Система искусственного освещения для имитации естественного освещения - RU2015122673A
Код документа: RU2015122673A
Формула
1. Осветительная система (1) для освещения среды (6) с использованием освещения, имитирующего естественное освещение, которая содержит:
- первый источник (2) света, выполненный с возможностью испускания пучка видимого света;
- генератор (4; 68) рассеянного света, ограниченный внутренней поверхностью (S1, S3), выполненной с возможностью принимать световой пучок, и внешней поверхностью (S2), причем генератор рассеянного света, являющийся, по меньшей мере, частично прозрачным для светового пучка, выполнен с возможностью пропускать, по меньшей мере, часть светового пучка и дополнительно выполнен с возможностью испускать, через внешнюю поверхность, видимый рассеянный свет, при этом коррелированная цветовая температура (ССТ) пропущенного света ниже ССТ видимого рассеянного света;
отличающаяся тем, что она дополнительно содержит темную конструкцию (10, 12; 300; 310), которая выполнена с возможностью ее оптической привязки к среде посредством генератора рассеянного света и в которой:
- по меньшей мере, одна часть темной конструкции имеет, по существу, равномерный коэффициент поглощения в видимом диапазоне, и темная конструкция выполнена с возможностью обеспечить, по существу, равномерный фон первому источнику света; и/или
- по меньшей мере, одна часть темной конструкции имеет коэффициент поглощения в видимом диапазоне, по меньшей мере, равный 70%, и темная конструкция выполнена с возможностью обеспечить темный фон первому источнику света.
2. Осветительная система по п. 1, в которой упомянутая, по меньшей мере, одна часть темной конструкции (10, 12; 300; 310) имеет, по существу, равномерный коэффициент поглощения в видимом диапазоне, и темная конструкция выполнена с возможностью обеспечить, по существу, равномерный фон первому источнику света; и причем упомянутая, по меньшей мере, одна часть темной конструкции имеет коэффициент поглощения в видимом диапазоне, по меньшей мере, равный 70%, и темная конструкция выполнена с возможностью обеспечить темный фон первому источнику света.
3. Осветительная система по п. 1, в которой темная конструкция (10, 12; 300; 310) выполнена с возможностью предотвращать освещение внешним светом генератора (4; 68) рассеянного света из места, расположенного выше по потоку.
4. Осветительная система по п. 1, в которой темная конструкция (10, 12; 300; 310) выполнена таким образом, что при включении первого источника (2) света и наличии пучка (200) направлений с углом при вершине, по меньшей мере, 0,1 стерадиан в любой первой точке (220), по меньшей мере, одной части внешней поверхности (S2) первая и вторая яркости фона первой точки отличаются друг от друга на не более чем 50% от первой яркости фона, причем первая и вторая яркости фона измеряются соответственно в первом и втором направлениях (230, 240) наблюдения, первое направление наблюдения параллельно любому из направлений из пучка направлений и не параллельно любому из направлений (250) локального ослепления, второе направление наблюдения расположено от первого направления наблюдения на угловом расстоянии в диапазоне 0,3º-1º и не параллельно любому из направлений локального ослепления, направления локального ослепления представляют собой направления, которые расположены на расстоянии менее 3º от любого направления (260), под которым первый источник света рассматривается из первой точки, и каждая из первой и второй яркостей фона создана только световыми лучами, которые попали на темную конструкцию и никогда не проходили через среду (6).
5. Осветительная система по п. 4, в которой пучок (200) направлений является коническим и имеет ось (210), направленную вдоль направления оси, причем направление оси параллельно направлению (260), под которым первый источник (2) света рассматривается из, по меньшей мере, второй точки упомянутой части внешней поверхности (S2).
6. Осветительная система по п. 4, в которой темная конструкция (10, 12; 300; 310) дополнительно выполнена с возможностью предотвращать ситуацию, когда при включении первого источника (2) света первая яркость фона больше значения порога яркости, равного 30% от общей яркости первой точки (220), в первом направлении (230) наблюдения, при отсутствии световых лучей, идущих из среды (6).
7. Осветительная система по п. 1, в которой упомянутая часть темной конструкции (12; 310) имеет площадь, по меньшей мере, равную 50% от площади внутренней поверхности (S1, S3).
8. Осветительная система по п. 1, которой упомянутая часть темной конструкции (310) не имеет краев.
9. Осветительная система по п. 1, в которой генератор (4; 68) рассеянного света таков, что ССТ пропущенного света не больше ССТ светового пучка.
10. Осветительная система по п. 1, в которой генератор (4; 68) рассеянного света таков, что ССТ видимого рассеянного света больше ССТ светового пучка.
11. Осветительная система по п. 1, в которой первый источник (2) света выполнен таким образом, что на внутренней поверхности (S1) освещенность изменяется между минимальным значением и максимальным значением, причем максимальное значение превышает минимальное значение не больше чем в три раза.
12. Осветительная система по п. 1, в которой генератор (6; 68) рассеянного света установлен относительно первого источника (2) света таким образом, чтобы выполнялось отношение
где:
θ1 - угол, под которым первый световой луч светового пучка, берущий начало в центре (О") тяжести испускающей поверхности (Sf) первого источника света, падает в центр тяжести внутренней поверхности; и
θе - угол, под которым второй световой луч, берущий начало в центре тяжести испускающей поверхности первого источника света, падает в точку на границе внутренней поверхности, причем эта точка является точкой из точек на границе, имеющих максимальное расстояние от центра тяжести внутренней поверхности.
13. Осветительная система по п. 1, в которой генератор (4; 68) рассеянного света установлен относительно первого источника (2) света таким образом, чтобы отношение
выполнялось для, по меньшей мере, одной точки внутренней поверхности (S1), расположенной от центра (О) тяжести внутренней поверхности (S1, S3) на расстоянии Х,
где:
θ1 - угол, под которым первый световой луч светового пучка, берущий начало в центре (О") тяжести испускающей поверхности (Sf) первого источника света, падает в центр тяжести внутренней поверхности;
θ2 - угол, под которым второй световой луч, берущий начало в центре тяжести испускающей поверхности первого источника света, падает в упомянутую, по меньшей мере, одну точку внутренней поверхности; и
L больше или равно трем метрам.
14. Осветительная система по п. 1, в которой генератор (6; 68) рассеянного света установлен относительно первого источника (2) света таким образом, чтобы отношение
выполнялось, по меньшей мере, для одной точки внутренней поверхности (S1), расположенной от центра (О) тяжести внутренней поверхности (S1, S3) на расстоянии Х, где:
θ1 - угол, под которым первый световой луч светового пучка, берущий начало в центре (О") тяжести испускающей поверхности (Sf) первого источника света, падает в центр тяжести внутренней поверхности;
θ2 - угол, под которым второй световой луч, берущий начало в центре тяжести испускающей поверхности первого источника света, падает в упомянутую, по меньшей мере, одну точку внутренней поверхности; и
L равно, по меньшей мере, 70% от максимального расстояния между любыми двумя точками внутренней поверхности.
15. Осветительная система по п. 1, в которой первый источник (2) света установлен не по оси относительно линии (Н), перпендикулярной внутренней поверхности (S1, S3) и проходящей через центр (О) тяжести внутренней поверхности (S1, S3).
16. Осветительная система по п. 1, дополнительно содержащая отражающую оптическую систему (20), установленную внутри темной конструкции (10) и выполненную с возможностью транспортировать световой пучок на внутреннюю поверхность (S1, S3), причем отражающая оптическая система такова, что световые лучи, при использовании идущие от внутренней поверхности и падающие на отражающую оптическую систему, не отражаются на внутреннюю поверхность.
17. Осветительная система по п. 16, в которой отражающая оптическая система (20) содержит первое зеркало (22) плоского типа.
18. Осветительная система по п. 17, в которой первое зеркало (22) установлено параллельно внутренней поверхности (S1, S3) таким образом, чтобы проекция первого зеркала на плоскость, содержащую внутреннюю поверхность, не перекрывалась с внутренней поверхностью.
19. Осветительная система по п. 16, в которой отражающая оптическая система (20) содержит первое зеркало (22; 24), по типу относящееся к обеспечивающему схождение.
20. Осветительная система по п. 19, в которой первое зеркало (22) по форме выполнено как часть круглого параболоида.
21. Осветительная система по п. 19, в которой первое зеркало (22) по форме выполнено как часть параболического цилиндра.
22. Осветительная система по п. 21, в которой отражающая оптическая система (20) дополнительно содержит второе зеркало (24), по форме выполненное как часть параболического цилиндра, причем оси первого и второго зеркал, по существу, ортогональны друг другу.
23. Осветительная система по п. 22, в которой первое и второе зеркала (22; 24) установлены таким образом, чтобы иметь общий фокус, причем первый источник (2) света установлен, по существу, в общем фокусе.
24. Осветительная система по п. 17, в которой отражающая оптическая система (20) создает оптический путь, соединяющий первый источник (2) света с внутренней поверхностью (S1, S3), причем первое зеркало (22) вызывает последнее отклонение пути света перед внутренней поверхностью (S1, S3); и в которой световой луч, соединяющий центр (О') тяжести первого зеркала с центром (О) тяжести внутренней поверхности посредством отражающей оптической системы, образует угол в диапазоне от 40° до 65°, включая границы, относительно направления, перпендикулярного внутренней поверхности в центре тяжести внутренней поверхности.
25. Осветительная система по п. 1, дополнительно содержащая отражающую оптическую систему (20), установленную внутри темной конструкции (310) и выполненную с возможностью транспортировать световой пучок на внутреннюю поверхность (S1, S3), причем отражающая оптическая система такова, что световые лучи, при использовании идущие от внутренней поверхности и падающие на отражающую оптическую систему, не отражаются на внутреннюю поверхность, отражающая оптическая система содержит первое зеркало (22) и создает оптический путь, соединяющий первый источник (2) света с внутренней поверхностью (S1, S3), и первое зеркало (22) вызывает последнее отклонение оптического пути перед внутренней поверхностью (S1, S3); и в которой линия, проходящая через две ближайших точки внутренней поверхности (S1) и первое зеркало (22), падает на упомянутую часть темной конструкции (310).
26. Осветительная система по п. 1, в которой первый источник (2) света создан множеством светоиспускающих устройств (52) и множеством отражающих концентраторов (54), причем каждый отражающий концентратор выполнен в форме воронки и имеет входную апертуру (IN) и выходную апертуру (OUT), площадь входной апертуры меньше площади выходной апертуры, и каждое светоиспускающее устройство оптически привязано к входной апертуре соответственного отражающего концентратора.
27. Осветительная система по п. 26, в которой выходная апертура (OUT) каждого отражающего концентратора (54) выполнена в форме прямоугольника.
28. Осветительная система по п. 16, в которой первый источник (2) света создан множеством светоиспускающих устройств (52) и множеством отражающих концентраторов (54), причем каждый отражающий концентратор выполнен в форме воронки и имеет входную апертуру (IN) и выходную апертуру (OUT), площадь входной апертуры меньше площади выходной апертуры, и каждое светоиспускающее устройство оптически привязано к входной апертуре соответственного отражающего концентратора; и в которой выходные апертуры (OUT) вытянуты в направлении (57) вытянутости, причем световой пучок имеет ось (58) максимального расхождения, отражающая оптическая система (20) выполнена таким образом, что при использовании связка световых лучей, исходящая из центра (О") тяжести испускающей поверхности (Sf) первого источника (2) света и лежащая в плоскости максимального расхождения, падает на внутреннюю поверхность (S1, S3) вдоль линии, касательной к оси (y), которая проходит через центр тяжести внутренней поверхности и перпендикулярна плоскости падения несущего луча на первое зеркало, при этом несущий луч представляет собой световой луч, соединяющий центр тяжести испускающей поверхности с центром тяжести внутренней поверхности, посредством отражающей оптической системы.
29. Осветительная система по п. 28, в которой отражающая оптическая система (20) выполнена таким образом, чтобы несущий луч лежал в одной плоскости, и в которой первый источник (2) света установлен таким образом, чтобы ось максимального расхождения была перпендикулярна упомянутой одной плоскости.
30. Осветительная система по п. 26, в которой первый источник (2) света дополнительно содержит маску (60), имеющую круглую или эллиптическую общую апертуру (62), причем маска копланарна выходным апертурам (OUT), и маска подходит для блокирования света, идущего из частей выходных апертур, которые расположены вокруг общей апертуры.
31. Осветительная система по п. 1, в которой генератор рассеянного света содержит первый рассеиватель (4), выполненный с возможностью, по существу, не поглощать свет в видимом диапазоне и рассеивать более эффективно коротковолновые компоненты относительно длинноволновых компонентов светового пучка, причем рассеиватель выполнен с возможностью рассеивать световые лучи с длиной волы, равной 450 нм, по меньшей мере, в 1,2 раза эффективнее, чем световые лучи с длиной волны, равной 650 нм.
32. Осветительная система по п. 31, в которой первый рассеиватель (4) содержит матрицу из первого материала, в которой распределены первые частицы второго материала, причем первый и второй материалы имеют соответственно первый и второй коэффициенты преломления, и первые частицы имеют эквивалентные диаметры, так чтобы произведение эквивалентных диаметров на первый коэффициент преломления находилось в диапазоне 5-350 нм.
33. Осветительная система по п. 32, в которой первый источник (2) света и плотность распределения частиц в первом рассеивателе (4) таковы, что произведение плотности и освещенности, обеспечиваемой при использовании первым источником света на первом рассеивателе, было, по существу, постоянным для первого рассеивателя.
34. Осветительная система по п. 31, в которой первый рассеиватель (4) имеет форму панели, причем первым рассеивателем образована, по меньшей мере, одна из внутренней и внешней поверхностей (S1, S3).
35. Осветительная система по п. 1, в которой генератор рассеянного света содержит второй источник (68) света, выполненный с возможностью испускания, по меньшей мере, части упомянутого видимого рассеянного света независимо от первого источника (2) света.
36. Осветительная система по п. 35, в которой второй источник (68) света содержит:
- второй рассеиватель (64), выполненный в форме панели, направляющей свет, и с возможностью освещения его торцов; и
- осветитель (66) для освещения торцов второго рассеивателя.
37. Осветительная система по п. 36, в которой ССТ, по меньшей мере, одного из первого источника (2) света и осветителя (66) можно изменять управляемым образом.
38. Осветительная система по п. 35, в которой второй источник (68) света содержит органический диод.
39. Осветительная система по п. 1, в которой генератор (4; 68) рассеянного света имеет вытянутую форму.
40. Осветительная система по п. 1, дополнительно содержащая оптический эталон, установленный ниже генератора (4; 68) рассеянного света по потоку света и образованный отражающей поверхностью (320), причем часть отражающей поверхности ограничена соответствующей торцевой частью и выполнена таким образом, что:
- упомянутая часть отражающей поверхности и упомянутая торцевая часть освещаются светом, созданным первым источником (2) света и пропущенным генератором рассеянного света; и
- кратчайший из оптических путей, соединяющих первый источник света с упомянутой частью отражающей поверхности, имеет длину, равную, по меньшей мере, 70% от максимального расстояния между любыми двумя точками упомянутой части отражающей поверхности.
41. Осветительная система по п. 1, дополнительно содержащая оптический эталон, установленный ниже генератора (4; 68) рассеянного света по потоку света и образованный диафрагмой (350), ограничивающей апертуру между средами, причем часть апертуры между средами ограничена соответствующей краевой частью и выполнена таким образом, что:
- упомянутая часть апертуры между средами и упомянутая краевая часть освещаются светом, созданным первым источником (2) света и пропущенным генератором рассеянного света; и
- кратчайший из оптических путей, соединяющих первый источник света с упомянутой частью апертуры между средами, имеет длину, равную, по меньшей мере, 70% от максимального расстояния между любыми двумя точками упомянутой части апертуры между средами.
42. Здание, содержащее осветительную систему (1) по п. 1 и стену (Р2) среды (6), причем стена образует полость (8), и генератор (4; 68) рассеянного света проходит внутри полости (8).
