CN106090822A - 灯具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种灯具，包括：平行光光源和散射板，其中，散射板包括接收光线的入光面，以及出射光线的出光面；平行光光源发出平行光照射至散射板的入光面，平行光的光谱为可见太阳光光谱；散射板还包括透明介质，以及分散在透明介质内的第一类型散射粒子，其中，第一类型散射粒子对经散射板的入光面接收的光形成瑞利散射；散射板的入光面接收平行光光源发出的平行光，第一类型散射粒子对平行光进行瑞利散射，并从散射板的出光面射出。通过本发明实施例的灯具用户能感受到和日光一样的平行光线，以及和日光一样的色温，并能体会到蓝色天穹的感觉和太阳的视觉效果从而使用户能够体会真正的日光照射的自然的感受，提升用户体验。

Description

灯具

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种灯具。

背景技术

在宇宙空间中由于没有大气，当人们没有正面面对太阳或者恒星时，太阳光或者恒星的光线无法通过散射或折射进入人眼，因此天空是黑色。而从地球上看，由于大气粒子对光线进行了散射，可以看到，在晴天的情况下，经过散射的自然光使天空呈现明亮的蓝色或者淡蓝色。而在阴天的情况下，经过散射的自然光使天空呈现正白色，而在早晚的地平线的天空呈现橘红色。

在现代建筑中，由于空间限制经常缺乏自然光或出现采光不足的情况，为改善这种情况，在大部分建筑中都安装了人工照明的灯具，但是，这些灯具发出的光在亮度和色温方面始终固定，不能像自然光一样随着季节或一天中的时间的变化而变化，也不能随着天气状况的变化而变化，这种光智能满足人的照明需求，而忽略了人对自然光线和环境的需求。

此外，当人长时间在这种亮度和色温始终不变的环境下工作，会引起视觉疲劳，甚至引起心理的不适。

现有技术的灯具，不能使用户在视觉上感受到真实日照效果，也不能感受到蓝色天穹，无法给人以视觉上和心理上的满足感。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种灯具，能够模拟真实日照的感觉，让用户感受到蓝色的天穹以和日光照射的感觉。

本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明一实施例提供一种灯具，包括：平行光光源和散射板，其中，散射板包括接收光线的入光面，以及出射光线的出光面；

平行光光源发出平行光照射至散射板的入光面，平行光的光谱为可见太阳光光谱；

散射板还包括透明介质，以及分散在透明介质内的第一类型散射粒子，其中，第一类型散射粒子对经散射板的入光面接收的光形成瑞利散射；

散射板的入光面接收平行光光源发出的平行光，第一类型散射粒子对平行光进行瑞利散射，并从散射板的出光面射出。

本发明另一实施例还提供一种灯具，还包括第二类型散射粒子，第二类型散射粒子分散在散射板的透明介质内，第二类型散射粒子对经散射板的入光面接收的光形成米氏散射，经第二类型散射粒子形成的米氏散射光线经散射板的出光面射出。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，平行光光源由多个平行光单元组成，平行光单元能够发出平行光。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，平行光单元包括点光源、非球面透镜和菲涅尔透镜，点光源发出的光线依次经过非球面透镜和菲涅尔透镜形成平行光出射。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，第一类型散射粒子以第一预设浓度均匀分散在透明介质内，和/或，第二类型散射粒子以第二预设浓度均匀分散在透明介质内。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，第一预设浓度和第二预设浓度都能够调整。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，散射板的入光面和散射板的出光面相互平行；或者，散射板的入光面和散射板的出光面形成预设夹角。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，透明介质为液体，或者，透明介质为固体。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，当透明介质为液体时，第一类型散射粒子，和/或，第二类型散射粒子在透明介质中形成液体溶胶。

本发明另一实施例还提供一种灯具，其中，第一类型散射粒子包含至少一种能够产生瑞利散射效果的粒子；第二类型散射粒子包含至少一种能够产生米散射效果的粒子。

本发明实施例的技术方案具有以下优点：本发明实施例的一种灯具采用光谱与太阳光中的可见光一致的平行光光源，该平行光光源发出的平行光照射到散射板，通过散射板内的散射粒子对光线进行散射，当光线从散射板出射之后，当用户观察散射板的出光面时，若观察的方向和平行光光线平行，则观察者能体会到视觉上“太阳”的感觉，出光面其他区域呈现类似天空的蓝色。而在其他位置，当观察的方向和平行光光线不平行时，则只能够看到散射板的出光面呈现蓝色的散射光，同时出射光线的色温降低。从而使得用户能够通过本发明实施例的灯具感受到和日光一样的平行光线，以及和日光一样的色温，并能体会到蓝色天穹的感觉，若观察方向和平行光光线平行还能够同时观察到视觉上的“太阳”。从而使用户能够体会真正的日光照射的自然的感受，提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例一种灯具结构示意图；

图2为本发明一实施例一种灯具中第一类型散射粒子对光线的散射示意图；

图3为本发明一实施例一种灯具中第二类型散射粒子对光线的散射示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明发明人在研究模拟日光的灯具时发现，现有技术中模拟日光的灯具装置或方法有以下三个缺点：其一，不能模拟日光中平行光照射的感觉；其二，不能模拟蓝色天穹；其三，不能够模拟视觉上“太阳”的效果。

现有技术还通过蓝色透明玻璃或者亚克力这类的透明介质，当光线透过这些透明介质，吸收除了蓝色之外的其他光线，而蓝色光线则透过透明介质出射，这样的蓝色玻璃虽然可以模拟蓝色的天幕，但是出射光线却变成了比白光更冷的蓝光，更不能模拟真实自然光照的感觉和太阳的视觉效果。发明人通过大量的研究和实验，发明本发明实施例的灯具。

图1为本发明一实施例一种灯具结构示意图。根据图1所示，本发明实施例一种灯具，包括：平行光光源10和散射板20，其中，散射板20包括入光面21和出光面22；

平行光光源10发出平行光照射至散射板20的入光面21，平行光的光谱为可见太阳光光谱，或者为近似的可见太阳光光谱；

其中，散射板20包括接收光线的入光面21，以及出射光线的出光面22，该散射板20的入光面21和出光面12可以相互平行，也可以相互形成一个预设的角度。改变散射板20的出光面22和入光面21之间的角度可以调整从出光面22射出的光的角度，可以使得光线照射不同的方向。

散射板20还包括透明介质，以及分散在透明介质内的第一类型散射粒子，其中，第一类型散射粒子对散射板的入光面接收的光进行瑞利散射。

具体而言，平行光光源10发出平行光照射至散射板20的入光面21，光线透过散射板的入光面之后，进入透明介质，当光线在透明介质中照射到第一类型散射粒子上时，第一类型散射粒子对光线进行瑞利散射，当光线穿过透明介质但没有照射到第一类型散射粒子上时，该光线则直接穿过透明介质。上述照射到第一类型散射粒子进行瑞利散射的光线，以及上述直接穿过散射板的透明介质的光线，从散射板的出光面射出。

可以理解的是，瑞利散射又称“分子散射”。当散射粒子尺度远小于入射光波长时，其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的，而在与入射光线垂直的方向上程度最低。

通过本发明实施例，本发明实施例的一种灯具能够将从平行光光源射出到散射板入光面，光线经过透明介质和分散在透明介质内的散射粒子时由第一类型粒子形成瑞利散射，形成瑞利散射的第一类型粒子能够将短波长光线蓝光和紫光进行强烈的散射，对长波长光线直接通过或吸收很少，这样就能在正白色光线通过此散射板后，散射板散射出蓝色的光线，而经过本发明实施例散射板的光线则呈现暖白的色温，因而使得在同一时间呈现蓝色天幕和平行的暖白自然光以及视觉上“太阳”的效果。

通过本发明实施例的灯具，采用具有近似太阳光中的可见光光谱的平行光作为光源发出近似太阳光中可见光光谱一致的平行光，散射板中的散射粒子对该平行光进行瑞利散射，在散射板的出光面可以观察到直接透射穿过散射板透明介质的平行光，也可以观察到经过瑞利散射的蓝色的散射光，从而使得用户能够通过本发明实施例的灯具感受到和日光一样的平行光线，以及和日光一样的色温，并能体会到蓝色天穹的感觉，以及视觉上“太阳”的效果，从而使用户能够体会真正的日光照射的自然的感受，提升用户体验。

进一步的，本发明实施例的灯具，还包括第二类型散射粒子，该第二类型散射粒子分散在透明介质内，第二类型散射粒子对散射板的入光面接收的光形成米氏散射，经第二类型散射粒子形成的米氏散射光线经散射板的出光面射出。

第二类型散射粒子能够对散射板的入光面接收的光形成米氏散射，当平行光光源发出的平行光经过散射板的入光面进入透明介质，该光线可以照射到第二类型散射粒子上，此时，光线经第二类型散射粒子散射形成的米氏散射光线经散射板的出光面射出。

可以理解的是，米氏散射，又称米散射，是一种“粗粒散射”或者“大颗粒散射”。当散射粒子尺度接近或大于入射光波长时，其散射的光强在各方向是不对称的，其中大部分入射光线沿着前进方向进行散射，这样的现象称为米散射。

在本发明该实施例中，当光线进入透明介质，有三种可能性：其一，光线既没有照射到第一类型散射粒子上，也没有照射到第二类型散射粒子上，而是直接穿过透明介质从散射板的出光面射出；其二，光线照射到第一类型散射粒子上进行瑞利散射之后从散射板的出光面射出；其三，光线照射到第二类型散射粒子上进行米氏散射之后从散射板的出光面射出。还有一种可能性就是既经过瑞利散射也经过米散射过程，但是需要注意的一点是不碰撞到任何粒子的概率是极小极小的。

在本发明实施例中，透明介质中同时包含对光线进行瑞利散射的第一类型散射粒子和对光线进行米氏散射的第二类型散射粒子两种散射粒子，从而对入射的光线产生瑞利散射和米氏散射，由于真实的大气散射总是包含瑞利散射和米氏散射，因此，本发明实施例中包含瑞利散射和米氏散射时，可以更完善的模拟真实日光照射的感觉。

图2为本发明实施例中以多个平行光单元组成平行光光源阵列示意图。如图2所示，在本发明实施例中，平行光光源由多个平行光单元组成，平行光单元能够发出平行光。在图2中，平行光光源由3行3列的9个平行光单元组成。

例如，当平行光光源为具有日光可见光光谱的大面积平行光光源时，可以使用多个小面积的平行光单元进行拼接实现，每个平行光单元都射出光谱为日光可见光光谱的平行光。例如，平行光单元的照射面积为10*10cm²，则可以采用25个平行光单元拼接组合形成50*50cm²的大面积的平行光光源。在例如，可以采用100个平行光单元拼接组合形成100*100cm²的大面积的平行光光源。以上两种具体数值仅仅是举例，在采用多个平行光单元拼接组成大面积平行光光源时，可以考虑大面积平行光的形状、面积大小，以及平行光单元的大小。当然，在考虑大面积平行光光源的大小和形状时也可以考虑散射板的大小和形状。具体如何实现本发明实施例不做限制。

在本发明实施例中，采用多个平行光单元拼接形成大面积平行光光源，可以降低平行光光源的造价，节省成本，提高商业价值。

图3为本发明实施例中平行光单元结构示意图。根据图3所示，平行光单元包括点光源、非球面透镜和菲涅尔透镜。

点光源发出的光线经过非球面透镜的第一次折射，从非球面透镜出射之后入射到菲涅尔透镜进行二次折射，最终从菲涅尔透镜出射形成平行光出射。

其中，点光源可以是LED点光源。当平行光单元由光源、非球面透镜和菲涅尔透镜组成时，平行光单元拼接后排列在一起形成平行光光源的出光面。

进一步的，在本发明实施例中，第一类型散射粒子以第一预设浓度均匀分散在透明介质内，和/或，第二类型散射粒子以第二预设浓度均匀分散在透明介质内。

其中，第一预设浓度和第二预设浓度可以根据需要产生的散射效果决定。例如，以第一类型散射粒子粒径为3-10纳米的锐钛型二氧化钛粒子为例，能够形成较为强烈的瑞利散射的锐钛型二氧化钛粒子在透明介质内的第一预设浓度可以在4-20g/L范围内，形成厚度在1-4mm的透明介质层，例如，形成3mm的浓度在4-20g/L的透明介质层。以第二类型散射粒子粒径为18至100纳米的亲水性二氧化钛粒子为例，能够形成较为轻微的米氏散射的亲水性二氧化钛粒子在透明介质内的第二预设浓度可以在0.1-0.30g/L范围内，形成厚度在1-4mm的透明介质层，例如，形成3mm的浓度在0.1～0.3g/L的透明介质层。在上述浓度下，将两种纳米粒子的水溶胶进行混合后，形成3mm厚度的透明介质层，本发明实施例的散射板可以使经过散射板的入光面入射的光线在经过透明介质和散射粒子时模拟晴朗天空的散射效果。

例如，以第一类型散射粒子为粒径为5纳米的锐钛型二氧化钛粒子为例，能够形成较为强烈的瑞利散射的锐钛型二氧化钛粒子在透明介质内的第一预设浓度可以大约4-20g/L左右，形成厚度在1～4mm的透明介质层，例如形成3mm的浓度在4-20g/L的透明介质层。以第二类型散射粒子为粒径为30纳米的亲水性二氧化钛粒子为例，能够形成较为强烈的米氏散射的亲水性二氧化钛粒子在透明介质内的第二预设浓度可以在大约4-20g/L范围内左右，形成厚度在1～4mm的透明介质层，例如形成3mm浓度在4-20g/L的透明介质层。在上述浓度下，将两种纳米粒子的水溶胶进行混合后，形成3mm厚度的透明介质层，在这种浓度下，可以使照射到散射板的光线在经过散射板透明介质和散射粒子时并经出光面出射时，模拟轻度污染的大气的效果。

可以理解的是，在本发明实施例中，能够产生瑞利散射的第一粒子的第一预设浓度可以根据大气层中能够产生瑞利散射粒子的浓度确定，能够产生瑞利散射的第二粒子的第二预设浓度可以根据大气层中能够产生米氏散射粒子的浓度确定。当某一种类型的散射粒子在透明介质中的浓度越大，则相应的散射强度越大，例如，当第一类型散射粒子浓度越大，则瑞利散射强度越大，当第一类型散射粒子浓度越小，则瑞利散射强度越小，同样的，当第二类型散射粒子浓度越大，则米散射强度越大，当第二类型散射粒子浓度越小，则米散射强度越小。

可以理解的是，随着两者浓度的变化，入射光线的散射效果会变得不同，从而使得出射光线效果随着变化。具体来讲，第二类散射粒子的浓度越高，则蓝色天幕的蓝色饱和度越低，逐渐向淡蓝色甚至白色天空转变；对于平行光的色温降低效果越低；出射光的平行度越低，会变得边缘模糊，出射角度变大；视觉上“太阳”的效果会更大但会变的模糊。

在本发明实施例中，由于散射粒子的浓度可调，平行光光源发出的平行光经过散射板中的散射粒子的散射之后，可以模拟各种情况下日光照射的感觉。

进一步的，在本发明实施例中，第一预设浓度与第二预设浓度的比例能够调整。

可以理解的是，在本发明实施例中，第一散射粒子的第一预设浓度和第二散射粒子的第二预设浓度是可以分别调整的，当着两者分别调整时，第一预设浓度和第二预设浓度的比例，或者这两者之间的差值都会发生变化。而两者比例或者差值的变化也会使得散射效果随之变化。以比例变化为例，当调整第一类型散射粒子的第一预设浓度和第二类型散射粒子的第二预设浓度的比例时，可以使得经过本发明实施例散射板的出射光的效果不同，例如，当第一预设浓度高于第二预设浓度时，经过该散射板可以形成晴天的天幕的效果，而当第二预设浓度逐渐增高时，光线经过该散射板可以模拟轻度雾霾的天气的大气散射效果，而当继续增加第二类型散射粒子的浓度时则可以进一步模拟重度雾霾的天气的大气散射效果。

具体的，在5L蒸馏水中加入25克5纳米二氧化钛粒子和1克30纳米二氧化钛粒子后，搅拌分散均匀，形成3mm的透明介质层后，可以模拟瑞利氏散射较多的大气散射；再例如，在5L蒸馏水中加入25克5纳米二氧化钛粒子和10克30纳米二氧化钛粒子后，搅拌分散均匀，形成3mm的透明介质层后，可以模拟米氏散射较多的大气散射。通过类似的方法，可以调整分散在固体介质中的第一类型散射粒子的浓度，和/或，第二类型散射粒子的浓度。在本发明实施例中，通过调整透明介质中均匀分布的第一类型散射粒子，和/或，第二类型散射粒子的数量，可以调整两种散射粒子的浓度，从而也可以调整第一类型散射粒子和第二类型散射粒子浓度的比例。当第一类型散射粒子的浓度比例提高，则通过本发明实施例的散射板能够模拟天气晴朗时的大气层的散射，而当第二类型散射粒子的浓度比例提高时，则当光线经过本发明实施例的散射板能够模拟有污染的大气散射，而进一步，通过改变第二类型散射粒子的浓度，或者说，通过改变第二类型散射粒子的浓度和第一类型散射粒子的浓度的比例可以模拟不同真实大气散射效果。

更进一步的，可以利用瑞利散射和米散射的产生条件公式确定第一类型散射粒子和第二类型散射粒子的浓度以及两者的浓度比例，通过瑞利散射和米散射的产生条件公式，选择直径合适并且化学性质稳定浅色粒子，将之均匀分散在透明度高并且化学性质稳定的介质中，再通过调整粒子的浓度，来模拟大气对于光线的瑞利散射和米散射效果。在本发明实施例中，散射粒子只要是化学性质稳定的浅色粒子就可以，包括但并不限于二氧化钛粒子，透明介质可以是液体或者固体，例如亚克力、PC或者玻璃等，只要其性状稳定，不容易与散射粒子反应就可以。

在本发明实施例中，通过调整第一预设浓度与第二预设浓度的比例可以模拟不同情况下的大气的散射效果。

进一步的，在本发明实施例中，散射板的入光面和散射板的出光面相互平行，或者，散射板的入光面和散射板的出光面形成预设夹角。当散射板的入光面和散射板的出光面相互平行时，则散射板对于入射光的散射效果在平面的各个区域是一样的。

当散射板的入光面和散射板的出光面形成预设夹角时，由于光程短的散射效果小，光程长的散射效果大，因此，能够让光线在透明介质中形成不同的光程路径，散射板对于入射光的散射效果在平面的各个区域是不同的，达到散射的渐变效果。

进一步的，在本发明实施例中，透明介质为液体，或者，透明介质为固体。

以透明介质为液体透明介质为例，第一类型散射粒子，或/和，第二类型散射粒子分散在液体透明介质内形成稳定的液体溶胶，对入射光线产生瑞利散射，或/和，米氏散射。

例如，当透明介质为液体透明介质时，该液体可以是水，例如，可以是没有杂质的超纯水，也可以是蒸馏水，或者，该透明介质也可以是其他溶剂，或者混合溶剂，例如水性溶剂或者油性溶剂，水性溶剂例如乙醇溶剂、甲醇溶剂、丙酮溶剂，油性溶剂例如丙二醇溶剂或二甲苯溶剂等。

进一步的，在本发明实施例中，当透明介质为液体时，散射板的入光面和散射板的出光面为透明材料。例如，散射板的入光面和出光面为高度透明的固体基材，例如玻璃。采用透明材料作为散射板的入光面和出光面可以使得光线以最大的比例通过入光面和出光面，从而提高经过散射板的光线的出光率。

当透明介质为固体透明介质时，该固体透明介质可以是水凝胶，散射粒子均匀的分散水凝胶中，具体的做法可以是是将散射粒子、单体、交联剂和水发生交联形成水合物。以第一类型散射粒子为例，具体的方案可以是，第一类型散射粒子、单体、交联剂三者均匀的分散在超纯水中，形成散射粒子均匀分散在其中的水凝胶。

以第一类型分散粒子为二氧化钛为例，可以将二氧化钛粒子均匀分散在超纯水中，形成二氧化钛水溶胶，将二氧化钛水溶胶、丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺在催化剂四甲基乙二胺和过硫酸钾的作用下，形成水凝胶，最终使得二氧化钛粒子均匀的分散在固体透明介质水凝胶中；以第一类型分散粒子为二氧化硅为例，可以将二氧化硅粒子均匀分散在超纯水中，形成二氧化硅水溶胶，将二氧化硅水溶胶、丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺在催化剂四甲基乙二胺和过硫酸钾的作用下，形成水凝胶，最终使得二氧化硅粒子均匀的分散在固体透明介质水凝胶中。

可以理解的是，在本发明实施例中，第一类型散射粒子只要满足能够在透明介质中对入射光线产生瑞利散射就可以，并不限定是某一种或者某几种本发明实施例中所举的例子。值得说明的是，在本发明实施例中的透明介质，如论是液体透明介质还是气体透明介质，或者固体透明介质，只要透明度高，使得大多数光线能顺利透射，并且能够很好的分散散射粒子就可以，也不限于本发明实施例中所举的例子，在此不一一列举。

当透明介质为固体透明介质时，该固体透明介质相对的两个面可以分别作为该散射板的入光面和出光面，第一类型散射粒子分散在固体透明介质内。例如，透明介质为固体透明介质时，具体的方案还可以是，将作为散射粒子的纳米粒子使用表面改性剂进行表面改性，之后混合到甲基丙基酸甲酯内进行本体聚合成有机玻璃。

当透明介质为固体透明介质时，第一类型散射粒子，和/或，第二类型散射粒子可以均匀分散在透明介质中。在本发明实施例中可以将粒子均匀地分散在固态透明介质中，形成稳定的固-固溶胶。例如，可以采用亚克力、PC、玻璃等高透明的固态材料作为固态分散介质，将纳米材料均匀地分布在其中，并且在保证散射粒子在此介质中能够均匀分散不发生团聚的情况下，浓度尽可能大，这样就可以减小所需达到散射强度的散射板的厚度，从而避免水溶胶在实际使用上带来的不便。

值得说明的是，在本发明实施例中的固体透明介质只要透明度高，使得大多数光线能顺利透射，并且能够很好的分散散射粒子就可以，在此不一一列举。

更进一步的，在本发明实施例中的透明介质，无论是液体透明介质，还是固体透明介质，在满足高度透明并且能够很好地分散散射粒子的基础上，同时能够耐光老化，化学性质稳定，且不容易和散射粒子发生反应，长期放置粒子不沉淀，本体不变性则是本发明实施例的一种优选的透明介质。

进一步的，在本发明实施例中，当透明介质为液体时，第一类型散射粒子，和/或，第二类型散射粒子在透明介质中形成稳定的液体溶胶

当透明介质为液体时，第一类型散射粒子，和/或，第二类型散射粒子在透明介质中形成稳定的液体溶胶。具体的，液体透明介质可以是水、超纯水、蒸馏水或者是其他性状透明且均匀稳定的单一的或者混合的溶剂。

具体的，第一类型散射粒子和第二类型散射粒子在透明介质中形成稳定的液体溶胶。例如，第一类型散射粒子和第二类型散射粒子可以均匀的分散在蒸馏水溶剂中形成稳定的水溶胶，再例如，第一类型散射粒子和/或第二类型散射粒子可以均匀的分散在透明的液态分散介质中形成稳定的液体溶胶。

进一步的，在本发明实施例中，第一类型散射粒子包含至少一种能够产生瑞利散射效果的粒子；第二类型散射粒子包含至少一种能够产生米散射效果的粒子。

现有理论通常根据尺度数α来定义粒子会产生何种散射效果，粒子的直径为r，尺度数为α＝2πr/λ，λ为光波长。

当尺度数α远小于0.1时，可用瑞利散射判断散射方式；

当尺度数50>α≥0.1时,需用米散射判断散射方式；

以480nm蓝光为例，根据公式，当粒子直径小于7.9nm时，对于波长480nm的蓝光线形成的是瑞利散射，。当粒子直径大于7.9nm小于4微米的情况下，对于波长480nm的蓝光线形成的是米散射。

本发明发明人经过多次实验发现，粒子的散射并不总是遵循上述公式中的规律。以第一类型散射粒子进行说明，例如，5纳米锐钛型二氧化钛在蒸馏水溶剂中，其产生的光学散射效果为瑞利散射；30纳米氧化铝在蒸馏水溶剂中，其产生的光学散射效果为瑞利散射；18纳米二氧化硅在蒸馏水溶剂中，其产生的光学散射效果为瑞利散射。在本发明实施例中，不对此进行一一列举。

发明人通过大量实验获得实验数据来确定粒子的有效散射直径，发现粒子对光线进行散射的效果与粒子本身的性质、形状，以及粒子所处的介质有关。散射粒子本身是何种物质、具备什么形状及大小，以及某种散射粒子处于何种分散介质中，决定了该散射粒子在这种分散介质中产生的散射效果，可以理解的是，上述的分散介质即透明介质。

具体的确定粒子的有效散射直径可以通过实验和统计的方法，例如，要测试特定粒子在某种介质中的“有效散射直径”，先计算理论上光线从入光面到出光面所碰撞的平均粒子数量，再通过例如光学仪器测量光线经过过程中对特定频率光线的总体散射强度，用总体散射强度和平均粒子数量获取该粒子在这种介质中的有效光学散射强度，再根据现有理论中散射强度和球形粒子直径的关系得出这种特定粒子在这种特定介质中的有效散射直径。

由于上述方法涉及到比较复杂昂贵的设备，故本发明在研究过程中采用光谱仪，通过测定散射效果满足的是瑞利散射的公式还是米散射的公式，来简单区分此粒子形成的是米散射还是瑞利散射，之后通过调节散射粒子的浓度达到需要的强度。

因此，在本发明实施例中，可以通过实验的方式，测定某种大小的特定粒子在某种特定介质中的散射效果满足哪种散射来区分这种特定粒子在该特定的介质中为第一类型散射粒子或者是第二类型散射粒子，在形成本发明实施例的散射板时，根据实验结果对粒子和透明介质进行选材。

在实际实现中，可以通过上述方法的实验和统计来得出各种粒子在不同形状不同大小以及分散在不同介质中的散射类型，在此不进行赘述。

在本发明实施例中，第一类型散射粒子包含至少一种能产生瑞利散射效果的粒子；第二类型散射粒子包含至少一种能产生米散射效果的粒子。

例如，第一类型散射粒子可以包括以下之一或者组合：

粒径为5纳米左右的锐钛型二氧化钛粒子，该锐钛型二氧化钛粒子均匀分散在蒸馏水溶剂中；粒径为20-30纳米的氧化铝，该氧化铝粒子均匀分散在蒸馏水溶剂中；粒径为18-30纳米的二氧化硅粒子，该二氧化硅粒子均匀分散在蒸馏水溶剂中。

经过实验分析，5纳米锐钛型二氧化钛水溶胶，其粒子能够产生瑞利散射，30纳米氧化铝水溶胶，其粒子能够产生瑞利散射，18纳米二氧化硅水溶胶，其粒子能够产生瑞利散射。

第二类型散射粒子可以包括以下之一或者组合：

粒径为30纳米的二氧化钛粒子在蒸馏水溶剂中，其能够产生米散射，50纳米二氧化硅粒子在蒸馏水溶剂中能够产生米散射。

在本发明实施例中，使用粒径在18至100纳米的亲水性二氧化钛粒子来形成光线的米散射效果，特别的，例如选用平均粒径为30nm的亲水二氧化钛粒子作为实现米散射的粒子。

在一个具体的实施例中，为模拟实现晴朗天空日光照射的效果，使用真实太阳光谱的平行光垂直照射穿过厚度为5MM的二氧化钛纳米水溶胶，其中5nm的锐钛型二氧化钛纳米粒子浓度为5g/L左右，30纳米的亲水性二氧化钛纳米粒子浓度为0.2g/L左右。

为模拟实现雾霾天空日光照射的效果，使用的方法是将真实太阳光谱的平行光垂直照射穿过5MM的二氧化钛纳米水溶胶，其中5nm的锐钛型二氧化钛纳米粒子浓度为5g/L左右，30纳米的亲水性二氧化钛纳米粒子浓度为5g/L左右。

在另一个具体的实施例中，

为了实现晴朗天空的日光照射效果，采用如下方案：

选用不含杂质及离子的纯净蒸馏水作为透明介质，也可以称为分散介质。

选用5nm的锐钛型光触媒二氧化钛粒子作为实现瑞利散射的第一类型散射粒子；

选用平均粒径为18-100nm的亲水二氧化钛粒子，例如30nm的亲水二氧化钛例子作为实现米散射的第二类型散射粒子。

平行光光源：选用10*10CM²照射面积，功率为5W、色温为70000K的光斑均匀、光谱接近真实太阳光谱的平行光照射模块，拼接后组合的成50*50CM²的大面积平行光，光照角度为2.5度左右。

散射板：选用底面为50*5cm，高度为50cm的玻璃容器。顶面预留小孔作为出入水孔。

在5L蒸馏水中加入50-300克，例如100克5纳米二氧化钛粒子和10-50克，例如25克左右30nm纳米二氧化钛粒子后，搅拌分散均匀，灌入散射板容器中，将光源放置在距离散射板约10CM位置，并垂直照射散射板。

将平行光光源固定好之后，打开平行光光源开关，在散射板的另一面进行观察，当观察者观察散射板的出光面，若观察的方向和平行光的光线正好平行，则可看到视觉上“太阳”的感觉，散射板其他区域呈现蓝色的散射光，同时从出光面出射的平行光色温降低，从7000K的正白光变为约5500K的暖黄光，经过恰当的调整可以调整为真实的日光色温；若观察的方向和平行光的方向不平行，则能看到整个出光面呈现蓝色的散射光，同时从出光面出射的平行光色温降低，从7000K的正白光变为约5500K的暖黄光，经过恰当的调整可以调整为真实的日光色温。

为了模拟轻度污染时的日光照射效果，采用如下方案：

选用不含杂质及离子的纯净蒸馏水作为透明介质，也可以称为分散介质。

第一类型散射粒子：选用5nm的锐钛型光触媒二氧化钛粒子作为实现瑞利散射的粒子。

第二类型散射粒子：选用平均粒径为30nm的亲水二氧化钛粒子作为实现米散射的粒子。

平行光光源：选用10*10CM2照射面积，功率为5W、色温为7000K的光斑均匀、光谱接近真实太阳光谱的平行光照射模块，拼接后组合的成50*50CM2的大面积平行光，光照角度为2.5度左右；

散射板：选用底面为50*5cm，高度为50cm的玻璃容器。顶面预留小孔作为出入水孔。

在5L蒸馏水中加入50-300克，例如100克5纳米二氧化钛粒子和50-300克，例如50克的18-100纳米二氧化钛粒子，例如30nm二氧化钛例子后，搅拌分散均匀。灌入散射板容器中，将光源放置在距离散射板约10CM位置，并垂直照射散射板。

将光源固定好之后，打开开关，在作为散射板的玻璃容器的另一面进行观察，当观察者观察散射板的出光面，若观察的方向和平行光的方向正好平行，则可看到视觉上“太阳”的感觉，散射板其他区域呈现出低饱和度的浅蓝色，同时从出光面出射的平行光色温降低，从7000K的正白光变为约6500K的暖黄光，经过恰当的调整可以调整为真实的日光色温；若观察的方向和平行光的方向不平行，则能看到整个出光面呈现呈现出低饱和度的浅蓝色，同时从出光面出射的平行光色温降低，从7000K的正白光变为约6500K的暖黄光，经过恰当的调整可以调整为真实的日光色温。之所以色温降低比较少，是因为米散射对于长波长的光线散射强度更高，并且会使得光线进行强烈的前向散射。

利用本发明散射板的灯具，其发出的光经过散射板之后能够模拟经过日光经过大气层散射的色温、平行光效果、蓝色天幕效果、视觉上太阳的效果，从而使人们能在室内感受到天空的感觉，提高用户体验。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种灯具，其特征在于，包括：平行光光源和散射板，其中，所述散射板包括接收光线的入光面，以及出射光线的出光面；

所述平行光光源发出平行光照射至所述散射板的入光面，所述平行光的光谱为可见太阳光光谱；

所述散射板还包括透明介质，以及分散在所述透明介质内的第一类型散射粒子，其中，所述第一类型散射粒子对经所述散射板的入光面接收的光形成瑞利散射；

所述散射板的入光面接收所述平行光光源发出的平行光，所述第一类型散射粒子对所述平行光进行瑞利散射，并从所述散射板的出光面射出。

2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，

还包括第二类型散射粒子，所述第二类型散射粒子分散在所述散射板的透明介质内，所述第二类型散射粒子对经所述散射板的入光面接收的光形成米氏散射，所述经第二类型散射粒子形成的米氏散射光线经所述散射板的出光面射出。

3.根据权利要求1或2所述的灯具，其特征在于，

所述平行光光源由多个平行光单元组成，所述平行光单元能够发出平行光。

4.根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，所述平行光单元包括点光源、非球面透镜和菲涅尔透镜，所述点光源发出的光线依次经过非球面透镜和菲涅尔透镜形成平行光出射。

5.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，所述第一类型散射粒子以第一预设浓度均匀分散在所述透明介质内，和/或，所述第二类型散射粒子以第二预设浓度均匀分散在所述透明介质内。

6.根据权利要求5所述的灯具，其特征在于，所述第一预设浓度和第二预设浓度都能够调整。

7.根据权利要求1或2所述的灯具，其特征在于，

所述散射板的入光面和所述散射板的出光面相互平行；或者

所述散射板的入光面和所述散射板的出光面形成预设夹角。

8.根据权利要求1或2所述的灯具，其在于，所述透明介质为液体，或者，所述透明介质为固体。

9.根据权利要求8所述的灯具，其特征在于，

当所述透明介质为液体时，所述第一类型散射粒子，和/或，所述第二类型散射粒子在所述透明介质中形成液体溶胶。

10.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，所述第一类型散射粒子包含至少一种能够产生瑞利散射效果的粒子；所述第二类型散射粒子包含至少一种能够产生米散射效果的粒子。