一种天空灯的制作方法

1.本技术属于照明装置技术领域，更具体地说，是涉及一种天空灯。


背景技术：

2.目前，蓝色天空灯作为一种可模拟阳光照射与蓝色天空景象的新型灯具，不但能够射出类似太阳光的光线，并照射到墙壁或地板上形成照明光斑，而且还能利用特殊的瑞利散射作用，同步呈现出蓝色天空的景象，这样，就能使身处室内的人员感觉到处于类似有阳光照射的室外环境中，即可以体验到与室外空间相通的感觉，并有效增强室内空间延伸感，从而能有效解决在雾霾、阴雨天气时人员无法到室外活动时产生的不良情绪影响，让室内人员心情更加愉悦开朗。然而，目前市面上的天空灯，由于光路设计等方面的问题，通常厚度较厚，而且还存在其光照强度也不够均匀的问题，需要进一步改进。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种天空灯，以解决现有技术中存在的天空灯光照强度不均匀且厚度较厚的技术问题。
4.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种天空灯，包括：
5.多个光源模组，沿第一方向直线排列，每一光源模组均包括一光源和设于光源出光侧的透镜；光源用于发出初始光线，透镜用于接收初始光线以形成匀光光线；以及，
6.瑞利散射件，具有接收匀光光线的入射面，入射面与第一方向平行且匀光光线倾斜入射入射面；瑞利散射件用于将匀光光线进行透射和瑞利散射；
7.其中，透镜包括相对设置的入光面和出光面，透镜分为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域；第二区域和第四区域沿第一方向相对设置，初始光线经第二区域和第四区域后形成在第一方向上光照强度均匀的匀光光线；在沿与出光面平行且与第一方向垂直的第二方向上，第一区域和第三区域相对且均呈偏光设置，初始光线经第一区域和第三区域偏光后形成在第二方向上光照强度均匀的匀光光线。
8.可选地，透镜呈沿出光方向逐渐扩大的形状设置，透镜上设有容置槽，光源内置于容置槽中，容置槽的内壁形成入光面，出光面呈平面设置，透镜还包括连接入光面和出光面的全反射面；
9.入光面包括第一折射面、第二折射面、第三折射面以及第四折射面，第一折射面和第三折射面沿第二方向相对设置，第二折射面和第四折射面沿第一方向相对设置；全反射面包括第一反射面、第二反射面、第三反射面以及第四反射面，第一反射面和第三反射面沿第二方向相对设置，第二反射面和第四反射面沿第一方向相对设置；
10.第一区域包括第一折射面和第一反射面；第二区域包括第二折射面和第二反射面；第三区域包括第三折射面和第三反射面；第四区域包括第四折射面和第四反射面。
11.可选地，第一折射面和第三折射面在第二方向上相对透镜的中轴线非对称设置，第一反射面和第三反射面在第二方向上相对透镜的中轴线也呈非对称设置。
12.可选地，第一折射面包括与光源相对的第一折射顶区和与第一折射顶区邻接且位于光源旁侧的第一折射侧区；第三折射面包括与光源相对的第三折射顶区和与第三折射顶区邻接且位于光源旁侧的第三折射侧区；
13.入射面分为远端入射区、中间入射区以及近端入射区，光源模组分别与远端入射区、中间入射区以及近端入射区之间的距离依次递减；
14.部分初始光线依次经第一折射侧区折射及第一反射面反射后入射至远端入射区；部分初始光线经第一折射顶区和第三折射顶区折射后入射至中间入射区；部分初始光线经第三折射侧区的折射及第三反射面反射后入射至近端入射区；远端入射区、中间入射区以及近端入射区上的光照强度相等。
15.可选地，第一反射面为外凸的弧面，且第一反射面呈距离光源越远处反射的光线越多设置，匀光光线入射至远端入射区上的光照强度相等。
16.可选地，第二反射面和第四反射面在第一方向上相对透镜的中轴线对称设置；第二折射面和第四折射面在第一方向上相对透镜的中轴线对称设置。
17.可选地，初始光线经第二折射面折射和第二反射面反射后，以及经第四折射面折射和第四反射面反射后均形成与出光面垂直且与透镜的中轴线平行的准直的匀光光线。
18.可选地，出光面上还设有若干条纹状凸起部，凸起部均呈沿第二方向延伸设置。
19.可选地，多个条纹部沿第一方向均匀间隔分布。
20.可选地，瑞利散射件呈板状，第一方向与瑞利散射件的板面平行，且瑞利散射件位于光源模组的斜下方；多个光源模组在第一方向上均匀间隔排布。
21.本技术提供的天空灯的有益效果在于：与现有技术相比，本技术天空灯通过将光源模组倾斜设置在瑞利散射件的旁侧，以达到减少灯具厚度的目的。同时，再通过对光源模组中的透镜进行功能分区，并利用在透镜的第一区域和第三区域在第二方向上的偏光设计，使得光线呈特定分布，如此，瑞利散射件上距离光源较远处也能获得与距离光源较近处一致的光照强度，从而瑞利散射板可获得呈现亮度均匀的蓝色天空效果。换言之，本技术中的天空灯同时具有厚度薄和亮度均匀的优点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
23.图1为本技术一实施例提供的天空灯的结构透视图；
24.图2为本技术一实施例提供的天空灯的光源模组中的透镜一角度的结构示意图；
25.图3为本技术一实施例提供的天空灯的光源模组分区照射至瑞利散射件时的光路示意图；
26.图4为本技术一实施例提供的光源模组照射至瑞利散射件的近端入射区时的光路示意图；
27.图5为本技术一实施例提供的天空灯的光源模组中的透镜沿第二方向的光路示意图；
28.图6为本技术一实施例提供的天空灯的光源模组中的透镜沿第一方向的光路示意图；
29.图7为本技术另一实施例提供的天空灯的光源模组中的透镜另一角度的结构示意图；
30.图8为本技术另一实施例提供的天空灯的光源模组中的透镜沿第一方向的光路示意图。
31.附图标号说明：
[0032][0033]
具体实施方式
[0034]
为了使本技术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，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
[0035]
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。
[0036]
还需要说明的是，本技术实施例中的左、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。
[0037]
下面详细描述本技术的实施例，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，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0038]
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技术和简化描述，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技术的限制。
[0039]
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。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0040]
在本技术中，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技术中的具体含义。
[0041]
本技术实施例提供一种天空灯。
[0042]
请参阅图1至图3以及图5，在一实施例中，该天空灯包括多个光源模组100和瑞利散射件200。其中，如图1所示，多个光源模组100沿第一方向直线排列，每一光源模组100均包括一光源110和设于光源110出光侧的透镜120，透镜120包括相对设置的入光面125和出光面126；光源110用于发出初始光线，透镜120用于接收初始光线以形成匀光光线。瑞利散射件200具有接收匀光光线的入射面210，入射面210与第一方向平行且匀光光线倾斜入射入射面210；瑞利散射件200用于将匀光光线进行透射和瑞利散射。在此，为改善因光源110倾斜设置在瑞利散射件200旁侧而带来的远处光照强度较弱的问题，可将透镜120分为第一区域121、第二区域122、第三区域123和第四区域124；第二区域122和第四区域124沿第一方向相对设置，初始光线经第二区域122和第四区域124后形成在第一方向上光照强度均匀的匀光光线；在沿与出光面126平行且与第一方向垂直的第二方向上，第一区域121和第三区域123相对且均呈偏光设置，初始光线经第一区域121和第三区域123偏光后形成在第二方向上光照强度均匀的匀光光线。
[0043]
在此需说明的是，本天空灯是一种能制造出均匀蓝天光斑的灯具，其光照效果是基于瑞利散射现象。所谓瑞利散射又称“分子散射”，是一种特殊的散射现象，当粒子尺度远小于入射光波长时(小于波长的十分之一)，其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的频率四次方成正比，故会造成对蓝色光的散射较多，因此呈现出天空蓝色的景象。而瑞利散射件200则是利用瑞利散射的原理，在光学塑料、光学玻璃等材质中掺设一定量的散射粒子，增加对蓝色光的散射，即光线中短波长的光经过瑞利散射件200的散射后，可使得天空灯的发光面呈现类似蓝天景象的出光效果，同时，光线中的长波长的光则可以透过瑞利散射件200而在墙壁或地板上呈现类似阳光照射的照明光斑。在此，光源110通常
优选环保高效的led灯源，该led发出的光的光谱为包括高色温、低色温的白光光谱，当然也可以是多种光谱光源中的一种或组合。此外，天空灯还包括外壳300和灯条基板130，光源模组100和瑞利散射件200均安装在外壳300的内腔中，灯条基板130固定在外壳300的内侧壁上，灯条基板130的长度延伸方向即为第一方向，多个led沿直线间隔式固定在灯条基板130上，而透镜120远离瑞利散射件200的一端也通过相应的支脚固定在灯条基板130上。
[0044]
基于此结构设计，本技术的天空灯通过将光源模组100倾斜设置在瑞利散射件200的旁侧，以达到减少灯具厚度的目的。同时，再通过对光源模组100中的透镜120进行功能分区，并利用在透镜120的第一区域121和第三区域123在第二方向上的偏光设计，使得光线呈特定分布，如此，瑞利散射件200上距离光源110较远处也能获得与距离光源110较近处一致的光照强度，从而瑞利散射板可获得呈现亮度均匀的蓝色天空效果。换言之，本技术中的天空灯同时具有厚度薄和亮度均匀的优点。
[0045]
具体请参阅图2、图5至图7，在一实施例中，透镜120呈沿出光方向逐渐扩大的形状设置，透镜120上设有容置槽140，光源110内置于容置槽140中，容置槽140的内壁形成入光面125，出光面126呈平面设置，透镜120还包括连接入光面125和出光面126的全反射面127，即本实施例中的透镜120为tir(total internal reflection，全内反射)透镜。在此还需特别说明的是，制作透镜120的材料应选用耐高温的光学塑料或光学玻璃，其材质耐温应大于120摄氏度。
[0046]
进一步细分，入光面125包括第一折射面125a、第二折射面125b、第三折射面125c以及第四折射面125d，第一折射面125a和第三折射面125c沿第二方向相对设置，第二折射面125b和第四折射面125d沿第一方向相对设置；全反射面127包括第一反射面127a、第二反射面127b、第三反射面127c以及第四反射面127d，第一反射面127a和第三反射面127c沿第二方向相对设置，第二反射面127b和第四反射面127d沿第一方向相对设置。第一区域121包括第一折射面125a和第一反射面127a；第二区域122包括第二折射面125b和第二反射面127b；第三区域123包括第三折射面125c和第三反射面127c；第四区域124包括第四折射面125d和第四反射面127d。在此，若以第一方向为横向，则第二方向为纵向，第二区域122和第四区域124分布在横向上，第一区域121和第三区域123分布在纵向上，透镜120在纵向上具有偏光设计。如此，通过不同的区域中的折射作用和反射作用，就能实现在横向与纵向上的光照强度均匀化。
[0047]
请参阅图3至图5，在一实施例中，第一折射面125a和第三折射面125c在第二方向上相对透镜120的中轴线非对称设置，第一反射面127a和第三反射面127c在第二方向上相对透镜120的中轴线也呈非对称设置。如此，通过这种在第二方向上即纵向上的非对称式的tir透镜设计，就能实现对光源110入射的光线进行重新分配、达到光照强度均匀的光学效果。
[0048]
请参阅图2至图5，在一实施例中，第一折射面125a包括与光源110相对的第一折射顶区125a1和与第一折射顶区125a1邻接且位于光源110旁侧的第一折射侧区125a2；第三折射面125c包括与光源110相对的第三折射顶区125c1和与第三折射顶区125c1邻接且位于光源110旁侧的第三折射侧区125c2。
[0049]
进一步的，为更好的在第二方向即纵向上实现偏光设计，获取更好的光线分布情况，如图3和图4所示，可将入射面210分为远端入射区211、中间入射区212以及近端入射区
213，光源模组100分别与远端入射区211、中间入射区212以及近端入射区213之间的距离依次递减；部分初始光线依次经第一折射侧区125a2折射及第一反射面127a反射后入射至远端入射区211；部分初始光线经第一折射顶区125a1和第三折射顶区125c1折射后入射至中间入射区212；部分初始光线经第三折射侧区125c2的折射及第三反射面127c反射后入射至近端入射区213；远端入射区211、中间入射区212以及近端入射区213上的光照强度相等。
[0050]
具体如图3所示，将目标照射区域即瑞利散射件200的入射面210沿其宽度方向分为三份，即远端入射区211、中间入射区212以及近端入射区213，然后分别由前述的折射区和反射面来控制光线分配。例如，60度范围内的光线在经过第一折射侧区125a2折射后进入透镜120，然后该光线可由第一反射面127a控制照射到位于远端的远端入射区211，以达到加强远端的光照强度的目的。同理，75度范围内的光线经过第一折射顶区125a1和第三折射顶区125c1的折射后进入透镜120，然后从出光面126射出，照射至中间入射区212。45度范围内的光线在经过第三折射侧区125c2折射后进入透镜120后可由第三反射面127c控制照射到位于近端的近端入射区213。当然，于其他实施例中，区域的划分以及角度范围的限定可根据实际情况设置，在此不做特别限制。
[0051]
在此，对于透镜120对光线的重新分配，应遵循等照度原理，该原理遵循以下公式：若中心光线与倾斜光线之间的夹角为θ，则倾斜光线在同一平面上的光照强度为e
θ
。当等照度时，e
θ
＝e0。
[0052][0053]
其中，i0为中心光强，e0为中心照度，h为中心距离，
[0054]
请参阅图2至图5，在一实施例中，第一反射面127a为外凸的弧面，且第一反射面127a呈距离光源110越远处反射的光线越多设置，匀光光线入射至远端入射区211上的光照强度相等。可以理解，根据等照度原理可知，远端的光要维持光照强度一致，就需要更多的光线，而第一反射面127a这种外凸的弧面设置，可使得第一反射面127a能在远离光源110处反射更多的光线。在此，全反射面127(包括第一反射面127a、第二反射面127b、第三反射面127c以及第四反射面127d)的坐标点可根据的目标区域的光照强度计算出来。如图5所示，oa为初始光线，ab为经过第三折射侧区125c2折射后的第一折射光线，bc为经第三反射面127c反射后第一反射光线，cd为第一反射光线经透镜120折射后从出光面126射出的第二折射光线。在此，可将每个区域的光线角度分为n个单位，例如将第三反射面127c的45度光线等角度划分为1000个单位角度，即每个单位角度为45/1000度。那么第一个入射角度为θ1＝0
°
，第二个入射角度为θ2＝0.045
°
，以此类推。而根据等照度原理可知，较远处的光要维持光照强度一致时，需要更多的光线，由此就可得到反射面的点的坐标，从而拟合成一条曲线。同理，其他折射面和反射面也可以根据同样的方法得出点的坐标。
[0055]
在一实施例中，第二反射面127b和第四反射面127d在第一方向上相对透镜120的中轴线对称设置；第二折射面125b和第四折射面125d在第一方向上相对透镜120的中轴线对称设置。进一步地，请参阅图6，在一实施例中，初始光线经第二折射面125b折射和第二反射面127b反射后，以及经第四折射面125d折射和第四反射面127d反射后均形成与出光面126垂直且与透镜120的中轴线平行的准直的匀光光线。这样，就能更好的实现在第一方向的光照强度的均匀程度。
[0056]
请参阅图1，在一实施例中，瑞利散射件200呈板状，第一方向与瑞利散射件200的板面平行，且瑞利散射件200位于光源模组100的斜下方。如此，则有利于减少天空灯的厚度，而且多个光源模组100在第一方向上均匀间隔排布，也有利于进一步提高在第一方向上的光照强度的均匀度。在本实施例中，瑞利散射件200具体呈矩形板状，灯条基板130与其长边平行。当然，于其他实施例中，瑞利散射件200的结构形状并不限于此，可根据实际的具体形状设置，还可以但不限于是方形、圆形、椭圆形等。
[0057]
请参阅图7和图8，在另一实施例中，出光面126上还设有若干条纹状凸起部128，凸起部128均呈沿第二方向延伸设置。可以理解，当透镜120的出光面126上设置了多个条纹状凸起部128这种拉伸微结构后，从透镜120中射出的准直的光线经条纹状凸起部128折射后，就想成了如图8所示的交叉光线，进而可加大光线的出射范围，有利于提高光照强度的均匀度。在此，如图8所示，多个条纹部优选沿第一方向均匀间隔分布，如此有利于进一步提高光照强度的均匀度，使得天空灯具有更好的照明效果。
[0058]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。