本發(fā)明屬于照明燈具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及包含有自然與led雙光的混合光照明裝置。

背景技術(shù)：

照明是世界能源消耗的重要組成部分，目前人工照明主要消耗電力能源。采用自然光照明可以直接利用自然光的能量，省去了光-電-光的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，將自然光作為人工照明的補(bǔ)充可以有效節(jié)省因照明而產(chǎn)生的電力能源消耗。隨著光傳導(dǎo)技術(shù)、led照明等技術(shù)的發(fā)展，將自然光通過(guò)導(dǎo)光管傳導(dǎo)到室內(nèi)并與led光組成混合光照明的照明方式已成為可能。自然光與led混合光照明有望廣泛應(yīng)用于諸如商場(chǎng)、寫字樓、地下室、停車場(chǎng)、礦井等需要照明的場(chǎng)所。自然光與led混合光照明的概念已經(jīng)被提出很久，但是用于混合自然光與led光的一體式照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)卻很少。在cn102563516中提出了一種光纖照明與led燈互補(bǔ)照明的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但是其燈具光學(xué)部分仍是利用分離式的透鏡對(duì)光纖傳導(dǎo)的光與led光分別進(jìn)行調(diào)制的，離散式的結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和安裝都提出了很高的要求?；谏鲜鲆蛩兀景l(fā)明提出了一種一體式的自然光與led光混合照明裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了充分利用綠色健康的自然光，提出了一種將自然光與led光混合一體式的照明裝置，該裝置采用面板式結(jié)構(gòu)，具有兩光共光路傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，可為室內(nèi)提供環(huán)保穩(wěn)定的照明。

本發(fā)明提出的自然光與led光混合光照明裝置，為面板式結(jié)構(gòu)，如圖1-圖3所示，包括導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)1，led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2，面板型基體3，照明面板光出射面4，齒形反射面5；其中：

所述導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)（1）用于連接導(dǎo)光管，并通過(guò)其中的配光曲面對(duì)經(jīng)導(dǎo)光管傳播入射的自然光進(jìn)行配光調(diào)制，使得進(jìn)入面板型基體3的自然光經(jīng)過(guò)反射或全反射可以從裝置的一個(gè)面板面出射，自然光在面板內(nèi)部傳播過(guò)程中，一部分沿著徑向向外擴(kuò)散傳播，一部分經(jīng)齒形反射面5反射后，由光出射面4出射；

所述led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2用于固定led模組并對(duì)led出射的光進(jìn)行配光調(diào)制，使得進(jìn)入面板型基體3的led光經(jīng)過(guò)反射或全反射可以從裝置面板的光出射面4出射，led光在面板內(nèi)傳播過(guò)程中，一部分沿著徑向向中心傳播，一部分經(jīng)齒形反射面5反射后，由光出射面4出射；照明面板光出射面4通過(guò)改變其表面曲率，可以控制混合光照明裝置整體的混合光配光角度；齒形反射面5位于照明面板光出射面4的對(duì)側(cè)，對(duì)經(jīng)導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)1入射的自然光和對(duì)經(jīng)led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2入射的led光起到反射作用，使其混合光從照明面板光出射面4出射，通過(guò)調(diào)節(jié)齒形反射面5的齒形單元微結(jié)構(gòu)，可以調(diào)制出射混合光的光分布模式，從而適應(yīng)不同照明場(chǎng)合的需求。

本發(fā)明中，所述面板型基體3的尺寸（以面板上最遠(yuǎn)兩點(diǎn)距離計(jì)）范圍為10mm—1000mm，面板形狀包括但不局限于圓形、正方形、其它多邊形。

本發(fā)明中，所述的導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)1、齒形反射面5位于面板的同側(cè)，所述的導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)1能容納的光纖外徑尺寸范圍為1mm-100mm,所述的導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)擁有配光曲面調(diào)制入射自然光，配光曲面的構(gòu)造包括但不局限于凹面、凸面、圓錐面、平面、其它自由曲面，以及其組合或合成面。

本發(fā)明中，所述的led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2分布于所述的面板型基體3的周邊，一個(gè)所述的led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2對(duì)應(yīng)一個(gè)led模組，所述的led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2的數(shù)量范圍為2-100個(gè)，可以根據(jù)面板大小進(jìn)行數(shù)量的調(diào)整；所述的led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2可在一端或雙端開口，以便于實(shí)際加工，所述的led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2中的配光面包括但不局限于凹面、凸面、柱面、平面、自由曲面及其合成面。

本發(fā)明中，所述的照明面板光出射面4為平面或曲面，曲面包括但不局限于凸面、凹面、其它自由曲面，以及其組合或合成面。

本發(fā)明中，所述的齒形反射面5為鍍反射膜的齒形面，所述的齒形反射面5的截面曲線為齒形線陣列，每一個(gè)齒形線單元的兩側(cè)為直線或曲線，曲線包括但不局限于圓錐曲線和其它自由曲線，所述的齒形反射面5在所述的面板型基體3一側(cè)，以圓形、多邊形或其它曲線形狀由內(nèi)到外分布。

本發(fā)明中，自然光與led光共用光路，經(jīng)由同一面板調(diào)制出射。

本發(fā)明中，自然光入射位置與led入射位置可以交換，即所述的導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)1的位置既可以在所述面板的齒形反射面5的同一側(cè)，也可以在所述的面板型基體3的周邊；所述的led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2的位置既可以在所述的面板型基體3的周邊，也可以在所述的齒形反射面5的同一側(cè)。

本發(fā)明中，本發(fā)明中，所述的混合光照明裝置主體由透明光學(xué)材料構(gòu)成，材料包括但不局限于冕類玻璃、火石玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚苯乙烯（ps）、聚碳酸脂（pc）、苯乙烯丙烯腈、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物（ms）等。

本發(fā)明混合光照明裝置既可以作為照明用的光出射裝置，也可以作為自然光的搜集裝置；即原混合光出射面可以作為自然光的接收面，通過(guò)調(diào)整所述的齒形反射面5的齒形微結(jié)構(gòu)，可以將入射的自然光經(jīng)反射或全反射會(huì)聚到所述的導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)1處，led光仍從所述的led與面板的耦合結(jié)構(gòu)2入射，混合的自然光和led光經(jīng)過(guò)所述的導(dǎo)光管與面板的耦合結(jié)構(gòu)1傳導(dǎo)至導(dǎo)光管，并經(jīng)導(dǎo)光管傳導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域提供照明。

本裝置利用光-光轉(zhuǎn)換的綠色健康的自然光，與led混合照明具有節(jié)能、高效、智慧照明的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于家居、商場(chǎng)、地下停車場(chǎng)、礦井等場(chǎng)合。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的混合照明裝置結(jié)構(gòu)截面圖。

圖2為本發(fā)明的混合照明裝置結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖3為本發(fā)明混合照明裝置的總光路圖。

圖4為本發(fā)明裝置的自然光單光路圖。

圖5為本發(fā)明裝置的led單光路圖。

圖6為本發(fā)明具有圓形外形的面板型結(jié)構(gòu)。

圖7為本發(fā)明具有八邊形外形的面板型結(jié)構(gòu)。

圖8為本發(fā)明具有正方形外形的面板型接構(gòu)。

圖9為本發(fā)明的在純自然光照明下在3m遠(yuǎn)接收面上的照度分布圖。

圖10為本發(fā)明的在純led照明下在3m遠(yuǎn)接收面上的照度分布圖。

圖11為本發(fā)明的在自然光與led混合光照明下在3m遠(yuǎn)處接收面上的照度分布圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1為導(dǎo)光管耦合結(jié)構(gòu)，2為led入射耦合結(jié)構(gòu)，3為混合光照明裝置主體，4為照明面板光出射面，5為齒形反射面，6為光導(dǎo)管，7為第一led模組，8為第二led模組，9為第三led模組，10為第四led模組，11為第五led模組，12為第六led模組，13為第七led模組，14為第八led模組。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，為本發(fā)明自然光與led混合光照明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?；旌瞎庹彰餮b置采用圓形面板作為基體，圓形面板直徑300mm，厚度20mm。采用外徑為20mm的導(dǎo)光管6傳導(dǎo)自然光，導(dǎo)光管6傳導(dǎo)入1000lm自然光；導(dǎo)管光6經(jīng)耦合結(jié)構(gòu)1與混合光照明裝置主體（面板）3相連接，導(dǎo)光管與面板耦合結(jié)構(gòu)1內(nèi)徑21mm，采用卡扣式結(jié)構(gòu)與導(dǎo)光管6相連接，導(dǎo)光管與面板耦合結(jié)構(gòu)1中的配光曲面采用45度傾角圓錐面。采用8顆1w白光led模組（即第一led模組-第八led模組）7-14作為混合光照明裝置的led光源組，led型號(hào)為creexr-e；其中一個(gè)led模組7和一個(gè)led與面板耦合結(jié)構(gòu)2匹配，led與面板耦合結(jié)構(gòu)2內(nèi)配光曲面采用曲率為9mm的圓柱面。照明面板光出射面4采用平面結(jié)構(gòu)。齒形反射面5的截面曲線由拋物線和不同傾角的直線組成，根據(jù)齒形單元與led相對(duì)位置確定led光線入射方向，再根據(jù)需要生成的配光確定出射光線方向，從而確定直線齒形線傾角。齒形反射面在混合光照明裝置面板上由內(nèi)到外按同心圓環(huán)分布。如圖6所示，是根據(jù)上述參數(shù)生成的混合光照明裝置立體圖。所有的外形結(jié)構(gòu)不局限于圖6圓形的外形，也可以是像圖7八邊形的外形，每個(gè)led光源分別鑲嵌在八個(gè)邊，或者像圖8四邊形的外形，八個(gè)led光源每?jī)蓚€(gè)鑲嵌在一個(gè)邊緣。圖9是根據(jù)上述參數(shù)在單自然光光輸入下在3m遠(yuǎn)處接收面上的照度分布圖；圖10是根據(jù)上述參數(shù)在單led光輸入下在3m遠(yuǎn)處接收面上的照度分布圖；圖11是根據(jù)上述參數(shù)在單led光加自然光混合光輸入下在3m遠(yuǎn)處接收面上的照度分布圖。

本發(fā)明有以下特點(diǎn)：

1.自然光與led光混合光在一體式裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)，混合光照明裝置既可以作為由導(dǎo)光管傳播的自然光時(shí)的單獨(dú)照明裝置，也可以作為led光的單獨(dú)照明裝置，還可以作為自然光與led光混合照明時(shí)的照明裝置；

2.混合光照明裝置的齒形反射面結(jié)構(gòu)可以微調(diào)，通過(guò)改變齒形面截面曲線的曲線類型可以改變混合出射光的光分布模式，從而滿足特定照明場(chǎng)合對(duì)配光的要求；

3.混合光照明裝置具有較高的光使用效率，在圖9、圖10、圖11所示的單自然光照明模式、單led光照明模式、led光加自然光混合光照明模式的模擬仿真中，均可達(dá)到70%以上的照明效率。

以上所述的本發(fā)明具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。