CN104854396B - 吸音照明格板和模块化表面系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种吸音照明格板（100），其包括吸音构件（120）；在所述吸音构件之上的光学介质（130）；沿着所述光学介质的第一边缘布置的第一组（140）的固态照明元件（142）；在光学介质之上的半透明板（150），所述半透明板具有不均匀半透明度，例如在所述光学介质的中心区之上的比在包括所述第一边缘的所述光学介质的第一区之上更高的半透明度。还公开了包括这样的吸音照明格板的模块化表面系统。

Description

吸音照明格板和模块化表面系统

技术领域

本发明涉及包括吸音构件、在所述吸音构件之上的光学介质以及沿着所述光学介质的第一边缘布置的第一组固态照明元件的吸音照明格板。本发明还涉及包括这样的吸音照明格板的模块化表面系统。

背景技术

在建造中，模块化表面系统被普遍用于减小建筑成本和建造时间。模块化表面系统一般允许地板、墙壁和天花板的快速建造，即使常常有降级的美学外观的折衷。这样的模块化表面系统的主要例子是可在大部分职业环境例如办公室空间中找到的垂吊式天花板。垂吊式天花板一般包括界定矩形或正方形凹部的金属或塑料网格，该凹部填充有格板或瓦以形成连续的天花板。

在这样的模块化系统例如垂吊式天花板中，一般可通过用照明单元（例如照明装置）代替一个或多个瓦来将照明集成在系统中。大部分垂吊式天花板包括照明装置，其中存在若干个荧光灯管。由于很多原因，这样的照明装置不是理想的。首先，这样的照明装置被认为在美学上使人不愉快，即突兀。其次，为了改进来自这样的照明装置的光效率，它们通常包含普遍具有抛物面形状的反射器。然而如果反射光在与模块化系统的平面成的浅角下离开照明装置，这可引起对办公室空间的占有者的炫目的光。而且，在必须抑制噪声水平的应用中，模块化表面系统的格板或瓦可能被要求吸音，前述照明装置不适合于此。

US 6367581 B1公开了天花板系统的吸音灯具。灯具包括填充有空气的腔，该腔包括在充当多孔光扩散体的微穿孔膜和吸音材料之间的光源，例如白炽灯泡。填充有空气的腔形成在腔内的驻波声场，其中可通过提高多孔扩散体、填充有空气的腔和吸音材料的声学性能来优化吸音系数。这样的灯具然而是相当庞大的。

本身已知可使用固态照明元件例如发光二极管（LED）来实现模块化表面系统的小形状因子照明格板。然而，这样的固态照明元件与白炽或荧光光源比较相当昂贵，使得存在提供包括少量固态照明元件的照明格板的期望。而且，由固态照明元件产生的热限制了照明格板的每单位面积可应用的固态照明元件的数量。

在US 2004/0070967 A1中公开了包括固态照明元件的照明格板的例子。声学发光模块包括背板、盖和在背板与盖之间延伸的刚性间隔构件，而固态照明元件（例如LED）的环放置在模块内部。这个声学发光模块的问题是光输出是不均匀的，这在美学上是使人不愉快的。而且，这个解决方案要求相对大数量的固态元件，这是昂贵的。

另一解决方案是将固态照明元件放置在照明格板的边缘处，并使用光学反射镜来产生均匀的光输出。这样的额外光学器件明显增加了照明格板的成本。在US 3752974中公开了避免这样的光学反射镜的解决方案，其中通过扩散通常提供辐射到边缘中的光的内反射的表面部分，使得撞击在被扩散区域上的至少一些光线穿过介质的相对表面被反射，且一些光线穿过一个表面被折射，来从给定厚度的边缘照明的光学介质提供均匀光照。没有扩散的在光的源周围的被清除区域被提供并通过将涂层施加在界定该被清除区域的介质的相对表面部分上而被处理。这些涂层具有比介质的折射率小的折射率，使得光通过在介质的表面之间的内反射而传递并被禁止从在被清除区域附近的介质逸出。这个被清除区域具有优选地三到四倍于光学介质的厚度的半径。来自介质的表面的因而产生的光发射在被清除区域之外实质上是均匀的。然而这个解决方案仍然相对复杂，即制造起来昂贵。

发明内容

本发明试图提供吸音照明格板，其至少在一些实施例中可产生均匀的光输出并可以用成本高效的方式被制造。

本发明进一步试图提供一种包括至少一个这样的吸音照明格板的模块化表面系统。

根据本发明的第一方面，提供了吸音照明格板，其包括吸音构件；在所述吸音构件之上的光学介质；沿着所述光学介质的第一边缘布置的第一组固态照明元件；在光学介质之上的半透明板，所述半透明板在所述光学介质之上具有不均匀半透明度。

在本申请的上下文中，光学介质可以是光可穿过其传播的任何介质，例如空气、透明材料、光波导等。

在特别优选的实施例中，所述半透明板在所述光学介质的中心区之上比起在包括所述第一边缘的所述光学介质的第一区之上，有更高的半透明度。

本发明基于下面的洞悉：通过提供具有不均匀半透明度（例如在吸音照明格板的中心中比在其边缘处更半透明）的半透明板，比起在该中心中，在光学介质中实现更高的内反射程度，使得预定义的、例如均匀的光输出可在吸音照明格板的（整个）区域之上产生，而不要求昂贵的光学元件（例如光学反射镜）。替代均匀的光输出，也可调谐半透明度以在吸音照明格板的发光表面处产生形状（例如字符或标志）。

优选地，吸音照明格板还包括沿着与所述光学介质的所述第一边缘相对的第二边缘布置的第二组固态照明元件，其中半透明板在所述中心区之上比起在包括所述第二边缘的所述光学介质的第二区之上，有更高的半透明度。这进一步提高了吸音照明格板的光输出的均匀性。在第一和第二区之上的半透明板的部分中的半透明度可以是相同的。

在有利的实施例中，固态照明元件可包括发光二极管带，这是这样的固态照明元件的低成本实施例。

优选地，半透明板包括覆盖其总表面的至少3%的多个开口，因为这确保足够数量的声波可有效地穿透吸音照明格板并被吸音构件吸收。

在实施例中，半透明板包括涂覆有不透明涂料的玻璃纤维垫，其中不透明涂料涂层在第一区之上比起在中心区之上，有更大的厚度。

在替代的实施例中，半透明板包括在中心区之上比起在第一区之上，有更开放的结构的穿孔塑料或金属板。更开放的结构可例如包括更高的穿孔密度。

有利地，吸音照明格板还包括包含光学介质、固态照明元件和半透明板的壳体，所述壳体具有反射内表面。这提高了吸音照明格板的光输出，使得要求较少数量的固态照明元件来实现期望照明水平。

吸音照明格板优选地具有瓦形状，使得它可装配到模块化表面系统中。

根据本发明的另一方面，提供了包括安装在支承框架中的多个格板的模块化表面系统，其中所述格板中的至少一个是根据本发明的实施例的吸音照明格板。这样的系统受益于较低的制造成本，同时由于本发明的吸音照明格板的光输出的均匀性质而维持令人愉快的美学。

在实施例中，该表面系统是垂吊式天花板系统。

附图说明

参考附图更详细地且通过非限制性例子描述了本发明的实施例，其中：

图1示意性描绘根据本发明的实施例的吸音照明格板的一方面；

图2示意性描绘根据本发明的实施例的吸音照明格板的另一方面；

图3示意性描绘本发明的吸音照明格板的概念；

图4示意性描绘根据本发明的另一实施例的吸音照明格板的一方面；

图5示意性描绘根据本发明的又一实施例的吸音照明格板的一方面；以及

图6示意性描绘根据本发明的实施例的模块化表面系统。

具体实施方式

应理解，附图仅仅是示意性的且并不按比例绘制。也应理解，相同的参考数字在全部附图中用于指示相同或相似的部分。

图1示意性描绘根据本发明的实施例的吸音照明格板100的底视图，而图2示意性描绘吸音照明格板100的横截面。吸音照明格板100包括壳体110，吸音构件120被放置在壳体110中。吸音构件120可由任何适当的材料制成，该材料例如是纺织或无纺织物、声学泡沫（例如三聚氰胺泡沫）、纤维玻璃、软木等。

光学介质130放置在吸音构件120之上，吸音构件120具有沿着第一边缘放置的第一组140的固态照明元件142和沿着与光学介质130的第一边缘相对的第二边缘放置的第二组140’的固态照明元件142’。可使用任何适当的固态照明元件，例如发光二极管（例如高亮度LED或有机LED）或电致发光元件。在优选实施例中，组140和140’包括LED带。在实施例中，组140和140’被粘附（例如胶粘）到光学介质130。在替代的实施例中，组140和140’集成在光学介质130中。在又一实施例中，例如使用夹子等将组140和140’靠着光学介质130固定下来。在又一实施例中，靠着壳体将组140和140’固定下来。应理解，可以用任何适当的方式将固态发光元件142和142’的组140和140’放置在光学介质130的相对边缘处。此外应理解，本发明不限于包括两组固态照明元件的吸音照明格板100；可使用在吸音照明格板100或光学介质130的任何数量的侧面上（例如沿着所有侧面）的任何数量的组。

根据本发明，吸音照明格板100还包括半透明板150，半透明板150在吸音照明格板100的中心区域中比起在固态照明元件142和142’所位于的吸音照明格板100的边缘处，有更高的半透明度。这在图1和2中由半透明板150中的灰度级梯度指示，其中较浅的色调指示较高的半透明度。换句话说，半透明板150具有从固态照明元件142和142’所位于的吸音照明格板100的边缘部分向着吸音照明格板100的中心增大的半透明梯度。

借助于图3来解释这个半透明梯度的目的，图3给出作为吸音照明格板100的宽度曲线W的函数的在光学介质130中的光分布310、半透明板350的半透明度320和吸音照明格板100的光输出密度330的示意性表示，其中该曲线的边缘与固态照明元件142、142’所位于的吸音照明格板100的边缘对应，且该曲线的中心与吸音照明格板100的中心对应。

光分布曲线310是固态照明元件142、142’被放置在吸音照明格板100的边缘处的直接结果。由于被发射到光学介质130内的光的一部分不在这个构件内部被内反射而是相反被衍射到这个构件外的事实，在光学介质130内部的光强度从吸音照明格板100的边缘朝着其中心连续降低。

在没有任何额外的措施的情况下，这将导致光输出具有光分布曲线310，即不均匀光输出曲线，其中吸音照明格板100的边缘将看起来比它的中心更亮，这在美学上是无吸引力的。这由在半透明板150中的半透明梯度320来补偿，这确保与这个格板的中心区比较，更少的光可逸出在吸音照明格板100的边缘附近的光学介质，使得吸音照明格板100的因而产生的光输出曲线330是均匀的，即在吸音照明格板100的宽度W上有恒定的强度。因此，通过使固态照明元件142、142’的放置和输出强度与半透明板150的半透明度平衡，可针对吸音照明格板100实现均匀的光输出。

在实施例中，光学介质130是由壳体110划界的填充有空气的腔，在这种情况下半透明板150可被装配到面向光学介质130的提取构件（未示出）的表面，使得光学介质130位于提取构件和吸音构件120之间。替代地，半透明板150可被装配到壳体110，或可以用任何其它适当的方式装配。在这个实施例中，吸音构件120还可包括面向光学介质的反射表面以减小发射光被吸音构件120的吸收。虽然填充有空气的腔是优选的，然而应理解，可替代地使用任何适当的光学介质130，例如光导。

在实施例中，半透明板150可包括纺织织物，例如纤维玻璃织物或一个或多个无纺板。可通过在这样的（非）纺织材料中将不透明涂料施加到该材料并朝着固态照明元件142、142’被放置于的吸音照明格板100的边缘增大涂料的厚度来实现半透明梯度。替代地，在纺织材料的情况下，也可使用纺织技术来实现半透明梯度，其中该材料具有朝着当被放置在吸音照明格板100中时的材料的中心更开放的织物。

在图4中示出半透明板150的替代实施例。在这个实施例中，半透明板150包括穿孔152的图案，与固态照明元件142、142’所位于的吸音照明格板100的边缘区比较，该图案在吸音照明格板100的中心中具有更高的穿孔密度，以在半透明板150中实现半透明梯度320。

在图5中示出半透明板150的又一替代的实施例。在这个实施例中，半透明板150包括穿孔152的图案，其中穿孔152的直径朝着吸音照明格板100的中心增大以朝着其中心给予吸音照明格板100更开放的结构，因而实现在半透明板150的半透明度中的期望梯度。在图4和图5的实施例中，半透明板150可由可被穿孔的任何适当的材料（例如金属或塑料板）形成。

此时注意，半透明板150应具有表面积，该表面积的至少3%由开口组成以允许声波穿过半透明板150朝着吸音构件120有效地行进。开口优选地应均匀地分布在半透明板150的表面之上以确保吸音照明格板100的整个表面能够吸收声波。

还优选的是，壳体110包括反射内表面以避免光从一侧从吸音照明格板100逸出，因而最大化吸音照明格板100的光效率。

应理解，在图1到5中所示的实施例的几个变形是可能的，而不偏离本发明的教导。例如，吸音照明格板100可包括另外的光学元件（例如光束成形元件、扩散体、光提取涂层等）的任何适当布置。

而且，虽然吸音照明格板100优选地包含在光学介质130的相对边缘处的第一组140的固态照明元件142和第二组140’的固态照明元件142’，应理解，组140和140’之一可被省略，因而产生包括沿着光学介质130的单个边缘的单组固态照明元件的吸音照明格板100。在这个实施例中，半透明板150具有从单组固态照明元件所位于的光学介质130的边缘朝着光学介质130的相对边缘连续增加的半透明梯度。

图6示意性描绘本发明的模块化表面系统600的实施例，例如垂吊式天花板系统。模块化表面系统600包括支承框架610，多个表面瓦620悬挂在支承框架610内。表面瓦620中的至少一些是根据本发明的一个或多个实施例的吸音照明格板100。支承框架610可以用任何适当的方式附着到表面。因为很多不同的固定方法本身是公知的，仅为了简洁起见，这将不更详细地被解释。

此外应理解，图6中的瓦尺寸和形状仅作为非限制性的例子示出。可选择任何适当的瓦尺寸和形状。

本发明的前述实施例中的至少一些被设计成产生在吸音照明格板100的表面之上的均匀光分布。然而应理解，提供具有生成不均匀光分布的半透明度分布的半透明板150例如以加亮例如字符或字母、标志、商标、图像等的形状同样是可行的。

还应理解，半透明板150的多个板可组合，以便在吸音照明格板100的发光表面处实现期望半透明分布。

应注意，上面提到的实施例举例说明而不是限制本发明，并且本领域中的技术人员将能够设计很多替代的实施例，而不偏离所附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括弧之间的任何参考符号不应被解释为限制权利要求。词“包括”并不排除除了在权利要求中列出的那些元件或步骤以外的元件或步骤的存在。在元件前面的词“一”或“一个”并不排除多个这样的元件的存在。可借助于包括几个不同的元件的硬件来实施本发明。在列举出几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可由一个并且同一项硬件来体现。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实并不表明这些措施的组合不能有利地被使用。

Claims (11)

1.一种吸音照明格板（100），包括：

- 吸音构件（120）；

- 在所述吸音构件之上的光学介质(130)；

- 沿着所述光学介质的第一边缘布置的第一组（140）的固态照明元件（142）；以及

- 在所述光学介质之上的半透明板（150），所述半透明板（150）包括涂覆有不透明涂料的玻璃纤维垫，

其中不透明涂料涂层在包括所述第一边缘的所述光学介质的第一区之上，比起在所述光学介质的中心区之上，具有更大的厚度，使得所述半透明板在所述中心区之上比起在所述第一区之上具有更高的半透明度。

2.如权利要求1所述的吸音照明格板（100），其中所述第一组（140）的固态照明元件（142）包括发光二极管带。

3.如权利要求1或2所述的吸音照明格板（100），还包括沿着与所述光学介质（130）的所述第一边缘相对的第二边缘布置的第二组（140’）的固态照明元件（142’），其中所述半透明板（150）在所述中心区之上比起在包括所述第二边缘的所述光学介质的第二区之上，具有更高的半透明度。

4.如权利要求3所述的吸音照明格板（100），其中所述第二组（140’）的固态照明元件（142’）包括另外的发光二极管带。

5.如权利要求1, 2和4中的任一项所述的吸音照明格板（100），其中所述半透明板（150）包括覆盖其总表面的至少3%的多个开口（152）。

6.如权利要求1, 2和4中的任一项所述的吸音照明格板（100），还包括包含所述吸音构件（120）、所述光学介质（130）、所述固态照明元件（142、142’）和所述半透明板的壳体（110），所述壳体具有反射内表面。

7.如权利要求1, 2和4中的任一项所述的吸音照明格板（100），其中所述格板具有瓦形状。

8.如权利要求1, 2和4中的任一项所述的吸音照明格板（100），其中所述半透明板（150）具有从所述吸音照明格板的边缘部分向着所述吸音照明格板的所述中心增大的半透明梯度。

9.如权利要求1, 2和4中的任一项所述的吸音照明格板（100），其中所述光学介质包括填充有空气的腔。

10.一种包括安装在支承框架（610）中的多个格板（620）的模块化表面系统（600），其中所述格板中的至少一个是根据权利要求1到9中的任一项所述的吸音照明格板（100）。

11.如权利要求10所述的模块化表面系统，其中所述表面系统是垂吊式天花板系统。