Осветительная система

Осветительная система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение, в общем, относится к осветительной системе, прежде всего к осветительной системе для имитации естественного солнечного света. Кроме того, настоящее изобретение, в общем, относится к выполнению такой осветительной системы в здании, а конкретно, в потолке или стене здания. Кроме того, настоящее изобретение относится к конфигурациям потолка, имитирующим освещение естественным солнечным светом.

Предпосылки для создания изобретения

Системы искусственного освещения для закрытых сред часто нацелены на улучшение визуального комфорта, испытываемого пользователями. Прежде всего, известны осветительные системы, которые моделируют естественное освещение, прежде всего освещение солнечным светом. Характеристики имитируемого наружного освещения зависят от взаимодействия между солнечным светом и атмосферой земли, и создают специфическую теневую характеристику.

ЕР 2304478 А1 и ЕР 2304480 А1, поданные этим же заявителем, раскрывают осветительную систему с источником света, производящим видимый свет, и панель, содержащую наночастицы. Во время работы осветительной системы, панель получает свет от источника света и действует как так называемый диффузор Рэлея, а именно, он рассеивает лучи света аналогично атмосфере земли в условиях ясного неба. Конкретно, концепция использует направленный свет с низкой коррелированной цветовой температурой (КЦТ), которая соответствует солнечному свету и генерирует тени в присутствии освещенных объектов, и рассеянный свет с большей КЦТ, который соответствует свету голубого неба и, в принципе, может генерировать тени с синим оттенком.

Настоящее изобретение, по меньшей мере, частично направлено на улучшение или преодоление одного или нескольких аспектов предыдущих систем.

Краткое описание изобретения

В первом аспекте настоящее изобретение относится к осветительной системе, содержащей источник света для обеспечения светового луча направленного нерассеянного света с первой коррелированной цветовой температурой вдоль основного направления светового луча, причем направление распространения направленного нерассеянного света модифицировано поперек светового луча и по существу параллельно основному направлению светового луча во внутренней области и все более и более наклонено по отношению к основному направлению светового луча с увеличением расстояния от внутренней области, и абажуроподобную структуру, содержащую нижний блок, подлежащий освещению из источника света с одной стороны, и экранную структуру, предусмотренную с противоположной стороны (здесь также называемой противолежащей стороной), причем нижний блок и экранная структура задают световой проход. Кроме того, нижний блок содержит генератор рассеянного света для генерирования рассеянного света при второй коррелированной цветовой температуре, которая больше, чем первая коррелированная цветовая температура, является, по меньшей мере, частично, прозрачным для направленного нерассеянного света светового луча, и выполнен так, что, по меньшей мере, расходящаяся порция светового луча входит в световой проход, а экранная структура пространственно ориентирована относительно основного направления светового луча расходящейся порции светового луча, чтобы освещаться, по меньшей мере, частью расходящейся порции светового луча, обеспечивая тем самым освещенную секцию экрана, действующую как источник рассеянного света.

В другом аспекте раскрывается несколько осветительных систем вышеописанного типа, причем каждая осветительная система характеризуется во время работы, по меньшей мере, одной контрастной линией, и осветительные системы расположены относительно друг друга так, что набор контрастных линий являются параллельными или, по меньшей мере, воспринимаются наблюдателем как параллельные.

В другом аспекте осветительная система содержит источник света для обеспечения светового луча направленного нерассеянного света с первой коррелированной цветовой температурой вдоль основного направления светового луча, и абажуроподобную структуру, содержащую плоскую плиту перекрытия с отверстием, нижний блок и экранную структуру, причем нижний блок расположен для освещения от источника света с одной стороны. Нижний блок и экранная структура задают световой проход, проходящий от противоположной стороны нижнего блока к отверстию, причем нижний блок сдержит генератор рассеянного света для генерирования рассеянного света при второй коррелированной цветовой температуре, которая больше, чем первая коррелированная цветовая температура, является, по меньшей мере, частично, прозрачным для направленного нерассеянного света светового луча, и выполнен так, что, по меньшей мере, например расходящаяся, порция светового луча входит в световой проход. Кроме того, генератор рассеянного света наклонен по отношению к плоской плите перекрытия.

В другом аспекте осветительное устройство содержит несколько осветительных систем, описанных выше, и/или осветительное устройство содержит несколько осветительных систем, причем каждое из них содержит источник света для обеспечения светового луча направленного нерассеянного света с первой коррелированной цветовой температурой вдоль основного направления светового луча, и абажуроподобную структуру, содержащую плоскую плиту перекрытия с отверстием, нижний блок и экранную структуру, причем нижний блок расположен для освещения из источника света с одной стороны, и нижний блок и экранная структура задают световой проход, проходящий от противоположной стороны нижнего блока к отверстию, причем нижний блок содержит генератор рассеянного света для генерирования рассеянного света при второй коррелированной цветовой температуре, которая больше, чем первая коррелированная цветовая температура, является, по меньшей мере, частично, прозрачным для направленного нерассеянного света светового луча, и выполнен так, что, по меньшей мере, например расходящаяся, порция светового луча входит в световой проход. В этих осветительных устройствах, осветительные системы по существу идентичны, и осветительные системы расположены внутри осветительного устройства в пространственной ориентации, которая по существу идентична для всех осветительных систем.

Дополнительные варианты осуществления вышеуказанных аспектов раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, которые включены здесь в качестве справочного материала. Например, в некоторых вариантах осуществления протяженность экранной структуры в азимутальном направлении вокруг основного направления светового луча расходящейся порции светового луча, когда он входит в световой проход, и/или пространственная ориентация экранной структуры по отношению к расходящейся порции светового луча могут быть выбраны такими, что освещенная секция экрана проходит частично, например максимально на 220°, 200° или 190° или в некоторых вариантах осуществления лишь несколько десятков градусов, в азимутальном направлении вокруг основного направления светового луча, когда расходящаяся порция светового луча входит в световой проход.

В некоторых вариантах осуществления осветительные системы могут быть интегрированы в стену или потолок помещения и освещать помещение через световую шахту.

Другие признаки и аспекты этого изобретения станут очевидными из следующего описания и сопровождающих чертежей.

Краткое описание чертежей

Показано на:

Фиг. 1: схематическое поперечное сечение примерной осветительной системы, освещающей помещение,

Фиг. 2: схематическая иллюстрация светового луча, имеющего неравномерное направление распространения поперек луча,

Фиг. 3: схематический вид в перспективе примерной световой шахты в потолке,

Фиг. 4: схематический вид, иллюстрирующий геометрию световой шахты согласно фиг. 3,

Фиг. 5: схематическое поперечное сечение в первом направлении вдоль короткой стороны примерной световой шахты согласно фиг. 3,

Фиг. 6: схематическое поперечное сечение в первом направлении вдоль длинной стороны примерной световой шахты согласно фиг. 3,

Фиг. 7: еще одно примерное схематическое поперечное сечение круглой примерной световой шахты,

Фиг. 8: схематический вид, иллюстрирующий геометрию световой шахты согласно фиг. 7,

Фиг. 9: схематический вид в перспективе, иллюстрирующий примерный освещенный экран осветительной системы,

Фиг. 10: схематическое поперечное сечение дополнительных вариантов осуществления осветительной системы с наклонным нижним блоком,

Фиг. 11: схематическое поперечное сечение еще одного варианта осуществления осветительной системы, иллюстрирующее геометрические параметры, и

Фиг. 12: схематический вид в перспективе, иллюстрирующий помещение, освещенное осветительным устройством, содержащим несколько осветительных систем.

Подробное описание

Следующее представляет собой подробное описание примерных вариантов осуществления настоящего изобретения. Примерные варианты осуществления, описанные здесь и иллюстрированные на чертежах, предназначены для обучения принципам настоящего изобретения, позволяющим специалистам в данной области осуществить и использовать настоящее изобретение во многих различных средах и во многих различных целях. Поэтому, предполагается, что примерные варианты осуществления не являются ограничивающим описанием объема патентной охраны и не должны рассматриваться как таковое. Скорее, объем патентной охраны определяется прилагаемой формулой изобретения.

Частично, изобретение основано на понимании того, что осветительные системы, основанные на имитации солнечного света и диффузорах Рэлея, обеспечивают, с одной стороны, рассеянный свет диффузоров Рэлея, а с другой стороны, сильно направленный свет (здесь также называемый прямым светом), проходящий по диффузорам Рэлея. Поэтому, при установке в потолке, освещение лишь в некоторой степени обеспечивается на потолке посредством диффузоров Рэлея, а на полу пятном, созданным там прямым светом. Было понято, что можно увеличить освещение сверху вниз путем дополнительного предусмотрения освещенного экрана в качестве рассеивающей поверхности в пределах траектории прямого света ниже по потоку от диффузора Рэлея, тем самым создавая дополнительный диффузор, который увеличивает световое освещение сверху (здесь также называемые освещенными экранами).

Кроме того, было понято, что впечатление успешной имитации солнечного света может быть улучшено для источников прямого света с помощью в принципе видимого расхождения, когда дополнительно предусмотренный освещенный экран дает светотеневые переходы, которые усиливают впечатление конкретного направления распространения света, хотя сам прямой свет имеет некоторое расхождение.

Относительно светотеневого перехода, поддерживающего впечатление солнечного света, тень является тенью по отношению к прямому свету. Кроме того, могут быть теневые переходы относительно рассеянного света. Однако эти тени не обеспечивают направление падения солнечного света, и, поэтому не способствуют в геометрическом аспекте линий впечатлению солнечного света.

Впечатление конкретного направления распространения света может быть достигнуто за счет освещения только ограниченного азимутального углового диапазона вокруг направления распространения светового луча, выходящего из диффузора Рэлея. Для солнечного света, то есть по существу не расходящегося света, половина азимутального углового диапазона для косого угла падения была бы освещена. В искусственных системах, все еще можно предусмотреть впечатление солнечного света на основе азимутального углового диапазона, который может быть увеличен до величины, например, около 220° или 200° или 190°.

Следует отметить, что расхождение идеального азимутального углового диапазона солнечного света в ограниченных пределах может быть приемлемым для создания имитации солнечного света.

Однако структурные конфигурации могут позволять выбирать конкретные азимутальные угловые диапазоны. Например, учитывая прямоугольное отверстие/панель и параллелепипедную световую шахту (то есть со стенами перпендикулярными панели), наклоненный солнечный луч будет освещать максимально две из четырех стен (и таким образом обеспечивать освещение на 180° в азимутальном направлении). В отличие от этого, расходящийся световой луч, который наклонен в одной плоскости прямоугольника и, поэтому светит с одной стороны (не из угла) - другими словами, имея основное направление светового луча, наклоненное относительно двух стен, но распространяющийся в пределах плоскости двух других стен параллелепипедной световой шахты - будет освещать три стены, вместо двух, таким образом, создавая впечатление освещения менее естественного. Следует отметить, что при движении основного направления светового луча из плоскости двух других стен, при некотором угле, который зависит от расхождения, расходящийся луч - таким образом, исходящий из угла, будет освещать только две стены. На основе вышеуказанного понимания, манипулирование расходящимся световым лучом, падающим сбоку, может включать наклон по меньшей мере одной из двух стен на стороне, так что максимально две стены освещаются, несмотря на расхождение. Соответствующие варианты осуществления раскрыты здесь. Конкретно, стена, которая подлежит наклону, является стеной, соответствующей одной из двух стен, находящихся на стороне, например, простирающихся вдоль или даже являющихся по существу параллельными основному направлению светового луча. Это может ограничить освещение боковых стен стеной, обращенной к основному направлению светового луча и одной соседней стеной. Кроме того, наклон стен на стороне, с которой падает световой луч в сторону от основного направления светового луча (здесь также называемый наклоном назад) может дать в результате один или два светотеневых перехода, граничащих с освещенными секциями боковых стен.

Благодаря расхождению, экранная структура может быть адаптирована к углу падения. Например, для прямоугольного диффузора Рэлея, две соседних стороны четырехстороннего экрана могут быть расхождены назад, так что передаваемый направленный свет не будет попадать на те стороны, а будет попадать только на остальные две стороны четырехстороннего экрана, например, частично. В некоторых вариантах осуществления, как указано выше, в простейшем случае требуется наклон только одной стороны.

Для дальнейшего улучшения имитации солнечного света, одна или обе из остальных двух сторон могут быть слегка загнуты назад, обеспечивая тем самым все еще дополнительные рассеивающие поверхности, но дополнительно обеспечивая теневые линии, которые, например, кажутся, по крайней мере, с некоторых позиций в пределах освещенного помещения, по существу параллельными и, поэтому создающими впечатление солнечного света. Если осветительная система встроена, например, рядом со стеной ил углом помещения, по существу, основная часть помещения будет обеспечивать это впечатление. В некоторых вариантах осуществления раскрытые здесь осветительные системы будут установлены в помещении, так что освещенные секции лампы находятся на расстоянии от помещения в диапазоне от 0 до 2 м, например до 1 м.

Например, предлагается абажуроподобная структура с экранной структурой, которая, по меньшей мере, частично освещена. В некоторых вариантах осуществления абажуроподобная структура дает по меньшей мере один переход между освещенной экранной секцией и не освещенной экранной секцией.

Другие аспекты основаны на понимании того, что наклон ориентации диффузора Рэлея относительно пола, стены или, в общем, (например, плоской) фронтальной плоскости осветительной системы допускает более компактную конфигурацию, сохраняя желаемые углы падения прямого света на диффузоры Рэлея. Таким образом, для осветительных систем требуется меньше пространства.

Другие аспекты основаны на понимании того, что путем установки нескольких осветительных систем можно создать дополнительное впечатление направленности освещения. Конкретно, многие, предположительно параллельные контрастные линии осветительных систем могут быть предусмотрены путем расположения осветительных систем в фиксированной геометрической ориентации относительно друг друга.

В отношении раскрытой здесь технике делается дополнительная ссылка на РСТ/ЕР 2012/072648, под названием «Устройство искусственного освещения», поданную 14 ноября 2012 года, и PCT/IB 2013/060141, под названием «Система искусственного освещения для моделирования естественного освещения» того же самого заявителя, содержание которых включено здесь во всей своей полноте иллюстрационных целях для осветительных систем, использующих диффузоры Рэлея. Хотя диффузоры Рэлея раскрытых здесь вариантов осуществления в качестве примеров показаны на чертежах плоскими в форме панелей, тем самым имитируя вид окна. Однако, хотя не схожие с панельными конфигурации могут использоваться, например, в виде изогнутых структур.

Здесь термин «панель» используется, в общем, для диффузора Рэлея, а термин экран используется для освещенного экрана, который рассеивает направленный нерассеянный свет, прошедший через диффузор Рэлея.

В общем, диффузор Рэлея может быть выполнен как пассивный диффузор или как освещаемый сбоку диффузор, например панель, освещаемая, например, синими СИДами сбоку. Поэтому, диффузор Рэлея в некоторых вариантах осуществления может быть вторичным источником света, который испускает рассеянный свет и, тем не менее, является частично прозрачным для света (основного) источника света.

Как раскрыто здесь, экран, как и диффузор Рэлея, по существу являются непоглощающими, и можно понимать, что оба действуют как вторичные источники светового излучения.

На фиг. 1 осветительная система показана схематически в разрезе помещения 30.

В деталях, осветительная система 1 содержит первый источник 2 света, выполненный для испускания света в пространственном угле, чтобы образовывать световой луч 3, распространяющийся вдоль основного направления 4 светового луча. Кроме того, первый источник 2 света испускает свет в видимом диапазоне светового спектра, например, с длинами волны от 400 нм до 700 нм. Кроме того, первый источник 2 света испускает свет (видимое электромагнитное излучение) со спектральной шириной предпочтительно более чем 100 нм, еще предпочтительнее более чем 170 нм. Спектральная ширина может быть определена как стандартное расхождение спектра длин волны первого источника света.

Осветительная система 1 также включает в себя абажуроподобную структуру 10, которая содержит нижний блок 12 и экранную структуру 14. Как показано на фиг. 1, первый источник 2 света и абажуроподобная структура 10 предусмотрены внутри темного ящика 16, тем самым предотвращая вхождение света, происходящего не от первого источника 2 света, в нижний блок 12 внутри ящика 16. Нижний блок 12 называется нижним блоком в связи с тем, что он расположен внизу абажуроподобной структуры при рассмотрении из помещения. Однако следует отметить, что ламповая система может быть предусмотрена в потолках или стенах, и, соответственно, нижний блок 12 не находился бы внизу помещения или вертикально на нижнем конце абажуроподобной структуры.

Темный ящик 16 содержит светонепроницаемую корпусную структуру, имеющую, например, крышку, боковые стенки и дно. Части дна светонепроницаемой корпусной структуры могут быть образованы нижним блоком 12 и экранной структурой 14. При установке осветительной системы на потолке или боковой стене помещения, дно темного ящика было бы частью потолка или боковой стены помещения, соответственно.

Нижний блок 12 содержит генератор 20 рассеянного света. Генератор 20 рассеянного света выполнен, например, в форме панели, такой как параллелепипедная панель. Прежде всего, панель ограничена первой поверхностью и второй поверхностью (см. например, фиг. 10 ссылочные обозначения 1012А 1012В), которые параллельны друг другу, предпочтительно, генератор 20 рассеянного света является тонким с толщиной, измеренной вдоль направления перпендикулярно первой и второй поверхностям, которая имеет квадратную величину не более чем 5%, например, не более чем 1%, площади первой или второй поверхности. Более конкретно, генератор 20 рассеянного света работает как диффузор Рэлея, который по существу не поглощает свет в видимом диапазоне, и который рассеивает более эффективно коротковолновые относительно длинноволновых компонентов падающего света, например панель, которая, по существу, не поглощает свет в видимом диапазоне и которая рассеивает свет в диапазоне длин волны 450 нм (синий) по меньшей мере в 1,2 раза, например по меньшей мере в 1,4 раза, по меньшей мере в 1,6 раза, более эффективно, чем свет в диапазоне длин волны около 650 нм (красный), причем эффективность рассеяния определяется отношением между мощностью излучения рассеянного света относительно мощности излучения падающего света. Оптические свойства и микроскопические характеристики диффузоров подобных диффузорам Рэлея также описаны подробно в заявке на патент ЕР 2304478 А1, упомянутой выше. Дополнительное понимание микроскопических признаков также изложено далее.

В варианте осуществления согласно фиг. 1, первый источник 2 света вертикально и горизонтально смещен относительно центра генератора 20 рассеянного света (в некоторых вариантах тонкого генератора рассеянного света по существу идентичен ссылочному обозначению X, предусмотренному на некоторых фигурах), и освещает верхнюю поверхность генератора 20 рассеянного света в его полноте под углом около 60° (относительно основного направления светового луча).

В некоторых вариантах осуществления первый источник 2 света может быть распложен вертикально над, например, центром генератора 20 рассеянного света, когда, например генератор 20 рассеянного света наклонен относительно плоскости стены помещения или потолка. Однако, как будет понятно специалисту, прежде всего, относительно некоторых раскрытых здесь аспектов, основное направление 4 светового луча 3 под углом 90° относительно стены или потолка потребует более сложных экранных структур. Соответственно, для простоты, раскрытые здесь варианты осуществления будут основаны на наклонном угле основного направления 4 светового луча относительно потолка или стены, в которые интегрирована осветительная система.

Через экранную структуру 14, осветительная система 1 оптически связана с областью, подлежащей освещению, такой как помещение 30 в здании. Помещение 30 может, например, иметь форму параллелепипеда и быть ограниченным боковыми стенами, полом и потолком 60. Прежде всего, не теряя общности, предполагается, что экранная структура 14 выполнена как световая шахта 40, которая обеспечивает свет помещению 30.

С пониманием этого, нижний блок 12 находится внизу световой шахты 40, а экранная структура обеспечивает боковые стены 42, 44 световой шахты 40. Нижний блок 12 и экранная структура 14 задают световой проход 46. В любом случае, описанные здесь аспекты не ограничены формой и/или расположением световой шахты 40, в качестве примера, согласно другим примерам осуществления (см., например, фиг. 7-9), световая шахта 40 может иметь круглую форму или содержать только один или несколько изолированных экранов, которые являются, например, плоскими, круглыми и/или наклонными.

Снова возвращаясь к генератору 20 рассеянного света и предполагая, что световой луч 3 расходится достаточно для освещения всего или, по меньшей мере, большой части генератора 20 рассеянного света, генератор 20 рассеянного света разделит световой луч 3 на четыре компонента, конкретно на:

передаваемый (направленный нерассеянный) компонент, образованный световыми лучами, которые проходят через генератор 20 рассеянного света и не испытывают значительных расхождений, например, образованный световыми лучами, испытывающими расхождение менее чем на 0,1°, световой поток передаваемого компонента составляет значительную долю общего светового потока, падающего на генератор 20 рассеянного света,

- передний рассеянный компонент, образованный рассеянным светом, выходящим из генератора 20 рассеянного света в световой проход 46 (за исключением того направления светового луча и направлений, отличающихся от того направления светового луча на угол менее чем 0,1°), световой поток переднего рассеянного компонента соответствует доле синего небесного света, сгенерированной из общего светового потока, падающего на генератор 20 рассеянного света,

- задний рассеянный компонент, образованный рассеянным светом, выходящим из генератора 20 рассеянного света в ящик 16, световой поток заднего рассеянного компонента, в общем, находится в пределах, но предпочтительно менее чем доля синего небесного света, и - отраженный компонент, образованный отраженным светом, распространяющимся вдоль направления под зеркальным углом в ящик 16, световой поток отраженного компонента зависит, например, от угла падения светового луча на генератор 20 рассеянного света.

Констатировав это, оптические свойства генератора 20 рассеянного света являются таковыми, что:

- доля синего небесного света составляет от 5% до 50%, например в пределах от 7% до 40% или даже в пределах от 10% до 30% или в пределах от 15% до 20%,

- средняя коррелированная цветовая температура переднего рассеянного компонента значительно выше, чем средняя коррелированная цветовая температура передаваемого компонента, например, она может быть выше в 1,2 раза или 1,3 раза или 1,5 раза или больше,

- генератор 20 рассеянного света значительно не поглощает падающий свет, а именно, сумма четырех компонентов составляет по меньшей мере 80% или 90% или даже 95% или 97% или больше,

- генератор 20 рассеянного света рассеивает по большей части вперед, а именно, более чем в 1,1 или 1,3 или даже 1,5 или 2 раза больше, чем рассеивается назад, и

- генератор 20 рассеянного света может иметь низкое отражение, а именно, отражается менее чем порция в 9% или 6% или даже менее чем 3% или 2% падающего света.

В некоторых вариантах осуществления генератор 20 рассеянного света содержит твердую матрицу из первого материала (например, смолы, имеющей отличную оптическую прозрачность, такой как термопластичные смолы, термореактивные смолы, светоотверждающиеся смолы, акриловые смолы, эпоксидные смолы, полиэфирные смолы, полистироловые смолы, полиолефиновые смолы, полиамидные смолы, полиимидные смолы, смолы на основе поливинилового спирта, бутираловые смолы, фтористые смолы, винилацетатные смолы или пластмассы, такие как поликарбонат, жидкокристаллические полимеры, полифениленовый эфир, полисульфон, полиэфирный сульфон, полиарилат, аморфный полиолефин, или их смеси или сополимеры), в которых рассеяны наночастицы второго материала (например, неорганический оксид, такой как ZnO, TiO₂, ZrO2, SiO₂, Al₂O₃), причем этот второй материал имеет показатель преломления, отличающийся от показателя преломления первого материала. На чертежах наночастицы схематически показаны точками внутри генератора 20 рассеянного света. В некоторых вариантах осуществления и первый, и второй материал по существу не поглощают электромагнитное излучение в видимом диапазоне длин волны.

Кроме того, генератор 20 рассеянного света может быть однородным, в том смысле, что в любой точке генератора 20 рассеянного света, физические характеристики генератора 20 рассеянного света в этой точке не зависят от положения этой точки. Кроме того, генератор 20 рассеянного света может быть монолитным, а именно, твердая матрица не имеет никаких прерываний из-за склеивания или механического соединения. Однако такие характеристики генератора 20 рассеянного света не являются необходимыми, хотя они могут сделать генератор 20 рассеянного света более легким в изготовлении.

В некоторых вариантах осуществления наночастицы могут быть монодисперсными. Наночастицы могут быть сферическими или иметь другую форму. Эффективный диаметр D наночастиц (определение в случае несферической формы см. ниже) находится в диапазоне [5 нм - 350 нм], например [10 нм - 250 нм] или даже [40 нм - 180 нм] или [60 нм - 150 нм], причем эффективный диаметр D определяется диаметром наночастиц, умноженным на показатель преломления первого материала.

Кроме того, наночастицы распределены внутри генератора 20 рассеянного света таким образом, что их плотность, а именно, количество N наночастиц на квадратный метр, то есть количество наночастиц внутри объемного элемента, ограниченного порцией поверхности генератора 20 рассеянного света, имеющей площадь 1 м², удовлетворяет условию N≥N_min, где:

в котором v - это размерная константа равная 1 метру, N_min - выражается как количество/метр², эффективный диаметр D выражается в метрах, и где m равно отношению показателя преломления второго материала к показателю преломления первого материала. В некоторых вариантах осуществления наночастицы распределены равномерно, по меньшей мере, в том, что касается плотности размещения, то есть плотность размещения является по существу равномерной на генераторе 20 рассеянного света, но распределение наночастиц может меняться поперек генератора 20 рассеянного света. Плотность размещения изменяется, например, на менее чем 5% средней плотности размещения. Здесь плотность размещения подразумевается как количество, ограниченное поверхностями более чем 0,25 мм².

В некоторых вариантах осуществления плотность размещения изменяется, чтобы компенсировать различия в освещении по генератору 20 рассеянного света, освещаемого источником 2 света. Например, плотность N(x,y) размещения в точке (x,y) может быть связана с освещенностью I(x,y), производимой источником 2 света в точке (x,y) посредством уравнения N(x,y)=Nav*Iav/I(x,y)±5%, где Nav и Iav - это средняя освещенность и плотность размещения, причем эти последние величины осредняются по поверхности генератора 20 рассеянного света. В этом случае яркость генератора 20 рассеянного света может быть выровнена, несмотря на неравномерность профиля освещенности источника 2 света на генераторе 20 рассеянного света. В этом отношении, следует напомнить, что яркость - это световой поток луча, исходящего из поверхности (или падающего на поверхность) в данном направлении, на единицу проецированной площади при рассмотрении в из данного направления, и на единицу пространственного угла, как указано, в качестве примера, в стандарте ASTM (Американское общество испытаний и материалов) Е284-09а.

В пределах малого D и малых объемных долей (то есть толстые панели) ожидается, что плотность размещения N≈N_min даст эффективность рассеяния около 5%. По мере того, как количество наночастиц на единицу площади становится больше, ожидается, что эффективность рассеяния будет расти пропорционально N до тех пор, пока не произойдет множественное рассеяние или интерференции (в случае высокой объемной доли), что может повредить качеству цвета. Таким образом, выбор количества наночастиц находится под влиянием поиска компромисса между эффективностью рассеяния и желаемым цветом, как описано подробно в ЕР 2304478 А1. Кроме того, по мере того, как размер наночастиц становится больше, отношение переднего и заднего светового потока растет, причем такое отношение равно отношению в пределах Рэлея. Более того, по мере того, как отношение растет, отверстие конуса переднего рассеяния становится меньше. Поэтому, выбор отношения находится под влиянием поиска компромисса между имением света, рассеянного под большими углами, и сведением к минимуму потока рассеянного сзади света. Однако, самим по себе известным образом, на генераторе 20 рассеянного света может быть нанесен противоотражательный слой (не показан) в целях минимизации отражения, таким образом, световая эффективность осветительной системы 1 повышается, а видимость генератора 20 рассеянного света (как физического элемента) со стороны наблюдателя в помещении 30 уменьшается.

В некоторых вариантах осуществления наночастицы могут не иметь сферическую форму, в таком случае, эффективный диаметр D может быть определен как эффективный диаметр эквивалентных сферических частиц, а именно, эффективный диаметр сферических частиц, имеющих такой же объем, как и вышеупомянутые наночастицы.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления наночастицы являются полидисперсными, то есть их эффективные диаметры характеризуются распределением N(D). Такое распределение описывает количество наночастиц на единицу поверхности и единичный интервал эффективного диаметра по соседству с эффективным диаметром D (то есть, количество частиц на единицу поверхности, имеющих эффективный диаметр от D1 до D2 равно

.

Эти эффективные диаметры могут быть в диапазоне [5 нм - 350 нм], то есть распределение может быть ненулевым в этом диапазоне. В этом случае, учитывая, что эффективность рассеяния растет приблизительно, то есть в пределах малых частиц, в шестой степени диаметра наночастицы, полидисперсное распределение ведет себя приблизительно как монодисперсное распределение с репрезентативным диаметром D'eff, определяемым как:

, где

.

D'_eff может быть выбран так, чтобы он был в диапазоне [5 нм - 350 нм], предпочтительно [10 нм - 250 нм], более предпочтительно [40 нм - 180 нм], еще более предпочтительно [60 нм - 150 нм].

Кроме того, генератор 20 рассеянного света может находиться на расстоянии от источника 2 света, которое может быть недостаточным для обеспечения солнцеподобного впечатления, когда источник 2 света будет на виду для наблюдателя внутри помещения 30. Однако, как показано ниже, в некоторых вариантах осуществления экранная структура 14 блокирует любой вид из помещения 30 на источник 2 света. Поэтому, расстояние между ожидаемым положением наблюдателя и источником 2 света может быть менее чем 5 м, даже менее чем 3 м. Например, в случае потолочного применения, расстояние между генератором 20 рассеянного света и источником 2 света может быть равным или меньшим чем 2 м, даже таким как 0,2 м или 0,1 м или 0,01 м или меньше, в случае с очень компактными устройствами.

В некоторых вариантах осуществления осветительная система 1 может содержать отражательную систему (не показана), как проиллюстрировано, например, в указанных выше заявках на патент. В тех вариантах осуществления может существовать геометрическое условие к отражаемым лучам света, требующее, чтобы ни один луч света, сгенерированный внутри помещения 30, и мог быть затем отражен отражательной системой таким образом, чтобы он опять падал на генератор 20 рассеянного света. Даже альтернативно, отражательная система может быть расположена так, что все входящие лучи света, испускаемые от генератора 20 рассеянного света и падающие на отражательную систему, независимо от положения на генераторе 20 рассеянного света, от которого исходят входящие лучи света, отражаются на поглощающую внутреннюю поверхность ящика 16.

В некоторых вариантах осуществления геометрическое условие может быть ослаблено из-за наличия экранной структуры 14. Например, геометрическое условие может быть для отражаемых лучей света таковым, что ни один луч света, сгенерированный внутри помещения 30, не может проходить экранную структуру 14 в направлении вниз по потоку. Таким образом, протяженность внутренней поверхности ящика 16, которая должна быть поглощающей, может быть уменьшена.

Возвращаясь к фиг. 1 и конкретной конфигурации абажуроподобной структуры 10, световой луч 3 будет выходить из генератора 20 рассеянного света по существу без изменений относительно основного направления светового луча (потенциально слегка смещенным из-за толщины генератора 20 рассеянного света). Следует отметить, что основное направление 4 светового луча может, в принципе, изменить свою ориентацию в пространстве из-за оптических элементов выше по потоку от генератора 20 рассеянного света. Однако для взаимодействия с генератором 20 рассеянного света и световой экранной