CN113007670B - 一种灯具 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种灯具，该灯具包括光源、匀光件、聚光件、反射件以及瑞利散射件；光源用于发射初始光束；匀光件位于光源的出光侧，匀光件用于接收初始光束，并将初始光束进行均光后形成对外射出的匀光光束；聚光件位于匀光件的出光侧，聚光件用于接收匀光光束以形成聚光光束，且聚光光束的光束角度小于匀光光束的光束角度；反射件位于聚光件的出光侧，反射件用于全反射进入反射件的聚光光束以形成反射光束；瑞利散射件位于反射光束的射出方向上，瑞利散射件用于将射入的反射光束进行散射和透射，以使灯具的出光面呈蓝色以及形成射向待照射物体的类似阳光照射的照明光斑。本申请提供的灯具在模拟阳光照射时光照效果更好且更有利于体积小型化。

Description

一种灯具

技术领域

本申请属于照明装置技术领域，更具体地说，是涉及一种灯具。

背景技术

目前，对于密闭室内空间的照明，大多采用普通的灯光照明方式，但是，在这种照明方式下，许多封闭的室内空间会看起来比较幽闭，而且在此环境下。人眼是难以看到太阳光的，从而容易让人感觉抑郁烦躁，不利于人们的身心健康以及工作效率等的提高。针对此问题，照明行业内提出了一种可以模拟阳光照射的灯具，即市面上所说的蓝天灯或天空灯，该天空灯射出的光线可以类似太阳光一样，从特定的角度照射到待照射物体(例如但不限于墙壁或地板等)，并形成具有明暗边界的照明光斑，同时，通过天空灯的特殊散射作用，还可以在呈现类似阳光照射的场景的同时，同步呈现出蓝色天空的景象，这样，就能使人们感觉处于类似有阳光的大自然环境中，使得人们对照明的感觉舒适度得以提升，并降低抑郁烦躁等不良情绪的影响。然而，现在市面上的天空灯，由于光路设计复杂，故还存在模拟阳光照射时光照效果不佳以及体积较大等缺点，需要进一步改进。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种灯具，以解决现有技术中存在的灯具在模拟阳光照明时光照效果不佳以及体积较大的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种灯具，包括：

光源，用于发射初始光束；

匀光件，位于光源的出光侧，匀光件用于接收初始光束，并将初始光束进行均光后形成对外射出的匀光光束；

聚光件，位于匀光件的出光侧，聚光件用于接收匀光光束以形成聚光光束，且聚光光束的光束角度小于匀光光束的光束角度；

反射件，位于聚光件的出光侧，反射件用于全反射进入反射件的聚光光束以形成反射光束；以及，

瑞利散射件，位于反射光束的射出方向上，瑞利散射件用于将射入的反射光束进行散射和透射，以使灯具的出光面呈蓝色以及形成射向待照射物体的类似阳光的照明光斑。

可选地，匀光件为积分匀光棒，积分匀光棒具有沿轴向分布的两端，其中靠近光源的一端端面为第一入光面，远离光源的另一端端面为第一出光面；

第一入光面与第一出光面均与光源的出光面平行，且积分匀光棒的轴向与光源的出光面垂直。

可选地，光源包括高色温白光光谱光源、低色温白光光谱光源以及红外光谱光源中的一种或者组合。

可选地，聚光件包括沿光路间隔并行设置的多个聚光透镜，聚光透镜包括位于朝向匀光件一侧并呈平面设置的第二入光面，以及朝向反射件的方向凸出并呈弧面设置的第二出光面。

可选地，匀光光束的光束角度大于85度，聚光光束的光束角度小于或等于52度。

可选地，匀光件与多个聚光透镜均呈共光轴设置，且聚光光束的出光方向与聚光透镜的光轴平行。

可选地，反射件包括近场反射镜和远场反射镜；近场反射镜具有第一反射面，远场反射镜具有与第一反射面相对的第二反射面；

聚光光束与第一反射面之间具有第一反射夹角，聚光光束的出光方向与第二反射面之间具有第二反射夹角。

可选地，近场反射镜和远场反射镜均位于瑞利散射件与聚光件之间，且远场反射镜位于近场反射镜的上方，第一反射夹角和第二反射夹角的角度范围均为45度±20度。

可选地，瑞利散射件呈板状，瑞利散射件中分散有多个散射粒子，且散射粒子的粒径范围为390nm至455nm。

可选地，光源、匀光件、聚光件以及反射件均位于瑞利散射件远离待照射物体的一侧。

本申请提供的灯具的有益效果在于：与现有技术相比，在本申请中，当安装在天窗上的灯具开启后，设于灯具内部的光源就会发出用于照明的初始光束；该初始光束进入匀光件后，匀光件就能对该光束进行光线均匀处理以转换成匀光光束，从而使得从匀光件射出的匀光光束能达到光色均匀的效果，从而有利于提高灯具的最终光照效果；然后，由于匀光光束的光束角度通常较大，故为尽可能避免光量损失并压缩光路行进空间，在匀光光束的出光光路上还设有聚光件，该聚光件可以将大角度的匀光光束进行聚光，从而转换为光束角度更小的聚光光束；然后，为了有利于缩减天窗空间尺寸，聚光光束会通过反射件而实现光路方向的转折，并通过反射件的全反射作用而转换成以预设角度射入瑞利散射件的反射光束；最后，该反射光束经过瑞利散射件时，瑞利散射件内部的散射粒子会对反射光束中的短波长光进行瑞利散射，可使得灯具的出光面呈蓝色，即在瑞利散射件上形成类似蓝天景象的出光效果，同时，反射光束中的长波长光则透过瑞利散射件而形成射向待照射物体照明光斑，该照明光斑在待照射物体上显现出类似阳光照射具有明暗边界的光照特点，而且该照明光斑还呈现出像自然太阳光从窗户入射的似矩形、梯形等形状。由上述光路结构描述可知，在本申请的技术方案中，本灯具的光路设计更加简单可靠，并且通过光源、匀光件、聚光件、反射件以及瑞利散射件各个部件之间的协同强化作用，能够获得更好的类似阳光照射的光照效果以及呈现蓝天景象，从而能有效增强室内空间的延伸感，使人的心情更加愉悦开朗，有利于身心健康；同时，通过匀光件、聚光件以及反射件之间的光路配合与合适的位置配置，本灯具还可以有效缩减光束实际所需的行进空间，进而有利于灯具的体积小型化并起到一定的压缩天窗尺寸的作用。

附图说明

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

图1为本申请实施例提供的灯具的光路结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	光源	200	匀光件
300	聚光件	400	反射件
				500	瑞利散射件	210	第一入光面
220	第一出光面	310	聚光透镜
				320	第二入光面	330	第二出光面
600	待照射物体	410	近场反射镜
				411	第一反射面	420	远场反射镜
421	第二反射面

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，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。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例提供一种灯具。

请参阅图1和图2，在一实施例中，该灯具包括光源100、匀光件200、聚光件300、反射件400以及瑞利散射件500。具体来说，光源100用于发射初始光束；匀光件200位于光源100的出光侧，匀光件200用于接收初始光束，并将初始光束进行均光后形成对外射出的匀光光束；聚光件300位于匀光件200的出光侧，聚光件300用于接收匀光光束以形成聚光光束，且聚光光束的光束角度小于匀光光束的光束角度；反射件400位于聚光件300的出光侧，反射件400用于全反射进入反射件400的聚光光束以形成反射光束；瑞利散射件500位于反射光束的射出方向上，瑞利散射件500用于将射入的反射光束进行散射与透射，其中，反射光束中的短波长的光经过瑞利散射件500的散射作用后，可使得灯具的出光面呈蓝色，即在瑞利散射件500上形成类似蓝天景象的出光效果，同时，反射光束中的长波长的光则透过瑞利散射件500，以形成射向待照射物体600的类似阳光照射的照明光斑。

基于此结构设计，在本实施例中，当安装在天窗上的灯具开启后，设于灯具内部的光源100就会发出用于照明的初始光束；该初始光束进入匀光件200后，匀光件200就能对该光束进行光线均匀处理以转换成匀光光束，从而使得从匀光件200射出的匀光光束能达到光色均匀的效果，从而有利于提高灯具的最终光照效果；然后，由于匀光光束的光束角度通常较大，故为尽可能避免光量损失并压缩光路行进空间，在匀光光束的出光光路上还设有聚光件300，该聚光件300可以将大角度的匀光光束进行聚光，从而转换为光束角度更小的聚光光束；然后，为了有利于缩减天窗空间尺寸，聚光光束会通过反射件400而实现光路方向的转折，并通过反射件400的全反射作用而转换成以预设角度射入瑞利散射件500的反射光束；最后，该反射光束经过瑞利散射件500时，瑞利散射件500内部的散射粒子会对反射光束中的短波长光进行瑞利散射，可使得灯具的出光面呈蓝色，即在瑞利散射件500上形成类似蓝天景象的出光效果，同时，反射光束中的长波长光则透过瑞利散射件500而形成射向待照射物体600照明光斑，该照明光斑在待照射物体600上显现出具有明暗边界的类似阳光照射的光照特点，而且该照明光斑还呈现出像自然太阳光从窗户入射的似矩形、梯形等形状。由上述光路结构描述可知，在本申请的技术方案中，本灯具的光路设计更加简单可靠，并且通过光源100、匀光件200、聚光件300、反射件400以及瑞利散射件500各个部件之间的协同强化作用，能够获得更好的类似阳光照射的光照效果以及呈现蓝天景象，从而能有效增强室内空间的延伸感，使人的心情更加愉悦开朗，有利于身心健康；同时，通过匀光件200、聚光件300以及反射件400之间的光路配合与合适的位置配置，本灯具还能有效缩减光束实际所需的行进空间，进而有利于灯具的体积小型化并起到一定的压缩天窗尺寸的作用。

在此需说明的是，本灯具具体为一种蓝色的天空灯，又名蓝天灯或青空灯等，其主要原理是利用瑞利散射来模拟出类似蓝色天空以及阳光照射的景象。具体来说，瑞利散射又称“分子散射”，灯具的瑞利散射件500内部包含有许多分散的且粒子尺度小于入射光波长十分之一的散射粒子，当光线进入到瑞利散射件500后，其在各个方向上的散射强度是不一样的，而且该散射强度与入射光的频率四次方呈正比，如此，就会造成蓝色光散射较多，从而使得灯具呈现出类似蓝天的蓝色景象。在此，待照射物体600可以是墙壁、地板等，灯具的具体安装位置以及照明光斑的照射位置均可以根据实际需求设置，在此不做限制。此外，本灯具除了前述的光源100、匀光件200、聚光件300、反射件400以及瑞利散射件500之外，还包括灯具的壳体(未图示)、控制装置(未图示)、电源装置(未图示)等部件，光源100、匀光件200、聚光件300以及反射件400均设置在灯具的壳体内，控制装置包括内置在壳体中的主控板以及控制灯具开闭调节的控制终端(例如但不限于开关、遥控器或移动终端等)，电源装置可为光源100以及控制装置等提供电能。

在一实施例中，光源100包括高色温(5000K至6500K)白光光谱光源、低色温(2700K至3500K)白光光谱光源以及红外光谱光源中的一种或者组合。例如，本灯具可同时采用2700K的低色温白光光谱光源以及6500K的高色温白光光谱光源，然后通过电源的调光，从而可形成2700K～6500K之间任何一种色温。可以理解，由于自然界的太阳光光谱为范围极为宽阔的连续谱，通常包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等几个波谱范围，因此，为取得更好的类似阳光照射的光照效果，光源100应优选高色温白光光谱光源、低色温白光光谱光源以及红外光谱光源三者均包括的组合形式，这样，就能够尽可能的模拟到自然界太阳光的光谱构成，进而取得更好的模拟太阳光照射的光照效果。当然，于其他实施例中，光源的光谱结构还能够根据实际需求设置，例如可以单独选择高色温白光光谱光源，或者低色温白光光谱光源，或者由多个单色光源组成的混合光源，或者多个不同类型的光源的组合等。在此，光源100优选LED光源，其中，为更好的实现光源的组合以及更加充分均匀的照亮瑞利散射件500的整个区域，光源可以是由多个LED灯珠阵列形成的LED光源阵列。

请参阅图2，在一实施例中，匀光件200优选为积分匀光棒，当然，于其他实施例中，匀光件200还可以是微透镜阵列，或积分匀光棒加菲涅尔透镜组等，只要是能满足对进入匀光件200的光线具有光色均匀的效果即可，但在本实施例中，优选积分匀光棒是因为其具有结构简单成本低且匀光效果可靠的优势。积分匀光棒通常由耐高温(材质耐温应大于120摄氏度)的光学塑料或光学玻璃制成，其中光学塑料可选用例如但不限于PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)或PMMA(Polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等，其原理是通过在积分匀光棒内的多次全反射而达到匀色匀光的光学效果。

具体在本实施例中，该积分匀光棒为实心棒，其截面呈方形，积分匀光棒具有沿轴向分布的两端，在沿其轴向方向上，靠近光源100的一端端面为第一入光面210，远离光源100的另一端端面为第一出光面220，初始光束从第一入光面210进入到积分匀光棒，并在积分匀光棒的内部多次全反射达到光色均匀的效果后再从第一出光面220射出，此时，初始光束就通过积分匀光棒的积分匀化作用而转化成了匀光匀色的匀光光束；第一入光面210与第一出光面220形状相等并均与光源100的出光面平行，且积分匀光棒的轴向与光源100的出光面垂直，如此，可使得初始光束尽可能进入到积分匀光棒中，以减少光量损失并获得更好的匀色匀光效果。此外，还可以进一步优选光源100的出光面小于或等于第一入光面210设置，当然，光源100的出光面也可进一步与第一入光面210贴合，此设置能进一步避免光量损失对灯具光照效果的影响。

请参阅图1和图2，在一实施例中，聚光件300包括沿光路间隔并行设置的多个聚光透镜310，聚光透镜310包括位于朝向匀光件200一侧并呈平面设置的第二入光面320，以及朝向发射件的方向凸出并呈弧面设置的第二出光面330。换言之，具体在本实施例中，聚光透镜310均为平凸透镜，聚光件300则由三个平凸透镜间隔平行组成，最靠近匀光件200的聚光透镜310的一侧平面为第二入光面320，最远离匀光件200的聚光透镜310的一侧外图弧面即为第二出光面330，匀光光束从第二入光面320进入第一个聚光透镜310中，并依次经过这三个聚光透镜310的折射，当从第二出光面330射出时，就转换成了光束角度较小的聚光光束，这样，可使得聚光光束的光束直径较小，进而与之配套的反射件400的体积也可以设置得更小，从而有利于灯具的进一步小型化。在此，根据匀光光束的光束直径以及第一出光面220与第二入光面320之间的距离远近，匀光光束照射在第二入光面320上时，应完全位于第二入光面320的区域内，如此，可尽可能减少光路传输中的光量损失并取得更好的聚光效果。然本设计不限于此，聚光件300还可以是其他类型的透镜或透镜组合，例如但不限于是有利于缩小透镜尺寸的菲捏尔透镜等，甚至还可以是其他同样具有聚光功能的光学元件，并不限定于透镜聚光。

进一步地，在一实施例中，匀光光束的光束角度大于85度，聚光光束的光束角度小于或等于52度，由此可见，聚光件300对光束的聚光作用是比较明显的。特别地，在最优化的匀光聚光设置下，匀光件200与多个聚光透镜310均呈共光轴设置，且聚光光束的出光方向与聚光透镜310的光轴平行。此时，聚光件300也可看成是一个准直器，聚光光束为与聚光件300的光轴平行的准直光束。

请参阅图1，在一实施例中，光源100、匀光件200、聚光件300以及反射件400均位于瑞利散射件500远离待照射物体600的一侧，从而可在待照射物体600例如墙面上打出平行四边形或梯形的照明光斑，该照明光斑与自然界的阳光经过窗户打在墙上的光斑是非常接近的。当然，于其他实施例中，光源100、匀光件200、聚光件300以及反射件400与瑞利散射件500之间的位置关系也可以根据实际需求设置。

请参阅图1，在一实施例中，反射件400包括近场反射镜410和远场反射镜420；近场反射镜410具有第一反射面411，远场反射镜420具有与第一反射面411相对的第二反射面421；聚光光束与第一反射面411之间具有第一反射夹角，聚光光束的出光方向与第二反射面421之间具有第二反射夹角。第一反射夹角和第二反射夹角的优先角度范围为45度±20度。具体地，近场反射镜410和远场反射镜420均位于瑞利散射件500与聚光件300之间，且远场反射镜420位于近场反射镜410的上方，第一反射夹角大于或等于第二反射夹角，如此，经过近场反射镜410和远场反射镜420两级反射后，射向瑞利反射件400的反射光束就会具有与瑞利反射件400的尺寸更适配的扩散角，也就是说，反射光束会更加均匀分散的照射到瑞利散射件500的绝大部分区域，进而使得灯具的出光会更加均匀，有利于提高灯具的光照效果。

请参阅图1，在一实施例中，瑞利散射件500呈板状，且瑞利散射件500中分散有多个散射粒子，当然，于其他实施例中，根据实际的照明需求或室内设计要求，瑞利散射件500也可以是其他形状设置，但瑞利散射件500通常呈板状设置，以获得更大的出光面。瑞利散射件500的基材为光学塑料或光学玻璃，其中光学塑料可选用例如但不限于PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)或PMMA(Polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等，然后在这些光学材料中加入一定量的散射粒子后一体成型为板状而制成，这些散射粒子均匀散布在光学板件中，以增加对蓝光的散射作用，进而制造出类似蓝天的显示效果。进一步地，在本实施例中，散射粒子的粒径范围优选为390nm至455nm，从而可获得更好的蓝光散射作用，以及取得更好的蓝天景象显示效果。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种灯具，其特征在于，包括：

光源，用于发射初始光束；

匀光件，位于所述光源的出光侧，所述匀光件用于接收所述初始光束，并将所述初始光束进行均光后形成对外射出的匀光光束；所述匀光件为积分匀光棒，所述积分匀光棒为实心棒，所述积分匀光棒具有沿轴向分布的两端，其中靠近所述光源的一端端面为第一入光面，远离所述光源的另一端端面为第一出光面；所述第一入光面与所述第一出光面均与所述光源的出光面平行，且所述积分匀光棒的轴向与所述光源的出光面垂直；

聚光件，位于所述匀光件的出光侧，所述聚光件用于接收所述匀光光束以形成聚光光束，且所述聚光光束的光束角度小于所述匀光光束的光束角度；

反射件，位于所述聚光件的出光侧，所述反射件用于全反射进入所述反射件的所述聚光光束以形成反射光束；所述反射件包括近场反射镜和远场反射镜，所述近场反射镜和所述远场反射镜均位于瑞利散射件与所述聚光件之间，且所述远场反射镜位于所述近场反射镜的上方；以及，

所述瑞利散射件，位于所述反射光束的射出方向上，所述瑞利散射件用于将射入的反射光束进行散射和透射，以使所述灯具的出光面呈蓝色以及形成射向待照射物体的类似阳光照射的照明光斑。

2.如权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述光源包括高色温白光光谱光源、低色温白光光谱光源以及红外光谱光源中的一种或者组合。

3.如权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述聚光件包括沿光路间隔并行设置的多个聚光透镜，所述聚光透镜包括位于朝向所述匀光件一侧并呈平面设置的第二入光面，以及朝向所述反射件的方向凸出并呈弧面设置的第二出光面。

4.如权利要求3所述的灯具，其特征在于，所述匀光光束的光束角度大于85度，所述聚光光束的光束角度小于或等于52度。

5.如权利要求4所述的灯具，其特征在于，所述匀光件与多个所述聚光透镜均呈共光轴设置，且所述聚光光束的出光方向与所述聚光透镜的光轴平行。

6.如权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述近场反射镜具有第一反射面，所述远场反射镜具有与所述第一反射面相对的第二反射面；

所述聚光光束与所述第一反射面之间具有第一反射夹角，所述聚光光束的出光方向与所述第二反射面之间具有第二反射夹角。

7.如权利要求6所述的灯具，其特征在于，所述第一反射夹角和所述第二反射夹角的角度范围均为45度±20度。

8.如权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述瑞利散射件呈板状，所述瑞利散射件中分散有多个散射粒子，且所述散射粒子的粒径范围为390nm至455nm。

9.如权利要求1至8任一项所述的灯具，其特征在于，所述光源、所述匀光件、所述聚光件以及所述反射件均位于所述瑞利散射件远离所述待照射物体的一侧。

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