一种瑞利散射的天空灯的制作方法

1.本技术属于照明装置技术领域，更具体地说，是涉及一种瑞利散射的天空灯。


背景技术：

2.天空灯作为一种能够模拟蓝色天空景象和阳光照射的新型灯具，越来越受到用户欢迎。天空灯通常包括灯壳、光源以及瑞利散射板等，其中光源内置在灯壳中，瑞利散射板设于灯壳的出光面处，光源发出的光线照射至瑞利散射板，然后经过瑞利散射板的透射和瑞利散射后照射到墙壁或地板上形成照明光斑。这样，天空灯不但能够射出类似太阳光的光线，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，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，并有效增强室内空间延伸感，从而让室内人员心情更加愉悦开朗。然而，对于现有的天空灯的设计，其光源投射到瑞利散射板上的光照强度不均匀，从而导致天空灯达不到亮度均匀的蓝色天空效果。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种瑞利散射的天空灯，以解决现有技术中存在的天空灯亮度不均匀的技术问题。
4.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种瑞利散射的天空灯，包括：
5.光源模组，光源模组包括多个沿第一方向直线排列的发光单元，每一发光单元均包括一个具有反射内腔的反射杯以及内置在反射内腔中的光源；反射内腔远离光源的一端的敞口为出光口，反射内腔的内壁面为反射面；以及，
6.瑞利散射件，具有与光源模组平行的入射面，光源发出的光线直接或经反射面反射后从出光口射出，并倾斜入射入射面；瑞利散射件用于将入射至入射面的光线进行透射和瑞利散射；
7.其中，反射面包括第一反射区、第二反射区、第三反射区以及第四反射区；在沿与出光口所在的平面平行且与第一方向垂直的第二方向上，第一反射区和第三反射区呈相对于反射杯的中轴线非对称的偏光设置；在沿第一方向上，第二反射区和第四反射区呈相对于反射杯的中轴线对称设置；反射杯用于通过第一反射区和第三反射区的偏光反射，以及第二反射区和第四反射区的反射，以使光源模组射出的光线照射至入射面上的光照强度相等。
8.可选地，反射杯具有与出光口相对的光源安装口，光源容置在光源安装口处，且光源与反射杯同轴设置。
9.可选地，反射内腔呈沿从光源安装口朝向出光口的方向逐渐扩大的扩口设置。
10.可选地，入射面分为远端入射区和近端入射区，光源模组到入射面之间的距离从远端入射区到近端入射区依次递减；第一反射区位于第三反射区远离瑞利散射件的一侧；
11.光源发出的部分光线经第一反射区的反射、第三反射区的反射以及从出光口直接射出而实现照射至远端入射区；光源发出的另一部分光线经第一反射区的反射以及从出光
口直接射出而实现照射至近端入射区；光线照射至远端入射区上的光照强度与照射至近端入射区上的光照强度相等。
12.可选地，第一反射区包括第一远端反射分区和第一近端反射分区，第一远端反射分区位于第一反射区上靠近出光口的一侧，第一近端反射分区位于第一反射区靠近光源一侧；
13.光源发出的部分光线经第一远端反射分区反射后照射至远端入射区，光源发出的部分光线经第一近端反射分区反射后照射至近端入射区。
14.可选地，第一反射区、第二反射区、第三反射区以及第四反射区均为内凹弧面。
15.可选地，第一反射区、第二反射区、第三反射区以及第四反射区上均阵列式排布有多个反射凸部，反射凸部呈朝向反射杯的中轴线凸出设置。
16.可选地，反射凸部呈矩形块状，多个反射凸部相互拼接布满第一反射区、第二反射区、第三反射区以及第四反射区。
17.可选地，光源模组还包括灯板，灯板呈长条板状，多个发光单元沿第一方向均匀排布在灯板上；光源固定安装在灯板上，反射杯与灯板固定。
18.可选地，光源模组还包括设于灯板上的多个固定支架，反射杯的外侧面上设有与固定支架位置对应的固定卡扣，反射杯通过固定卡扣与固定支架的卡扣连接而实现固定在灯板上。
19.本技术提供的瑞利散射的天空灯的有益效果在于：与现有技术相比，在本技术中，反射杯的反射面进行了分区，由于分区后的第一反射区和第三反射区在第二方向上呈相对于反射杯的中轴线非对称的偏光设置，故可使得光源发出的光线经过第一反射区和第三反射区的偏光反射后，在第二方向上实现特定的分布；同时，由于光源模组与入射面平行，即第一方向与入射面平行，而第二反射区和第四反射区呈相对于反射杯的中轴线对称设置，故光线经第二反射区和第四反射区的反射后，在第一方向上能实现均匀分布，这两种光线反射效果相结合就能达到光线照射至入射面时每处的光照强度相等的效果。然后，这种入射至入射面时光照强度均匀的光线经过瑞利散射件的散射与透射后，还能进一步将光线扩散均匀，最终实现亮度更加均匀的蓝色天空的景象以及类似阳光照射的场景，从而使得身处室内的人员心情更加愉悦开朗。此外，由于光源模组相对瑞利散射件倾斜设置，故本瑞利散射的天空灯还具有厚度更薄的优点。换言之，本技术中的瑞利散射的天空灯同时具有厚度薄和亮度均匀的综合优势。
附图说明
20.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的结构透视图；
22.图2为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的光源模组的结构示意图；
23.图3为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的光源模组一角度的部分结构爆炸图；
24.图4为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的光源模组另一角度的部分结构爆炸图；
25.图5为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的反射杯的结构示意图；
26.图6为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的光路示意图；
27.图7为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的发光单元在第二方向上的光路示意图；
28.图8为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的发光单元在第一方向上的光路示意图；
29.图9为本技术一实施例提供的瑞利散射的天空灯的反射杯的部分剖视结构的光路示意图。
30.附图标号说明：
31.100-光源模组、200-瑞利散射件、110-发光单元、210-入射面、111-反射杯、112-光源、113-出光口、114-反射内腔、115-反射面、115a-第一反射区、115b-第二反射区、115c-第三反射区、115d-第四反射区、300-灯壳、116-光源安装口、211-远端入射区、212-近端入射区、115e-第一远端反射分区、115f-第一近端反射分区、117-反射凸部、120-灯板、130-固定支架、118-固定卡扣、131-扣孔。
具体实施方式
32.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。
33.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。
34.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。
35.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。
36.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。
37.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。
38.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。
39.本技术实施例提供一种天瑞利散射的天空灯。
40.请参阅图1至图8，在一实施例中，该瑞利散射的天空灯包括光源模组100和瑞利散射件200。具体来说，光源模组100包括多个沿第一方向直线排列的发光单元110，每一发光单元110均包括一个具有反射内腔114的反射杯111以及内置在反射内腔114中的光源112；反射内腔114远离光源112的一端的敞口为出光口113，反射内腔114的内壁面为反射面115。瑞利散射件200具有与光源模组100平行的入射面210，光源112发出的光线直接或经反射面115反射后从出光口113射出，并倾斜入射入射面210；瑞利散射件200用于将入射至入射面210的光线进行透射和瑞利散射。其中，反射面115包括第一反射区115a、第二反射区115b、第三反射区115c以及第四反射区115d；在沿与出光口113所在的平面平行且与第一方向垂直的第二方向上，第一反射区115a和第三反射区115c呈相对于反射杯111的中轴线l非对称的偏光设置；在沿第一方向上，第二反射区115b和第四反射区115d呈相对于反射杯111的中轴线l对称设置；反射杯111用于通过第一反射区115a和第三反射区115c的偏光反射，以及第二反射区115b和第四反射区115d的反射，以使光源模组100射出的光线照射至入射面210上的光照强度相等。
41.在此需说明的是，在本实施例中，如图1所示，除前述部件结构之外，本瑞利散射的天空灯还包括具体呈扁形盒状的灯壳300，光源模组100内置在灯壳300的内腔中，并与灯壳300的侧板内壁固定连接，瑞利散射件200通常为平板状，设于灯壳300的底板的出光面处。若以图1中多个发光单元110的排列方向即第一方向为前后方向，灯壳300的厚度方向为上下方向，灯壳300的长度方向为左右方向，则光源模组100实际位于瑞利散射件200的左上方，且第一方向与灯壳300的宽度方向一致，并平行于瑞利散射件200。在此，天空灯能制造出蓝天般的光照效果是基于瑞利散射现象。瑞利散射现象是一种特殊的散射现象，又称“分子散射”，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，因此呈现出蓝色天空的景象。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，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。
42.基于此结构设计，在本实施例中，反射杯111的反射面115进行了分区，由于分区后的第一反射区115a和第三反射区115c在第二方向上呈相对于反射杯111的中轴线l非对称的偏光设置，故可使得光源112发出的光线经过第一反射区115a和第三反射区115c的偏光反射后，在第二方向上实现特定的分布；同时，由于光源模组100与入射面210平行，即第一方向与入射面210平行，而第二反射区115b和第四反射区115d呈相对于反射杯111的中轴线l对称设置，故光线经第二反射区115b和第四反射区115d的反射后，在第一方向上能实现均匀分布，这两种光线反射效果相结合就能达到光线照射至入射面210时每处的光照强度相等的效果。然后，这种入射至入射面210时光照强度均匀的光线经过瑞利散射件200的散射与透射后，还能进一步将光线扩散均匀，最终实现亮度更加均匀的蓝色天空的景象以及类似阳光照射的场景，从而使得身处室内的人员心情更加愉悦开朗。此外，由于光源模组100
相对瑞利散射件200倾斜设置，故本瑞利散射的天空灯还具有厚度更薄的优点。换言之，本技术中的瑞利散射的天空灯同时具有厚度薄和亮度均匀的综合优势。
43.请参阅图2至图5，在本实施例中，反射杯111具有与出光口113相对的光源安装口116，光源112容置在光源安装口116处，且光源112与反射杯111同轴设置。如此，就能确保光源112发出的光线可从出光口113直接射出或经反射面115反射后从出光口113射出，以避免漏光等情况发生。而且，光源112与反射杯111同轴的设置也有利于反射面115的光线反射光路的设计便利。在此，光源112优选为节能环保且发光效率高的led光源，该led光源发出的光线的光谱包括但不限于高色温白光光谱、低色温白光光谱、仿自然光的全光谱以及红外光谱等，也可以是多种光谱的组合。此外，为避免led光源过热时的影响，反射杯111优选采用耐高温的光学塑料制成，其材质的耐温要求应大于120摄氏度。
44.请参阅图2至图6，在本实施例中，反射内腔114呈沿从光源安装口116朝向出光口113的方向逐渐扩大的扩口设置。这样设计能获得更大的出光口113面积和更好的光线反射效果。此外，为确保本瑞利散射的天空灯的亮度均匀，光源模组100发出的光线投射到瑞利散射件200时应实现光照全覆盖，即光线投射到瑞利散射件200的角度应满足一定的角度范围。
45.可以理解，为了达到将瑞利散射件200照射均匀的目的，就需要控制第一方向和第二方向的出光均匀度。在此需说明的是，图6至图9均为结构简化后的示意图，以便于显示光路。在第一方向即横向上，如图8所示，由于光源模组100位于瑞利散射件200的一侧，光源模组100与入射面210平行，光源模组100包括多个沿第一方向直线排列的发光单元110，因此需要对反射杯111在第一方向上做对称的光学反射设计，即在沿第一方向上，第二反射区115b和第四反射区115d呈相对于反射杯111的中轴线l对称设置。而在第二方向即纵向上，如图6和图7所示，由于光线是倾斜入射至入射面210，故通常情况下，入射面210上距离光源112越远处其光照强度会越弱，因此，在第二方向上的光线分布就需要偏光设计，而这可通过第一反射区115a和第三反射区115c在第二方向上呈相对于反射杯111的中轴线l非对称的偏光设置而实现。
46.具体如图6所示，在本实施例中，入射面210分为远端入射区211和近端入射区212，光源模组100到入射面210之间的距离从远端入射区211到近端入射区212依次递减；第一反射区115a位于第三反射区115c远离瑞利散射件200的一侧；光源发出的部分光线经第一反射区115a的反射、第三反射区115c的反射以及从出光口113直接射出而实现照射至远端入射区211；光源发出的另一部分光线经第一反射区115a的反射以及从出光口113直接射出而实现照射至近端入射区212；光线照射至远端入射区211上的光照强度与照射至近端入射区212上的光照强度相等。进一步的，第一反射区115a包括第一远端反射分区115e和第一近端反射分区115f，第一远端反射分区115e位于第一反射区115a上靠近出光口113的一侧，第一近端反射分区115f位于第一反射区115a靠近光源112一侧；光源112发出的部分光线经第一远端反射分区115e反射后照射至远端入射区211，光源112发出的部分光线经第一近端反射分区115f反射后照射至近端入射区212。换言之，为实现均匀照射瑞利散射件200的目的，可将目标照射区域即入射面210分为近端入射区212和远端入射区211这两个入射区，且这两个入射区分别由第一反射区115a和第三反射区115c以及光线从出光口113直射来控制光线分配。其中，远端入射区211上的光照强度由第三反射区115c、第一反射区115a上部分远离
光源112的区域即第一远端反射分区115e、以及从出光口113直射的光线控制；而近端入射区212上的光照强度则由第一反射区115a上部分靠近光源112的区域即第一近端反射分区115f以及从出光口113直射的光线控制。
47.进一步地，在本实施例中，第一反射区115a、第二反射区115b、第三反射区115c以及第四反射区115d均为内凹弧面。在此，内凹弧面均为全反射面，这些全反射面的曲率可根据目标区域的光照强度来计算。如图7所示，图中的oa为入射光线，ab为入射光线经过第三反射区115c反射后的反射光线，若将每个区域的光线角度分为n个单位，如将第三反射区115c的45度光线的角度划分为1000个单位角度，即每个单位角度为45/1000度。根据等照度原理可知，远端的光若要维持光照强度一致，则需要分布更多的光线，由此就可以得到第三反射区115c的点的坐标，从而拟合成一条曲线。当然，第一反射区115a、第二反射区115b以及第四反射区115d的曲率也可同理得出。
48.请参阅图3至图5以及图9，为进一步增强反射面115对光线的反射均匀程度，从而进一步提高本瑞利散射的天空灯的亮度均匀性，第一反射区115a、第二反射区115b、第三反射区115c以及第四反射区115d上均阵列式排布有多个反射凸部117，反射凸部117呈朝向反射杯111的中轴线l凸出设置。具体如图3至图5所示，反射凸部117呈矩形块状，多个反射凸部117相互拼接布满第一反射区115a、第二反射区115b、第三反射区115c以及第四反射区115d。换言之，反射面115呈鳞甲状，上面满布反射凸部117。通常来讲，反射凸部117的凸出高度越大越能增大其反射的光线的均匀度，但光线会比较杂乱，因此，反射凸部117的凸出高度通常控制在0.1mm以内，同时，反射凸部117的长度和宽度的优选范围为1mm至2mm，若反射凸部117的尺寸过小则会导致加工困难，而反射凸部117的尺寸过大时会使得其数量较少而降低对光线的优化效果。
49.请参阅图1至图4，在本实施例中，光源模组100还包括灯板120，灯板120呈长条板状，多个发光单元110沿第一方向均匀排布在灯板120上；光源112固定安装在灯板120上，反射杯111与灯板120固定。光源模组100还包括设于灯板120上的多个固定支架130，反射杯111的外侧面上设有与固定支架130位置对应的固定卡扣118，反射杯111通过固定卡扣118与固定支架130的卡扣连接而实现固定在灯板120上。具体地，对于每一反射杯111来说，固定卡扣118设有两个，并沿第二方向相对设置，相应地，每一反射杯111也对应有两个固定支架130，两个固定支架130也沿第二方向相对并设有扣孔131，然后，对应侧的卡扣的扣钩扣入扣孔131中即可实现反射杯111与固定支架130的卡扣连接。然本设计不限于此，于其他实施例中，反射杯111和灯板120还可以通过其他方式实现连接，例如但不限于螺丝连接等。但在本实施例中，反射杯111和固定支架130之间采用卡扣固定的方式，可使得反射杯111的安装更加方便。
50.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。