CN214009137U - 一种仿自然光照明光源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种仿自然光照明光源。该仿自然光照明光源由光源阵列、透镜阵列、聚合物分散液晶板组成；光源阵列放置于透镜阵列及聚合物分散液晶板之后；光源阵列用于提供照明用的光能；透镜阵列可将光源阵列发出的光线进行定向投射，以仿照太阳发出的自然光进行照明；聚合物分散液晶板可在透明和散射状态间切换，用于实现光线的投射方式控制，使得本仿自然光照明光源投射的光线在定向投射和散射方式间切换；定向投射方式中，本仿自然光照明光源可模拟晴天太阳光定向照射效果；散射方式中，本仿自然光照明光源可模拟阴天时的散射光照效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电技术，更具体地说，本实用新型涉及基于透镜阵列的显示技术。
背景技术
室内照明通常采用白炽灯、日光灯管、LED光源等传统光源装置，上述光源装置发射的光线没有特定的投射方向。本实用新型利用立体显示原理，提出了一种仿自然光照明光源，该仿自然光照明光源通过透镜阵列完成光线的定向投射并提供照明的光能，以仿照太阳发出的自然光进行照明。相对于传统灯具，其光线具有明显的投影方向特性，使得室内光照更加自然、舒适，因此适用于居家、办公、商业物业等应用环境。
实用新型内容
本实用新型提出了一种仿自然光照明光源。附图1为该仿自然光照明光源的结构示意图。该仿自然光照明光源由光源阵列、透镜阵列、聚合物分散液晶板组成。光源阵列放置于透镜阵列及聚合物分散液晶板之后。光源阵列用于提供照明用的光能。透镜阵列可将光源阵列发出的光线进行定向投射，以仿照太阳发出的自然光进行照明。聚合物分散液晶板可在透明和散射状态间切换，用于实现光线的投射方式控制，使得本仿自然光照明光源投射的光线在定向投射和散射方式间切换。定向投射方式中，本仿自然光照明光源可模拟晴天太阳光定向照射效果；散射方式中，本仿自然光照明光源可模拟阴天时的散射光照效果。
进一步的，请参考图2，光源阵列由点光源在平面内形成二维分布构成。
进一步的，请参考图1，光源阵列中的部分点光源点亮后，这些点亮的点光源发射的光线可经过透镜阵列进行定向投射。优选地，光源阵列到透镜阵列的距离等于透镜阵列的焦距，点亮的点光源其周期节距与透镜阵列的节距相同，从而使得每个点光源通过透镜阵列投射的光线方向保持一致。点亮另一部分的点光源可使得光线投射方向发生改变。
请参考图3，聚合物分散液晶板上下两层聚合物材料上设置有电极，电极之间设置有均匀分布的液晶微粒，可在散射和透明两种状态间进行切换。当在电极间施加电压时，液晶微粒的折射率与聚合物的折射率基本匹配，聚合物液晶板呈透明态，入射光不会发生散射。请参考图1，当聚合物分散液晶板呈透明态时，可使定向投射的光线按原方向传播，从而模拟晴天太阳光定向照射效果。当在聚合物分散液晶板的电极上不施加电压时，电极间不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率不与聚合物的折射率匹配，入射光线被强烈散射。当聚合物分散液晶板呈散射态时，可将原定向投射光线散射到各个方向，从而模拟阴天时的散射光照效果。
可选地，透镜阵列及聚合物分散液晶层的前后位置关系可以互换，当聚合物分散液晶板放置于光源阵列和透镜阵列之间时，光线未达到透镜阵列时就已经被散射到各个方向。
可选地，请参考图4，透镜阵列可由正交放置的两张柱透镜光栅耦合制备。
可选地，当不需要进行光线散射时，聚合物分散液晶层可以移除。
可选地，光源阵列中的点光源由LED光源构成。
可选地，光源阵列中的点光源可增加限制光线投射方向的光学元件，以保证其发射的光线不会由相邻的其他透镜投射到其他方向。
综上所述，本实用新型的一种仿自然光照明光源，可提供两种照明方式，一种为模拟晴天太阳光定向照射的照明方式，另一种为模拟阴天时的散射光照效果，从而使得照明效果更加自然、舒适。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本实用新型的结构原理示意图。
图2为本实用新型中光源阵列的结构示意图。
图3为本实用新型中聚合物分散液晶板原理示意图。
图4为本实用新型中透镜阵列的一种制备方式。
图标：100-光源阵列；200-透镜阵列；300-聚合物分散液晶板；101-点光源；210-第一柱透镜光栅；220-第二柱透镜光栅。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例
图1为本实施例提供的仿自然光照明光源的结构示意图。图中x坐标表示空间中的水平方向，y坐标表示空间中的垂直方向，z表示与x-y平面垂直的方向。请参照图1，本实施例提供的仿自然光照明光源由光源阵列100、透镜阵列200、聚合物分散液晶板300组成。光源阵列100放置于透镜阵列200及聚合物分散液晶板300之后，透镜阵列200放置于光源阵列100和聚合物分散液晶板300之间。光源阵列100用于提供照明用的光能。透镜阵列200可将光源阵列100发出的光线进行定向投射，以仿照太阳发出的自然光进行照明。聚合物分散液晶板300可在透明和散射状态间切换，用于实现光线的投射方式控制，使得本仿自然光照明光源投射的光线在定向投射和散射方式间切换。定向投射方式中，本仿自然光照明光源可模拟晴天太阳光定向照射效果；散射方式中，本仿自然光照明光源可模拟阴天时的散射光照效果。
进一步的，请参考图2，光源阵列100由点光源101在平面内形成二维分布构成，具体的，光源阵列中的点光源101由LED光源构成。
进一步的，请参考图4，透镜阵列200由正交放置的第一柱透镜光栅210及第二柱透镜光栅220耦合而成。
进一步的，请参考图1，光源阵列100到透镜阵列200的距离等于透镜阵列200的焦距。光源阵列100中的部分点光源101点亮后，这些点亮的点光源101发射的光线可经过透镜阵列200进行定向投射。本仿自然光照明光源作定向投射时，点亮的点光源101其周期节距与透镜阵列200的节距相同，从而使得每个点光源100通过透镜阵列200投射的光线方向保持一致。进一步的，点亮另一部分的点光源101可使得光线投射方向发生改变。
请参考图3，聚合物分散液晶板300上下两层聚合物材料上设置有电极，电极之间设置有均匀分布的液晶微粒，可在散射和透明两种状态间进行切换。当在电极间施加电压时，液晶微粒的折射率与聚合物的折射率基本匹配，聚合物液晶板300呈透明态，入射光不会发生散射。请参考图1，当聚合物分散液晶板300呈透明态时，可使定向投射的光线按原方向传播，从而模拟晴天太阳光定向照射效果。当在聚合物分散液晶板300的电极上不施加电压时，电极间不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率不与聚合物的折射率匹配，入射光线被强烈散射。当聚合物分散液晶板300呈散射态时，可将原定向投射光线散射到各个方向，从而模拟阴天时的散射光照效果。
综上所述，本实用新型的一种仿自然光照明光源，可提供两种照明方式，一种为模拟晴天太阳光定向照射的照明方式，另一种为模拟阴天时的散射光照效果，从而使得照明效果更加自然、舒适。
Claims (8)
1.一种仿自然光照明光源，其特征在于：该仿自然光照明光源由光源阵列、透镜阵列、聚合物分散液晶板组成；光源阵列放置于透镜阵列及聚合物分散液晶板之后；光源阵列用于提供照明用的光能；透镜阵列可将光源阵列发出的光线进行定向投射，以仿照太阳发出的自然光进行照明；聚合物分散液晶板可在透明和散射状态间切换，用于实现光线的投射方式控制，使得本仿自然光照明光源投射的光线在定向投射和散射方式间切换；定向投射方式中，本仿自然光照明光源可模拟晴天太阳光定向照射效果；散射方式中，本仿自然光照明光源可模拟阴天时的散射光照效果。
2.如权利要求1所述的一种仿自然光照明光源，其特征在于：光源阵列由点光源在平面内形成二维分布构成。
3.如权利要求1所述的一种仿自然光照明光源，其特征在于：光源阵列到透镜阵列的距离等于透镜阵列的焦距，光源阵列中的部分点光源点亮后，这些点亮的点光源发射的光线可经过透镜阵列进行定向投射，点亮的点光源其周期节距与透镜阵列的节距相同，从而使得每个点光源通过透镜阵列投射的光线方向保持一致；点亮另一部分的点光源可使得光线投射方向发生改变。
4.如权利要求1所述的一种仿自然光照明光源，其特征在于：聚合物分散液晶板上下两层聚合物材料上设置有电极，电极之间设置有均匀分布的液晶微粒，可在散射和透明两种状态间进行切换；当聚合物分散液晶板呈透明态时，可使定向投射的光线按原方向传播，从而模拟晴天太阳光定向照射效果；当聚合物分散液晶板呈散射态时，可将原定向投射光线散射到各个方向，从而模拟阴天时的散射光照效果。
5.如权利要求1所述的一种仿自然光照明光源，其特征在于：透镜阵列及聚合物分散液晶层的前后位置关系互换。
6.如权利要求1所述的一种仿自然光照明光源，其特征在于：透镜阵列由正交放置的两张柱透镜光栅耦合制备。
7.如权利要求1所述的一种仿自然光照明光源，其特征在于：当不需要进行光线散射时，聚合物分散液晶层移除。
8.如权利要求1所述的一种仿自然光照明光源，其特征在于：光源阵列中的点光源增加限制光线投射方向的光学元件，以保证其发射的光线不会由相邻的其他透镜投射到其他方向。
Priority Applications (1)
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| CN202120286376.9U CN214009137U (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种仿自然光照明光源 |
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| CN202120286376.9U CN214009137U (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种仿自然光照明光源 |
Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114607963A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-10 | 浙江大学 | 一种用于室内模拟蓝天光照的照明装置 |
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2021
- 2021-02-02 CN CN202120286376.9U patent/CN214009137U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114607963A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-10 | 浙江大学 | 一种用于室内模拟蓝天光照的照明装置 |
| CN114607963B (zh) * | 2022-03-15 | 2023-10-20 | 浙江大学 | 一种用于室内模拟蓝天光照的照明装置 |
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