照明设备 【技术领域】
本发明涉及照明设备、 照明方法和用于控制照明设备的计算机程序。背景技术 WO 2006/007301A1 公开了一种照明设备， 其包括光源、 包括输出表面的光导、 布置 在光源和光导的输出表面之间的发射材料以及布置在发射材料和光导的输出之间的干涉 反射器。光源发射具有第一光学特性的光。发射材料在使用具有第一光学特性的光照射时 发射具有第二光学特性的光。 干涉反射器基本上透射具有第二光学特性的光且基本上反射 具有第一光学特性的光。该照明设备具有照明配置是固定的且不能容易修改的缺点。
发明内容 本发明的目的是提供一种照明设备、 照明方法和用于控制该照明设备的计算机程 序， 其中照明配置可以更容易地修改。
在本发明的第一方面中， 提供一种照明设备， 该照明设备包括 ： - 激光源， 用于发射激光， - 第一激光修改单元， 用于修改激光的光学特性， 所述第一激光修改单元位于第一 - 第二激光修改单元， 用于修改激光的光学特性， 所述第二激光修改单元位于第二位置，
位置， - 激光分布修改单元， 用于将引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光 分布从第一激光分布修改为不同于该第一激光分布的第二激光分布。
本发明基于以下认知 ： 如果激光源的激光被引导到分别位于第一和第二位置的第 一和第二激光修改单元至少之一上， 且如果激光分布修改单元将引导到第一和第二激光修 改单元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于第一激光分布的第二激光分 布， 则可以容易地修改照明配置。 例如， 第一激光分布可以对应于仅引导到第一激光修改单 元上的激光， 且第二激光分布可以对应于仅引导到第二激光修改单元上的激光。因为第一 和第二激光修改单元分别位于第一和第二位置， 通过将激光分布从第一激光分布修改为第 二激光分布而修改照明配置。此外， 因为激光源提供激光， 激光束具有高能量密度属性， 光 能可以在相对大的距离上传输到第一和第二激光修改单元至少之一， 同时光能被约光束为 极小的光束直径。 激光束位置中的小偏移， 例如， 几分之一毫米的小偏移可能就足以修改引 导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布。激光源、 位于第一位置的第一激光 修改单元、 位于第二位置的第二激光修改单元、 以及用于将引导到第一和第二激光修改单 元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布的激光分布修改单元的组 合因而允许对照明配置进行容易的修改。
第一和第二位置优选地不同。此外， 照明设备可以包括若干第一和 / 或若干第二 激光修改单元， 且激光分布可以修改为若干第一和 / 或若干第二激光分布， 即， 本发明不限
于仅两个激光修改单元或仅两个激光分布。
第一和第二激光修改单元适合于修改引导到这些单元上的激光的光学特性。可 以通过第一和 / 或第二激光修改单元修改的光学特性例如是光的光谱分布、 其准直度、 方 向、 强度和 / 或光束图形。引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的光的光谱分布和 其他属性例如可以通过发光材料修改， 在激光被引导到发光材料上时该发光材料发射冷光 (luminescent light)。因而可以使用诸如有机或无机磷光体的发光材料通过全部或部分 转换而修改激光的光谱以及另外其他特性。在一个实施例中， 可以由第一和第二激光修改 单元至少之一产生的光束图形例如是图片或文字。
激光分布单元优选地包括光学元件， 该光学元件允许将引导到第一和第二激光修 改单元至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于第一激光分布的第二激光分 布。这些光学元件例如是光束分离器、 镜、 偏振旋转器等。
第一和第二激光修改单元可以彼此相邻布置， 使得对于看到源于第一和第二激光 修改单元的光的人， 光看上去从相同的位置发射。 在另一实施例中， 第一和第二激光修改单 元其中之一或形成第一组的若干第一和第二光修改单元可以位于第一位置， 且第一和第二 激光修改单元中另一个或另一组第一和第二激光修改单元可以位于第二位置， 其中第一和 第二位置彼此并不靠近， 使得人们可以区分来自第一位置的光和来自第二位置的光。 例如， 在一个实施例中， 第一位置位于房间的天花板中， 位于桌子上方以用于基本上仅仅照射该 桌子， 且第二位置位于房间中间的天花板中以用于照射房间的较大部分。第一和第二位置 之间的距离优选地大于 1 厘米， 更优选地大于 10 厘米且甚至更优选地大于 1 米。相邻激光 修改单元之间的距离优选地小于 1 厘米， 优选地小于 0.5 厘米， 且优选地小于 1 毫米。
在一个实施例中， 如果照明设备位于房间的天花板中， 房间优选地包括中间天花 板， 在该中间天花板和位于该中间天花板之上的另一天花板之间形成空间。该中间天花板 优选地包括可以打开的瓦片， 且该另一天花板优选地是混凝土天花板。照明设备优选地布 置在由中间天花板和另一天花板限定的空间内， 使得可能位于房间内的人们不能接触激 光。 尤其是， 照明设备可以包括安全机制， 该安全机制以这样的方式适合于使得如果中间天 花板的瓦片打开则激光源关闭。
引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布优选地限定这些单元中 每一个单元怎样被激光照射， 例如， 激光可以仅被引导到第一激光修改单元上， 可以仅被引 导到第二激光修改单元上， 或者引导到第一和第二激光修改单元上。
第一和第二激光分布优选地是静态激光分布， 即， 激光分布并不连续地不停修改， 例如， 光束不连续扫描显示器中的若干像素， 而是激光分布以第一或第二激光分布保持预 定时间， 该预定时间优选地大于 0.5 秒， 优选地大于 1 秒， 优选地大于 30 秒且优选地大于 1 分钟。
优选地， 第一和第二激光修改单元适合于不同地修改激光的光学特性。这允许通 过将激光分布从第一激光分布修改为第二激光分布来修改来自第一和第二激光修改单元 至少之一的光的光学特性。因而可以容易实现照明配置的进一步修改。
还优选地， 第一和第二激光修改单元至少之一包括发光材料， 用于在激光被引导 到该发光材料上时发射冷光。冷光具有不同于激光的一个或若干波长的一个或若干波长。 激光和冷光的光谱分布可以对应于单个波长或若干波长。优选地， 第一激光修改单元包括第一发光材料， 用于在激光被引导到该第一发光 材料上时发射第一冷光， 而第二激光修改单元包括第二发光材料， 用于在激光被引导到该 第二发光材料上时发射第二冷光， 且第一和第二冷光的光谱分布不同。 特别是， 第一和第二 冷光具有不同的颜色或不同的色温。在优选实施例中， 照明设备可以包括用于产生具有可 修改颜色的光的至少一个彩色单元， 其中彩色单元包括第一和第二发光材料的至少两种发 光材料， 且激光分布修改单元适合于调节引导到至少两个发光材料其中之一上的激光强度 与引导到至少两个发光材料其中另一上的激光强度的比率， 而激光强度的不同比率对应于 不同的第一和第二激光分布， 该至少两个发光材料其中之一发射的冷光的光谱分布不同于 该至少两个发光材料其中另一发射的冷光的光谱分布。 这允许通过将激光分布从第一激光 分布修改为第二激光分布， 尤其通过修改引导到第一和第二两个发光材料至少之一上的激 光强度与引导到第一和第二两个发光材料其中另一上的激光强度之间的比率， 修改由彩色 单元发射的光的颜色。在一个实施例中， 通过将激光形成的激光点从一个发光材料移动到 另一发光材料来确定引导到第一和第二发光材料至少之一上的激光强度与引导到第一和 第二发光材料其中另一上的激光强度之间的比率。在该过程中， 激光点可以仅位于这些发 光材料其中之一上或者位于二者上。通过移动激光点， 可以修改第一和第二发光材料上激 光照射的面积从而控制由彩色单元发射的光的颜色和 / 或色温。 激光分布修改单元优选地不包括吸收元件。 优选地仅通过修改激光源的功率修改 由光源产生的激光的总强度。
还优选地， 第一激光分布包括引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光 强度分布， 该强度分布不同于第二激光分布的引导到第一和第二激光修改单元至少之一上 的激光强度分布。 因为例如通过使用偏振方向旋转器， 与偏振光束分离器、 可旋转反射器和 电介质组合的半波片， 基于电浸润原理具有可控透射和反射光束操纵器的可切换反射器以 及电泳单元， 可以容易地修改强度分布， 通过修改激光强度分布， 激光分布可以容易从第一 激光分布修改为第二激光分布。在优选实施例中， 激光分布修改单元适合于仅修改引导到 第一和第二激光修改单元至少之一上的激光强度分布。在另一实施例中， 如上参考彩色单 元所述， 通过将引导到至少两个激光修改单元上的激光点从一个激光修改单元移动到另一 激光修改单元， 使得激光点位于这些激光修改单元之一或二者上， 从而修改激光分布。
还优选地， 激光分布修改单元包括用于将激光分离为引导到第一激光修改单元上 的第一光束和引导到第二激光修改单元上的第二光束的至少一个光束分离单元， 其中该至 少一个光束分离单元以这样的方式适合于使得第一和第二光束至少之一的强度能够修改。 第一和 / 或第二光束可以分别直接或者经由至少一个光学元件 ( 诸如重定向元件或重定向 单元， 例如， 镜 ) 引导到第一和 / 或第二激光修改单元上。为了修改第一和第二光束至少之 一的强度， 光束分离单元优选地包括强度修改元件， 该强度修改元件为例如偏振转换器或 者偏振旋转器。例如， 半波片可以相对于偏振激光束的偏振方向旋转， 改变激光的偏振状 态， 且最终改变偏振的方向。 以这样的方式， 入射到偏振光束分离器的激光可以完全在光束 分离方向其中一个或另一方向中发送。在光例如为椭圆偏振的中间状态中， 可以修改光束 分离方向之一中的激光强度与光束分离方向其中另一方向中的激光强度之间的比率。 替代 半波片， 还可以使用用于修改激光偏振的其他元件， 例如， 用于调节激光的偏振状态和方向 的电学双折射模式的液晶单元。而且， 扭曲向列配置中的液晶单元可用于修改偏振。如果
使用强度修改元件， 该元件优选地位于第一和 / 或第二光束中。通过使用该光束分离单元， 激光分布可以容易地从第一激光分布修改为第二激光分布， 且可以容易地修改照明配置。
还优选地， 激光分布修改单元包括用于将激光分离成第一和第二光束的若干光束 分离单元， 其中第一和第二激光修改单元至少之一被分配给光束分离单元至少之一， 光束 分离单元适合于将光束分离单元至少之一的第一光束引导到分配给该至少一个光束分离 单元的第一和第二激光修改单元至少之一， 且将至少一个光束分离单元的第二光束引导到 另一光束分离单元， 该至少一个光束分离单元以这样的方式适合于使得第一和第二光束至 少之一的强度能够修改。这允许若干光束分离单元沿一条线布置， 其中激光从第一光束分 离单元引导到第二光束分离单元， 依此类推。因为至少一个光束分离单元的第一和第二光 束至少之一的强度能够修改， 引导到分配给光束分离单元的激光修改单元上的激光分布可 以容易地修改， 由此修改照明配置。每个光束分离单元优选地适合于修改第一和第二光束 至少之一的强度， 这允许很多不同第一和第二激光分布之间的激光分布的修改。 尤其是， 如 果可以连续修改强度， 则可以在被认为优选地是静态的第一和第二激光分布的不同激光分 布的连续统一体之间修改激光分布， 即如果达到所需的激光分布， 即所需的第一或第二激 光分布， 则激光分布在上述预定时间期间保持不变。 还优选地， 第一和第二激光修改单元至少之一包括用于将引导到光束成形单元上 的光进行光束成形的光束成形单元。 这允许通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少 之一上的激光分布来修改光束形状。因此， 通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少 之一上的激光分布可以容易地修改光束形状以及因此修改照明配置。
还优选地， 第一激光修改单元包括用于将引导到第一光束成形单元上的光进行光 束成形的第一光束成形单元， 且第二激光修改单元包括用于将引导到第二光束成形单元上 的光进行光束成形的第二光束成形单元， 第一和第二光束成形单元适合于将光进行不同地 光束成形。 这允许通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布修改来 自第一和 / 或第二激光修改单元的光束形状且因而修改照明配置。
还优选地， 第一和第二激光修改单元至少之一包括用于重定向引导到第一和第二 激光修改单元至少之一上的光的重定向单元。 这允许通过修改引导到第一和第二激光修改 单元至少之一上的激光分布容易地修改来自激光修改单元至少之一的光的方向， 且因而修 改照明配置。
在优选实施例中， 第一激光修改单元包括用于重定向引导到第一激光修改单元上 的光的第一重定向单元， 且第二激光修改单元包括用于重定向引导到第二激光修改单元上 的光的第二重定向单元， 该第一和第二重定向单元适合于将光重定向到不同方向。这允许 通过修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光分布修改来自第一和第二激 光修改单元至少之一的光束的方向， 且因而修改照明配置。
激光分布修改单元优选地以这样的方式适合于使得它可以调节引导到第一激光 修改单元上的激光强度与引导到第二激光修改单元上的激光强度之间的比率， 使得第一激 光修改单元仅在第一激光分布中被照射， 第二激光修改单元仅在第二激光分布中被照射， 并且使得两个或更多第一和第二激光修改单元同时在另一激光分布中被照射， 其中引导到 第一激光修改单元上的激光强度与引导到第二激光修改单元上的激光强度之间的比率可 以修改。不同比率优选地对应于不同激光强度分布。
还优选地， 照明设备包括 ： 激光修改单元传感器， 用于确定第一和第二激光修改单 元至少之一的位置 ； 以及控制单元， 用于使用预定位置控制激光分布修改单元， 使得第一和 第二激光分布的激光接触 (meet) 第一和第二激光修改单元至少之一。这允许例如对激光 修改单元至少之一的位置进行手动修改， 在该位置照明设备仍可操作。
在优选实施例中， 照明设备还包括 ： 人存在传感器， 用于确定人是否在照明设备附 近存在 ； 以及控制单元， 用于根据人是否在照明设备附近存在的确定来控制照明设备。 还优 选地， 人存在传感器适合于确定人是否在照明设备附近移动， 在这种情况下， 控制单元适合 于根据人是否在照明设备附近移动的确定来控制照明设备。照明设备例如位于房间中， 其 中照明设备的附近为例如靠近该发光设备的房间中的区域， 或者整个房间被认为在照明设 备附近。这允许使得照明配置适合于人们在照明设备附近 ( 尤其是照明设备所处房间内 ) 的移动或存在。
在本发明的另一方面中， 提供一种照明方法， 该照明方法包括以下步骤 ：
- 从激光源发射激光，
- 将激光引导到第一激光修改单元和第二激光修改单元至少之一上， 所述第一激 光修改单元位于第一位置且适合于修改激光的光学特性， 所述第二激光修改单元位于第二 位置且适合于修改激光的光学特性， - 借助激光分布修改单元， 将引导到该第一和第二激光修改单元至少之一上的激 光分布从第一激光分布修改为不同于该第一激光分布的第二激光分布。
在本发明的另一方面， 提供一种计算机照明程序， 其包括计算机代码装置， 当计算 机程序在控制照明设备的计算机上运行时， 该程序代码装置促使如权利要求 1 限定的照明 设备实施如权利要求 14 限定的照明方法的步骤。
应当注意， 权利要求 1 的照明设备、 权利要求 14 的照明方法以及权利要求 15 的照 明计算机程序具有如从属权利要求中限定的类似和 / 或相同的优选实施例。
还应当注意， 本发明的优选实施例备选地可以是从属权利要求与相应独立权利要 求的任意组合。
附图说明 从此后描述的实施例中， 本发明的这些和其他方面是显然的并参考此后描述的实 施例得到阐述。在附图中 ：
图 1 通过举例的方式示意性示出照明设备的实施例，
图 2 通过举例的方式示意性示出照明设备的另一实施例，
图 3 通过举例的方式示意性示出包括光束分离单元和重定向单元的照明设备的 另一实施例，
图 4 通过举例的方式示意性示出光束分离单元之一，
图 5 通过举例的方式示意性示出重定向单元，
图 6 至 8 通过举例的方式示意性示出不同的重定向元件，
图 9 至 13 通过举例的方式示意性示出照明设备的不同其他实施例， 以及
图 14 通过举例的方式示出照明方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图 1 通过举例的方式示意性示出包括用于发射激光 3 的激光源 2 的照明设备 1 的 实施例。照明设备 1 还包括位于第一位置且适合于以产生修改光的方式修改激光光学特性 的第一激光修改单元 7。例如， 如果第一激光修改单元 7 包括第一发光材料， 则在激光 3、 5 引导到第一发光材料上时发射第一冷光 9， 其中第一冷光 9 的光谱分布不同于激光 3、 5 的光 谱分布。
照明设备 1 还包括位于第二位置且适合于以产生修改光 10 的方式修改激光光学 特性的第二激光修改单元 8。例如， 如果第二激光修改单元 8 包括第二发光材料， 则在激光 3、 6 引导到第二发光材料 8 上时发射第二冷光 10， 其中第二冷光 10 的光谱分布不同于激光 3、 6 的光谱分布。
照明设备 1 还包括激光分布修改单元 4， 用于将如图 1 中由两个箭头 5、 6 示出的引 导到第一和第二激光修改单元 7、 8 至少之一上的激光分布从第一激光分布修改为不同于 第一激光分布的第二激光分布。在该实施例中， 第一和第二激光分布是静态激光分布。
第一修改光 9 和第二修改光 10 的光谱分布优选不同。这允许通过修改引导到第 一和第二激光修改单元 7、 8 上的激光 5、 6 的强度比率来修改由第一和第二激光修改单元 7、 8 转换的特别是由第一和第二发光材料发射的光 9、 10 的颜色。 激光分布修改单元 4 与特别 是包括第一和第二发光材料的第一和第二激光修改单元 7、 8 的组合因而可以被认为是用 于产生具有可修改颜色的光的彩色单元。
图 2 通过举例的方式示意性示出根据本发明的照明设备 801 的另一实施例。
除了激光源 2、 激光分布修改单元 4 以及第一和第二激光修改单元 7、 8， 照明设备 801 包括用于确定第一和第二激光修改单元 7、 8 至少之一位置的激光修改单元传感器 802、 使用确定的位置以第一和第二激光分布的激光接触第一和第二激光修改单元 7、 8 至少之 一的方式控制激光分布修改单元的控制单元 803 以及用于确定人是否在照明设备 801 附近 存在的人存在传感器 804。 在该实施例中， 控制单元 803 还适合于根据人是否在照明设备附 近存在的确定来控制照明设备， 特别是激光源 2 和 / 或激光分布修改单元 4。
在该实施例中， 激光修改单元 7、 8 至少之一的位置可以例如手动变更， 其中激光 修改单元 7、 8 至少之一的新位置可以通过激光修改单元传感器 802 确定。控制单元 803 可以以这样的方式控制激光分布修改单元 4 ： 激光分布从第一激光分布修改为第二激光分 布， 其中第二激光分布的光仍接触在变更位置的第一和第二激光修改单元 7、 8 至少之一。 激光修改单元的位置因而可以通过耦合到激光修改单元传感器 803 的激光分布修改单元 识别和跟踪， 使得激光跟踪且入射在激光修改单元上。
激光修改单元传感器例如是用于确定激光修改单元位置的红外 (IR) 传感器、 激 光雷达 (Lidar) 传感器、 超声波传感器和 / 或射频识别 (RFID) 传感器。
人存在传感器 804 适合于确定人是否在照明设备附近存在， 尤其是是否在照明设 备所处的房间中存在。人存在传感器 804 还可适合于确定人是否在照明设备附近移动。这 允许根据人的存在或人的某一行为修改照明配置。照明设备 802 因而可用作背景智能照明 系统。
图 3 通过举例的方式示意性示出根据本发明的照明设备 101 的另一实施例。
照明设备 101 包括用于发射激光 4 的激光源 2。照明设备 101 还包括用于将激光4 分离为至少第一和第二光束的两个光束分离单元 11。来自光束分离单元 11 的光被引导 到激光修改单元 82、 94 上。光束分离单元 11 的实例在图 4 中更详细地示意性示出。
在图 4 中， 激光 3 被引导到光束分离器 17 上， 该光束分离器 17 将激光 3 分离为 第一光束 20 和第二光束 19。第一光束 20 被引导到激光修改单元 82、 94 上， 激光修改单元 82、 94 可以被认为是第一激光修改单元或第二激光修改单元且分配给相应的光束分离单元 11。如果第一光束 20 分别被引导到激光修改单元 82 或 94 上， 则激光修改单元 82 或 94 发 射修改光 15。 第二光束 19 被引导到另一光束分离单元 11 上或者被引导到将第二光束引导 到另一激光修改单元 18 上的重定向单元 12 上。备选地， 第二光束 19 可以被直接引导到另 一激光修改单元上。
在图 4 中， 光束分离单元 11 还包括用于修改第一和第二光束相对于彼此的相对强 度的可调节半波片 16。 这例如通过使用位于偏振光束分离器 17 前面的可调节半波片实现， 使得光在碰撞光束分离器之前经过半波片。在该实施例中， 借助半波片通过修改或调节光 的偏振状态或偏振方向可以修改第一和第二光束相对于彼此的强度。替代半波片， 可以使 用其他偏振转换器或偏振旋转器。
替代偏振光束分离器镜 17， 可以使用其他偏振光束分离元件， 诸如光束分离立方 体或可切换镜。 在图 5 中通过举例的方式示意性示出重定向单元 12 的实施例。
在该实施例中， 重定向单元 12 包括重定向元件 80， 该重定向元件 80 重定向入射激 光 81 到激光修改单元 18 上而不分离该入射激光 18( 在该实施例中， 该激光是光束分离单 元 11 的第二光束 )， 该激光修改单元 18 产生修改光 13 且尤其在激光引导到激光修改单元 18 上时发射冷光， 且该激光修改单元 18 分配给重定向单元 12。镜 80 可以被诸如反射棱镜 的其他重定向元件代替。在另一实施例中， 重定向单元 80 可以省略且入射激光 81 可以被 直接引导到发光材料 82 上用于发射冷光 13。
在其他实施例中， 重定向元件可以是例如可旋转以使得光的反射角度变化的旋转 镜。旋转镜的实例在图 6 中示意性示出。在另一实施例中， 重定向元件可以是旋转玻璃板， 该旋转玻璃板的实例在图 7 中示意性示出且可以以这样的方式旋转 ： 光的方向和 / 或光的 平行偏移被修改。重定向元件还可以是液晶元件， 其实例在图 8 中示意性示出。通过在设 置有透明电极 ( 未示出 ) 的透明基板 90、 91 之间放置楔形透明层 92 和液晶材料 93 获得该 重定向元件。 当应用电场时， 液晶分子的取向可以变更， 由此改变液晶的有效折射率以用于 改变光的方向。
通过修改光束分离单元 11 至少之一中的相对强度可以修改引导到激光修改单元 上的激光的分布， 由此修改照明设备 10 的照明配置。在该实施例中， 光束分离器 17 是根 据入射到光束分离器上的激光的偏振来分离光的偏振光束分离器。借助半波片 16 或者允 许修改光的偏振的其他光学元件， 通过修改碰撞到光束分离器上的光的偏振状态或偏振方 向， 因而可以修改第一和第二光束之一的强度相对于第一和第二光束其中另一个的强度。 不同激光修改单元 18、 82、 94 优选地不同地修改光， 例如， 不同激光修改单元可以包括发射 不同冷光的不同发光材料。例如， 发光材料可以发射具有不同波长的光。光束分离单元 11 和可选的重定向单元 12 可用于修改引导到激光修改单元上的激光分布。光束分离单元 11 和可选的重定向单元 12 因而组成激光分布修改单元。
半波片 16 优选地通过电学和 / 或机械装置修改， 该电学和 / 或机械装置可用于自 动地控制半波片， 尤其是用于根据预定调度或手动地修改不同的预定激光分布之间的激光 分布。
尽管在上文描述并参考图 3 示出的实施例中， 照明设备且尤其是激光修改单元包 括若干光束分离单元 11 和重定向单元 12， 但在其他实施例中， 照明设备可以仅包括一个光 束分离单元和 / 或仅包括一个重定向单元。而且， 在另一实施例中， 照明设备可以包括不同 数目的光束分离单元和 / 或重定向单元。
光束分离单元 11 和 / 或重定向单元 12 可以包括外壳， 光束分离单元和重定向单 元的相应组件布置且优选地安装在该外壳中。
图 9 通过举例的方式示意性示出照明设备 201 的另一实施例。
照明设备 201 包括发射激光 3 的激光源 2， 该激光 3 被引导到若干光束分离单元 11 和重定向单元 12 上。激光 3 被引导到若干光学开关 40 上， 若干激光修改单元 95、 96、 97 被分配给每个光学开关 40。 在该实施例中， 每个激光修改单元 95、 96、 97 分别包括发光材料 24、 25、 26 和光束成形器 21、 22、 23。发光材料 24、 25、 26 优选地是吸收具有某一光谱分布的 激光且发射光谱分布不同于该激光的光谱分布的冷光的材料。在其他实施例中， 发光材料 24、 25、 26 可以被不改变激光光谱分布的透明材料代替。然而， 透明材料例如可以通过散射 改变激光的方向。在其他实施例中， 在激光修改单元中不存在发光材料且也不存在透明材 料。光学开关 40 适合于将激光 3 重定向到分配给相应光学开关的激光修改单元 95、 96、 97 其中一个、 若干或全部上。而且， 光学开关 40 优选地适合于修改引导到激光修改单元 95、 96、 97 至少之一上的激光强度的比率。 在该实施例中， 光束成形器 21、 22、 23 不同地成形由相应发光材料发射的光束。特 别是， 光束成形器 21 产生具有最小发散的光束形状， 光束成形器 22 产生具有中等发散的光 束形状， 且光束成形器 23 产生具有最大发散的光束形状。激光 32 以如下方式引导到发光 材料 24 上 ： 由发光材料 24 发射的冷光具有较小发散的光束形状。激光 33 以这样的方式引 导到发光材料 25 上 ： 光束成形器 22 产生具有中等发散的光束形状， 且激光 34 以这样的方 式引导到发光材料 26 上 ： 光束成形器 23 产生具有最大发散的光束形状 29。在图 9 的右手 边， 激光 35 和激光 36 以如下方式同时引导到发光材料 24 和 26 上 ： 产生冷光的光束形状， 该形状是具有小发散的光束形状和具有大发散的光束形状的组合。 因而可以通过将激光直 接或者经由可以散射激光的发光或透明材料引导到光束成形器 21、 22、 23 其中一个或若干 个上而修改光束形状。
光束成形器优选地是微光束成形元件。
光的准直度可以通过使用光束成形器修改。
在一个实施例中， 光学开关 40、 可选地分配给相应光学开关的发光材料以及可选 地附接到发光材料的光束成形器的组合可以被认为是照明设备内的单个单元。 在另一实施 例中， 照明设备仅包括这些单元其中之一。激光可以经由如图 9 中通过举例的方式示意性 示出的光束分离单元 11 和重定向单元 12 或者经由包括光束分离器和镜的其他光束分离单 元和重定向单元而被直接引导到光学开关 40 之一或若干个上。在另一实施例中， 照明设备 包括这些单元其中若干个， 其数目可以不同于图 9 中示出的数目。单个单元或若干单元可 以布置在单个外壳或若干外壳内。
光束分离单元 11、 重定向单元 12 和光学开关 40 形成用于修改引导到可以被认为 是若干第一和第二激光修改单元的激光修改单元 95、 96、 97 至少之一上的激光分布的激光 分布修改单元。
图 10 通过举例的方式示意性示出照明设备 301 的另一实施例。
照明设备 301 包括发射激光 3 的激光源 2， 激光 3 经由光束分离单元 11 和重定向 单元 12 引导到光学开关 40 上。三个激光修改单元 44、 45、 46( 在本实施例中为三个发光材 料 44、 45、 46) 被分配给每个光学开关 40， 光学开关 40 以这样的方式适合于使得激光可以 引导到这些激光修改单元 44、 45、 46 其中一个、 若干或全部上。特别是， 每个发光材料 44、 45、 46 可以通过使用光学开关 40 寻址。不同的发光材料 44、 45、 46 发射具有不同颜色即不 同光谱分布、 尤其是不同波长的冷光。通过由光学开关 40 修改这些发光材料 44、 45、 46 上 的激光分布可以产生不同颜色， 其中激光被引导到发光材料 44、 45、 46 其中之一、 若干或全 部上。特别是， 光学开关 40 适合于修改引导到分配给相同光学开关 40 的至少两个发光材 料上的激光强度的比率。在本实施例中， 用于成形从发光材料 44、 45、 46 发射的冷光的光束 成形器 47 附接到一组三个发光材料 44、 45、 46， 即一组三个激光修改单元。按如下方式， 光 束 41 被引导到发光材料 44 上， 光束 42 被引导到发光材料 45 上且光束 43 被引导到发光材 料 46 上 ： 在图 10 所示的激光分布中， 发射具有三种不同颜色的三个不同光束。优选地， 通 过修改激光分布， 尤其是通过调节入射到发光材料上的激光的强度， 可以获得由发光材料 发射的光的任意颜色或色温。 光学开关可以基于以本领域技术人员公知的方式布置的如下组件至少之一以提 供所需的光学开关 ： 液晶、 诸如快门的电学和 / 或机械装置、 光束分离器、 镜等。 光束成形器 例如对于光是反射的， 尤其是全反射的具有内侧面的锥形管， 其中锥角对应于所产生光束 形状的准直度。 光束成形器还可以包括能够以所需准直度产生所需光束形状的抛物线反射 器。
光学开关、 分配给相应光学开关的发光材料以及可选的分配给发光材料的光束成 形器的组合可以被认为是单个彩色单元。在一个实施例中， 照明设备仅包括这些彩色单元 之一。在另一实施例中， 照明设备可以包括数目可能不同于图 10 中示出的三个彩色单元的 若干彩色单元。彩色单元的组件可以布置在彩色单元外壳内。
光束分离单元 11、 重定向单元 12 和光学开关 40 可以被认为是适合于修改引导到 激光修改单元 44、 45、 46( 可被认为是第一和第二激光修改单元 ) 至少之一上的激光分布的 激光分布修改单元。 替代光束分离单元 11 和重定向单元 12， 可以使用其他光束分离元件和 重定向元件， 例如简单的镜和光束分离器。 在一个实施例中， 激光分布修改单元可以仅包括 由来自光源 2 的激光直接照射的单个光学开关 40。
图 11 中通过举例的方式示意性示出照明设备的另一实施例。
照明设备 401 包括发射激光 3 的激光源 2， 该激光 3 经由光束分离单元 11 和重定 向单元 12 引导到光学开关 40 上。照明设备 401 还包括若干激光修改单元 51、 52( 在该实 施例中， 包括发光材料 51、 52)， 在该实施例中该若干激光修改单元 51、 52 被分配给每个光 学开关 40， 其中发光材料 51 发射的冷光具有色温 T1， 发光材料 52 发射的冷光具有色温 T2， T1 和 T2 不同。引导到发光材料 51 上的光束 56 发射具有色温 T1 的冷光 53。引导到发光 材料 52 上的光束 57 发射具有色温 T2 的冷光 54。在图 11 的右手边， 光束 58 被同时引导到
发光材料 51、 52 上， 由此产生冷光 55。光学开关 40 适合于修改引导到分配给相同光学开 关 40 的发光材料上的光强度的比率， 使得可以获得 T1 和 T2 之间的任意色温。在该实施例 中， 用于成形由发光材料产生的冷光的光束成形器 47 附接到两个冷光材料 51、 52 的每种组 合。该光束成形器 47 可以省略。
在图 11 中， 示出在某些位置的光束 56、 57、 58。 在优选实施例中， 光学开关 40 适合 于连续将光束从一个位置偏移到另一位置， 其中在这种情况下， 第一发光材料 51 和第二发 光材料 52 上被来自光学开关 40 的光束照射的面积的比率确定由激光修改单元即发光材料 51、 52 发射的光的色温。
光学开关、 包括分配给光学开关的发光材料的激光修改单元以及另外可选的分配 给发光材料的光束成形器限定了彩色单元。 照明设备可以包括仅仅这些彩色单元其中之一 或者数目可以不同于图 10 中示出的三个这些彩色单元的若干个这些彩色单元。彩色单元 的部件可以布置在彩色单元外壳内。
光束分离单元 11、 重定向单元 12 和光学开关 40 组成用于修改被引导到激光修改 单元至少之一上的激光分布的激光分布修改单元， 在该实施例中该激光修改单元包括发光 材料 51、 52 且可以被认为是第一和第二激光修改单元。在其他实施例中， 激光可以以这样 的方式直接引导到光学开关 40 上 ： 该开关可以被认为是激光分布修改单元。 在另一实施例 中， 照明设备可以包括不同数目的光束分离单元、 可选的重定向单元、 光学开关以及激光修 改单元， 即发光材料 51、 52。
图 12 通过举例的方式示意性示出照明设备的另一实施例。
照明设备 501 包括发射激光 3 的激光源 2， 激光 3 经由光束分离单元 11 和重定向 单元 12 引导到光学开关 40 上。照明设备 501 还包括激光修改单元 37、 38、 39， 每个激光修 改单元分别包括发光材料 62、 63 或 65 以及重定向元件 61、 64 或 66。激光修改单元 37、 38、 39 被分配给光学开关 40， 该光学开关 40 适合于将激光引导到激光修改单元 37、 38、 39 特别 是发光材料 62、 63、 65 其中一个、 若干或全部上。重定向元件 61、 64、 66 被分配给发光材料 62、 63、 65 其中若干个， 特别是分配给每个发光材料 62、 63、 65， 而不同的重定向元件被分配 给不同的发光材料 62、 63、 65， 不同发光材料 62、 63、 65 被分配给相同的光学开关， 使得从分 配给相同光学开关的不同激光修改单元 37、 38、 39 的不同发光材料发射的冷光被引导到不 同方向。例如， 发光材料 62 发射的冷光通过重定向元件 61 引导到方向 72 中， 发光材料 63 发射的冷光通过重定向元件 64 引导到方向 73 中， 且发光材料 65 发射的冷光通过重定向元 件 66 发射到方向 74 中。光束 67 被引导到发光材料 62 上， 该发光材料 62 通过重定向元件 61 被引导到方向 72 中。光束 68 被引导到发光材料 63 上， 该发光材料 63 发射通过重定向 元件 64 引导到方向 73 中的冷光， 且光束 69 被引导到发光材料 65 上， 该发光材料 65 发射 通过重定向元件 66 引导到方向 74 中的冷光。在图 11 的右手边， 光学开关 40 同时将光束 70 和 71 引导到发光材料上， 使得发射冷光， 该冷光被引导到分配给发光材料 62、 65 的重定 向元件 61 和 66 的组合方向中， 其中光束 70、 71 被引导到该发光材料 62、 65 上。借助在本 实施例中由光学开关 40、 光束分离单元 11 和重定向单元 12 组成的激光分布修改单元， 可以 通过修改引导到激光修改单元上的激光分布来修改由发光材料发射的冷光的方向。 光学开 关 40 可以将激光引导到分配给相应光学开关的激光修改单元的一个、 若干或所有发光材 料上。而且， 光学开关适合于修改引导到分配给相同光学开关的激光修改单元的至少两个发光材料上的光束强度的比率， 从而修改由发光材料 61、 63、 65 其中至少两个发射的冷光 的方向。
代替或者除了发光材料， 激光修改单元可以包括其他材料或者根本不包括材料， 该其他材料优选地是非吸收材料。还优选地， 该其他材料是通过散射激光来改变激光方向 的光散射材料。
光学开关、 分配给光学开关的发光材料以及分配给发光材料的重定向元件的组合 可以被认为是单个重定向单元。 照明设备可以仅包括仅仅一个的这些重定向单元或者若干 的数目不同于图 12 所示的这些重定向单元。单个重定向单元或者若干重定向单元的组件 可以布置在重定向单元外壳内。
光束分离单元 11、 重定向单元 12 以及光学开关 40 组成用于修改引导到激光修改 单元 37、 38、 39 至少之一上的激光分布的激光分布修改单元， 激光修改单元 37、 38、 39 可以 被认为是第一和第二激光修改单元。在其他实施例中， 如果激光 3 直接被引导到光学开关 40 上， 则该开关可以被认为是激光分布修改单元。 代替光束分离单元 11 和 / 或重定向单元 12， 可以使用其他用于光束分离和重定向光束的元件， 例如镜和 / 或光束分离器。图 12 中 示意性示出的照明设备 501 的实例可以包括不同数目的光束分离单元 11、 重定向单元 12、 光学开关 40、 激光修改单元 37、 38、 39、 发光材料以及激光修改单元内的重定向元件。
图 13 中通过举例的方式示意性示出照明设备 601 的另一实施例。
照明设备 601 包括发射激光 3 的激光源 2， 该激光 3 经由光束分离单元 11 和重定 向单元 12 引导到光学开关 40 上。光学开关 40 适合于将激光引导到若干激光修改单元 98、 99、 100 至少之一上， 激光修改单元 98、 99、 100 均包括若干发光材料 91、 92、 93 之一以及若干 光束成形器 80、 81、 82 之一， 光束成形器 80、 81、 82 引导到不同方向中且优选地附接到发光 材料 91、 92、 93。特别是， 光束成形器 80、 81、 82 被分配给且优选地附接到每个发光材料 91、 92、 93。如果光束 76 被引导到发光材料 92 上， 则光束成形器 81 成形光束且将光束引导到 方向 83 中。如果光学开关 40 引导光 77 到发光材料 91 上， 则冷光通过光束成形器 80 成形 且引导到方向 84 中， 如果光束 78 被引导到发光材料 93 上， 则产生冷光， 该冷光被光束成形 器 82 成形且引导到方向 85 中。在图 12 中的右手边， 光学开关 40 同时将激光引导到三个 发光材料 91、 92、 93 上， 产生引导到方向 86 中的冷光。光学开关 40 可以将激光引导到分配 给相应光学开关的激光修改单元其中的一个、 若干或所有发光材料上。而且， 光学开关 40 适合于修改引导到至少两个不同发光材料上的激光强度的比率。 可以认为是激光分布修改 单元组件的光学开关 40 因而可以修改激光分布， 且可以通过修改该激光分布来修改由发 光材料发射的冷光的形状和 / 或方向。
代替发光材料 91、 92、 93， 激光修改单元 98、 99、 100 可以包括其他材料或者不包括 材料。例如， 可以使用不改变激光的光谱分布而是例如通过散射改变例如其方向的材料来 代替发光材料。
光学开关和激光修改单元的组合组成单个光束成形和重定向单元， 该激光修改单 元优选地包括发光材料和分配给光学开关的光束成形器， 其中照明设备可以包括这些光束 成形和重定向单元其中的一个或若干个， 且其中光束成形和重定向单元的数目可以不同于 图 13 所示的数目。单个光束成形和重定向单元或者若干光束成形和重定向单元的组件可 以布置在光束成形和重定向单元外壳内。在该实施例中， 光束分离单元 11、 重定向单元 12 和光学开关 44 组成用于修改引 导到激光修改单元 98、 99、 100 至少之一上的激光分布的激光分布修改单元， 激光修改单元 98、 99、 100 可以被认为是第一和第二激光修改单元。 在其他实施例中， 如果激光被直接引导 到光学开关上， 则该开关被认为是激光分布修改单元。 在一个实施例中， 激光分布修改单元 仅包括用于修改引导到若干激光修改单元至少之一上的激光分布的光学开关 40。 在其他实 施例中， 光束分离单元 11、 重定向单元 12、 光学开关 40、 激光修改单元 98、 99、 100 的数目以 及发光材料 91、 92、 93 与光束成形和重定向元件 80、 81、 82 的数目可以不同于图 13 中示出 的数目。可以不同于图 13 所示数目的这些数目也可以为零。
现在参考图 14 的流程图以举例的方式描述照明方法的实施例。
在步骤 701， 激光源 2 发射激光 3。
在步骤 702， 激光被引导到第一和第二激光修改单元至少之一上， 该第一激光修改 单元 7 位于第一位置且适合于修改激光的光学特性。第一激光修改单元 7 优选地包括第一 发光材料， 用于在激光 3、 5 被引导到第一激光修改单元上时发射第一冷光 9。 第一冷光 9 的 光谱分布不同于激光 3、 5 的光谱分布。该第二激光修改单元 8 位于第二位置且适合于修改 激光的光学特性。第二激光修改单元 8 优选地包括第二发光材料， 用于在激光 3、 6 被引导 到第二激光修改单元 8 上时发射第二冷光 10。第二冷光 10 的光谱分布不同于激光 3、 6的 光谱分布。 优选地， 同时执行步骤 701 和 702。
在步骤 703， 由引导到第一和第二激光修改单元 7、 8 至少之一上的激光限定的激 光分布通过激光分布修改单元 4 从第一激光分布修改为不同于第一激光分布的第二激光 分布。
发光材料优选地是磷光体材料， 尤其是有机和 / 或无机磷光体材料。发光材料优 选地是可以被蓝光和 / 或紫光， 尤其是被波长在 405nm 至 470nm 范围内的光激励的材料。 发光材料优选地将激光转换成白光或具有不同颜色的光。 发光材料优选地支撑在支撑元件 上， 该支撑元件优选地是支撑板且透射由发光材料发射的冷光。 支撑板优选地是玻璃板。 支 撑元件优选地也是照明设备的一部分。发光材料优选地被提供为支撑元件上的发光层。
如果照明设备的组件， 即， 至少激光源、 激光修改单元和激光分布修改单元基本位 于相同的平面内， 上述通过修改激光分布修改冷光方向优选地以这样的方式执行 ： 冷光的 方向可以在全部边发射、 顶发射和底发射之间修改， 顶和底发射限定照明设备的组件基本 所处平面之外的光发射， 且全部边发射限定该平面内冷光的方向。
在上述实施例中使用诸如镜、 光束分离器、 半波片等的某些光学元件。 在其他实施 例中， 备选地或另外地可以使用诸如光阑的其他光学元件， 同时光阑的孔径直径可以修改， 从而修改引导到第一和第二激光修改单元至少之一上的激光的直径。 半波片可以是无源或 有源半波片， 例如可以使用偏振反射器来修改引导到发光材料上的光的强度。光学元件可 以布置在位于基板或芯片上的微机电系统 (MEMS) 中。
激光分布修改单元可以以这样的方式适合于使得它仅包括优选地基于如图 8 中 通过举例的方式示意性示出的液晶的非移动元件。 非移动元件的使用仅允许激光分布从第 一激光分布修改为第二激光分布而不移动激光分布修改单元的元件。 液晶例如基于楔形液 晶元件或在液晶内形成折射率梯度的元件。
光源可以是发射激光尤其可用于以使发光材料发射冷光的方式激励发光材料的 任意源。光源优选地是发射蓝光和 / 或紫光的激光器。
照明设备的所有组件优选地布置在外壳内。
发光材料优选地以点或者圆点布置。
尽管在上述实施例中照明设备包括某一数目的光学元件、 诸如光束分离单元或重 定向单元的不同单元或者发光材料， 但在其他实施例中光学元件、 单元、 发光材料以及照明 设备的其他组件的数目可以不同。
当从附图、 公开和所附权利要求书的研究实践要求保护的发明时， 本领域技术人 员可以理解和达成所公开实施例的其他变型。
在权利要求书中， 动词 “包括” 及其动词变化的使用不排除其他元件或步骤， 且不 定冠词 “一” 或 “一个” 不排除多个。
单个单元或装置可以完成权利要求书中记载的若干项功能。 在互不相同的从属权 利要求中记载的某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以存储 / 分布在诸如光学存储介质或固态介质这样合适的介质上， 与其他硬件一起或作为其一部分被提供， 但是也可以诸如经由因特网或其他有线或无线通 信系统以其他形式分布。
权利要求书中的任意附图标记不应解读为限制范围。