CN111649271A

CN111649271A - 一种瑞利散射阳光灯

Info

Publication number: CN111649271A
Application number: CN202010652043.3A
Authority: CN
Inventors: 罗平平; 罗敏敏
Original assignee: Thinker Tech Nanjing Biotech Co ltd
Current assignee: Xiyangyang Nanjing Technology Development Co ltd
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: CN111649271B

Abstract

本发明涉及一种瑞利散射阳光灯，所述阳光灯由上至下依次由LED光源阵列、准直透镜阵列、蜂窝芯材、扩散板和蓝光散射板组成，LED光源阵列发出的光经准直透镜阵列后准直为平行光，所述准直透镜阵列包括第一准直透镜阵列、第二准直透镜阵列和安装在第一准直透镜阵列和第二准直透镜阵列之间的镜体阵列，所述LED光源阵列由若干个LED灯珠组成，每个LED灯珠放置在每个第一准直透镜阵列的焦点上，第二准直透镜阵列与蜂窝芯材一一对应阵列布置，扩散板用于将不均匀光源转换为均匀分布、模糊网点的面光源；蓝光散射板用于将透射的白光或冷白光漫射成蓝光。本发明有效的解决缺乏自然光的条件下提供漫射蓝天光的瑞利散射阳光灯。

Description

一种瑞利散射阳光灯

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种瑞利散射阳光灯。

背景技术

目前，有研究表明，在有日光的室内环境中人们表现更加良好并且感觉更加舒适。日光照射减少了人们工作压力和消极影响，增强了舒畅情绪和工作效率，并且从长远来看，改善了居住在室内的人的身心健康。

然而室内某些地方因某种因素不能够让日光照射进来，此时，创建虚拟太阳和漫射蓝天，可以安装在没有自然环境光的办公室、会议室、地下商场等场所，此外，当外界没有明显的视野时，许多封闭的办公室和房间看起来较幽闭，易让人感到抑郁，因此，瑞利散射阳光灯可解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种瑞利散射阳光灯，有效的解决缺乏自然光的条件下能够提供漫射蓝天光的瑞利散射阳光灯。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种瑞利散射阳光灯，包括阳光灯壳体，所述阳光灯壳体由上至下依次由LED光源阵列、准直透镜阵列、蜂窝芯材、扩散板和蓝光散射板组成，所述准直透镜阵列包括第一准直透镜阵列、第二准直透镜阵列和安装在第一准直透镜阵列和第二准直透镜阵列之间的镜体阵列，所述LED光源阵列由若干个LED灯珠组成，每个LED灯珠放置在每个第一准直透镜阵列的焦点上，第二准直透镜阵列与蜂窝芯材一一对应阵列布置，所述蜂窝芯材的底面贴合有扩散板，用于将不均匀光源转换为均匀分布、模糊网点的面光源；所述蓝光散射板与扩散板之间具有一定的漫射空间，且蓝光散射板固定安装在阳光灯壳体的底部，用于将扩散板透射的白光或冷白光漫射成蓝光。

进一步地，所述第一准直透镜阵列由多个第一准直透镜组成，每个第一准直透镜靠近LED光源的一面为入光面，远离LED光源的一面为出光面，其中入光面为凹面，出光面为球凸面；所述第二准直透镜阵列由多个第二准直透镜组成，每个第二准直透镜靠近LED光源的一面为入光面，远离LED光源的一面为出光面，其中入光面为平面，出光面为球凸面。

进一步地，所述第一准直透镜和第二准直透镜为透明固态材料，包括亚克力、玻璃。

进一步地，所述镜体阵列为多个黑色固体材质的正六边形棱柱体，且呈蜂窝状无缝拼接排布。

进一步地，所述蜂窝芯材的材质为铝合金、用树脂浸渍的玻璃纤维织物、芳族纤维纸、牛皮纸、石墨纤维或凯夫拉纤维的一种。

进一步地，所述扩散板为PC、PMMA、或贴合有扩散膜的透明玻璃制成，其中，与蜂窝芯材相连接的透明玻璃一面贴合有扩散膜，或透明玻璃两面均贴合有扩散膜。

进一步地，所述蓝光散射板由透明基材和相对于透明基材具有不同折射率且平均尺寸明显小于可见光波长的透明二氧化钛纳米颗粒组成，所述二氧化钛纳米颗粒可内嵌在透明基材内，或将二氧化钛纳米颗粒制成纳米薄膜黏贴在透明基材上。

进一步地，每个所述LED灯珠色温要求在5000K以上，主波长为400nm～500nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：将漫射蓝天和虚拟太阳引入室内空间，可实现照明***、医疗***、空气净化***，既可应用于室内照明，如家庭照明、地下商场、停车场、会议室、办公大厦等需要照明的场所，也可用于辅助治疗抑郁症，如医院、康复中心、医学研究机构等场所。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。其中：

图1是本发明实施例一种瑞利散射阳光灯的结构示意图；

图2是本发明实施例一种瑞利散射阳光灯的原理图；

图3是本发明实施例LED灯珠局部排布图；

图4是本发明实施例准直透镜阵列的局部结构示意图；

图5是本发明实施例第一准直透镜阵列排布图；

图6是本发明实施例第二准直透镜阵列排布图；

图7是本发明实施例第一准直透镜的结构示意图；

图8是本发明实施例第二准直透镜的结构示意图；

图9是本发明实施例蜂窝芯材的结构示意图；

图10是本发明实施例蓝光散射板的结构示意图；

图11是本发明实施例蓝光散射板的另一结构示意图；

图中：1、LED光源阵列，101、LED灯珠，2、准直透镜阵列，201、第一准直透镜阵列，2011、第一准直透镜，202、镜体阵列，203、第二准直透镜阵列，2031、第二准直透镜，3、蜂窝芯材，4、扩散板，5、蓝光散射板，501、透明基材，502、二氧化钛纳米颗粒，503、二氧化钛纳米薄膜，6、太阳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例的一种瑞利散射阳光灯，所述阳光灯由上至下依次由LED光源阵列1、准直透镜阵列2、蜂窝芯材3、扩散板4和蓝光散射板5组成。

其中，准直透镜阵列2包括第一准直透镜阵列201、第二准直透镜阵列203和安装在第一准直透镜阵列201和第二准直透镜阵列203之间的镜体阵列202。LED光源阵列1由若干个LED灯珠101组成，每个LED灯珠101放置在每个第一准直透镜阵列201的焦点上，第二准直透镜阵列203与蜂窝芯材3一一对应阵列布置，蜂窝芯材3的底面贴合有扩散板4，用于将不均匀光源转换为均匀分布、模糊网点的面光源；蓝光散射板5与扩散板4之间具有一定的漫射空间，且蓝光散射板5固定安装在阳光灯壳体的底部，用于将扩散板透射的白光或冷白光漫射成蓝光。

如图3所示，本实施例为保证光强分布均匀，每个LED灯珠101放置于准直透镜阵列2的焦点且呈梅花形阵列布置。LED灯珠101的光源色温一般要求6000K～8000K，或5000K～10000K，或超过10000K。LED灯珠101的光源主波长430～470nm，或400nm～500nm。

结合图4至图8，第一准直透镜阵列201由多个第一准直透镜2011组成，每个第一准直透镜2011靠近LED光源的一面为入光面，远离LED光源的一面为出光面，其中入光面为凹面，出光面为球凸面。类似的，第二准直透镜阵列203由多个第二准直透镜2031组成，每个第二准直透镜2031靠近LED光源的一面为入光面，远离LED光源的一面为出光面，其中入光面为平面，出光面为球凸面。

其中，第一准直透镜2011和第二准直透镜2031为任何透明固态材质，包括但不限于亚克力、玻璃等，透镜的透光率一般为90～93％，或在一个较大范围，如超过93％或者低于80％。

镜体阵列202为多个黑色的正六边形棱柱体，且呈蜂窝状无缝拼接布置，与第一准直透镜阵列201和第二准直透镜阵列203一一对应布置。

如图9所示，蜂窝芯材3的材质为铝合金、用树脂浸渍的玻璃纤维织物、芳族纤维纸、牛皮纸、石墨纤维或凯夫拉纤维的一种制成的黑色固体芯材，起导光和散热作用。

扩散板4为PC、PMMA、或贴合有扩散膜的透明玻璃、透明钢化玻璃制成，其中，扩散膜贴合在与蜂窝芯材相连接的透明玻璃一面，或透明玻璃两面均贴合有扩散膜。扩散板4的主要作用一是将不均匀光源转换成均匀分布、模糊网点的面光源，同时起到遮蔽蜂窝芯材或其他光学缺陷的作用；二是改善视角，增加光源柔和性，三是支撑背光架构，以免上面的光学材料受损。

具体的，扩散板4的透光率一般要求85％～90％，或80％～92％，或75％～95％。扩散板4的雾度一般要求65％～75％，或60％～80％，或55％～85％。

蓝光散射板5由透明基材501和相对于透明基材501具有不同折射率且平均尺寸明显小于可见光波长的透明二氧化钛纳米颗粒组成，二氧化钛纳米颗粒，具有吸收和抑制紫外线、自清洁、净化空气等功能。

作为本发明的一实施例如图10所示，二氧化钛纳米颗粒502均匀内嵌在透明基材501内，透射的白光或冷白光经透明基材501内二氧化钛颗粒502的吸收和抑制，过滤掉太阳光中长波成分，蓝光和紫光穿透蓝光散射板5。

作为本发明的一实施例如图11所示，二氧化钛纳米颗粒502制成二氧化钛纳米薄膜503贴合在透明基材501上，透射的白光或冷白光经透明基材501表面的二氧化钛纳米薄膜503的吸收和抑制，过滤掉太阳光中长波成分，蓝光和紫光穿透蓝光散射板5。

蓝光散射可以用瑞利散射来解释，由于瑞利散射的强度与波长四次方成反比，红光的波长较长，被散射的红光强度就很弱，而蓝、紫光的波长较短，散射强度就强。所以，大气分子就好比一张滤网，把太阳光中长波的成分过滤掉，将剩下的蓝、紫光洒向大地。人类的眼睛对紫色光非常不敏感，因此呈现的天空是蓝色的。

为了要符合瑞利散射的要求，纳米颗粒的直径d必须远小于入射光的波长λ，通常上界大约是蓝光波长的1/10，如48nm，此时纳米颗粒的直径d可为40nm、30nm、20nm、10nm或5nm。

如图2所示，LED光源阵列发出的光，经过准直透镜阵列2后，光线准直为平行光。平行光经蜂窝芯材3导光到扩散板4，使得光线更加均匀柔和。在观察者正上方，看到的是平行光透过视界范围内局部蜂窝芯材3而形成的太阳6(暖光)，而其它区域光线受蜂窝芯材遮挡，看到的是经过蓝光散射板5散射而形成的蓝天(冷光)。

本发明将漫射蓝天和虚拟太阳引入室内空间，可实现照明***、医疗***、以及空气净化***，既可应用于室内照明，如家庭照明、地下商场、停车场、会议室、办公大厦等需要照明的场所，也可用于辅助治疗抑郁症，如医院、康复中心、医学研究机构等场所。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种瑞利散射阳光灯，包括阳光灯壳体，其特征在于，所述阳光灯壳体由上至下依次由LED光源阵列、准直透镜阵列、蜂窝芯材、扩散板和蓝光散射板组成，所述准直透镜阵列包括第一准直透镜阵列、第二准直透镜阵列和安装在第一准直透镜阵列和第二准直透镜阵列之间的镜体阵列，所述LED光源阵列由若干个LED灯珠组成，每个LED灯珠放置在每个第一准直透镜阵列的焦点上，第二准直透镜阵列与蜂窝芯材一一对应阵列布置，所述蜂窝芯材的底面贴合有扩散板，用于将不均匀光源转换为均匀分布、模糊网点的面光源；所述蓝光散射板与扩散板之间具有一定的漫射空间，且蓝光散射板固定安装在阳光灯壳体的底部，用于将扩散板透射的白光或冷白光漫射成蓝光。

2.根据权利要求1所述的瑞利散射阳光灯，其特征在于，所述第一准直透镜阵列由多个第一准直透镜组成，每个第一准直透镜靠近LED光源的一面为入光面，远离LED光源的一面为出光面，其中入光面为凹面，出光面为球凸面；所述第二准直透镜阵列由多个第二准直透镜组成，每个第二准直透镜靠近LED光源的一面为入光面，远离LED光源的一面为出光面，其中入光面为平面，出光面为球凸面。

3.根据权利要求1或2所述的瑞利散射阳光灯，其特征在于，所述第一准直透镜和第二准直透镜为透明固态材料，包括亚克力、玻璃。

4.根据权利要求1所述的瑞利散射阳光灯，其特征在于，所述镜体阵列为多个黑色固体材质的正六边形棱柱体，且呈蜂窝状无缝拼接排布。

5.根据权利要求1所述的瑞利散射阳光灯，其特征在于，所述蜂窝芯材的材质为铝合金、用树脂浸渍的玻璃纤维织物、芳族纤维纸、牛皮纸、石墨纤维或凯夫拉纤维的一种。

6.根据权利要求1所述的瑞利散射阳光灯，其特征在于，所述扩散板为PC、PMMA、或贴合有扩散膜的透明玻璃制成，其中，与蜂窝芯材相连接的透明玻璃一面贴合有扩散膜，或透明玻璃两面均贴合有扩散膜。

7.根据权利要求1所述的瑞利散射阳光灯，其特征在于，所述蓝光散射板由透明基材和相对于透明基材具有不同折射率且平均尺寸明显小于可见光波长的透明二氧化钛纳米颗粒组成，所述二氧化钛纳米颗粒可内嵌在透明基材内，或将二氧化钛纳米颗粒制成纳米薄膜黏贴在透明基材上。

8.根据权利要求1所述的瑞利散射阳光灯，其特征在于，每个所述LED灯珠色温要求在5000K以上，主波长为400nm～500nm。