CN107076393A - 一种发光系统 - Google Patents

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Abstract

一种发光系统，用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的自然光，所述发光系统包括用于模拟所述自然光中的太阳光的太阳光模块(1)，以及用于模拟所述自然光中的天空光的天空光模块(2)，所述太阳光模块(2)的模拟光与所述天空光模块(2)的模拟光结合形成所述自然光。发光系统通过太阳光模块(1)和天空光模块(2)将太阳光和天空光同时进行分别模拟，可以模拟一种完整、真实的自然光，显现太阳光和天空光不同的特性；同时因为太阳光和天空光的变化规律也不一致，将太阳光和天空光进行分别模拟，便于使用时的电源控制和光学处理，进而模拟自然光的真实变化。

Description

一种发光系统
技术领域
本发明属于照明技术领域，尤其涉及一种发光系统。
背景技术
地面的自然光分为太阳光和天空光两个部分。宇宙中太阳传播到地球上空的光在透过地球厚厚的大气层时，一部分经过反复的反射及空间介质的作用形成了柔和散射的天空光，其与剩下直射的太阳光一起到达地面形成地面的自然光。虽然天空光由最初的一部分太阳光转化而来，但同一时间太阳光和天空光的特性不同，其强度、色温、光谱等参数也相差较大。另外，随着一天中时间的变化，太阳光和天空光的强度、色温、光谱也都在随着时间变化，且太阳光和天空光的变化规律也不一致，并且地表自然光中两者的比例也在时刻变化。
现有发光系统在模拟地面自然光时，产品只模拟自然光的一部分，例如只模拟太阳光部分或者只模拟天空光部分，这样无法真实完全的模拟、还原完整的自然光，无法形成一个较真实的自然光的光环境。另有一部分产品仅使用一种光来同时模拟太阳光和天空光，未将地表自然光中的太阳光部分和天空光部分做区分，统称自然光，混为一团，无法体现天空光和太阳光的完全不同的特性及相差巨大的照射强度、色温、光谱、角度等参数。此外，因为天空光和太阳光两者随时间的变化规律也不一致，所以同一时间仅用一种光来模拟自然光，其难以真实的模拟自然光中两种具有不同变化规律的太阳光和天空光。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光系统，旨在解决现有技术中的发光系统无法真实模拟自然光中两种不同特性及变化规律的太阳光和天空光的技术问题。
本发明的技术方案是：提供了一种发光系统，用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的自然光，所述发光系统包括用于模拟所述自然光中的太阳光的太阳光模块，以及用于模拟所述自然光中的天空光的天空光模块，所述太阳光模块的模拟光与所述天空光模块的模拟光结合形成所述自然光。
进一步地，所述太阳光模块包括至少一个用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光光谱的第一发光二极管，且所述太阳光模块通过调节所述第一发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光。
进一步地，所述天空光模块包括至少一个用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光光谱的第二发光二极管，且所述天空光模块通过调节所述第二发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光。
进一步地，所述第一发光二极管内设有用于实现太阳光的小角度直射的第一光学结构。
进一步地，所述太阳光模块还包括与所述第一发光二极管配合使用的卤素灯和/或金属卤素灯和/或白炽灯和/或汞灯和/或荧光灯。
进一步地，所述第一发光二极管具有450nm-650nm段的光谱且所述第一发光二极管的发光光谱与太阳光光谱平均吻合度超过50％。
进一步地，所述第二发光二极管内设有用于实现天空光的大角度散射的第二光学结构。
进一步地，所述天空光模块还包括与所述第二发光二极管配合使用的卤素灯和/或金属卤素灯和/或白炽灯和/或汞灯和/或荧光灯。
进一步地，所述第二发光二极管具有450nm-650nm段的光谱且所述第二发光二极管的发光光谱与天空光光谱平均吻合度超过50％。
进一步地，所述太阳光模块与所述天空光模块位于同一平面或呈多层叠加或垂直或交叉或正对或背对设置。
进一步地，所述发光系统还包括分别与所述太阳光模块和天空光模块连接的第一光学模块和第二光学模块，所述第一光学模块用于对所述太阳光模块所模拟的太阳光进行光学处理，所述第二光学模块用于对所述天空光模块所模拟的天空光进行光学处理。
进一步地，所述发光系统还包括与所述太阳光模块和天空光模块连接且用于对所述太阳光模块所模拟的太阳光和所述天空光模块所模拟的天空光进行统一光学处理的光学模块。
进一步地，所述发光系统还包括分别与所述太阳光模块和天空光模块连接的第一电源控制模块和第二电源控制模块，所述第一电源控制模块用于对所述太阳光模块的第一发光二极管的电流或功率进行控制，所述第二电源控制模块用于对所述天空光模块的第二发光二极管的电流或功率进行控制。
进一步地，所述发光系统还包括与所述太阳光模块和天空光模块连接且用于对所述太阳光模块的第一发光二极管及所述天空光模块的第二发光二极管的电流或功率进行控制的电源控制模块。
进一步地，所述发光系统还包括背景光模块。
进一步地，所述第一发光二极管为LED和/或OLED和/或LD。
进一步地，所述第二发光二极管为LED和/或OLED和/或LD。
实施本发明的一种发光系统，具有以下有益效果：通过太阳光模块和天空光模块将太阳光和天空光同时进行分别模拟，可以模拟一种完整、真实的自然光，显现太阳光和天空光不同的特性；同时因为太阳光和天空光的变化规律也不一致，将太阳光和天空光进行分别模拟，便于使用时的电源控制和光学处理，进而模拟自然光的真实变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，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是本发明一个实施例提供的太阳光模块和天空光模块位于不同平面的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例提供的太阳光模块和天空光模块互相交叉在同一平面的结构示意图；
图3是本发明另一个实施例提供的太阳光模块和天空光模块位于同一平面的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
本发明实施例提供了一种发光系统，用于模拟某单个时间点的自然光或多个不同时间点的自然光或随着时间持续变化的自然光。根据地表自然光构成中太阳光和天空光的不同的特性及变化规律，该发光系统包括用于模拟自然光中的太阳光的太阳光模块，以及用于模拟自然光中的天空光的天空光模块，其中太阳光模块的模拟光与天空光模块的模拟光结合形成自然光。
本发明实施例通过太阳光模块和天空光模块将太阳光和天空光同时进行分别模拟，可以模拟一种完整、真实的自然光，显现太阳光和天空光不同的特性；同时因为太阳光和天空光的变化规律也不一致，将太阳光和天空光进行分别模拟，便于使用时的电源控制和光学处理，进而模拟自然光的真实变化。
进一步地，在本发明的一个实施例中，太阳光模块由一种模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光光谱的第一发光二极管组成，且太阳光模块通过调节一个第一发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光。在本发明的另一个实施例中，太阳光模块由多个用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光光谱的第一发光二极管组成(即由第一发光二极管模组组成)，且太阳光模块通过调节多个第一发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光。
进一步地，在本发明的一个实施例中，天空光模块由一种模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光光谱的第二发光二极管组成，且天空光模块通过调节一个第二发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光。在本发明的另一个实施例中，天空光模块由多个用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光光谱的第二发光二极管组成(即由第二发光二极管模组组成)，且天空光模块通过调节多个第二发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光。
可以理解的是，当本发明实施例的发光系统用于模拟某单个时间点的自然光时，其太阳光模块由一种模拟某单个时间点的太阳光光谱的第一发光二极管组成，且太阳光模块通过调节第一发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点的太阳光；其天空光模块由一种模拟某单个时间点的天空光光谱的第二发光二极管组成，且天空光模块通过调节第二发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点的天空光。当本发明实施例的发光系统用于模拟多个不同时间点的自然光时，其太阳光模块由一种模拟多个不同时间点的太阳光光谱的第一发光二极管组成，且太阳光模块通过调节第一发光二极管的使用电流来模拟多个不同时间点的太阳光；其天空光模块由一种模拟多个不同时间点的天空光光谱的第二发光二极管组成，且天空光模块通过调节第二发光二极管的使用电流来模拟多个不同时间点的天空光。当本发明实施例的发光系统用于模拟随着时间持续变化的自然光时，其太阳光模块由一种模拟随着时间持续变化的太阳光光谱的第一发光二极管组成，且太阳光模块通过调节第一发光二极管的使用电流来模拟随着时间持续变化的太阳光；其天空光模块由一种模拟随着时间持续变化的天空光光谱的第二发光二极管组成，且天空光模块通过调节第二发光二极管的使用电流来模拟随着时间持续变化的天空光。
其中，第一发光二极管和第二发光二极管为LED(普通发光二极管)和/或OLED(有机发光二极管)和/或LD(激光二极管)，即第一发光二极管和第二发光二极管均可以采用LED或OLED或LD，也可以采用LED、OLED、LD中两者或三者的结合。其次，第一发光二极管不局限于与真实的太阳光光谱完全一致的发光二极管，允许其模拟的光谱与实际的太阳光光谱存在偏差；第二发光二极管也不局限于与真实的天空光光谱完全一致的发光二极管，允许其模拟的光谱与实际的天空光光谱存在偏差。此外，第一发光二极管和第二发光二极管均不局限于主波长范围在400nm-750nm部分的发光二极管，还包含主波长在400nm以下的紫外线发光二极管及主波长在750nm以上的红外线发光二极管。并且，第一发光二极管模组和第二发光二极管模组可以由多颗可单独实现光谱的单种发光二极管组成或者多颗需不同发光二极管光谱叠加才可实现光谱的多种发光二极管组成。
优选地，在第一发光二极管内设有用于实现太阳光的小角度直射的第一光学结构，以便于模拟真实的太阳光。其中，用于实现太阳光的小角度直射的第一光学结构可以采用现有技术中常用的可实现小角度直射的光学结构，在此不作详细说明。同时，在第二发光二极管内设有用于实现天空光的大角度散射的第二光学结构，以便于模拟真实的天空光。其中，用于实现天空光的大角度散射的第二光学结构可以采用现有技术中常用的可实现大角度散射的光学结构，在此不作详细说明。
优选地，第一发光二极管包括但不限于具有450nm-650nm段的光谱(主要为可见光谱)的发光二极管，且第一发光二极管的发光光谱与太阳光光谱平均吻合度超过50％。进一步优选地，第一发光二极管的发光光谱与太阳光光谱平均吻合度超过60％或70％。同时，第二发光二极管包括但不限于具有450nm-650nm段的光谱(主要为可见光谱)的发光二极管，且第二发光二极管的发光光谱与天空光光谱平均吻合度超过50％。进一步优选地，第二发光二极管的发光光谱与太阳光光谱平均吻合度超过60％或70％。
进一步优选地，太阳光模块除了第一发光二极管，还可以包括卤素灯、金属卤素灯、白炽灯、汞灯、荧光灯中的一种或多种。其中，使用卤素灯和/或金属卤素灯和/或白炽灯和/或汞灯和/或荧光灯与第一发光二极管配合叠加后的复合光谱来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光。同时，天空光模块除了第二发光二极管，还可以包括卤素灯、金属卤素灯、白炽灯、汞灯、荧光灯中的一种或多种。其中，使用卤素灯和/或金属卤素灯和/或白炽灯和/或汞灯和/或荧光灯与第二发光二极管配合叠加后的复合光谱来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光。可以理解的是，太阳光模块也可以不包括第一发光二极管，但包括卤素灯、金属卤素灯、白炽灯、汞灯、荧光灯中的一种或多种；天空光模块也可以不包括第二发光二极管，但包括卤素灯、金属卤素灯、白炽灯、汞灯、荧光灯中的一种或多种。
进一步优选地，本发明实施例的太阳光模块与天空光模块可以位于同一平面，也可以呈多层叠加设置，也可以垂直设置，也可以交叉设置，也可以正对设置，也可以背对设置。
具体地，如图1所示，在本发明的一个实施例中，太阳光模块1由模拟太阳光光谱的第一发光二极管模组(即多个第一发光二极管)组成，第一发光二极管模组由8颗能复合叠加形成太阳光光谱的第一发光二极管11/12/13/14/15/16/17/18组成；天空光模块2由模拟天空光光谱的第二发光二极管模组(即多个第二发光二极管)组成，第二发光二极管模组由5颗能复合叠加形成天空光光谱的第二发光二极管21/22/23/24/25组成。其中，太阳光模块1与天空光模块2分别位于不同平面，且太阳光模块1与天空光模块2垂直设置，太阳光模块1所在的平面与天空光模块2所在的平面相互垂直。第一发光二极管11/12/13/14/15/16/17/18呈阵列排布，第二发光二极管21/22/23/24/25排成一直线，第一发光二极管11/12/13/14/15/16/17/18的行与第二发光二极管21/22/23/24/25的行平行。
如图2所示，在本发明的另一个实施例中，太阳光模块由8颗能复合叠加形成太阳光光谱的第一发光二极管31/32/33/34/35/36/37/38组成；天空光模块由8颗能复合叠加形成天空光光谱的第二发光二极管41/42/43/44/45/46/47/48组成，太阳光模块和天空光模块互相交叉设置在同一平面上。具体地，第一发光二极管31/32/33/34/35/36/37/38呈阵列状排布，第二发光二极管41/42/43/44/45/46/47/48呈阵列状排布，在同一行内，太阳光模块和天空光模块交替设置；同一列内，太阳光模块和天空光模块交替设置。
如图3所示，在本发明的另一个实施例中，天空光模块由6颗能复合叠加形成天空光光谱的第二发光二极管51/52/53/54/55/56组成，太阳光模块由4颗能复合叠加形成太阳光光谱的第一发光二极管61/62/63/64组成。其中，天空光模块和太阳光模块在同一平面上，且天空光模块围绕太阳光模块设置。具体地，外围的第二发光二极管51/52/53/54/55/56呈圆周阵列排布，第一发光二极管61/62/63/64呈阵列状排布。
可以理解的是，在本发明的其它实施例中，第一发光二极管和第二发光二极管的个数可以是根据实际情况确定的其它个数，且第一发光二极管和第二发光二极管的排列方式也可以是根据实际情况确定的其它排列方式。
进一步地，在本发明的一个实施例中，发光系统还包括与太阳光模块连接的第一光学模块，以及与天空光模块连接的第二光学模块。其中，第一光学模块用于对太阳光模块所模拟的太阳光进行光学处理，第二光学模块用于对天空光模块所模拟的天空光进行光学处理。可以理解的是，在本发明的另一个实施例中，发光系统也可以包括与太阳光模块和天空光模块连接的光学模块，该光学模块用于对太阳光模块所模拟的太阳光和天空光模块所模拟的天空光进行统一光学处理。
进一步地，在本发明的一个实施例中，发光系统还包括与太阳光模块连接的第一电源控制模块，以及与天空光模块连接的第二电源控制模块。其中，第一电源控制模块用于对太阳光模块的第一发光二极管的电流或功率进行控制，第二电源控制模块用于对天空光模块的第二发光二极管的电流或功率进行控制。可以理解的是，在本发明的另一个实施例中，发光系统也可以包括与太阳光模块和天空光模块连接的电源控制模块，该电源控制模块用于对太阳光模块的第一发光二极管及天空光模块的第二发光二极管的电流或功率进行统一控制。
优选地，本发明实施例的发光系统还可以包括背景光模块或者其他辅助模块。
综上所述，本发明实施例的发光系统相比只模拟太阳光或只模拟天空光的产品，其可以模拟完整、真实的自然光，营造更真实的自然光光环境，在这个光环境下会给人更自然的感觉；现有的模拟产品仅使用一种统称自然光的光来同时模拟太阳光和天空光，即未将太阳光部分和天空光部分做区分，而本发明实施例的发光系统相比现有的模拟产品来说，其可以体现天空光和太阳光的完全不同的特性，实现两者照射强度、色温、光谱、角度等参数不同带来的完全不同的效果；同时本发明实施例的发光系统的太阳光模块和天空光模块独立分开，便于后续使用时的电源控制和光学处理，可以实现自然光中太阳光及天空光规律不同的的真实变化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种发光系统，其特征在于，用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的自然光，所述发光系统包括用于模拟所述自然光中的太阳光的太阳光模块，以及用于模拟所述自然光中的天空光的天空光模块，所述太阳光模块的模拟光与所述天空光模块的模拟光结合形成所述自然光。
2.如权利要求1所述的发光系统，其特征在于，所述太阳光模块包括至少一个用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光光谱的第一发光二极管，且所述太阳光模块通过调节所述第一发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的太阳光。
3.如权利要求1所述的发光系统，其特征在于，所述天空光模块包括至少一个用于模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光光谱的第二发光二极管，且所述天空光模块通过调节所述第二发光二极管的使用电流来模拟某单个时间点或多个不同时间点或随着时间持续变化的天空光。
4.如权利要求2所述的发光系统，其特征在于，所述第一发光二极管内设有用于实现太阳光的小角度直射的第一光学结构。
5.如权利要求2所述的发光系统，其特征在于，所述太阳光模块还包括与所述第一发光二极管配合使用的卤素灯和/或金属卤素灯和/或白炽灯和/或汞灯和/或荧光灯。
6.如权利要求2所述的发光系统，其特征在于，所述第一发光二极管具有450nm-650nm段的光谱且所述第一发光二极管的发光光谱与太阳光光谱平均吻合度超过50％。
7.如权利要求3所述的发光系统，其特征在于，所述第二发光二极管内设有用于实现天空光的大角度散射的第二光学结构。
8.如权利要求3所述的发光系统，其特征在于，所述天空光模块还包括与所述第二发光二极管配合使用的卤素灯和/或金属卤素灯和/或白炽灯和/或汞灯和/或荧光灯。
9.如权利要求3所述的发光系统，其特征在于，所述第二发光二极管具有450nm-650nm段的光谱且所述第二发光二极管的发光光谱与天空光光谱平均吻合度超过50％。
10.如权利要求1至9任一项所述的发光系统，其特征在于，所述太阳光模块与所述天空光模块位于同一平面或呈多层叠加或垂直或交叉或正对或背对设置。
11.如权利要求1至9任一项所述的发光系统，其特征在于，所述发光系统还包括分别与所述太阳光模块和天空光模块连接的第一光学模块和第二光学模块，所述第一光学模块用于对所述太阳光模块所模拟的太阳光进行光学处理，所述第二光学模块用于对所述天空光模块所模拟的天空光进行光学处理。
12.如权利要求1至9任一项所述的发光系统，其特征在于，所述发光系统还包括与所述太阳光模块和天空光模块连接且用于对所述太阳光模块所模拟的太阳光和所述天空光模块所模拟的天空光进行统一光学处理的光学模块。
13.如权利要求1至9任一项所述的发光系统，其特征在于，所述发光系统还包括分别与所述太阳光模块和天空光模块连接的第一电源控制模块和第二电源控制模块，所述第一电源控制模块用于对所述太阳光模块的第一发光二极管的电流或功率进行控制，所述第二电源控制模块用于对所述天空光模块的第二发光二极管的电流或功率进行控制。
14.如权利要求1至9任一项所述的发光系统，其特征在于，所述发光系统还包括与所述太阳光模块和天空光模块连接且用于对所述太阳光模块的第一发光二极管及所述天空光模块的第二发光二极管的电流或功率进行控制的电源控制模块。
15.如权利要求1至9任一项所述的发光系统，其特征在于，所述发光系统还包括背景光模块。
16.如权利要求2所述的发光系统，其特征在于，所述第一发光二极管为LED和/或OLED和/或LD。
17.如权利要求3所述的发光系统，其特征在于，所述第二发光二极管为LED和/或OLED和/或LD。
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