电子天空及其实现方法与流程

1.本发明属于照明以及氛围呈现技术领域，具体涉及电子天空及其实现方法。


背景技术：

2.自然光照明是建筑照明的首选。现代办公楼、高楼层住房、商业场所部分区域常面临缺乏自然光照明的情况。
3.常见灯光仅能起到基础照明作用，随着生活水平的提高，照明朝着氛围营造方向发展，然而简单的照明无法解决部分建筑内环境给人带来的幽闭感，长期不见自然光的环境能对人身心健康产生实质性伤害。
4.现有蓝天模拟类灯具，多为使用一类透明的蓝色塑料或玻璃来模拟蓝天，在窗口边缘布置一排光源侧向照明空间，此类灯具存在蓝天模拟效果差、离灯光线并非平行光、侧向目视模拟蓝天时会看到一排发亮的区域、出照光亮度不均匀、亮度不足等一系列问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供电子天空，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电子天空，包括至少一个光源，还包括：
7.均光器，与至少一个所述光源相邻设置，用于将光源发射的光进行均光；
8.至少一个准直透镜，与所述均光器相邻设置，用于对经过均光器均光的光线进行光线准直，并被配置为将来自光源的光引导至分光组件的初始端；
9.分光组件，由多个半透半反玻璃构成，且与所述准直透镜相邻设置，并被配置为反射和透射从准直透镜接收的准直光；
10.漫反射透射材料，用于接收经过所述分光组件的反射光。
11.优选的，所述半透半反玻璃的数量为2～7块，且所述半透半反玻璃的倾斜角度为10～40
°
。
12.优选的，多个所述半透半反玻璃依次由不同反射率的半透玻璃和平面反射镜摆放设置构成。
13.优选的，所述均光器包括导光柱或由多根导光柱组成复眼透镜，其中导光柱的形状包括圆柱体、多棱柱结构。
14.优选的，所述准直透镜的类型包括凸透镜、透镜组、凹面反射镜或菲涅尔透镜。
15.电子天空的实现方法，具体包括以下步骤：
16.步骤一：由光源发出的不均匀光线经过均光器，通过均光器的出射光束，形成角度稍小，且亮度均匀的光线；
17.步骤二：均匀的光线经过准直透镜，使得光束角调整至0～3
°
，得到准直光线；
18.步骤三：经准直后的光线经过分光组件，使得准直光得以形成大尺寸光束；
19.步骤四：准直光线经过漫反射透射材料，使得设备出照光呈现为准直光线，肉眼目
视设备，可以看见发生瑞丽散射的纳米凝胶呈现天空般蔚蓝色，且能看到一个光源的成像。
20.优选的，所述漫反射透射材料的制备方法包括：
21.s1：将100份纳米金属氧化物溶胶，如al2o3、tio2、sio2，加入0.1～5份含铵离子，如甲酰胺、氯化铵，倒入模具，保持1～300分钟后溶胶凝胶化；
22.s2：常温静止12～48h以老化凝胶；
23.s3：制得成品。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.通过光路和光源的设计，利用无限远技术和纳米材料，再现自然光、天空以及太阳的视觉外观，创造无限空间的感觉，实现了对室内建筑空间感的突破，通过光电的融合能够模拟多种自然状态的光照环境，实现了led产品与自然界多种光源光谱的高度相似；通过把视界折叠，在有限的层高中感受阳光，同时人工天窗可广泛应用于各个建筑场景，相比较现有传统照明，通过本发明的设计，可以在解决室内亮度问题的基础上，同时增加空间感，开阔视界，营造积极的办公状态，以及在地下体育馆，人工天窗也能完美的还原出日照充足的真实室外体育空间感。
附图说明
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为本发明均光器的截面剖视图；
28.图3为本发明多个光源以及分光组件的状态示意图；
29.图4为本发明中采用凹面镜的布置示意图。
30.图中：1、光源；2、均光器；3、准直透镜；4、半透半反玻璃；5、漫反射透射材料；6、复眼透镜。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.实施例1
33.请参阅图1、图2和图4，本发明提供一种技术方案：电子天空，包括至少一个光源1，还包括：
34.均光器2，与至少一个光源1相邻设置，用于将光源1发射的光进行均光；
35.至少一个准直透镜3，与均光器2相邻设置，用于对经过均光器2均光的光线进行光线准直，并被配置为将来自光源1的光引导至分光组件的初始端；
36.分光组件，由多个半透半反玻璃4构成，且与准直透镜3相邻设置，并被配置为反射和透射从准直透镜3接收的准直光；
37.漫反射透射材料5，用于接收经过分光组件的折射光，在对漫反射透射材料5的制备中，选定纳米金属氧化物溶胶后只需要控制粒径即可实现颜色效果和透明度，根据瑞丽散射公式，用所需漫反射色彩的波长可计算的凝胶内需要的纳米颗粒尺寸，诱导纳米溶胶
形成凝胶，利用纳米颗粒散射部分波段可见光使得灯具呈现天空般蔚蓝色，可见光光波长：红700.0nm，绿546.1nm、蓝435.8nm，瑞利散射条件：粒子尺寸(2πr)《光波长，可知10～100nm粒径颗粒可产生散射蓝色可见光而不影响红绿光直射的效果。使用廉价的纳米金属氧化物溶胶来作为纳米颗粒来源。要解决纳米金属氧化物溶胶沉降和失水干燥以及流体不易在设备内使用等问题，让溶胶凝胶化是有效的解决方案，诱导凝胶化的方式有调节ph、调节溶体电位、升高温度、浓缩溶胶等方式；不同粒径、不同类型纳米金属氧化物呈现不同蓝色效果和透明度，可以通过调节纳米金属氧化物浓度和凝胶块厚度来调整。
38.本实施例中，半透半反玻璃4的数量为2块，且半透半反玻璃4的倾斜角度为40
°
，在后期应用中，半透半反玻璃4倾斜角可以根据所设计的出照光角度确定。
39.本实施例中，半透半反玻璃4依次由50％透射率半透玻璃和平面反射镜摆放设置构成，在使用中，使用半透半反射玻璃4搭配成分光组件，放大平行光出照面积，整个窗户内均可照出平行光，肉眼顺着平行光方向观察可以看到模拟太阳的光源所成的像，按顺序侧向摆放n个半透半反射玻璃4，第一个半透半反射玻璃4具有能够反射1/n光线并透过(n-1)/n光线的特性，第2个半透半反射玻璃4具有能够反射1/(n-1)光线并透过(n-2)/(n-1)光线的特性；第m个半透半反射玻璃4具有能够反射1/(n-m 1)光线并透过(n-m)/(n-m 1))光线的特性，第n个半透半反射玻璃4具有100％反射特性即为反射镜，半透半反射玻璃4均以同一角度摆放，且以相等的合适间距摆放，能够使得经分光组件的光线在出照面上亮度均匀，所摆放的半透半反射玻璃4越多，平行光被分光的面积越大，光强越低。
40.本实施例中，均光器2包括导光柱或复眼透镜6，其中导光柱由玻璃或塑料制成，呈棱柱或圆柱状，导光柱表面平整可对内部大角度光线进行多次全反射，导光柱均光效果由表面平整度、导光柱长度、锥度、截面形状决定，而复眼透镜6可将多个透镜所成的光源像进行叠加，使得单个像的不均匀性相互补偿，极大得提高照明面的均匀性，同时隐蔽光源内的经线，使得所呈现模拟太阳效果更为真实。
41.本实施例中，准直透镜3的类型包括凸透镜、透镜组、凹面反射镜或菲涅尔透镜。
42.电子天空的实现方法，具体包括以下步骤：
43.步骤一：由光源1发出的不均匀光线经过均光器2，通过均光器2的出射光束，形成角度稍小，且亮度均匀的光线；
44.步骤二：均匀的光线经过准直透镜3，使得光束角调整至0～3
°
，得到准直光线；
45.步骤三：经准直后的光线经过分光组件，使得准直光得以形成大面积的准直光；
46.步骤四：准直光线经过漫反射透射材料5，使得设备出照光呈现为准直光线，肉眼目视设备，可以看见发生瑞丽散射的纳米凝胶呈现天空般蔚蓝色，且能看到一个光源的成像，在实际的应用中，可以使用棱镜、镜面等手段折叠光路提高设备集成度以适应吊顶安装。
47.本实施例中，漫反射透射材料5的制备方法为：
48.s1：将100份纳米金属氧化物溶胶，如al2o3、tio2、sio2，加入0.1～5份含铵离子，如甲酰胺、氯化铵，倒入模具，保持1～300分钟后溶胶凝胶化；
49.s2：常温静止12～48h以老化凝胶；
50.s3：制得成品。
51.实施例2
52.本实施例中，半透半反玻璃4的数量为7块，且半透半反玻璃4的倾斜角度为40
°
。
53.本实施例中，半透半反玻璃4依次由1/7、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2反射率半透玻璃和平面反射镜摆放设置构成，实现纵向光束尺寸放大。
54.多组设备(光源、均光)横向并列布置，经大尺寸分光组件，实现横向设备出照光光束尺寸的放大，具体参照图3。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。