CN112577020A - 一种多感官天空灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多感官天空灯，多感官天空灯包括沿光路依次分布的LED模块、准直透镜组、复眼透镜组、月亮幻灯片组以及窗口板，LED模块、准直透镜组、复眼透镜组以及窗口板为固定安装，月亮幻灯片组为可移动安装，月亮幻灯片组的移动路径为由照明范围移动至非照明范围、或者由非照明范围移动至照明范围，照明范围为经过复眼透镜组后的光路范围，非照明范围为经过复眼透镜组后的光路以外的范围。本发明光学效率高，且能够实现蓝天、太阳和月亮模式，感官效果好。

Description

一种多感官天空灯

技术领域

本申请属于灯具技术领域，具体涉及一种多感官天空灯。

背景技术

天空灯，一种灯具，采用LED光源。在天空灯的显示中LED光被准直后从窗口小角度出射，在光束范围内能够感觉光源类似太阳。窗口一般为方形，窗口呈现蓝色，采用瑞利散射板或者采用蓝光侧入光导光板方案。

现有的天空灯能模拟出太阳光、蓝天。通常采用的是阵列LED，LED通过TIR透镜后变成近似平行光，然后通过阵列复眼透镜，形成类似方形光斑，照射到窗口上。部分天空灯为了压缩尺寸，光路上需要一个大反光镜。这使得整个天空灯的方案光路复杂，光学元件多，并且需要阵列LED透镜。并且由于LED阵列长度和蓝天灯窗口的长度需要保持相当，复眼透镜阵列长度也与蓝天灯窗口的长度需要保持相当，导致装配较为复杂、成本高。

在天空灯的实现中，现有技术还采用采用阵列LED，每个LED发出的光先经过透镜和反光镜准直，照射到阵列棱镜上，棱镜将平行的LED光折射，形成垂直出射的平行光。但是该方案要求光束非常准直，因此光学效率非常低并且采用阵列棱镜结构，因此均匀性差，并且边缘模糊不清晰，光斑有色边，同时采用的阵列棱镜会造成出射面出现亮线，导致天空灯呈现的效果不佳。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多感官天空灯，光学效率高，且能够实现蓝天、太阳和月亮模式，感官效果好。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种多感官天空灯，所述多感官天空灯包括沿光路依次分布的LED模块、准直透镜组、复眼透镜组、月亮幻灯片组以及窗口板，所述LED模块、准直透镜组、复眼透镜组以及窗口板为固定安装，所述月亮幻灯片组为可移动安装，所述月亮幻灯片组的移动路径为由照明范围移动至非照明范围、或者由非照明范围移动至照明范围，所述照明范围为经过复眼透镜组后的光路范围，所述非照明范围为经过复眼透镜组后的光路以外的范围。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述窗口板的板面为矩形，所述LED模块的有效发光尺寸的长宽比与窗口板的长宽比相匹配。

作为优选，所述准直透镜组包括两个准直透镜，且两个准直透镜中至少一个为非球面透镜。

作为优选，所述复眼透镜组包括两个复眼透镜，所述复眼透镜的一面为平面，另一面为阵列排布的方形透镜单元，所述窗口板的板面为矩形，所述方形透镜单元的长宽比与窗口板的长宽比相匹配；所述两个复眼透镜的放置方式为相背放置、同向放置或相向放置。

作为优选，所述两个复眼透镜为相背放置时，两个复眼透镜相互靠近的一面相互贴靠。

作为优选，所述窗口板与月亮幻灯片组之间设有若干反光镜。

作为优选，所述窗口板为透明板材，且透明板材的内部均匀分布有二氧化钛纳米颗粒；

或者，窗口板为导光板，导光板的相对两侧或周侧均匀布置有蓝光LED模块，且导光板的内部均匀分布有用于光散射的微米颗粒。

作为优选，所述月亮幻灯片组包括带有月亮图案的月亮幻灯片以及带光扩散效应的扩散板，其中所述扩散板相对于月亮幻灯片更靠近复眼透镜组。

本申请提供的多感官天空灯，采用准直透镜和复眼透镜相结合的模式，有效提高光学效率，并且通过可移动的月亮幻灯片组实现太阳和月亮两种模式的切换显示，提升用户感官效果。整个天空灯光学效率高，设计简单，光学件数量少，制造成本低。

附图说明

图1为本申请的多感官天空灯的结构示意图；

图2为本申请的多感官天空灯在太阳模式下的示意图；

图3为复眼透镜的结构示意图；

图4为本申请复眼透镜组的安装示意图；

图5为本申请添加反光镜后的多感官天空灯的结构示意图；

图6为本申请窗口板的一种实施例结构示意图。

图示中：1、LED模块；2、准直透镜组；3、复眼透镜组；4、窗口板；5、扩散板；6、月亮幻灯片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1所示，在一个实施例中，提供一种多感官天空灯，本实施例的多感官天空灯包括沿光路依次分布的LED模块1、准直透镜组2、复眼透镜组3、月亮幻灯片组以及窗口板4。

其中，LED模块1、准直透镜组2、复眼透镜组3以及窗口板4为固定安装，月亮幻灯片组为可移动安装，并且月亮幻灯片组的移动路径为由照明范围移动至非照明范围，或者由非照明范围移动至成像范围。本实施例中的照明范围应理解为经过复眼透镜组后的光路范围，非照明范围应理解为经过复眼透镜组3后的光路以外的范围。

本实施例提供的多感官天空灯以LED模块作为发光源，经过准直透镜组和复眼透镜组后将LED模块发出的光变成方形光斑，然后用于呈现太阳、蓝天或月亮模式。当需要本申请的天空灯呈现太阳模式时，将月亮幻灯片组移动至光路之外即可，如图2所示；当需要本申请的天空灯呈现月亮模式时，降低LED模块的光强度，并将月亮幻灯片组移动至光路之内即可，如图1所示，以实现太阳和月亮模式的简单切换。

在一个实施例中，为了得到效果更优的月亮呈现效果，月亮幻灯片组包括带有月亮图案的月亮幻灯片6以及带光扩散效应的扩散板5，其中所述扩散板5相对于月亮幻灯片6更靠近复眼透镜组。扩散板可以使月亮幻灯片照明均匀、光线柔和。月亮幻灯片6和扩散板5可以是一体结构为可以是分体结构。

LED模块1发出的光经过扩散板5后照亮月亮幻灯片6，即可从窗口处可以看到月亮。当切换至月亮模式后，需要将LED光源的亮度降低，使得天空灯呈现的月亮模式更加贴近实际环境中的月亮模式。

当然在其他实施例中，在对呈现效果要求不高的情况下，也可以仅采用月亮幻灯片实现月亮呈现效果，月亮幻灯片可以不在上述的照明范围内，由其他光源单独照明。

在本申请中月亮幻灯片6的移动可以是手动实现，也可以是自动实现。例如在月亮幻灯片组的边沿一处安装转轴，在转轴的相对边沿设置凸出的滑块，在天空灯的壳体上设置镂空的滑道作为限制滑块的运动路径，可手动移动滑块实现太阳和月亮模式的切换，也可以在转轴处连接小型电机，由电机带动转轴转动实现太阳和月亮模式的切换。

为了提高系统效率，本实施例中的窗口板4的板面为矩形，且LED模块1的有效发光尺寸的长宽比与窗口板4的长宽比相匹配。由于照明光斑一般大于窗口尺寸，并且有可能斜入射，因此长宽比一般并不相等，这里的相匹配应理解为相近，此设置方式有利于提高系统光学效率。

本实施例中的准直透镜组2包括两个准直透镜，LED模块1发出的光被准直成近似平行光，且两个准直透镜中至少一个为非球面透镜，非球面透镜使得光更准直，提高整个光路系统的光学效率。

且两个准直透镜优选为玻璃材质，以保证透镜的效果。

如图3所示，本实施例中的复眼透镜组3包括两个复眼透镜，复眼透镜的一面为平面，另一面为阵列排布的方形透镜单元，所述窗口板4的板面为矩形，所述方形透镜单元的长宽比与窗口板4的长宽比相匹配。

由于照明光斑会适当比窗口大一些，保证窗口都能够被照到。本实施例中设置长宽比相匹配，可以使得被窗口挡住的光越少，光学效率越高，同理这里的相匹配应理解为相近。

如图4所示，两个复眼透镜的放置方式为相背放置、同向放置或相向放置。本实施例优选为相背放置，相背放置时尺寸最小，光学效率最高。并且两个复眼透镜为相背放置时两个复眼透镜相互靠近的一面相互贴靠，即复眼透镜组也可以是单一复眼透镜，单一复眼透镜的两面都由阵列方形单元组成。

为了使天空灯能够适应各种场合的安装使用，本实施例的窗口板与光轴之间可以是相互垂直，也可以呈现一定的夹角。如图5所示，窗口板与月亮幻灯片组之间设有若干反光镜。通过若干反光镜不断改变光路，实现正常呈现光效果的同时，能够压缩高度方向或者长度方向的尺寸，减小整体灯具的整体体积。为了降低反射损失，优选选择反射效果高的反光镜，以保证减小体积的同时仍具有较高的光学效率。

本实施例中的窗口板为透明板材，且透明板材内部均匀分布有二氧化钛纳米颗粒。二氧化钛纳米颗粒对蓝光散射强于黄光，因此窗口板呈现蓝色。

如图6所示，窗口板也可以是导光板，导光板两侧或者四周均匀布置蓝光LED模块，蓝光LED模块紧贴导光板侧壁，蓝光LED模块发出的蓝光通过侧壁进入导光板。进入导光板的蓝光对导光板的上下表面满足全反射条件，因此蓝光不会从导光板表面出射，而是沿导光板横向传导。

导光板内部有微米量级尺寸的散射颗粒(扩散粒子)，当蓝光光碰到微米颗粒，光被随机散射，部分光不满足全反射条件透过导光板表面透出，因此导光板呈现蓝色。由于导光板的长宽远大于导光板的厚度，因此出射的光碰到散射颗粒的概率远小于侧面蓝光LED模块的光。

需要说明的是，为了得到更优的月亮模式，本实施例中窗口板优选采用分布纳米颗粒的透明板材，在光照强度较弱的情况下几乎不呈现颜色；当然也可以选择导光板，关闭或降低设置在导光板两侧或者四周均匀布置蓝光LED模块的光照。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种多感官天空灯，其特征在于，所述多感官天空灯包括沿光路依次分布的LED模块、准直透镜组、复眼透镜组、月亮幻灯片组以及窗口板，所述LED模块、准直透镜组、复眼透镜组以及窗口板为固定安装，所述月亮幻灯片组为可移动安装，所述月亮幻灯片组的移动路径为由照明范围移动至非照明范围、或者由非照明范围移动至照明范围，所述照明范围为经过复眼透镜组后的光路范围，所述非照明范围为经过复眼透镜组后的光路以外的范围。

2.如权利要求1所述的多感官天空灯，其特征在于，所述窗口板的板面为矩形，所述LED模块的有效发光尺寸的长宽比与窗口板的长宽比相匹配。

3.如权利要求1所述的多感官天空灯，其特征在于，所述准直透镜组包括两个准直透镜，且两个准直透镜中至少一个为非球面透镜。

4.如权利要求1所述的多感官天空灯，其特征在于，所述复眼透镜组包括两个复眼透镜，所述复眼透镜的一面为平面，另一面为阵列排布的方形透镜单元，所述窗口板的板面为矩形，所述方形透镜单元的长宽比与窗口板的长宽比相匹配；所述两个复眼透镜的放置方式为相背放置、同向放置或相向放置。

5.如权利要求4所述的多感官天空灯，其特征在于，所述两个复眼透镜为相背放置时，两个复眼透镜相互靠近的一面相互贴靠。

6.如权利要求1所述的多感官天空灯，其特征在于，所述窗口板与月亮幻灯片组之间设有若干反光镜。

7.如权利要求1所述的多感官天空灯，其特征在于，所述窗口板为透明板材，且透明板材的内部均匀分布有二氧化钛纳米颗粒；

或者，窗口板为导光板，导光板的相对两侧或周侧均匀布置有蓝光LED模块，且导光板的内部均匀分布有用于光散射的微米颗粒。

8.如权利要求1所述的多感官天空灯，其特征在于，所述月亮幻灯片组包括带有月亮图案的月亮幻灯片以及带光扩散效应的扩散板，其中所述扩散板相对于月亮幻灯片更靠近复眼透镜组。

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