CN102297378A

CN102297378A - 一种水面下照明装置

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Publication number: CN102297378A
Application number: CN2010102146300A
Authority: CN
Inventors: 徐佳义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: CN102297378B

Abstract

本发明公开了一种水面下照明装置，包括一光源、一水面上导光装置和一水面下导光装置，光源位于水面上方的水体外部，光源光线经水面上导光装置和水面下导光装置的导向，进入水体内部；所述水面下导光装置，包括一导光体及一空气层结构，前述空气层结构包覆于导光体的外围，将导光体与外围水体隔离，空气层结构内的空气层，能使导光体内部光线产生全反射作用。

Description

一种水面下照明装置

技术领域

本发明涉及一种水面下照明装置，特别是涉及一种用于水面下水体内部环境照明的安全照明装置，能防止漏电所造成的电击、使安全性提高，并具有成本低廉、容易维护的特性。

背景技术

由于光线照到水面会产生反射作用，所以从水面上方，向水体投射的光线，不能有效的进入水体照亮水体内部；此外，水面的反射光，也会影响人的视觉，使人由水面上方无法看清水面下的物体，因此水体内部环境必须利用水面下照明装置，才能提供有效的照明。

水面下的照明装置，经常有一些特别要求，例如游泳池为了安全需要，必须在水面下装设照明装置，但水是导电体，以15V的电压就能产生致命的9mA至15mA电流，因此防止漏电造成的电击，便是游泳池水面下照明装置必要的考量，水面下照明装置，一般都有严格的安全规范，例如国际电工委员(IEC)的游泳池和类似场合用灯具的安全规范(IEC 598-2-18)。

现有的技术中，美国专利文献US6,021,033，是利用自动切断电力的方式，防止游泳池照明装置产生电击；又，美国专利文献US4,782,430与US6,472,990B2两案，则是利用光纤导光装置，使电源和光源远离水体，以防止漏电造成电击。

除了游泳池外，港口水域也经常需要装置水面下照明装置，以防止潜水人员侵入港口水域进行破坏，例如美国专利文献US3,949,212一案。

其它如观赏用的水族箱，也常常需要水面下照明装置，例如美国专利文献US5,165,778号专利案，其利用光纤，将光线导入水族箱的水体内部，以创造新奇的视觉效果。

传统的水面下照明装置，经常会因漏电而造成电击事件，更甚者，还会造成伤亡等意外事件发生，因此，有必要特别注意安全。

一般的情况下，水面下照明装置，都必须特别注意防水和防止漏电的问题，传统的水面下照明装置在制造价格方面，比普通照明装置高，而在上述专利案中，利用光纤技术的水面下照明装置，虽然在电器结构方面可降低防水规格，但是光纤导光装置却会增加更多的材料成本，因此实用性不佳。

相较于传统的水面下照明装置，一个比较理想的水面下照明装置应能防止漏电造成的电击、使安全性提高，并具有成本低廉、容易维护的性能。

发明内容

本发明的目的是公开一种水面下照明装置，以解决上述传统水面下照明装置的缺点，能防止漏电造成的电击、使安全性提高，并具有成本低廉、容易维护的特性。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种水面下照明装置，其包括一光源、一水面上导光装置和一水面下导光装置，光源位于水面上方的水体外部，其光线经水面上导光装置和水面下导光装置的导向，进入水体内部，所述水面下导光装置，包括一导光体及一空气层结构，空气层结构包覆于导光体的外围，将导光体与外围水体隔离，空气层结构内的空气层，能使导光体内部光线产生全反射作用。

根据上述的水面下照明装置，所述导光体为固态导光体或液态水体，而其空气层结构为同心双层管状气密结构，包括一内层管状结构与一外层管状结构，其内层管状结构为透明气密防水材质，其外层管状结构为气密防水材质，内层管状结构与外层管状结构的两端气密封闭，内外层管状结构中间的空隙，充入干燥空气。

根据上述的水面下照明装置，所述导光体为固态导光体，而其空气层结构为一防水材质的气密结构层，包覆于该固态导光体的外围，与固态导光体在两端气密封闭，气密结构层与固态导光体中间空隙，充入干燥空气。

根据上述的水面下照明装置，所述水面下照明装置还设置有一漂浮辅助装置，确保水面下照明装置的光源位于水面上方的水体外部。

根据上述的水面下照明装置，所述水面下照明装置还设置有一日光能供电系统，该日光能供电系统包括：至少一个日光能光伏特电池、至少一个提供电能给光源的蓄电池、及一控制电路。

根据上述的水面下照明装置，所述水面下导光装置底部设置有散射部，散射部具有散射或反射面，将光线散射或反射进入水体中。

本发明的有益效果：

1.本发明与目前市面上传统游泳池水面下的照明装置比较，本发明的光源位置处于水体的外部，故与水体没有接触，因此没有漏电产生电击顾虑，所以安全性大大提升。

2.光源位于水体的外部，在光源故障时，能立即进行维修、更换，因此维护性佳，有别于传统水面下照明装置，必须先放水后，才能进行光源维修。

3.本发明利用空气层结构体，使导光体内部的光线产生全反射作用，而且在成本效益方面，比前案利用导光纤维经济，尤其是本发明利用水体自身为导光体时，更为经济。

4.本发明能将照明光线直接导入水体内部，不会有水面反射问题，与直接由水面上方投射光线的方式比较，本发明没有水面反射光扰乱视觉问题，也具有较高的能源和照明效率。

5.本发明使用发光二极管LED做为光源时，因为光源位于水面上方水体外部，很容易与日光能供电系统结合，而且LED效率高、使用寿命长，遂能达到节能效益。

6.本发明水面下导光装置底部的散射部，能将光线散射进入水体中，当散射部设置了反射面后，更能将光线转向射入池内水体中，因此本发明能通过散射部的设施，产生散射或反射的照明效果。

7.本发明结构简单、组装容易、维修方便，能提升安全性，在经济性和实用性等各方面，都具有进步效果。

附图说明

图1：本发明第一实施型态的结构说明示意图；

图2：本发明第二实施型态的结构说明示意图；

图3：本发明作为游泳池照明时的实施例说明示意图；

图4：本发明作为港口水面下照明的实施例说明示意图；

图5：本发明作为水族箱照明实施例说明示意图。

具体实施方式

以下依据附图所示详细说明如后：

如图1所示，为本发明水面下照明装置结构说明图。图中揭示出水面下照明装置100，包括一位于水面上方水体外部的光源1、一水面上导光装置2和一水面下导光装置3，光源1的光线4经水面上导光装置2和水面下导光装置3的导向，进入水体5内部，所述水面下导光装置3，包括一导光体31及一空气层结构32，空气层结构32包覆于导光体31的外围，将导光体31与外围水体5隔离，空气层结构32内充有空气，能使导光体31内部光线产生全反射作用。

图1中还揭示，导光体31为固态导光体，但也能为液态水体自身(未示出)，换言之，能使用水体5自身作为导光体，一般而言，固态导光体的折射率均大于水，例如PMMA聚甲基丙烯酸甲酯(俗称压克力)折射率为1.49，水体的折射率为1.33，使用水体5自身作为导光体，其相对于空气(折射率为1.00)的全反射效果已经符合全反射导光的需要；上述空气层结构32为同心双层管状气密结构，其包括一内层管状结构33与一外层管状结构34，其内层管状结构33为透明气密防水材质，其外层管状结构34为气密防水材质，内层管状结构33与外层管状结构34的上下两连接端35、36是气密封闭的，又内、外层管状结构33、34中间的空隙37，是充入干燥空气38，在空隙37中形成空气层，该空隙37的间距不需很大，以图1揭示的空隙37而言，其表示是比较夸大的，这是为了便于阅读者观察与进行说明，实际上，因为可见光波长为550nm(中心波长)，而且全反射作用是在接口发生，因此内层管状结构33与外层管状结构34之间的空隙37，即使人眼目视观察无法分辨，其中的空气层已经足够造成全反射作用。

导光体31为固态导光体时(例如PMMA聚甲基丙烯酸甲酯，俗称压克力，折射率为1.49)，空气层结构32同心双层管状气密结构，套合于导光体31外围，并用透明胶材将内层管状结构33的内表面与导光体31的外表面黏合。

上述内层管状结构33与外层管状结构34，都能以硬质或软质材料制成，由于水体5的折射率为1.33，与压克力材质(PMMA)的折射率1.49比较接近，所以光线4由散射部6散射进入水体5中时，方向变化很小。

当导光体31为液态水体自身时(未示出)，水体5会自动进入并充满空气层结构32同心双层管状气密结构的中心空腔内，这时显然无需使用透明胶材将内层管状结构33的内表面与水体5黏合。

图1中也揭示水面下照明装置100的散射部6，是位在水面下导光装置3的下端，其能将光线4散射进入水体5中，照亮水体5的内部环境。

如图2所示，为本发明水面下照明装置另一实施例结构图，图中揭示出水面下照明装置200，其导光体231为固态导光体，其空气层结构232只有一外层管状结构234，其为防水材质气密结构层，包覆于固态导光体231的外围，其与固态导光体231的上下两连接端235、236，用黏合的方法气密封闭，或以超音波、高周波等熔合法，或以机械方法气密封闭，外层管状结构234与固态导光体231中间空隙237，充入干燥空气38。

图2中，空隙237间距的表示也是比较夸大的，其原因与上述实施例关于空隙37间距的说明相同。

其次，空气层结构232虽然只有一层外层管状结构234，但产生的全反射效果，是与图1以同心双层管状气密结构的空气层结构32效果相同，都是为创造出一个空气层来造成全反射效果，因此技术概念相同，其差异只是结构上的调整和制造与组装方式的选择，图中所示的结构上的调整和变化，是有很多的选择的，因此图中所示的结构不是一种限制，只是为了便于说明。

再如图3所示，为本发明水面下照明装置作为游泳池照明的实施例说明图，图中揭示出游泳池301的池畔302设置有本发明水面下照明装置300，其包括一光源1，一水面上导光装置2和一水面下导光装置3，与图2对比，图3中水面下导光装置3底部的散射部6设置了反射面303，能将光线转向射入池内水体5，由于光源1位于游泳池水体5外部，相对传统的浸水式游泳池照明装置，本发明的水面下照明装置300就没有漏电导致电击的顾虑，而且防水结构能大幅度简化，制造成本比较经济，维修时不必先放掉池水，就能立即进行拆卸及维修作业，既方便又能省水节能。

其次，水面下照明装置300的导光体331为固态导光体，该固态导光体是以导旋光性优的材质制成，如使用可导光的塑料或玻璃；其次，图3中还揭示出水面下照明装置300的最外层还设置有保护结构304，其为不锈钢或塑钢等制成的保护套管，能避免水面下照明装置300受撞损坏。

再者，游泳池的水面下照明装置300的导光体331，也能改以水体5自身作为导光体(未示出)，但空气层结构332必须改采如图1所示的同心双层管状气密结构，包括一内层管状结构与一外层管状结构。采用水体5本身作为导光体的优点是价格减低、重量减轻等，当同心双层管状气密结构产生损坏时，基本上不需维修，整体换新即可。

本发明的水面下照明装置，与传统浸水式游泳池照明装置比较，在安全性、经济性和使用维护等各方面，都有创造性的进步和效益。

如图4所示，为本发明作为港口水面下照明的实施例说明图，图中揭示出本发明水面下照明装置400，除了包括一光源1，一水面上导光装置2和一水面下导光装置3外，还设置有漂浮辅助装置401，使本发明的水面下照明装置400漂浮于水面上，以确保其光源1及其供电系统位于水体5外部的水面上方。上述漂浮辅助装置401不限制任何材质、形状、构造或装置，例如充气胶圈、气囊、保丽龙板、保丽龙球、浮木、浮板、浮球、发泡板等，因此举凡能使水面下照明装置400产生漂浮的材质、构造或装置都应涵属于本发明的保护范围内。水面下照明装置400的最外层，也能比照图3所示保护结构304，增设不锈钢或塑钢等具有保护功能的保护套管(未示出)，以避免水面下照明装置400受撞损坏。

再如图4所示，由于光源1位于水面上方水体外部，因此很容易与供电系统结合，图4所示供电系统是一日光能供电系统402，构造包括日光能光伏电池403，提供电力给光源1的蓄电池404、及控制电路405。设置日光能供电系统402时，光源1应使用发光二极管LED，LED的高效率和长使用寿命，能进一步提升节能效益。

上述设置有漂浮辅助装置401的水面下照明装置400，应用于庭园池塘的水面下照明时，也能创造出增进安全又增进庭园美观的灯光效果。

如图5所示，为本发明作为水族箱照明实施例说明图。于图5中揭示出，水族箱501利用本发明的水面下照明装置500，能够将位于水面上方水体5外部的光源1的光线4，经水面上导光装置2和水面下导光装置3，导入水族箱水体5，由于光源1位于水面上方水体5外部，与水体没有接触，因此没有漏电的危险，而且光源1的光线4是直接被导入水族箱501的水体5内部，不会在水面被反射，照明效率较高，比较省电节能。

图5中所示的导光体531是以水体5自身为材质，其空气层结构532为如图1所示的同心双层管状气密结构体，但是其内层管状结构533与外层管状结构534，均使用透明气密防水材质，使在视觉上透明，观赏时没有视觉障碍，其外层管状结构534的表面，还可以绘制图文，增加趣味性。

综上所述，本发明的技术方案，具体实现了前文中所述的一个比较理想的水面下照明装置，具备能防止漏电造成的电击、安全性高，并具有成本低廉、容易维护的性能，相较于传统的水面下照明装置，本发明更具有实用性、功效性与产业利用性。

最后再次说明的是，上述中为了便于阅读者了解，图1至图5中的空隙37、237、337、437、537，在绘制上比实际来的夸大，实际上各空气层结构32、232、332、432、532的空隙37、237、337、437、537，是目视无法分辨的，因为内、外层管状结构之间目视无法分辨的空隙，已足够造成全反射作用。

另外，图1至图5中的水面下导光装置3的导光体31、231、331、431、531交换使用固态导光体或液态水体自身为导光体来进行说明，是为了突显本发明的应用弹性，并非各实施例结构或组合方式的限制。

以上依据附图所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，由于符合新颖及进步性要件，遂爰依法提出发明专利申请；但以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明不以图面所示限定实施范围，因此举凡与本发明意旨相符的修饰性变化，只要在均等范围内都应含属于本发明权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种水面下照明装置，其特征在于：包括一光源、一水面上导光装置和一水面下导光装置，光源位于水面上方的水体外部，其光线经水面上导光装置和水面下导光装置的导向，进入水体内部，所述水面下导光装置，包括一导光体及一空气层结构，空气层结构包覆于导光体的外围，将导光体与外围水体隔离，空气层结构内的空气，能使导光体内部光线产生全反射作用。

2.根据权利要求1所述的水面下照明装置，其特征在于：所述导光体为固态导光体，而其空气层结构为同心双层管状气密结构，包括一内层管状结构与一外层管状结构，其内层管状结构为透明气密防水材质，其外层管状结构为气密防水材质，内层管状结构与外层管状结构的两端气密封闭，内外层管状结构中间的空隙，充入干燥空气。

3.根据权利要求1所述的水面下照明装置，其特征在于：所述导光体为液态水体，而其空气层结构为同心双层管状气密结构，包括一内层管状结构与一外层管状结构，其内层管状结构为透明气密防水材质，其外层管状结构为气密防水材质，内层管状结构与外层管状结构的两端气密封闭，内外层管状结构中间的空隙，充入干燥空气。

4.根据权利要求1所述的水面下照明装置，其特征在于：所述导光体为固态导光体，而其空气层结构为一防水材质的气密结构层，包覆于该固态导光体的外围，与固态导光体在两端气密封闭，气密结构层与固态导光体中间空隙，充入干燥空气。

5.根据权利要求1所述的水面下照明装置，其特征在于：所述水面下照明装置还设置有一漂浮辅助装置，确保水面下照明装置的光源位于水面上方的水体外部。

6.根据权利要求1所述的水面下照明装置，其特征在于：所述水面下照明装置还设置有一日光能供电系统，该日光能供电系统包括：至少一个日光能光伏特电池、至少一个提供电能给光源的蓄电池、及一控制电路。

7.根据权利要求1所述的水面下照明装置，其特征在于：所述水面下导光装置底部设置有散射部，散射部具有散射面，将光线散射进入水体中。

8.根据权利要求1所述的水面下照明装置，其特征在于：所述水面下导光装置底部设置有散射部，散射部具有反射面，将光线反射进入水体中。