本發明屬于照明燈具技術領域，具體涉及包含有自然與led雙光的混合光照明裝置。

背景技術：

照明是世界能源消耗的重要組成部分，目前人工照明主要消耗電力能源。采用自然光照明可以直接利用自然光的能量，省去了光-電-光的能量轉換過程，將自然光作為人工照明的補充可以有效節省因照明而產生的電力能源消耗。隨著光傳導技術、led照明等技術的發展，將自然光通過導光管傳導到室內并與led光組成混合光照明的照明方式已成為可能。自然光與led混合光照明有望廣泛應用于諸如商場、寫字樓、地下室、停車場、礦井等需要照明的場所。自然光與led混合光照明的概念已經被提出很久，但是用于混合自然光與led光的一體式照明系統的設計卻很少。在cn102563516中提出了一種光纖照明與led燈互補照明的系統設計，但是其燈具光學部分仍是利用分離式的透鏡對光纖傳導的光與led光分別進行調制的，離散式的結構對系統的調試和安裝都提出了很高的要求。基于上述因素，本發明提出了一種一體式的自然光與led光混合照明裝置。

技術實現要素：

本發明為了充分利用綠色健康的自然光，提出了一種將自然光與led光混合一體式的照明裝置，該裝置采用面板式結構，具有兩光共光路傳輸的特點，可為室內提供環保穩定的照明。

本發明提出的自然光與led光混合光照明裝置，為面板式結構，如圖1-圖3所示，包括導光管與面板的耦合結構1，led與面板的耦合結構2，面板型基體3，照明面板光出射面4，齒形反射面5；其中：

所述導光管與面板的耦合結構（1）用于連接導光管，并通過其中的配光曲面對經導光管傳播入射的自然光進行配光調制，使得進入面板型基體3的自然光經過反射或全反射可以從裝置的一個面板面出射，自然光在面板內部傳播過程中，一部分沿著徑向向外擴散傳播，一部分經齒形反射面5反射后，由光出射面4出射；

所述led與面板的耦合結構2用于固定led模組并對led出射的光進行配光調制，使得進入面板型基體3的led光經過反射或全反射可以從裝置面板的光出射面4出射，led光在面板內傳播過程中，一部分沿著徑向向中心傳播，一部分經齒形反射面5反射后，由光出射面4出射；照明面板光出射面4通過改變其表面曲率，可以控制混合光照明裝置整體的混合光配光角度；齒形反射面5位于照明面板光出射面4的對側，對經導光管與面板的耦合結構1入射的自然光和對經led與面板的耦合結構2入射的led光起到反射作用，使其混合光從照明面板光出射面4出射，通過調節齒形反射面5的齒形單元微結構，可以調制出射混合光的光分布模式，從而適應不同照明場合的需求。

本發明中，所述面板型基體3的尺寸（以面板上最遠兩點距離計）范圍為10mm—1000mm，面板形狀包括但不局限于圓形、正方形、其它多邊形。

本發明中，所述的導光管與面板的耦合結構1、齒形反射面5位于面板的同側，所述的導光管與面板的耦合結構1能容納的光纖外徑尺寸范圍為1mm-100mm,所述的導光管與面板的耦合結構擁有配光曲面調制入射自然光，配光曲面的構造包括但不局限于凹面、凸面、圓錐面、平面、其它自由曲面，以及其組合或合成面。

本發明中，所述的led與面板的耦合結構2分布于所述的面板型基體3的周邊，一個所述的led與面板的耦合結構2對應一個led模組，所述的led與面板的耦合結構2的數量范圍為2-100個，可以根據面板大小進行數量的調整；所述的led與面板的耦合結構2可在一端或雙端開口，以便于實際加工，所述的led與面板的耦合結構2中的配光面包括但不局限于凹面、凸面、柱面、平面、自由曲面及其合成面。

本發明中，所述的照明面板光出射面4為平面或曲面，曲面包括但不局限于凸面、凹面、其它自由曲面，以及其組合或合成面。

本發明中，所述的齒形反射面5為鍍反射膜的齒形面，所述的齒形反射面5的截面曲線為齒形線陣列，每一個齒形線單元的兩側為直線或曲線，曲線包括但不局限于圓錐曲線和其它自由曲線，所述的齒形反射面5在所述的面板型基體3一側，以圓形、多邊形或其它曲線形狀由內到外分布。

本發明中，自然光與led光共用光路，經由同一面板調制出射。

本發明中，自然光入射位置與led入射位置可以交換，即所述的導光管與面板的耦合結構1的位置既可以在所述面板的齒形反射面5的同一側，也可以在所述的面板型基體3的周邊；所述的led與面板的耦合結構2的位置既可以在所述的面板型基體3的周邊，也可以在所述的齒形反射面5的同一側。

本發明中，本發明中，所述的混合光照明裝置主體由透明光學材料構成，材料包括但不局限于冕類玻璃、火石玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚苯乙烯（ps）、聚碳酸脂（pc）、苯乙烯丙烯腈、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物（ms）等。

本發明混合光照明裝置既可以作為照明用的光出射裝置，也可以作為自然光的搜集裝置；即原混合光出射面可以作為自然光的接收面，通過調整所述的齒形反射面5的齒形微結構，可以將入射的自然光經反射或全反射會聚到所述的導光管與面板的耦合結構1處，led光仍從所述的led與面板的耦合結構2入射，混合的自然光和led光經過所述的導光管與面板的耦合結構1傳導至導光管，并經導光管傳導至目標區域提供照明。

本裝置利用光-光轉換的綠色健康的自然光，與led混合照明具有節能、高效、智慧照明的特點，可廣泛應用于家居、商場、地下停車場、礦井等場合。

附圖說明

圖1為本發明的混合照明裝置結構截面圖。

圖2為本發明的混合照明裝置結構俯視圖。

圖3為本發明混合照明裝置的總光路圖。

圖4為本發明裝置的自然光單光路圖。

圖5為本發明裝置的led單光路圖。

圖6為本發明具有圓形外形的面板型結構。

圖7為本發明具有八邊形外形的面板型結構。

圖8為本發明具有正方形外形的面板型接構。

圖9為本發明的在純自然光照明下在3m遠接收面上的照度分布圖。

圖10為本發明的在純led照明下在3m遠接收面上的照度分布圖。

圖11為本發明的在自然光與led混合光照明下在3m遠處接收面上的照度分布圖。

圖中標號：1為導光管耦合結構，2為led入射耦合結構，3為混合光照明裝置主體，4為照明面板光出射面，5為齒形反射面，6為光導管，7為第一led模組，8為第二led模組，9為第三led模組，10為第四led模組，11為第五led模組，12為第六led模組，13為第七led模組，14為第八led模組。

具體實施方式

如圖1所示，為本發明自然光與led混合光照明裝置的結構示意圖。混合光照明裝置采用圓形面板作為基體，圓形面板直徑300mm，厚度20mm。采用外徑為20mm的導光管6傳導自然光，導光管6傳導入1000lm自然光；導管光6經耦合結構1與混合光照明裝置主體（面板）3相連接，導光管與面板耦合結構1內徑21mm，采用卡扣式結構與導光管6相連接，導光管與面板耦合結構1中的配光曲面采用45度傾角圓錐面。采用8顆1w白光led模組（即第一led模組-第八led模組）7-14作為混合光照明裝置的led光源組，led型號為creexr-e；其中一個led模組7和一個led與面板耦合結構2匹配，led與面板耦合結構2內配光曲面采用曲率為9mm的圓柱面。照明面板光出射面4采用平面結構。齒形反射面5的截面曲線由拋物線和不同傾角的直線組成，根據齒形單元與led相對位置確定led光線入射方向，再根據需要生成的配光確定出射光線方向，從而確定直線齒形線傾角。齒形反射面在混合光照明裝置面板上由內到外按同心圓環分布。如圖6所示，是根據上述參數生成的混合光照明裝置立體圖。所有的外形結構不局限于圖6圓形的外形，也可以是像圖7八邊形的外形，每個led光源分別鑲嵌在八個邊，或者像圖8四邊形的外形，八個led光源每兩個鑲嵌在一個邊緣。圖9是根據上述參數在單自然光光輸入下在3m遠處接收面上的照度分布圖；圖10是根據上述參數在單led光輸入下在3m遠處接收面上的照度分布圖；圖11是根據上述參數在單led光加自然光混合光輸入下在3m遠處接收面上的照度分布圖。

本發明有以下特點：

1.自然光與led光混合光在一體式裝置內實現，混合光照明裝置既可以作為由導光管傳播的自然光時的單獨照明裝置，也可以作為led光的單獨照明裝置，還可以作為自然光與led光混合照明時的照明裝置；

2.混合光照明裝置的齒形反射面結構可以微調，通過改變齒形面截面曲線的曲線類型可以改變混合出射光的光分布模式，從而滿足特定照明場合對配光的要求；

3.混合光照明裝置具有較高的光使用效率，在圖9、圖10、圖11所示的單自然光照明模式、單led光照明模式、led光加自然光混合光照明模式的模擬仿真中，均可達到70%以上的照明效率。

以上所述的本發明具體實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。