CN112113151A - 一种光线可变化的照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光线可变化的照明系统，包括灯体、壳体、机械联动装置和智能控制装置；灯体设置在壳体的内部，并在机械联动装置的驱动下进行轨迹移动和旋转运动；灯体包括呈阵列式排布的光源、与光源相对应的透镜，以及调整所述光源光色变化的控制单元；壳体在底部开设有出射面，光源发出的光线经出射面进行限定出射后，在地面上形成光斑；机械联动装置包括联动件和轨道，所述联动件与灯体驱动连接，所述轨道固定设置在壳体的前、后两面，所述灯体位于轨道之间并沿着轨道运动；智能控制装置通信连接于机械联动装置和控制单元，所述智能控制装置通过控制机械联动装置和控制单元，对灯体的照射角度和光色进行调整。

Description

一种光线可变化的照明系统

技术领域

本发明涉及光学照明的技术领域，尤其是涉及一种光线可变化的照明系统。

背景技术

对于生活在自然环境的人们，生物节律已刻录在我们的基因里，只有变化的光才会激活人的生理周期，而且人类的感官系统已经适应了自然太阳光的变化规律。

因此，模拟太阳光的灯具可以提高人们的生活质量。目前，市面上的这类灯具的光变化较少，依然满足不了人们对节律同步的需求。另外，还有少数模拟了太阳光的变化但对光斑以及类似真实状态下太阳形成的环境相差较远。

为此，有必要开发一种照明系统，使其可模拟太阳光变化的情况，同步人们的生理节律，从照明方面提升生活质量。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种光线可变化的照明系统，基于LED技术的调光调色功能，通过机械联动装置和智能控制装置，对灯体的照射角度和光色进行调整，从而模拟太阳光的光色变化以及从早到晚的光线运动。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种光线可变化的照明系统，包括灯体、壳体、机械联动装置和智能控制装置；

所述灯体设置在壳体的内部，并在机械联动装置的驱动下进行轨迹移动和旋转运动；所述灯体包括呈阵列式排布的光源、与所述光源相对应的透镜，以及调整所述光源光色变化的控制单元；

所述壳体在底部开设有出射面，所述光源发出的光线经出射面进行限定出射后，在地面上形成光斑；

所述机械联动装置包括联动件和轨道，所述联动件固定于壳体的顶面并与灯体驱动连接，所述轨道固定设置在壳体的前、后两面，所述灯体位于轨道之间并沿着轨道运动；

所述智能控制装置通信连接于机械联动装置和控制单元，所述智能控制装置通过控制机械联动装置和控制单元，对灯体的照射角度和光色进行调整。

在该照明系统中，壳体形成密闭式的空腔，其前后两面设置了轨道，而灯体则在轨道中受机械联动装置的驱动下进行运动，同时机械联动装置和灯体上的控制单元受智能控制装置的控制，可以调整灯体的运动轨迹、照明角度，以及光色变化。在灯体中，经过透镜的准直处理，形成了准直光束，从而从壳体底部的出射面出射，在形成与出射面形状相似的明亮地面光斑。

智能控制装置根据设定的模拟场景，通过机械联动装置和控制单元控制灯体的转动和移动，实现出射光线随时间推移而自然的发生变化，满足人们对自然舒适的场景变化的需求。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述灯体还包括散热件、稳定件和转轴，所述稳定件固定设置在散热件和光源的上方，所述转轴贯穿于稳定件中，并架设于所述轨道之间，所述转轴在靠近稳定件处套设有转轮。

稳定件主要起到固定散热件和光源（灯板）的作用，使其稳定且可进行旋转，转轴在靠近稳定件处套设有转轮，转轮没有完全覆盖转轴的端部，即在转轴的端部还露出柱状的轴体，从而架设到轨道上。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述灯体还包括光斑整形件和支架，所述光斑整形件通过支架固定设置在透镜的下方。

光线由光源出射，经透镜准直后在透镜出光面的光斑需要修正，设置光斑整形件可以使投射出的光斑的均匀度得到进一步提高。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述联动件包括第一滑轮、第二滑轮和链条，所述第一滑轮和第二滑轮由电机驱动连接；所述链条缠绕于第一滑轮和第二滑轮上，并与所述转轮配合卡接。

缠绕在第一滑轮和第二滑轮的链条，其齿牙与转轮的齿牙咬合，当两个滑轮同时旋转时，链条被放长，从而驱动灯体顺着既定轨道滑动。当需要旋转时，调整第一滑轮和第二滑轮的相对速度，由于齿牙咬合可适当控制稳定器的旋转角度。根据实际模拟参数，导入智能控制装置，对灯体进行实时调整，实现对光束运动的控制。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述轨道设置有外轨道和内轨道，所述外轨道位于内轨道的上方，且外轨道的宽度比内轨道的宽度大。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述链条带动转轮在外轨道中移动，所述转轴在内轨道中移动。

链条在位于上方且较宽的外轨道上，且驱动转轮进行移动，转轴的柱状轴体则架设在内轨道上并进行移动。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述轨道为V形结构或U形结构，确保灯体可以在壳体中顺利实现轨迹移动和旋转。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述透镜为全内反射透镜。全内反射（TIR）透镜具有准直光线的功能，可以调整光源光束的空间分布，使得光束在出射面分布均匀且多数集中出射。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述出射面形状为圆形、椭圆形、矩形或三角形。根据设计的需要，将出射面的形状进行设计，光线经出射面投射出与出射面相似形状的明亮光斑。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述支架对光斑整形件进行固定，并对光斑整形件与透镜的距离进行调节。支架参与控制光斑整形件与透镜的距离，对杂散光进行阻隔。

基于上述的技术方案，本发明取得的技术效果为：

（1）本发明提供的光线可变化的照明系统，一方面，在光学设计上通过阵列式排布的光源与全内反射透镜进行对应配光，并进行准直处理和光斑整形，可极大缩小无光区域，提高光线分布的均匀度，还可对光源进行多色温调节，可模拟太阳光的光色变化；另一方面，通过机械联动装置驱动灯体的轨迹移动和旋转，模拟太阳光从日出到日落过程中投照光斑的变化。

（2）在本发明的光线可变化的照明系统，智能控制装置通过机械联动装置和控制单元，对灯体的照射角度和光色进行调整，从而模拟太阳光的光色变化以及从早到晚的光线运动，使其更好地符合太阳光变化环境，对人体的生理节律起到辅助作用；在一些缺乏光照和节律不规律的环境中，该照明系统能极大地发挥作用，对光照进行补偿。

附图说明

图1为本发明的光线可变化的照明系统的截面图。

图2为本发明的光线可变化的照明系统的组装成品图。

图3为本发明的照明系统的灯体的局部结构示意图。

图4为本发明的照明系统的灯体的截面图。

图5为本发明的照明系统的光源与透镜的配合示意图。

图6为本发明的照明系统形成地面光斑的示意图。

图7为本发明的照明系统的机械联动装置的截面图。

图8为本发明的机械联动装置驱动灯体的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合附图和具体的实施例对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

图1和图2分别给出了本实施例的光线可变化的照明系统的截面图和组装成品图，图3和图4分别给出了本实施例的灯体的局部结构示意图和截面图，图5则为本实施例的照明系统的光源与透镜的配合示意图，结合参考图1~图5，

一种光线可变化的照明系统，包括灯体1、壳体2、机械联动装置3和智能控制装置4；壳体2为箱体式结构，其底部开设有出射面21，壳体内部形成的空腔用于容纳灯体1、机械联动装置3和智能控制装置4。

设置在壳体2内部的灯体为发光源，其包括光源11、透镜12、控制单元13、散热件14、稳定件15、转轴16、光斑整形件17和支架18；参考图5，光源11呈阵列式排布，并与透镜相对应，透镜为透镜为全内反射透镜，该具有准直光线的功能，可以将朗伯型LED光源的光线加以准直。

由于出光面较大，且需要出光均匀，本实施例的光源形成多光源紧密排布的方式，也可对应于出射面21匹配适当的光源分布。全反射透镜，通过调整光源光束的空间分布，使得光束在出射面分布均匀且多数集中出射。

散热件14固定在光源11的上方，对光源11进行有效散热，而进一步地，稳定件15固定设置在散热件14的上方，转轴16则贯穿于稳定件15中。稳定件主要起到固定散热件14和光源11的作用，使其稳定且可进行旋转。

参考图4，光斑整形件17通过支架18设置在透镜12的下方，光线由光源11出射，经透镜12准直后在透镜出光面的光斑需要修正，设置光斑整形件17可以使投射出的光斑的均匀度得到进一步提高。光斑整形件可以为基于瑞利散射原理制备得到的扩散板，在该扩散板中，小分子颗粒间隙形成瑞利散射实现模拟天空散射。而支架18对光斑整形件17进行固定，其对光斑整形件17与透镜12的距离进行调节，并可对杂散光进行阻隔。

需要说明的是，控制单元13设置在灯体的内部，其与智能控制装置4通信连接并受其控制，从而对光源11的光色变化进行调节。

在运动方式上，灯体1是在机械联动装置3的驱动下进行轨迹移动和旋转运动，在运动过程中，光源11发出的光线经出射面21进行限定出射后，在地面上形成光斑。这种限定出射，是根据设计的需要，对出射面21形状设定为圆形、椭圆形、矩形或三角形，光源发出的光线经出射面投射出与出射面相似形状的明亮光斑。如图6的照明系统形成地面光斑的示意图所示，由于本实施例的出射面21为矩形，故投射出的地面光斑22也为矩形。

图7和图8分别给出了本实施例的照明系统的机械联动装置的截面图，以及机械联动装置驱动灯体的示意图，结合参考图7和图8机械联动装置3包括联动件31和轨道32，联动件31固定于壳体2的顶面并与灯体1驱动连接，轨道32固定设置在壳体2的前、后两面，灯体1位于轨道32之间并沿着轨道运动。根据设计的需要和灯体的轨迹运动需求，轨道32可设置为V形结构或U形结构，确保灯体可以在壳体中顺利实现轨迹移动和旋转，在本实施例中，轨道32为V形结构。

进一步地，联动件31包括第一滑轮311、第二滑轮312和链条313，第一滑轮311和第二滑轮312由电机驱动连接，链条313缠绕于第一滑轮311和第二滑轮312上，并与转轮161配合卡接。第一滑轮311和第二滑轮312可以设置为位置对称，以及相同的滑轮半径。

与链条313相对应地，转轴16在靠近稳定件15处套设有转轮161，而转轮是没有完全覆盖转轴16的端部，即在转轴的端部还露出柱状的轴体，从而架设到轨道32上。

缠绕在第一滑轮311和第二滑轮312的链条313，其齿牙与转轮161的齿牙咬合，当两个滑轮同时旋转时，链条被放长，从而驱动灯体顺着既定轨道滑动

链条313可以分为不同的段域，从滑轮端出发的一段可以是没有齿牙，而中间段则是设置为有齿牙的条形链。

当灯体1需要旋转时，通过调整第一滑轮311和第二滑轮312的相对速度，由于链条313与转轮161的齿牙咬合可适当控制稳定器的旋转角度。根据实际模拟参数，导入智能控制装置，对灯体进行实时调整，实现对光束运动的控制。

需要说明的是，轨道32设置有外轨道321和内轨道322，外轨道321位于内轨道322的上方，且外轨道321的宽度比内轨道322的宽度大。链条313带动转轮在外轨道中移动，所述转轴在内轨道中移动。链条在位于上方且较宽的外轨道上，且驱动转轮进行移动，转轴的柱状轴体则架设在内轨道上并进行移动。对轨道进行划分，使灯体能有序进行轨迹移动。

更需要说明的是，智能控制装置4通信连接于机械联动装置3和控制单元13，这种通信连接可以是无线通信连接，比如WIFI、蓝牙（Bluetooth）、射频等无线通信连接方式。

智能控制装置4根据设定的模拟场景，通过控制机械联动装置3和控制单元13控制灯体的转动和移动，对灯体1的照射角度和光色进行调整，实现出射光线随时间推移而自然的发生变化，满足人们对自然舒适的场景变化的需求。

本实施例提供的光线可变化的照明系统，一方面，在光学设计上通过阵列式排布的光源与全反射透镜进行对应配光，并进行准直处理和光斑整形，可极大缩小无光区域，提高光线分布的均匀度，还可对光源进行多色温调节，模拟太阳光的光色变化；另一方面，通过机械联动装置驱动灯体的轨迹移动和旋转，灯体可在壳体内按设定好的方式运动，而光源的光线则在出光面范围之间以不同角度随时间变化，光源的色温随时间需求，调节出不同的光色，模拟太阳光从日出到日落过程中投照光斑的变化，使其更好地符合太阳光变化环境，对人体的生理节律起到辅助作用；在一些缺乏光照和节律不规律的环境中，该照明系统能极大地发挥作用，对光照进行补偿。

以上内容仅仅为本发明的结构所作的举例和说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光线可变化的照明系统，其特征在于，包括灯体（1）、壳体（2）、机械联动装置（3）和智能控制装置（4）；

所述灯体（1）设置在壳体（2）的内部，并在机械联动装置（3）的驱动下进行轨迹移动和旋转运动；所述灯体（1）包括呈阵列式排布的光源（11）、与所述光源相对应的透镜（12），以及调整所述光源（11）光色变化的控制单元（13）；

所述壳体（2）在底部开设有出射面（21），所述光源发出的光线经出射面（21）进行限定出射后，在地面上形成光斑；

所述机械联动装置（3）包括联动件（31）和轨道（32），所述联动件（31）固定于壳体（2）顶面并与灯体（1）驱动连接，所述轨道（32）固定设置在壳体（2）的前、后两面，所述灯体（1）位于轨道（32）之间并沿着轨道运动；

所述智能控制装置（4）通信连接于机械联动装置（3）和控制单元（13），所述智能控制装置（4）通过控制机械联动装置（3）和控制单元（13），对灯体（1）的照射角度和光色进行调整。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述灯体（1）还包括散热件（14）、稳定件（15）和转轴（16），所述稳定件（15）固定设置在散热件（14）和光源（11）的上方，所述转轴（16）贯穿于稳定件（15）中，并架设于所述轨道（32）之间，所述转轴（16）在靠近稳定件（15）处套设有转轮（161）。

3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述灯体（1）还包括光斑整形件（17）和支架（18），所述光斑整形件（17）通过支架（18）固定设置在透镜（12）的下方。

4.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述联动件（31）包括第一滑轮（311）、第二滑轮（312）和链条（313），所述第一滑轮（311）和第二滑轮（312）由电机驱动连接；所述链条（313）缠绕于第一滑轮（311）和第二滑轮（312）上，并与所述转轮（161）配合卡接。

5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述轨道（32）设置有外轨道（321）和内轨道（322），所述外轨道（321）位于内轨道（322）的上方，且外轨道（321）的宽度比内轨道（322）的宽度大。

6.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，所述链条（313）带动转轮（161）在外轨道（321）中移动，所述转轴（16）在内轨道（322）中移动。

7.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述轨道（32）为V形结构。

8.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述透镜（12）为全内反射透镜。

9.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述出射面（21）形状为圆形、椭圆形、矩形或三角形。

10.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述支架（18）对光斑整形件（17）与透镜（12）的距离进行调节。

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