丝115插入在另外表面sx2和滤光器116之间的方式，如图3b所示。这样，当通过细丝115产生的可见光学射线由另外表面sx2反射并随后照射到滤光器116上，之后非过滤(红外)部分到达反射表面sx。
然而，实施例还可能其中照明系统1包含另外闭锁元件(未示出)，例如在其中照明设备126具有不同于之前所示的形状的情况下，例如另外闭锁元件被设计成能防止通过照明设备126发射的可见射线到达空间7而没有首先通过反射表面sx反射。
处于实践的目的，申请人注意到对于红外射线、并且具体地对于红外射线的方向性，观察者具有较低的感应性。具体地，对于红外光源15，观察者不能感知其图像。然而，观察者感知温暖，更精确地说，当进入可见射线的光束中，即，当从阴暗处通到照明处时，感知热量的缺失和存在之间的中断。
在其中可见光束在xy平面中在x轴方向上具有比y轴方向大得多的尺寸的矩形剖面的情况下，人们发现最大中断是沿y轴方向穿过光束时获得，而不是沿x轴方向获得。因此，优选的是：红外射线沿y轴方向上(即，在沿着其中可见光束具有最小尺寸的方向上)更准直，以便确保感知的自然性，并且具体地，以便确保在阴暗-照明通道中在平面中的最大中断和热-冷通道中的最大中断之间的重叠。
换句话说，在可见光束的情况下，其中可见光束照射地上或壁上的长方形点并相对于y轴方向在x轴方向上具有明显更长的长度，优选的是红外光束相对于沿更长侧部的反差更精确地照射这种矩形。这样，当在照明时，沿着最大反差的y轴方向进入照明点的观察者感知温暖，而不会注意热量可能不是来自xz平面中的任何特定方向的事实。只有当观察者配备有红外线面罩时才有可能看见红外光源的图像，该图像沿x轴方向比沿y方向延长得更多。由于观察者看不见红外光源，所以可以避免沿x方向准直红外光源，从而节约分量并降低装置的成本。作为替代，如果红外光源发射可见光分量，则观察者将沿一个方向感知细长发光目标的图像，丧失了感知的自然性。
通常，独立于红外光源仅仅沿着一个方向而不是沿着两个方向准直的事实，实现在观察者感知可见射线的情况下的立体角和红外射线起源的立体角之间的精确重叠是很复杂的，已知两个源不能容易地重叠。为此，通常重要的是红外光源不包含可见光分量，即，红外光源对观察者是隐形的。
已经在图1所示的实施例中说明了：可见射线的光束和红外射线的光束具有各自的照明度[lux]和辐照度[w/m2]轮廓，使得一区域存在于发射表面(第二表面s2)的下游的(至少)一个平面上，即，通过两种类型的射线照明和辐照的平面。换句话说，两种光束确保发射表面下游的第一区域和第二区域重叠其上的平面的存在，第一区域的平面的特征在于可见射线的照明度值>该平面上的最大照明度值(可见点)的50％，第二区域的特征在于红外射线的辐射度值>所述平面上的最大辐照度值(红外点)的50％，例如一个区域上的重叠等于第一区域和第二区域的至少50％。
上述特征来源于申请人注意的如何可以根据亮度轮廓和角度与波长的分布控制可见射线、以及根据其中观察者将优选地被定位的平面中的亮度和照射轮廓控制可见射线和红外射线以便模拟窗口的事实。这因为感知通过可见射线再现的景色的可视图像的观察者对于颜色和照明起源的方向极端敏感，同时他/她对于红外射线起源的方向较少敏感。在这点上，申请人还注意到心理效应的存在，藉此，在模拟天空和阳光的存在的可见射线的情况下，观察者感知红外射线为来自与太阳相同的方向，即使红外射线实际上起源于不同方向。换句话说，天空和太阳的图像的可靠重建有利于热错觉种类的开发，藉此，相对于在缺少可见射线时需要的那些，能够包括暴露于太阳温暖下的感知的物理特性具有较少的限制性。然后，申请人已经注意到：相对于其中视觉感知和热感知的重建以相互独立的方式解决的情况，通过采用这种热错觉，如何可以实现更便宜和较少复杂性的照明系统。另一方面，在其中红外光源从视觉观点可被感知的情况下，所谓的热错觉有被无效的风险。
在小窗口的情况下，人们发现：由于发射表面的尺寸降低，并因此由于可见光束的横向尺寸降低，其中获得可见点和红外点之间的上述的重叠的视野深度也降低。因此，为了实现在距离发射表面的不同距离处的不同平面上的视觉点和红外点的良好重叠，可以以红外光束具有与表征可见光束的亮度轮廓相似的辐射率轮廓的方式形成红外光束；然而，这需要采用另外的光学部件。为了控制成本和复杂性，申请人注意到可以采用沿第一方向(x轴线)延长的发射表面；这样，可见射线在xy平面中利用准直机构准直，该准直机构在xz平面中和在yz平面中独立地作用，在yz平面中作用的机构是特别便宜的。此外，在延长的发射表面的情况下，实现关于在距离发射表面的不同距离处的可见点和红外点之间的重叠的良好视野深度，还通过仅仅调节yz平面中的红外光束的辐照度而获得，其中该辐照度具有与可见光束的亮度轮廓相似的轮廓；xz平面中的红外光束的辐照度轮廓是不相干的。这因为如下事实：当沿y轴方向而不是沿x轴方向通过可见点时，观察者在阴暗-照明-阴暗通道中感知到更多的视觉反差；因此原因，优选的是观察者沿相同方向感知冷-热-冷反差。此外，发射表面的沿y轴方向的小尺寸导致光束的主要沿y轴方向的分离，并且因此视野深度通过仅仅控制yz平面中的辐照度轮廓而增加。
此外，申请人注意到用于控制yz平面中的可见光束的亮度轮廓的相同的光学部件可以被如何有效地用于控制相同平面中的红外光束的辐照度轮廓。
根据不同实施例，如图4中所示，反射表面sx由散射层64覆盖，散射层64接着限定面对反射表面sx的凹入表面sk。凹入表面sk用作发射表面。
从光学观点来说，散射层64执行散射体面板4的光学功能，因此其可以不存在；此外，散射层64以如下的方式被配置：使得凹入表面sk下游的可见光束和红外光束的光学特性对应于之前相对于散射体面板4的第二表面s2描述的光学特性，除了其中规定的除外。
散射层64例如通过聚合物材料形成，在聚合物材料内部，先前说明的类型的纳米粒子是分散的。通过增加纳米粒子的密度，可以减少散射层64的厚度，例如减小到小于50微米的值、优选地小于20微米的值、并且甚至更优选地小于10微米的值；在这点上，支持散射层64的功能通过镜子6有效地执行。实际上，散射层64可以由包含先前说明的类型的纳米粒子的聚合物涂料形成。
基于已经说明的，由此可见，散射层64相对于长-波长分量优先散射可见光束的短-波长分量；换句话说，相对于短-波长分量，长-波长分量具有通过散射层64的更高概率，长-波长分量通过反射表面sx反射并通过散射层64返回而不被分散。此外，可以假定任何散射射线随后以各向同性的方式传送，即，诸如在大致所有方向显示相等的强度。在第一近似值中，漫射光因此沿朝向半-平面指向的方向产生亮度轮廓恒量，所述半-平面由反射表面sx限定并包含散射层64。更一般地说，漫射光沿着朝向由凹入表面sk限定的并且不包含散射层64的半-平面指向的方向产生亮度轮廓，该亮度轮廓变化小于5倍，优选地小于3倍；然而，这种特征还适用于图1所示的实施例中的产生在第二表面s2上的漫射光。这种亮度轮廓模拟晴天的亮度轮廓。
此外，在第一近似值中，红外射线通过散射层64，而不经历任何散射过程，与出现在散射体面板4的情况相似。
实际上，镜子6和散射层64形成彩色镜子cm。此外，在不经历任何漫射的情况下，通过彩色镜子cm反射的可见光束的部分(应当在下文中称作反射光束)相对于可见光束已经从可见光源2输出的光谱含量具有朝向更长波长偏移的光谱含量。
因此，以上参照表面s2阐述的内容还适用于凹入表面sk。
可以利用该照明系统实现的优点由上述说明书清楚地呈现。具体地，这种照明系统允许在用户中有效地引起温暖的感知，仿佛他/她有效地处于阳光中。
最后，清楚的是：在不背离本发明的如所附权利要求所限定的保护范围的情况下，可以相对于照明系统作出修改和变形。
例如，图5显示了另外的实施例，其中照明系统1包括加热模块20，例如加热模块20集成在空间7的底面f中。在基本没有损失的情况下，加热模块20如下所述参照包括散射体面板4的实施例的情况。在任何情况下，加热模块20可以被归入这里说明的每一个实施例中。
详细地，加热模块20包括上部区域22，上部区域22被设计成能由观察者在上行走并具有层形状。上部区域22在任何情况下例如通过玻璃形成，或在任何情况下通过在红外光谱中和可见光谱中具有基本上零或极低吸收力的材料形成。
加热模块20还包括下部区域24，下部区域24例如通过石英砂或照明-颜色圆石形成，或者在任何情况下通过基本上不吸收可见射线但是使可见射线向后散射的材料形成，可见射线照射到下部区域上，以便用作漫射光的第二光源。下部区域24被布置在上部区域22下方并距离上部区域一定距离，使得上部区域22和下部区域24限定空腔26。空腔26是射流回路30的一部分。具体地，除了空腔26之外，射流回路30包括管道32(仅在图5中示意性地显示)；此外，空腔26通过输入门in和输出门out与射流回路30流体连通。
流体35(例如诸如水的液体)在射流回路30内部循环；此外，空腔26通过输入门in在入口接受流体35，同时空腔26通过输出门out在出口供应流体35。因此流体35通过空腔26。此外，优选地，流体35不完全填充空腔26，而仅占据下部；在这种情况下，如图5中所示，空腔26的上部(由附图标记36表示)由空气36占据。
加热模块20以使红外光束照射顶部表面s22的至少一部分的方式布置，这限定上部区域22的顶部部分。此外，流体35(例如液体)在可见光谱中基本上不吸收，并且因此不吸收可见光束，但是在红外光谱中吸收，因此吸收红外光束；例如，对于在波长λ＝1.4微米处的流体35的吸收系数a1.4μm，优选地保持a1.4μm≥0.1cm-1的关系，更优选地保持a1.4μm≥0.3cm-1的关系，并且甚至更优选地保持a1.4μm≥1cm-1的关系。此外，通过限定avis-max作为可见光谱中的流体35的吸收系数的最大值，优选地保持avis-max/a1.4μm＜0.4的关系，更优选地保持avis-max/a1.4μm＜0.3的关系，并且甚至更优选地保持avis-max/a1.4μm＜0.2的关系。
使用时，红外光束加热流体35，流体35随后根据管道32的形状输送被吸收的热量例如至空间7的不同部件，或在空间7的外部。以其本身已知的方式，管道32可以例如形成加热线圈(未示出)；此外，射流回路30可以例如包括一个或多个液压泵(未示出)和/或一个或多个阀(未示出)，例如电子可控制类型的实例。
优选地，从第二表面s2离开的可见光束还被引导到顶部表面s22的至少一部分上。可见光束接着通过上部区域22和流体35，直到其照射下部区域24为止，其中可见光束再次在空间7的方向上散射，因此对空间7的照明作出贡献。
实际上，图5中所示的实施例能够改善空间7中产生的舒适性并使热量分布最优化。具体地，该实施例能够恢复与红外光束相关联的热量的一部分，以加热空间7或外部环境的非照明部分，即，其中个人不被红外光束直接加热的空间的区域相对于其中红外光束传递通过的空间的区域需要从较高空气温度获益。此外，如有必要，该实施例能够由于流体35而排出热量(例如在夏天)。
再次参照包括加热模块20的实施例，诸如布置在空间壁上的镜子的光学元件还可以插入在散射体面板4/彩色镜子cm与上部区域22之间。关于加热模块20，加热模块20可以不具有下部区域24。此外，加热模块20可以例如被布置在空间7的壁上。
对于cpc160，进口可以例如具有比相应的发射器158的区域更大的区域。
对于滤光器116，如果具有滤光器116，则滤光器116可以参照说明被布置不在不同位置中。
对于可见光源2，可见光源2可以包括诸如等离子源的放电灯，或可以包括：
-小波长光学射线发射器(未示出)，即，在蓝色和/或近紫外线区域(例如在350nm-490mn的范围中的射线)中，该发射器例如基于自生和/或受激发射的物理过程，并例如通过led或激光形成；和
-波长转换器的光学-光学类型(未示出)，该波长转换器被设计成能转换第一电磁辐射，第一电磁辐射具有包含在第一波长范围中的波长，并例如通过由上述发射器发射的射线的至少一部分形成为第二电磁辐射，第二电磁辐射具有包含在第二波长范围中的波长，该第二范围至少部分地由比第一范围中的波长更长的波长形成；例如第二电磁辐射可以具有410nm和750nm之间的波长；此外，光学-光学变换器可以由磷光体或磷光体的系统形成。
优选地，可见光源2由源形成，使得波长的辐射通量(即每单位波长的辐射通量)的光谱密度的相关性表现出落入可见光谱中的至少一个峰值。可见光源2因此优选地由不同于普朗克辐射器的源形成，该普朗克辐射器又名具有黑体光谱的热辐射器，并且其特征在于辐射通量谱密度在近红外(例如在大致1微米的波长)中具有峰值。可见光源2因此优选地不同于例如白炽光或卤源。
还可以具有图6所示的类型的实施例，其中其本身已知类型的可见光源2产生可见光束，可见光束已经被准直，或者在任何情况下可见光束具有小于2π球面度、优选地小于π球面度、并且甚至更优选地小于0.5*π球面度的散射度。在这种情况下，镜子可以具有平坦类型。单纯地以示例的方式，虽然图7所示的类型的实施例可以在其中存在有彩色镜子cm的平坦形式，但是图6中所示的实施例也可以是面板4的存在。
类似地，在图6和7所示的实施例中，红外光源15可以产生红外光束，红外光束已经被准直，或者在任何情况下具有少于4π球面度、优选地少于2π球面度、更优选地少于π球面度、和甚至更优选地少于0.5*π球面度的散射度。
实际上，红外光束和可见光束在空间的体积中保持重叠。此外，优选地是存在该体积的至少一部分，在该体积中，可见光束的最大辐射率的方向接近红外光束的最大辐射率的方向，即，这两个方向重合，或者在任何情况下，两个方向彼此相差不多于40°、优选地不多于30°、和甚至更优选地不多于20°。在这点上，可以理解给定平面中的光束的辐射率表示在给出点并沿给出方向发射的每一单位面积的每单位立体角的辐射通量。此外，对于上述体积部分的每个点，可见光束的角辐射率峰值的宽度小于15°、优选地小于10°、和甚至更优选地小于5°，同时红外光束的角辐射率峰值的宽度小于30°、优选地小于20°、甚至更优选地小于10°。
还可以具有图6和7所示的类型的实施例，但是不包括反射系统。此外，还可以具有先前说明类型的实施例，并且其中红外光束被引导以便穿透空间，在没有首先通过散射体面板4/散射层64(根据实施例)的情况下，在该空间中红外光束与可见光束重叠并与漫射光重叠。
还可以具有图6和7所示的类型的实施例，并且该实施例包括光束分光镜(如图8所示)。详细地，光束分光镜400使通过可见光源2产生的可见光束和通过红外光源15产生的红外光束耦合。在没有任何损失的情况下，在图8所示的实施例中，可见光束和红外光束被引导至散射体面板4上。例如，光束分光镜400是其本身已知类型的分光元件，其用作光耦合器。具体地，光束分光镜400被布置以便接收通过红外光源15产生的红外光束，并沿第一方向发送红外光束，使得红外光束然后照射在散射体面板4上。此外，光束分光镜400被布置以便接收通过可见光源2产生的可见光束，并沿第一方向反射可见光束，使得可见光束随后照射在散射体面板4上。
此外，还可以具有其中光束分光镜反射红外光束和传输可见光束的变形例。
通常，还可以具有与先前说明的实施例相对应的实施例(未示出)，其还包括光束分光镜400。例如，可以具有图1或4所示的类型的实施例，其中光束分光镜400被布置在反射表面sx的聚焦线上，以便建立两个虚焦点线，其中照明设备126和细丝115分别布置在两个虚焦点线上。
还可以具有与先前说明的实施例相同的实施例，并且其中散射体面板4或散射层64(根据实施例)通过波动表面或在其它任何情况下通过粗糙表面限定，该表面被设计成能在通过该表面的可见射线中引起低角度无色漫射(例如20°、优选地10°、并且甚至更优选地5°)的另外处理，以便进一步减少通过xz和yz平面中的可见光束的角亮度轮廓的fwhm之间的差值所引起的效果，或以便在其它情况下建立各向同性角亮度轮廓(即，在包含用于发射表面的每个点的亮度峰值的方向的全部平面中尽可能相同)，从而允许观察者感知作为圆盘的太阳的图像。此外，在可选例中，散射体面板4或散射层64(根据实施例)可以包括微型颗粒的进一步分散，微型颗粒具有例如0.2微米和20微米之间(优选地0.7微米-15微米之间、并且更优选地1微米-10微米之间)的直径。然而，如图9中所示，还可以通过利用面板133(在下文中被称作无色面板133)实现上述低角度无色散射过程，面板133光学地布置在彩色镜子cm或散射体面板4的下游(例如图9表示其中存在彩色镜子cm的情况)。还具有以下事实：红外光束还沿光学路径通过无色面板133和/或面板的结构，而可见光束在后面是不相干的。
实际上，在上述教导的基础上，因此能够实现包括照明系统的实施例，照明系统包括可见光源和彩色光学装置，可见光源被配置成发射可见光学射线，彩色光学装置包括散射区域并限定第一发射表面，第一发射表面布置在散射区域的下游。彩色装置被配置成接收可见光学射线并在第一发射表面上产生可见输出光束，该可见输出光束具有角亮度轮廓，该角亮度轮廓在两个相互垂直的平面中具有小于20°的fwhm峰值，两个相互垂直的平面包含最大亮度的方向。此外，在第一发射表面的每个点中，可见输出光束包括沿亮度峰值方向发射的直射分量和以例如不同于直射分量的方向的多于40°的角度发射的散射分量。例如，散射分量的相关色温度大于直射分量的相关色温度的至少1.2倍。此外，照明系统包括红外光源，红外光源被配置成限定第二发射表面并在基本上没有可见光分量的情况下在第二发射表面的下游发射红外输出光束。
根据一个变形例，第一和第二发射表面重合。
根据一个变形例，角亮度轮廓在所述两个平面(xz，yz)中分别具有第一fwhm和第二fwhm。第二fwhm不超过第一fwhm的两倍。
根据一个变形例，红外光源被配置成产生红外输出光束，使得红外输出光束在上述两个平面中的第一平面中具有角辐射率轮廓，角辐射率轮廓具有峰值，该峰值具有小于例如90°、优选地小于40°的fwhm。
根据一个变形例，对于第一发射表面的每个点，角辐射率轮廓的峰值在距离角亮度轮廓的不多于20°的距离处。
根据一个变形例，角辐射率轮廓的fwhm比yz平面中的角亮度轮廓的fwhm低2倍。
根据一个变形例，在第一和第二发射表面下游的第三平面(f)中，可见输出光束和红外输出光束确定第一光斑和第二光斑，对于等于这些点的较大面积的至少50％的面积，第一光斑和第二光斑重叠，第一光斑和第二光斑分别由等于第三平面上的可见输出光束和红外输出光束的照明度和辐照度的最大值的至少50％的照明度和辐照度限定。根据一个变形例，第三平面从第一发射表面以一米和三米之间的距离间隔开。