CN214094141U - 一种基于菲涅尔透镜的天窗灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于菲涅尔透镜的天窗灯，所述基于菲涅尔透镜的天窗灯包括一组光路单元或多组并排布置的光路单元，所述光路单元包括沿光路依次设置的LED模块、聚光透镜、反光镜、菲涅尔透镜和窗口板，所述反光镜与窗口板相对设置，且反光镜的镜面朝向所述窗口板，所述LED模块、聚光透镜和菲涅尔透镜位于反光镜和窗口板之间。本实用新型的基于菲涅尔透镜的天窗灯，光学效率高，发散角度小，且可扩展性好。

Description

一种基于菲涅尔透镜的天窗灯

技术领域

本申请属于灯具技术领域，具体涉及一种基于菲涅尔透镜的天窗灯。

背景技术

菲涅尔透镜的镜表面一面为光面，另一面由一系列同心圆锯齿组成，锯齿的斜面为光洁面，每个锯齿都与相邻锯齿之间角度不同，平行光经过菲涅尔透镜后都将光聚焦到焦点上，或者在焦点上发出的光线经过菲涅尔透镜后变成平行光。

现有的天空灯能模拟出太阳光、蓝天。通常采用的是阵列LED，LED通过TIR透镜后变成近似平行光，然后通过阵列复眼透镜，形成类似方形光斑，照射到窗口上。部分天空灯为了压缩尺寸，光路上需要一个大反光镜。这使得整个天空灯的方案光路复杂，光学元件多，并且需要阵列LED透镜。并且由于LED阵列长度和蓝天灯窗口的长度需要保持相当，复眼透镜阵列长度也与蓝天灯窗口的长度需要保持相当，导致装配较为复杂、成本高。

在天空灯的实现中，现有技术还采用采用阵列LED，每个LED发出的光先经过透镜和反光镜准直，照射到阵列棱镜上，棱镜将平行的LED光折射，形成垂直出射的平行光。但是该方案要求光束非常准直，因此光学效率非常低并且采用阵列棱镜结构，因此均匀性差，并且边缘模糊不清晰，光斑有色边，同时采用的阵列棱镜会造成出射面出现亮线，导致天空灯呈现的效果不佳。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种基于菲涅尔透镜的天窗灯，光学效率高，发散角度小，且可扩展性好。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种基于菲涅尔透镜的天窗灯，所述基于菲涅尔透镜的天窗灯包括一组光路单元或多组并排布置的光路单元，所述光路单元包括沿光路依次设置的LED模块、聚光透镜、反光镜、菲涅尔透镜和窗口板，所述反光镜与窗口板相对设置，且反光镜的镜面朝向所述窗口板，所述LED模块、聚光透镜和菲涅尔透镜位于反光镜和窗口板之间。

作为优选，所述菲涅尔透镜与窗口板平行，或者所述菲涅尔透镜与窗口板呈0～60度的夹角。

作为优选，所述窗口板为方形。

作为优选，所述窗口板为透明板材，且透明板材的内部均匀分布有二氧化钛纳米颗粒。

作为优选，所述窗口板为导光板，导光板的相对两侧或周侧均匀布置有蓝光LED模块，且导光板的内部均匀分布有用于散射的微米颗粒。

本申请提供的基于菲涅尔透镜的天窗灯，利用菲涅尔透镜将LED模块发出的发散光变成平行光，使得最终呈现的光束的准直度高；并且基于平行光可以实现多组光路单元的并排布置，以便于扩展蓝天效果呈现范围；并且在聚光透镜和菲涅尔透镜之间增加了反射镜，以压缩高度方向尺寸，减小天窗灯高度方向的尺寸，便于安装使用。

附图说明

图1为本申请的基于菲涅尔透镜的天窗灯中一组光路单元的结构示意图；

图2为本申请多组光路单元并排布置的结构示意图；

图3为本申请窗口板的一种实施例示意图。

图示中：1、LED模块；2、聚光透镜；3、反光镜；4、菲涅尔透镜；5、窗口板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

本实施例提供一种基于菲涅尔透镜的天窗灯，该基于菲涅尔透镜的天窗灯包括一组光路单元或多组并排布置的光路单元。

如图1所示，每一光路单元包括沿光路依次设置的LED模块1、聚光透镜2、反光镜3、菲涅尔透镜4和窗口板5。为了减少天窗灯高度方向的尺寸，反光镜3与窗口板5相对设置，且反光镜3的镜面朝向窗口板5，LED模块1、聚光透镜2和菲涅尔透镜4位于反光镜3和窗口板5之间。

LED模块发出的光先通过一个聚光透镜，压缩光束角度，提高光学效率；但经过聚光透镜的LED光束发散角依然比较大，再经过菲涅尔透镜后，光束变成平行光，以高度减小发散角，实现更高光学效率、更小发散角的照明。

本实施例中的窗口板为方形，LED的光束经过聚光透镜和方形菲涅尔透镜后也形成方形光斑，方形光斑略大于方形窗口尺寸，以保证蓝天效果呈现的完整性。

本实施例中的菲涅尔透镜4与窗口板5呈0～60度的夹角，优选为45度，避免光线直射人眼对人眼不利，也有助于增加室内照明。

如图2所示，多组光路单元并排布置，即在长度方向依次排列。其中反射镜可以是单元阵列，也可以是一整个反射镜，并且窗口材料优选为一个长方形整块，以避免影响蓝天效果感观。

为了得到感观较强的蓝天太阳效果，在一个实施例中，窗口板5为透明板材，且透明板材的内部均匀分布有二氧化钛纳米颗粒。由于纳米散射颗对蓝光散射强于黄光，因此窗口材料呈现蓝色。为了提高蓝天效果的呈现效果，透明板材或导光板中均匀分布的二氧化钛纳米颗粒的分布密度大于0.01％。

如图3所示，窗口板也可以是导光板，导光板两侧或者四周均匀布置蓝光LED模块，蓝光LED模块紧贴导光板侧壁，蓝光LED模块发出的蓝光通过侧壁进入导光板。进入导光板的蓝光对导光板的上下表面满足全反射条件，因此蓝光不会从导光板表面出射，而是沿导光板横向传导。

导光板内部有微米量级尺寸的散射颗粒，当蓝光光碰到微米颗粒，光被随机散射，部分光不满足全反射条件透过导光板表面透出，因此导光板呈现蓝色。

由于导光板的长宽远大于导光板的厚度，因此光漏斗出射的光碰到散射颗粒的概率远小于侧面蓝光LED模块的光。

本申请的天窗灯光路简单，采用单个光路单元即可呈现较强的蓝天太阳感官，并且可以基于多个光路单元的简单排布进行扩展，以实现低成本、同时简化装配、易于扩展的工艺。容易理解的是，本申请的天窗灯重点在于对光路单元的设计呈现上，在实际应用中天窗灯还可以包含壳体、连接结构等常规部件，即基于本申请提供的光路设计，简单叠加其他天窗灯基础部件的方案均属于本申请的保护范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种基于菲涅尔透镜的天窗灯，其特征在于，所述基于菲涅尔透镜的天窗灯包括一组光路单元或多组并排布置的光路单元，所述光路单元包括沿光路依次设置的LED模块、聚光透镜、反光镜、菲涅尔透镜和窗口板，所述反光镜与窗口板相对设置，且反光镜的镜面朝向所述窗口板，所述LED模块、聚光透镜和菲涅尔透镜位于反光镜和窗口板之间。

2.如权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的天窗灯，其特征在于，所述菲涅尔透镜与窗口板呈0～60度的夹角。

3.如权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的天窗灯，其特征在于，所述窗口板为方形。

4.如权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的天窗灯，其特征在于，所述窗口板为透明板材，且透明板材的内部均匀分布有二氧化钛纳米颗粒。

5.如权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的天窗灯，其特征在于，所述窗口板为导光板，导光板的相对两侧或周侧均匀布置有蓝光LED模块，且导光板的内部均匀分布有用于散射的微米颗粒。

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