光源和陽光模仿照明系統的制作方法

本公開內容總體上涉及照明系統，尤其涉及例如旨在模仿自然陽光照明的照明系統的光源。此外，本公開內容總體上涉及從具有高亮度以及在整個區域具有亮度均勻性的區域產生光束。

背景技術：

用于封閉環境的人工照明系統通常旨在改善用戶所體驗到的視覺舒適度。具體地說，模仿自然光照(特別是陽光照射)的照明系統是已知的，特別是利用相關色溫(CCT)高和顯色指數(CRI)大的光。這樣的被模仿的室外照明的特性依賴于陽光和地球大氣之間的相互作用，并創建特定的陰影特性。

在2013年11月14日提交的EP 2304478A1、EP 2304480A1、PCT/IB2013/060141以及在2014年3月27日由同一申請人申請的PCT/EP2014/000835提交的申請所公開的照明系統具有產生可見光的光源以及含有納米顆粒的面板。在該照明系統的工作過程中，面板從光源接收光，并作為瑞利漫射器，即它以類似于晴空條件下的地球大氣的方式漫射光線。具體來說，該概念使用的定向光對應于太陽光，并在照亮物體存在的情況下的產生陰影，并漫射具有更大CCT的光，其對應于藍色天空的光。

為了提供冷白光以及暖白光，可以采用基于LED的光源，例如基于磷轉換的白色LED和/或各種顏色LED的組合。從LED發射的光的光學性質需要光束整形光學結構，通常是例如透鏡和/或鏡子系統這樣的準直光學器件。

技術實現要素：

本公開內容至少部分地涉及改進或克服現有系統的一個或多個方面。

在第一方面，本公開內容涉及一種光學系統，用于接收光和對光進行準直，其中該光學系統包括準直單元和用于對準直單元形成的光進行均勻化的均化單元。準直單元包括限定入口開口和出口開口的至少一個拋物面界面，其中所述至少一個拋物面界面被配置為反射由入口開口進入并穿過出口開口的光，并將光的角展度限制于與所述至少一個拋物面界面相關聯的接收角。均化單元包括具有成對的第一透鏡和第二透鏡的透鏡陣列，其中透鏡陣列被配置為使得來自出口開口并由第一透鏡收集的光照射相應的第二透鏡，以提供連續發光的輸出光孔。

在另一方面，光源包括具有發光圖案的發光單元，例如平面LED的朗伯或準朗伯發射圖案以及如上所述的光學系統，其中所述發光圖案與所述光學系統的入口開口發生重疊。

在另一方面，一種照明系統包括如上所述的光源，所述光源用于沿著主光束方向提供具有第一相關色溫的定向非漫射光的光束，以及窗口狀單元，例如照明系統出射窗或用于產生具有大于第一相關色溫的第二相關色溫的漫射光的漫射光發生器。窗口狀單元被定位在光束的遠場中，并且窗口狀單元的尺寸適應于光束的遠場的尺寸。

另外的實施例例如在從屬權利要求中給出，其通過引用并入本文。

本公開的其它特征和方面將通過以下描述和附圖變得更加清楚。

附圖說明

圖1是照亮房間的一個示例性照明系統的示意性截面圖；

圖2是在整個光束上具有非均勻傳播方向的光束的示意圖；

圖3是示例性光源的示意性光束路徑；

圖4是基于LED的發光單元的示意圖；

圖5是基于復合拋物面聚光器的準直單元的示意圖；

圖6是圓形復合拋物面聚光器結構的示意圖；

圖7是光線與蠅眼聚光器交互的示意圖；

圖8是位于復合拋物面聚光器下游的蠅眼聚光器的示意圖；.和

圖9是包括收集單元和均化單元的已安裝的光學系統的立體圖。

具體實施方式

下面是本公開內容的示例性實施例的詳細描述。下文所描述并在附圖中所示的示范性實施例旨在教導本公開內容的原理，使本領域普通技術人員能夠在眾多不同的環境和應用中實施和使用本公開內容，因此，以下的示例性實施例并不意在(也不應被視為)對專利保護范圍的限制性說明。專利保護范圍而是應由所附的權利要求所限定。

本公開內容的實現部分地基于模仿陽光照明的照明系統需要提供具有這種屬性的光，該屬性能夠避免觀察者意識到光源的人工性(即模仿太陽)。例如，該照明狀況可以包括藍色天空光光成分和從具有均勻亮度的光源發射的定向非漫射白色光成分。

通常，觀察者評估照明狀況的能力是基于多種生理和心理機制，涉及到聚焦、雙目匯合、雙目視差、運動視差、亮度、尺寸、對比度、鳥瞰透視等。根據觀測條件(例如觀察者是否正在移動或靜止，使用一只或兩只眼睛觀看，等等)以及照明狀況的特性(例如，是否觀察已知大小、距離或亮度的物體)，某些機制與其它機制相比作用更為顯著。

對于使用光源作為人工太陽得陽光模仿照明裝置，該光源被感知為處于無限遠距離的太陽的效果涉及到避免(每當所述光源位于觀察者的視場內時)人工光源的印象。

本發明人認識到，這尤其包括光源的均勻亮度。另外，人工太陽需要具有圓形的外觀。在一些實施方案中，所述光源用來照亮瑞利漫射面板，此外，該瑞利漫射面板由光源完全和均勻地照明是所需的。

眼睛的敏感性在對于太陽模仿以及瑞利漫射面板的亮度調制的很早階段就已經確定。這種調制可以通過近場的(暗)區域的減少或甚至不促成導致遠場光束區域的較小亮度的光發射而創建。

此外，盡管光源的亮度可能不允許觀察該光源并聚焦于其上，在(短暫地)觀察人工太陽時，在視網膜上產生的后像(after-image)可能顯示觀察者未意識到的強度波動。

出于完整性考慮，亮度也影響由光源產生的陰影。特別是，當人工太陽在亮度調制時，半陰影可能還表明眼睛會分辨的調制。

類似的考慮也適用于色彩頻譜的空間分布和其上的調制。

本發明人認識到，與投影儀光源(其集中于遠場中的圖像)相比，陽光模仿照明裝置的光源在被觀察者所觀察時，還需要模仿太陽外觀的特定近場。如本文中所公開的，所描述的光學元件的系統在各個方面是專門設計的，每個方面都盡可能地有助于光源的亮度和集光率的維持。

在下文中，結合圖1和2對陽光模仿照明裝置的示范性配置進行描述。結合圖3對光束路徑的示例性概述進行說明。形成光束路徑的光學單元3的各種示例性配置分別結合圖4(基于LED的發光單元)、圖5和6(復合拋物面聚光器(CPC，compound parabolic concentrator)準直器單元)、圖7和8(基于蠅眼冷凝器(FEC，fly’s eye condenser)的均化單元)、圖9(已安裝的光學系統)而進行公開。

圖1以剖視圖的方式示意性地示出了照明系統1。

具體來說，照明系統1包括光源2，構造為以發射立體角發射光，以形成沿主光束方向4傳播的光束3。通常，光源2可以是冷白色光源。光源的實施例可以包括基于LED的光發射器、或基于放電燈的光發射器、或基于汞弧碘(hydrargyrum medium-arc iodide)燈的光發射器、或基于鹵素燈的光發射器、以及各光發射器下游的相應的光學系統。

為了降低照明系統1的尺寸，各光發射器下游的光學系統可以包括反射系統(如折疊式光學器件，圖1中以虛線示例性地表示了鏡片5)。光束3所經過的反射系統的具體的例子在上述的專利申請中有所描述，例如PCT/IB2013/060141。

對于反射系統，針對反射光線可能存在的幾何條件是要求沒有源自外部照明系統的光線可隨后由反射系統以使得其再次離開照明系統1的方式反射。

照明系統1還包括窗口狀單元6，該單元與從光源2始發并射向區域7的光相耦合，以照亮例如建筑物的內部空間30。

在圖1所示的照明系統的實施方式中，窗口狀單元6包括燈罩狀結構10，該結構包括底部單元12和屏幕結構14。底部單元12被稱為底部單元，是鑒于當從房間觀看時，它位于燈罩狀結構的底部。然而，應該注意的是，燈系統可以沒有燈罩狀結構或設置在墻壁內，并且相應地，底部單元12不必位于燈罩狀結構的下端。關于屏幕結構14的詳細公開內容，可參考上述的專利申請，例如PCT/EP2014/000835。

在窗口狀單元6的一些實施方案中，底部單元12也可以直接集成到墻壁/天花板，即沒有屏幕結構14。例如，底部單元可以形成為天花板表面頂的一部分，而不是如圖1所示的從天花板表面當中除去。

窗口狀單元6可以是任何形狀，例如(平面)矩形、方形或圓形形狀。窗口狀單元6至少部分地傳播光源2的光。窗口狀單元6可包括(具體地，圖1的底部單元12包括)漫射光發生器20。漫射光發生器20作為瑞利散射器，它基本上不會吸收可見光范圍內的光，并且相對于入射光的長波長成分，漫射光發生器20能夠更有效地漫射短波長成分。類瑞利散射器的光學性質和微觀特性在上述專利申請中進行了詳細描述，例如EP2304478 A1。

照明系統1還可以包括暗盒16，該暗盒16包含光源2并具有集成在其盒壁上的窗口狀單元6。通常，暗盒16提供了圍繞光源2延伸并與窗口狀單元6接界的盒壁，并具有暗黑的吸光內表面(至少在光可以照射到的區域)。

在圖1的實施例，光源2設置在暗盒16內，從而避免不是從光源2始發的光從暗盒16內進入底部單元12。

在一些實施方案中，窗口狀單元提供漫射光發生器20以漫射光源2的光。例如，在前面實施例中，假設該光束3發散為足以照亮整個或至少大部份的漫射光發生器20，漫射光發生器20會將光束3分成四個成分，具體包括：

透射(定向非漫射)成分，由穿過漫射光發生器20并且不產生顯著偏向的光線形成，例如由產生偏向小于0.1°的光線形成；所述透射成分的光通量是入射到漫射光發生器20上的總光通量的重要組成部分；

向前漫射成分，由從漫射光發生器20入射到光通道46的散射光形成(除了光束方向和與光束方向的角度差異小于0.1°的方向以外)；所述向前漫射成分的光通量對應于入射到漫射光發生器20上的總光通量的重要組成部分；光通量向前漫射成分對應于入射到漫射光發生器20上的總光通量所產生的藍色天空光部分；

向后漫射成分，由從漫射光發生器20入射到暗盒16內的散射光形成；向后漫射成分的光通量一般情況下在藍色天空光部分的范圍內，但優選為比藍色天空光部分少；以及

反射成分，由反射光形成，并沿鏡子角度的方向傳播進入暗盒16，反射成分的光通量例如取決于光束在漫射光發生器20上的入射角。

如上所說，漫射光發生器20的光學特性是這樣的：

藍色天空光的比例在5％至50％的范圍內，例如在7％至40％的范圍內，或甚至在10％至30％的范圍內，或在15％至20％的范圍內；

向前漫射成分的平均相關色溫CCT比透射成分的平均相關色溫CCT顯著更高，例如是其1.2倍、1.3倍、1.5倍或更高的倍數；

漫射光發生器20并不顯著地吸收入射光，也就是說，四種成分的總和為至少等于80％、或90％、或者甚至95％、或97％或更多；

漫射光發生器20主要是向前散射，即向前散射超過向后散射的1.1倍、或1.3倍、或1.5倍、或2倍或更多的倍數；以及

漫射光發生器20可具有低反射率，即低于入射光的9％的部分被反射，或低于6％，或甚至低于3％，或低于2％。

在窗口狀單元6的實施例中，其包括漫射光發生器20，當光源2位于觀察者的視線范圍內時，漫射光發生器20相對于光源2的距離可能不足以提供類似太陽的印象時。然而，在一些實施方案中，屏幕結構14可阻止望向光源2的任何視線。因此，觀察者的預期位置和光源2之間的距離可以更短。

在其他實施方式中，漫射光發生器可以至少部分地由獨立的光源照亮，該獨立的光源適于提供作為漫射成分基礎的光。

在圖1的實施例，光源2相對于窗口狀單元6的中心而垂直和水平地偏移。光源2例如以約45°或約60°的角度照射漫射光發生器20的整個頂部表面。在一些實施例中，例如當漫射光發生器20相對于房間的天花板平面傾斜時，光源2例如可以設置在漫射光發生器20中心的垂直上方。

在圖1所示的照明系統1的示例性安裝結構中，光源2在經由窗口狀單元6與建筑物的房間30光學地耦合。房間30例如可以成形為平行六面體，并且由側壁、地板和天花板60分隔。

通常，窗口狀單元6位于光源2的遠場，使得其與如圖2所示并在下面將要描述的光束相互作用。由此，光源2可以提供類似太陽的印象。

與房間30的高度相關，對于具有0.15米的出光孔徑的光源，光源2和窗口狀單元6之間的距離是在1.5米至7米的范圍內。對于這樣的情況，光源和觀察者之間的距離，例如，在至少2.5米至9米的范圍內。

圖2示出了用于照亮窗口狀單元6的遠場的發散光束83。遠場依賴于由光源2產生的近場，其以主光束方向84為特征。橫跨發散光束83的局部傳播方向，即定向非漫射光的傳播方向根據在發散光束83的橫截面內的位置而變化。具體來說，中央傳播方向85基本上平行于發散光束83的內部區域的主光束方向84。然而，隨著與內部區域的距離的增加，傳播方向87相對于主光束方向84逐漸傾斜。示例性地，圖2中示出的光束的最大傾斜角為5°，其對應于發散光束83的光束發散角(在此也稱為在遠場中的總角展度)為2×5°的＝10°。

下文公開了用于產生這樣的發散光束的照明系統的示例性光學配置。首先，結合圖3描述了示例性光束路徑的概況，并對各個單元的一般功能進行了說明。然后，通過進一步參照(除了圖3的)相應的特定附圖，對各種特定的光學單元進行更詳細地描述。

通常，光源2包括發光單元100、準直單元200和均化單元300，這些都是限定光學近場400的光學單元。這里，準直單元200和均化單元的組合被稱為光學系統2A，該光學系統2A通過一個或多個開口從發光單元100接收光，并通過出光孔發射光，所述出光孔被優選完全閃光并表示具有均勻亮度和盡可能多地維持發光單元100的原始集光率的光發射表面。

光源2還可以包括電子控制單元(未示出)，用于提供電子背景以控制發生在發光單元100內的原初光產生過程，類似地，光源2可以包括結構元件，例如對光學單元提供支撐并將它們以固定的方式相對于彼此定位的殼體。

在光源2的下游示意性地示出了傳播系統500，在其內，光束擴展放大成光學遠場600。在遠場600中，光束投射在窗口狀單元6上。在一些實施方案中，傳播系統500包括反射元件，該反射元件對已經具有遠場特性的光束進行折疊和/或準直，例如圖2所示。

通常，發光單元100的功能是以適于與準直單元200良好耦合的方式提供光，此外，所述光適于照明方面。具體來說，它適合于與窗口狀單元6相互作用，例如，以提供向前漫射成分的所需顏色。該適應性尤其涉及發射方向分布、顏色光譜和強度分布。

例如，光源2提供光譜的可見光區域的光，其中波長在400納米至700納米之間，并且光譜寬度大于100納米，例如大于170納米。在一些實施例中，發光單元100包括單個發射器或以單獨或組合的方式提供相應頻譜的多個發射器。

一般來說，準直單元200的功能是集中入射光的光方向的角展度。由此，在其輸出側的發光面積被增加以滿足集光率的要求。另外，發光單元100的亮度應該盡可能地維持。換言之，準直單元200的功能是聚集輻射和將輻射均勻地投射成所限定的投影立體角。

對于上述公開的照明系統，在遠場中所需的總角展度取決于與被照明對象(本實施例中的窗口狀單元6)之間的距離和被照明對象的尺寸。正交的總角展度分別為10°和30°，大小為1米×2米的矩形對象(窗口狀單元6)被以45°照射，提供光源2和窗口狀單元6之間的可接受距離。在不脫離所公開概念的情況下，本領域技術人員能夠理解，在范圍5°～60°或在范圍5°～50°內的總角展度對于本文中所論述或本文的其它應用所公開的照明系統是適用的。同樣，在各種應用中，在正交方向上的相同或不同尺寸的總角展度以及一個旋轉對稱的總角展度對于本領域技術人員是顯而易見的。

準直單元200是基于拋物面聚光器的概念，拋物面聚光器通過拋物面界面的反射而將光方向的輸入角展度變換成光方向的輸出角展度。

根據光產生的類型和大小(例如，單個LED或LED的陣列)和遠場的所需要形狀，發光單元100和準直單元200之間的相互作用允許各種配置。例如，準直單元200可基于單個復合拋物面聚光器(CPCs)210或其陣列。

如圖3所示，CPC 210通常具有入口開口212和出口開口214。CPC的的實例包括中空聚光器和全內反射(TIR)聚光器(也被稱為介電式CPC)。中空拋物面聚光器提供了拋物面形狀的強反射表面，而TIR聚光器提供了一種材料結構，可提供以導致全內反射的拋物面形狀的折射過渡指標(index of refraction transition)。TIR聚光器可以例如是以聚合物為基礎的(如基于硅酮的)旋轉拋物面形狀的材料。

再次參考圖3，CPC 210的基本形狀包括具有不同焦點222、232的對立設置的拋物面部分220、230。相應地，拋物面界面(即中空CPC的反射面或折射過渡指標的界面)連接入口開口212和出口開口214。由拋物面部分220所界定的拋物面的焦點222位于由拋物面部分230所界定的拋物面上，由拋物面部分230所界定的拋物面的焦點232位于由拋物面部分220所界定的拋物面上。這兩個拋物面部分220、230關于穿過CPC210的軸線240的對稱平面是相互對稱的。軸線240沿準直單元的光傳輸方向延伸穿過CPC210。

根據定義，由拋物面部分220所界定的拋物面的軸線240穿過焦點222，由拋物面部分230所界定的拋物面的軸線234同樣地穿過焦點232。拋物面部分220的軸線224和拋物面部分230的軸線234與CPC 210的軸線240的夾角界定了CPC 210的(輸出)總角展度。

當CPC是對稱時，總角展度定義為接收角θ_CPC的兩倍，該用語源自于CPC在以相反方向收集光方面的用途。在這種情況下，以相對于軸線240的入射角小于接收角進入出口開口214的光線被反射穿過入口開口，入射角大于接收角的光不會被反射到入口開口。在此，我們也將半角展度作為CPC 210的接收角θ_CPC，盡管CPC210不接收光，但以相對于軸線240可達接收角θ_CPC的角度提供光。

換言之，使用CPC210進行準直時，進入入口開口212的光將以至多為接收角θ_CPC的傳播方向離開出口開口，如在出口開口214處的一系列開口角的圖示250所示。本領域技術人員容易理解，在現實的實施方案中，一些損失會發生，并且相應地，較大角度的情況也可能存在，但一般而言，CPC 210基本上在其出口開口214處提供總角展度為2θ_CPC的準直光束，在陽光模仿的應用中，盡可能接近拋物面形狀將增加光束的光線跟蹤性能(總角展度以外的光線較少)，因為接收角θ_CPC僅用純理論的拋物面配置能很好地界定。因此，在此方面，光線跟蹤性能相對于效率優先考慮。

考慮到進入CPC210的光對于使用時的強度和顏色的定位，例如不同顏色LED的定位，離開CPC210的光在出口開口214也可具有不均勻的強度和顏色。另外，在采用CPC210陣列的情況下，反射型CPC210壁226、236的厚度將導致相鄰CPC210之間的暗區。因此，當望向出口開口214時，觀察者可能會看到一些不均勻的現象，例如由于進入CPC210的光的定位所形成的結構以及空白區260。

通常，均化單元300的功能是使準直單元200產生的光進一步均化，，以產生類似于由準直單元200所產生的投射，但在亮度和(例如)顏色方面更為均勻(在遠場中的矩形平頂)。

均化單元300表示形成近場400的最后的光學元件，當望向光源2時，該光學元件確定觀察者的太陽模仿的印象。在這種情況下，均化單元300的輸出側的發光部分被稱為光源2的出光孔320。(近似)圓形出光孔的直徑取決于陽光模仿照明所需的發散度和距離。對于光束發散度在5°至50°的范圍內和觀察者于光源2之間的相應的距離，該直徑可以在80毫米至400毫米的范圍內(例如100毫米或150毫米或甚至大于400mm)。

均化單元300的目標是提供整個光束在近場幾乎恒定的亮度，從而對于在光束遠場的變化的觀察角提供恒定的強度。如本文所述，成對的透鏡配置，例如串聯雙透鏡陣列可在均化單元300中用作光學元件。

串聯雙透鏡陣列的實例包括蠅眼聚光器(FEC)310或由空氣分隔開的兩個透鏡陣列。通常，透鏡可以是橢圓形的，以減少球面像差。然而，為了維持角度分布，通常為兩個相對的透鏡具有相同的焦距f和被定位在相等的距離e＝fn，n是透鏡之間的(平均)折射率。FEC 310例如可以是塑料堆積元件，形成在相對面的微透鏡為微透鏡陣列(“微”透鏡是指直徑在幾毫米范圍內或更小的透鏡，該尺寸例如對于0.1至0.2毫米范圍內的出光孔是有益的；較大的出光孔基本上也可以使用較大的透鏡)。

均化單元300適應于接收角θ_CPC，并在小區域內將準直單元200發射的光混合。均化單元300本身的接收角可以鑒于準直單元200的接收角來選擇，例如CPC210的θ_CPC。此外，透鏡對的側向延伸和定位可以考慮特定的配置而進行選擇，例如準直單元200的CPC-陣列的配置，以避免圖案的任何重復。

在跨度例如為數米的傳播系統500內的光束傳播，遠場600從近場400發展而來。在一些實施例中的，設置有折疊式鏡片以減少傳播系統500的尺寸和/或在傳播系統500中設置一些球形重聚焦光學器件以使光束的尺寸適應窗口狀單元6。

在下文中，光學單元的示范性實施例公開為具體的結構，其中太陽模仿需要圓形的近場(圓形出光孔320)，然而其遠場適應于窗口狀單元的長方形幾何形狀。

在圖3中，發光單元100被示例性地表示為在LED 110的橫截面具有發光區域112，該發光區域112面對單個CPC 210的入口開口210。該發光區域112以大角度分布范圍發光，例如以朗伯輻射模式的平面LED。

如圖3中所示，CPC 210安裝在距離LED 110的一段距離d_LED(沿軸線240的方向測量)處，因為圖3中示出的反射型中空CPC如果直接安裝在其上時可能會損壞LED 110。基于距離d_LED，由于光會發射到LED 110與CPC 210之間的間隙從而沒有被CPC 210準直，因此會發生一些光的損失。這些損失原則上可通過使用介電式CPC而減少，其中理論上例如硅酮這樣的“軟”材料可以接觸發光區域112。

圖3進一步示出，每個拋物面220和拋物面230延伸穿過發光區域112的相應側端，從而通過將光源定位在CPC210的光收集區域而實現有效的準直。換句話說，發光區域112的位置是位于焦點222、232處或位于焦點222、232的上游，從而將該發光區域定位在準直的拋物面部分。

雖然在圖3中為了簡化圖示，只示出了具有單個發光區域112的單個LED 110，在原則上可以使用發射到單個CPC210的多個LED和/或具有多個發光區域的LED。例如，多個LED可布置成一維或二維陣列，根據所需幾何形狀的單個CPC而定。然而發射區之間的任何空間對集光率并無貢獻，其限制了集光率，并且影響CPC輸出的均勻性(后者至少可以由均化單元300部分地解決)。

對于方形發光區域112，可以使用具有四個相同拋物面形狀的二次CPC，這將產生二次近場以及在正交方向具有相同發散角的二次遠場(假定相同的拋物面形狀)。類似地，圓形發光區域112可以由圓形CPC聚集，這將產生圓形近場和沒有蠅眼聚光器(FEC)的具有軸對稱發散角的圓形遠場。對于矩形遠場光束，如以下所討論的那樣，矩形發光區域112可與矩形CPC組合使用。

對于圓形近場，通常可以應用掩模配置。然而，每一個掩模都會擋住光并因此降低效率。相反，多個CPC可以布置成近似圓形的形狀，下面將進行描述。特別是，該可采用矩形的CPC來實現以提供矩形遠場或采用圓形的CPC以提供圓形的遠場。

在圖4中示出了發光二極管的示例性裝置400，它能夠有效地發射到矩形的CPC，此外支撐照明系統2A的出光孔的圓形形狀。此外，單個CPC的光譜可以通過混合多種類型的發光二極管而進行調諧。每個CPC設置多個LED提供了在CPC層面的可調諧光源的靈活性。

作為例子，圖4示出了含有六個LED的LED框架410當中的冷白色、暖白色、綠色(青色)以及藍色LED(分別用C、W、G和B來表示)的布置。除了布置LED使得它們的顏色均勻分布在所有CPC上(在水平看向準直單元200時，在外觀上沒有顏色調制)，各種顏色類型的LED也可以分布在LED框架410內的相應位置，使得LED框架的各個位置以所有的顏色均勻填充在遠場的每個位置。

在圖4中，一個含有六個LED的LED框架410對應于一個CPC的發光體，每個LED具有1mm×1mm的發光面積大小，兩個相鄰的LED之間具有0.5毫米的間隙(未示出)。在該配置中，界定LED框架410短端的矩形CPC的拋物面可延伸穿過LED框架410的第一和最后一個LED的發光區域的各側端。

此外，圖4的排布支撐圓形的近場。具體來說，發光單元100包括矩形形狀的中心部分420(示例性地示出為六行的矩陣，每行具有四個LED框架410)和兩個類似于等腰梯形的部分430。類似于等腰梯形的部分430分別緊挨地設置在中心部分420的長邊422、424。在每個類似于等腰梯形的部分430，每一行的LED框架的數量逐個遞減，直到外線的延伸長度大約與中心部分420在其短邊426、428方向上的延伸長度相同，使得該類似于等腰梯形的部分430近似于圓弧形狀。

圖4的實施例表示了發光單元100的實例，該發光單元100近似于(基于方形發光二極管的緊密布置)專用于矩形(非對稱)遠場投射的矩形連續發射器。

此外，發光單元100可包括安裝結構(如螺絲孔440)，以便將準直單元300精確地裝在例如LED結構上，并確保特別是在LED框架410平面方向上的同軸度。

此外，發光單元100可以包括向LED框架410提供電源的控制部分450。

不限制圓頂透鏡或任何其他光學部件的角發射，例如直接連接到LED 110，能夠向準直單元200供給大角度的輸入和向準直單元200提供完整的或至少大角度范圍的光傳播方向。換句話說，在CPC的入口處的平面LED結構被配置成在CPC的入口提供幾乎完全閃光的表面，這對于已準直單獨LED的光的圓頂而言是不可能的。

LED以外的發光裝置也可以使用，例如，通過提供具有帶蓋開口的光源，其開口與CPC的入口開口相適配。

圖5示出的準直單元1200配置為接收發光單元100的光，例如示于圖4的LED裝置的光。

特別地，準直單元1200是矩形CPC 1210的二維陣列。具體來說，矩形CPC 1214設置一個挨著另一個并被緊密地封裝。所有的矩形CPC 1214均相同，并設置成使得它們的入口開口1212位于同一輸入平面，它們的出口開口1214位于同一輸出平面。所有出口開口1214的排布組成接近于圓形表面的CPC出光孔。同樣地，所有入口開口被定位成接收例如由發光單元100的LED框架410提供的圓形區域所發射的光。

為了接近CPC出光孔的圓形形狀，準直單元1200包括形成矩形形狀的中心部分的矩形CPC 1214(圖5示例性地示出了六行的矩陣，每行具有四個LED)和兩個類似于等腰梯形的部分。類似于等腰梯形的部分分別緊挨地設置在中心部分的長邊。在每個類似于等腰梯形的部分，每一行的LED的數量逐個遞減，直到外線的延伸長度大約與中心部分在其短邊方向上的延伸長度相同，使得該類似于等腰梯形的部分近似于圓弧形狀。在圖5的例子中，每個類似于等腰梯形的部分的內線1270包括三個，外線1272包括兩個矩形的CPC 1214。

類似地，采用近似于橢圓形狀的合成表面的實施例也是可能的。

單個矩形CPC 1214具有矩形的入口開口1212，其具有例如1.2mm的寬度，稍大于1mm×1mm的LED發光面積(從而精確地擬合單個二次型LED)，并且長度為大約9.0mm，略大于單個矩形LED框架410。此外，單個矩形CPC 1214具有出口開口1214，出口開口1214的寬度為大約12mm，長度為大約32mm。對于圖5中的中空CPC，壁厚在0.2mm至1mm的范圍內，例如0.4mm。因此，相鄰CPC的位移間距1216,1218是出口開口的長度/寬度加上兩倍的壁厚，對應于CPC的物理延伸。

矩形CPC 1214具有漏斗狀形狀，并且由四個拋物面反射表面形成，每個拋物面反射表面根據圖3所示呈一維彎曲。內表面是例如金屬鋁片的鏡面，并且是高反射性的。相對的內表面形成為相同的拋物面形狀，以在出口開口1214處提供例如30°(橫跨其長度)和10°(橫跨其寬度)的總角展度。

圖5進一步示出了具有第一安裝板1280、第二安裝板1282和距離保持桿1284的安裝結構，其組合可確保CPC 1210的適當對準。具體來說，第一安裝板1280包括定位開口1286，其形狀對應于CPC裝置在出口側的圓周線。第二安裝板1282包括用于每個CPC的單獨定位開口1288，其形狀對應于與其入口開口相距一定距離的單個CPC 1210的圓周線。

通過距離保持桿1284實現第一安裝板1260和第二安裝板1262相對于彼此的準確對準。具體來說，多個相同的CPC1210首先定位在(例如膠合到)第一安裝板1280的定位開口1286。然后，具有單獨定位開口1288的第二安裝板1282覆蓋至(例如膠合到)CPC1210上。最后，安裝板通過距離保持桿1284以固定角度和距離彼此附接。

在一些實施例中，CPC與第一安裝板1260對準，然后例如通過粘膠彼此附接以及與第一安裝板1260附接。因此，可以不需要第二安裝板1262。

準直單元1200允許在光束離開準直單元1200時將光束特性(特別是其橫截面形狀及其發散度)與光束的形狀解耦。

在本情況下，CPC 1210產生相同的“單位光束”，所述“單位光束”具有以CPC的尺寸相對于彼此移位的矩形橫截面。該移位與遠場中的光束相比較小，使得基本上所有的光束彼此交疊以形成矩形遠場照明。在實踐中，單位光束融合成具有與單個單位光束相同的矩形橫截面和相同發散度的一個復合光束。因此，圖4和圖5所示的實施例允許在垂直于復合光束本身的軸的平面中產生具有截面的復合光束，并且與光源2形成所需的距離，光源2為具有所需面積和形狀的矩形。

此外，圖4和圖5所示的光源能夠產生具有發光表面的光源，該發光表面可以具有任何形狀，例如圓形或橢圓形。出口開口的尺寸決定了階梯狀改性圓周。雖然鑒于光束的高亮度，一些掩模可以用于去除圓周線的那些仍然存在的臺階，但是當觀察準直單元1200時，觀察者通常不會注意到這些臺階，使得可能不需要掩模，并且不需要引入由于阻擋光束而造成的損耗。

可以使用其他形狀和類型的反射聚光器。一般來說，CPC可以是如上所述的中空CPC和全內反射CPC。

在一些實施例中，方形發光區域與具有正方形輸入孔和正方形輸出孔特征的對應的方型CPC進行組合。以這種方式，每個發光裝置產生方形光束，其可以在兩個正交方向上具有相同的發散度。

在一些實施例中，圓形發光區域與圓形類型的相應CPC組合，其具有圓形輸入孔和圓形輸出孔。在這種情況下，CPC產生具有圓對稱性的光束。

圖6示出了圓形CPC 1290的布置，其中在相鄰的圓形CPC 1290之間具有距離1292。由于圓形幾何形狀，在(三個)CPC 1290之間的暗區1260的延伸大于壁厚的兩倍，這將影響均化單元300的定位，這在下文將更清楚地說明。此外，與緊湊安裝的矩形CPC相比，由于輸出孔具有(較大的)非發光暗區的部分，因此整體集光率將減小。

此外，在反射系統包括具有圓形拋物面形狀的鏡子的情況下，使用圓形光束源是有利的。在這種情況下，光源2可以由單個圓形CPC制成，其耦合到圓形LED組件，該技術方案能夠獲得圓形近場。

如上所述，盡管光源2的出射孔為圓形外觀(即圓形近場)，所公開的實施例仍能夠在遠場中實現矩形投影。此外，CPC能夠使得LED光在準直之后仍(幾乎)最大程度地保持其亮度。

另外，期望在遠場中投影的平頂點的較大的均勻性(在亮度方面，在一些情況下在顏色方面)。然而，該CPC布置確實投射分立的LED光源，使得觀察者可以看到亮度/顏色的相應的不均勻性。例如，當從側面觀看CPC結構時，人們總是會看到CPC的一側。由于LED框架，由于LED框架對側面的直接照明而在其間具有較少的照明區域，因此人們將看到亮度(外觀)的條紋狀結構/調制。這導致了CPC輸出孔上的網格狀結構。此外，特別是對于中空CPC，需要產生暗區域260的最小壁厚，如圖3所示。暗區使得網格狀結構更明顯。

因此，仍然可以改善在沒有均化單元300的情況下在出口孔處的均勻性。值得注意的是，對于高亮度投影儀，光源的視覺外觀的利害關系不大或幾乎無關緊要，因為僅遠場投射光能夠被觀察到。因此，模仿太陽的均勻、完全閃光的圓盤的感知是陽光模仿照明系統的特有方面。均化單元300被配置為去除或至少減少穿過輸出孔的損耗和亮度調制。

在下文中，基于微透鏡陣列的FEC 310被描述為圖3、6和7所示配對的透鏡配置的示例。

FEC 310是由一對透鏡陣列1312、1314組成的光學系統，所述透鏡陣列1312、1314相對于彼此位于焦距處(介質內部)。這里，第一陣列1312的第一透鏡1322和第二陣列1314的第二透鏡1324所組成的對組被稱為小透鏡1320。

圖7示出了五個小透鏡1320的一個系列。每個小透鏡的第一透鏡將每個平面波分量聚焦到第二透鏡的表面。特別地，光在對于平面波傳播方向特定的橫向(xy)位置聚焦。圖3以及圖6示出了三個示例性的平面波傳播方向。圖3示出了沿著0°以及沿著±θ的傳播方向，圖7示出了0°以及兩個“小于”±θ的入射角。

如圖3所示，對應于沿0°傳播的光束部分的平面波1330將集中地聚焦在第二透鏡(焦點1332)上。來自左側的平面波1340將聚焦在右側(焦點1342)，并且來自右側的平面波1350將聚焦在左側(焦點1352)。在近場中，當FEC位于光源的近場(但不是太靠近...)時，每個小透鏡1320被CPC的總角展范圍內(|傳播角|<θ_CPC)的所有傳播方向照射。

當第一透鏡(幾乎)均勻地被照射時，第二透鏡在遠場中產生第一透鏡的圖像(例如，矩形透鏡光孔的矩形)。換句話說，每個小透鏡再合成照在其上的光，使得第一透鏡中的一個點被成像(映射到)遠場中的特定位置。換句話說，遠場中的每個點是由第一透鏡上的每個被照亮的點所促成。這由從圖7中的每個焦點所發出的光線的束1334、1344、1354表示。

FEC 310的小透鏡1320與由透鏡焦距和透鏡孔徑所確定的接收角相關聯。在兩個透鏡的焦距相同并且透鏡位于相等距離e＝fn的情況下，FEC 310的輸出發散度(也稱為接收角)與單透鏡的孔徑a除以焦距f的值成正比。

換句話說，FEC接收角β對應于(半)輸出角，并且通過公式β～a/(2f)與微透鏡陣列的幾何結構相關聯，如圖3所示，a是透鏡的(全)孔徑(線性尺寸)，f是焦距(在空氣中；層的厚度為nf，n是小透鏡的平均折射率)。該公式適用于小角度，而對于接收半角>5°至10°，則需要高階校正。

當觀察輸出光孔時，FEC 310的外觀與CPC 210的接收角θ_CPC和FEC 310的接收角β_FEC之間的匹配情況相關。

如果入射到第一陣列上的光束的(輸入)孔徑角θ_CPC遠小于小透鏡的接收角β_FEC，則僅第二陣列的中心部分將接收和傳播光。因此，當觀察FEC時，對應于這些點的發光小區域的網格將是可見的(僅通過這些點從第二陣列發射光)。

然而，當(輸入)孔徑角θ_CPC與接收角β_FEC相匹配(或至少接近)時，整個第二陣列透鏡接收來自第一陣列的光。然后，當觀看FEC時，感知到完全閃光的對象。在一些實施例中，CPC和FEC的角度被精確地匹配，從而以FEC本身的接收角向FEC饋送。

一般來說，如果(輸入)孔徑角θ_CPC與接收角β_FEC匹配，則該對象的外觀僅取決于第一陣列的水平處的亮度分布。

具體地，由于LED陣列的離散化和調整的CPC幾何結構(即，CPC不與LED源直接接觸)所產生的的任何結構可以通過由FEC 310再合成被清除(或至少減少)。

出于完整性考慮，以大于接收角β_FEC的角度照射到第一透鏡上的光線被引導到第二層的相鄰透鏡(而不是對應的小透鏡的透鏡)，從而在遠場中產生不同的階(order)(即透鏡圖像的克隆)。這種效應被稱為FEC小透鏡之間的串擾，并且可能導致暗盒內的背景照明。

圖8示出了FEC 1310與CPC 1210的組合。CPC 1210分別在x方向和y方向上提供10°和30°的光束發散度。為了在x和y方向上提供完全閃光的照明，FEC 1310包括矩形小透鏡1360，其尺寸適于輸出CPC光束的相應的輸入總角展。具體地，10°和30°的輸出發散度決定了在例如a_x＝0.7mm和a_y＝2mm和厚度約為e＝5mm時的小透鏡的矩形形狀。

如上所述，提供光源2的連續照明輸出光孔的目標由FEC 310與CPC 210的匹配發散度所支持。然而，需要FEC 210的連續照明，因為未照亮的小透鏡1360將不會發射任何光。

為此，均化單元300，特別是FEC 310，位于準直單元200的出口開口214后面一定距離D_CPC-FEC處。因此，由于各個CPC光束的發散，由CPC210的壁所產生的暗區260導致了深度減小(減小的對比度)的陰影樣區域的形成，并且基本上可能不再作為陰影樣區域存在于光束上，因此也不會存在于FEC310的小透鏡上。發明人認識到，為實現FEC310的高度均勻照明的輸出光孔，出口開口214和FEC 310之間的最小距離是必須的。光束發散度越小，需要的距離D_CPC-FEC越大。這同樣適用于FEC的接收角，在這種情況下，其基本上對應于來自CPC的光束發散(半角)。因此，盡管附加距離隨著光束變寬而降低亮度，但是亮度的均勻性增加。

換句話說，微透鏡陣列的每個入口微透鏡接收光束的近場的一部分(即入口透鏡的照明)，并通過用出口微透鏡將其成像而將其投射在遠場中。CPC的角展度和微透鏡陣列的角展度之間的匹配減少了微透鏡陣列的視覺外觀的損耗(depletions)。如果CPC的角孔徑小于微透鏡陣列的角孔徑，則出射孔看起來不完全閃光，并且在微透鏡上出現亮度損耗。該調制將隨后導致網格、損壞太陽外觀的結構、以及在被照明物體的半陰影中的多個陰影。使用本文公開的光學系統，入口箔的熱點和CPC入口(入口開口)處的顏色調制可以最終得到平衡。

為了提供完全閃光的輸出孔徑，CPC和FEC接收角的匹配可以選擇為使得第二透鏡陣列表面的至少70％、至少90％、至少85％、至少95％或甚至100％被照亮。類似地，相鄰微透鏡的高達10％或高達5％可以被照亮，同時仍然具有可接受的輸出孔徑的均勻外觀。

對于不具有任何暗區的CPC布置，可以不給出對于最小距離的上述要求。然而，如上所述，引入微透鏡陣列和CPC出口開口之間的最小距離將進一步減少或甚至克服由暗區引起的結構，或者將借助于例如由于LED離散化的傳播殘余近場結構(在顏色和亮度兩者上)而被抹去。

關于角孔徑的匹配，建議選擇0.90β_FEC≤θ_CPC≤1.10β_FEC。這將例如適用于10°和30°的發散度。在一些實施例中，以下的比率是可接受的：θ_CPC(30°)/β_FEC(30°)＝1.05和θ_CPC(10°)/β_FEC(10°)＝0.90。在一些實施例中，甚至更大的失配在原則上也是可能的，例如0.85β_FEC≤θ_CPC≤1.15β_FEC。

CPC和FEC的可選偏差，對于較小角度例如為7°至20°的范圍內，對于較大角度例如為15°至50°。

對于介電CPC(而不是中空CPC)，至少原則上可以生產許多單個電介質CPC并將它們組裝在沒有分隔壁的陣列中。因此，最小距離可能不是必需的，或者它可能由在過渡區域中由制造過程引起的非理想因素而導致。

如上所述，雖然在CPC和FEC之間引入了一些距離，但是在CPC的緊鄰下游沒有使用透鏡而不插入額外的影響光束的面。因此，稍微減小了最終平均亮度，但獲得了用于FEC的更好的輸入。

關于最小距離，基于θ_CPC和暗區的延伸來估計為了確保細光束的重疊形成相鄰CPC，最小距離D_min為p/(2tan(θ_CPC))，其中p是暗區的延伸，通常在最小發散的方向上，這支配暗區的效應。對于較大的距離，FEC原則上接收沒有強的暗網格或者強的暗的網格顯著地和逐漸地減少的照明。

對于具有約0.8mm(對應于0.4mm的反射鋁雙金屬箔的壁厚度)和最小發散度為10°的暗區(在CPC的出口側)的中空矩形CPC，黑色線(壁的柵格狀“陰影”)的外觀被估計為在10mm至30mm的范圍內的距離處消失。10mm的理論最小估計值指示兩個相鄰光束之間的重疊開始的位置。為了較好地消除感知到的暗網格，應當應用最小距離，例如至少兩倍于所述最小長度，例如至少25mm或至少30mm。然而，選擇的距離越長，亮度的降低就越多。

對于具有圓形CPC的實施例，具有六邊形形狀的小透鏡的FEC配置可以提供六邊形遠場，基本上近似圓形遠場。

圖9示出了光學系統2A，其包括在安裝狀態下并且附接到FEC 1410上的圖5所示的準直單元1200。FEC 1410經由框架支架1420和分離器1430安裝在與準直單元1200的CPC的出口開口相距預定距離(大于最小距離D_min)處。FEC 1410可以由將透鏡結構成形在圓形區域中的模具制成。

為了進一步避免出口孔中的重復結構，小透鏡和出口開口的尺寸選擇為使得在相鄰CPC之間存在位置偏移，例如，小透鏡的長度不是CPC的長度(包括壁厚度)的整數。

如圖1所示，窗口狀單元6由例如在出口孔和窗口狀單元6之間具有至多一個折疊鏡子系統的光源2照明。如上面關于照明系統所討論的，漫射光發生器20例如成形為諸如平行六面體板的板。特別地，該板可以由兩個平行的表面限定并且可以是薄的，其沿著垂直于表面的方向測量的厚度的平方值不大于該表面面積的5％，例如不大于其1％。

窗口狀單元6可以是瑞利面板，其基本上不吸收可見光范圍內的光，并且使藍色波長范圍(約450nm)內的光的漫射效率至少是紅色波長范圍(約650nm)的光的漫射效率的1.2倍，例如至少1.4倍，例如至少1.6倍，其中漫射效率由漫射光輻射功率與入射光輻射功率之間的比率而確定。

在一些實施例中，漫射光發生器20包括第一材料(例如具有優異光學透明度的樹脂或塑料)的固體基質，其中散布有第二材料(例如無機氧化物，如ZnO,TiO₂,ZrO₂,SiO₂,Al₂O₃)的納米顆粒。第二材料的折射率不同于第一材料的折射率。優選地，第一材料和第二材料基本上不吸收可見波長范圍內的電磁輻射。

此外，漫射光發生器20可以是均勻的，對于漫射光發生器20的給定的任意一點，漫射光發生器20在該點的物理特性不取決于該點的位置。此外，漫射光發生器20可以是單體機構。

在一些實施方案中，球形或其他形狀的納米顆粒可以是單分散的和/或具有在[5nm-350nm]范圍內的有效直徑D，例如[10nm-250nm]，或甚至[40nm-180nm]或[60nm-150nm]，其中有效直徑D是由納米粒子的直徑乘以第一材料的折射率而確定。

此外，納米顆粒以這樣的方式分布在漫射光發生器20內，使得它們的面密度，即每平方米的納米顆粒的數目N，即由漫射光發生器20表面的面積為1m²的一部分所界定的體積元素內的納米顆粒的數目，滿足條件N≥Nmin，其中：

其中ν是等于1米⁶的量綱常數，N min表示為數量/米²，有效直徑D以米表示，并且其中m等于第二材料的折射率與第一材料的折射率的比率。

在一些實施方案中，納米顆粒至少就面密度而言是均勻分布的，即，在漫射光發生器20上的面密度基本上是均勻的，但是在整個漫射光發生器20上的納米顆粒分布可以是變化的。面密度的變化例如小于平均面密度的5％。面密度在這里旨在作為在大于0.25mm²的區域上限定的量。

在一些實施例中，面密度發生變化，以便補償由光源2照亮的漫射光發生器20上的照明差異。例如，點(x,y)處的面密度N(x,y)可以通過方程式N(x,y)＝Nav*Iav/I(x,y)±5％與在點(x,y)處的光源2所產生的亮度I(x,y)相關，Nav和Iav是平均亮度和面密度，這些后面的量在漫射光發生器20的表面上是平均的。在這種情況下，漫射光發生器20的亮度可以被均衡，盡管光源2在漫射光發生器20上的亮度分布存在不均勻性。在此上下文中，亮度(luminance)是以給定方向從表面發射(或落在表面上)的光束在從該給定方向上觀看時的該表面的每單位投影面積和每單位立體角的光通量，例如在標準ASTM(美國試驗和材料協會)E284-09a中所記錄的。

在小D和低體積分數(即厚板)的極限中，面密度N≈Nmin預期產生約5％的散射效率。隨著每單位面積的納米顆粒的數量變得更多，該散射效率預期與N成比例地增長，直到發生多次散射或干涉(在高體積分數的情況下)，這可能損害顏色質量。因此，通過尋求散射效率和期望顏色之間的折衷來進行納米顆粒數量的選擇，如EP 2 304 478 A1中詳細描述的。此外，隨著納米顆粒的尺寸變大，前向光通量與后向光通量的比率增加，這樣的比率等于瑞利極限中的一個。此外，隨著比率增加，前向散射錐的孔徑變小。因此，通過尋求在具有以大角度散射的光和最小化向后散射光通量之間的折衷來進行比率的選擇。然而，以本身已知的方式，可以在漫射光發生器20上沉積抗反射層(未示出)，目的是使反射最小化；通過這樣做，照明系統1的發光效率提高，并且從房間30中的觀察者來說漫射光發生器20(作為物理元件)的可見度降低。

在一些實施方案中，納米顆粒可以不具有球形形狀；在這種情況下，有效直徑D可以定義為等效球形顆粒的有效直徑，即具有與前述納米顆粒相同體積的球形顆粒的有效直徑。

此外，在一些實施方案中，納米顆粒是多分散的，即它們的有效直徑由分布N(D)表征。這樣的分布描述了在有效直徑D附近的每個面單元和有效直徑的單位間隔的納米顆粒的數量(即，每個面單元當中的具有D1和D2之間有效直徑的納米顆粒的數量等于這些有效直徑可以是在[5nm-350nm]的范圍內，即在該范圍內的分布可以是非零的。在這種情況下，考慮到散射效率近似地(即在小顆粒的極限下)以納米顆粒直徑的六次方增長，多分散分布近似地表現為單分散分布，其典型的直徑D’eff定義為：

其中

N＝∫N(D)dD

D’eff可以選擇為使得其位于[5nm-350nm]、優選[10nm-250nm]、更優選[40nm-180nm]、還更優選[60nm-150nm]的范圍內。

在一些實施例中，窗口狀單元6可以包括由光源2照亮的色鏡。因此，光束3的反射與散射效應組合。該色鏡可以包括鏡面和在鏡面前面的漫射層。該漫射層可以用作上述用于透射構造的瑞利漫射器。例如，該漫射層相對于入射光的長波長分量優先地散射入射光的短波長分量。例如，該色鏡可以基于玻璃鏡、塑料鏡或金屬鏡。

在一些實施例中，當光源2的最大亮度大于0.1*10⁶cd/m²時(例如至少1*10⁶cd/m²或至少5*10⁶cd/m²或以上)，照明的自然質量改善。對于那些值，事實上，光源2產生足夠的眩光以使光源本身難以被看到，從而防止觀察者通過眼睛聚焦的機制評估光源的距離。這些亮度值有助于獲得無限的穿透效果。此外，眩光使得難以檢測光源2的亮度分布中的可能的不均勻性，因此使得難以檢測光源2的圖像和真實太陽的圖像之間的差異。

在一些實施例中，出射孔接近圓形，由觀察者感知的第一光源2的圖像仍然是圓形的，因為該光學系統不扭曲圖像。在一些實施例中，該窗口狀單元具有例如由具有圓形發散的光束照射的橢圓形狀。然而，其它形狀也是可能的，例如細長形狀。在一些實施例中，折疊式鏡子可以成形為具有圓柱對稱性的拋物面的一部分。

每當反射系統包括具有圓柱對稱性的至少一個拋物面時，出射孔可近似為橢圓形狀，使得沿著正交軸引入的不同放大率被補償，從而在觀察者的視網膜上產生圓形光斑。

在這里已經描述了高質量高亮度光源在室內照明領域中的應用。然而，對于本領域技術人員顯而易見的是，也可以利用該照明光源執行外部照明。類似地，該光源也可以應用于投影系統，特別是高亮度的投影系統，其例如被配置用于對諸如藝術品和繪畫等的矩形目標進行均勻照明。

雖然本文已經描述了本發明的優選實施例，但是在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可以包括各種改進和修改。