變換特定光譜組分的無極燈光照系統的製作方法

2023-06-07 23:35:36

專利名稱：變換特定光譜組分的無極燈光照系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及無極燈技術，尤其涉及一種變換特定光譜組分的無極燈光照系統。
背景技術：
無極燈作為一種長壽命、免維護、高光效及高顯色性的照明產品，已經被國內及國際市場廣泛接受。無極燈通過高頻磁芯發射射頻範圍的電磁波，耦合激發燈管內的放電物質(如汞原子)，進而汞原子發射出的253.7nm紫外線可有效的激發三基色或其他光譜組分的光線進行照明。由於無極燈本身沒有電極，故可保證其長期(5年或更長時間)使用情況下的穩定、無需替換等特點。無極燈產品在工廠車間照明、道路隧道照明及投光泛光照明工程中均有著顯著效果。目前無極燈的發射光譜成分均按照螢光燈的光譜成分進行配比，即通過三基色螢光粉填充並發射光譜，其色溫通常為2700K 6500K之間，即黃光暖色照明至冷光白光照明。此單一的照明效果，目前可基本滿足上述工程渠道應用。但對於混光照明或光色要求特殊的場所，如特種非視覺類照明、大棚植物照明、花卉生長補光照明等，則上述單一光譜組分則無法達到其要求光譜及光照效果，如本身需要暖色光色及冷色光色可隨時間靈活變化的照明場所或需多種特定光譜照射的大棚植物，其需要特定光譜線強度隨植物生長的不同階段而有所不同。另外，對於需要暖色光色與冷色光色靈活變化的場所，如高端室內演講室、精密加工工業車間等，需要通過光色變化調節操作人員心理心情或環境氣氛，上述單一光譜組分的照明效果也無法更加達到完美的光照效果
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種變換特定光譜組分的無極燈光照系統，可變換光譜組分，能夠滿足混光照明要求。為解決上述技術問題，本發明提供了一種變換特定光譜組分的無極燈光照系統，包括:可發射不同光譜組分的無極燈燈管，其內壁不同區域塗覆有不同的螢光粉；安裝在所述無極燈燈管支架上的驅動部件，帶動所述無極燈燈管在燈罩內變換位置和/或姿態，以變換出射的光譜組分；與所述驅動部件相連的所述控制器。根據本發明的一個實施例，所述無極燈燈管內壁沿水平面方向劃分為上表面和下表面，所述上表面和下表面分別塗覆有不同的螢光粉，所述驅動部件包括:安裝在所述無極燈燈管支架兩側的翻轉電機，帶動所述無極燈燈管在豎直方向翻轉。根據本發明的一個實施例，所述驅動部件包括:安裝在所述無極燈燈管支架上的垂直高度調節器，帶動所述無極燈燈管調節豎直方向的高度。根據本發明的一個實施例，所述無極燈光照系統還包括:與所述控制器耦合的檢測反饋裝置，用於檢測光照環境參數並將其傳輸至所述控制器，所述控制器根據該光照環境參數控制所述驅動部件。根據本發明的一個實施例，所述檢測反饋裝置包括光照度計和/或溫控傳感器。根據本發明的一個實施例，所述無極燈光照系統還包括:與所述控制器相連的調光裝置；與所述調光裝置和無極燈燈管相連的無極燈鎮流器，所述調光裝置在所述控制器的控制下調節所述無極燈鎮流器的輸出信號，以調節所述無極燈燈管的發光功率。根據本發明的一個實施例，所述燈罩的頂部內壁設置有反光罩。根據本發明的一個實施例，所述反光罩的反光面為拋物面或雙曲面。與現有技術相比，本發明具有以下優點:本發明實施例的無極燈光照系統中，無極燈燈管的內壁不同區域塗覆有不同的螢光粉，在激發時可以發出不同組分的光譜，驅動部件可以帶動該無極燈燈管在燈罩內變換位置和/或姿態，以變換出射的光譜組分。


圖1是本發明實施例的無極燈光照系統的正視圖；圖2是本發明實施例的無極燈光照系統的側視圖；圖3是本發明實施例·的無極燈光照系統的外觀結構圖；圖4是本發明實施例的無極燈光照系統內的無極燈燈管的俯視圖；圖5是圖4所示的無極燈燈管沿A-A方向的剖視圖；圖6是本發明實施例的無極燈光照系統的燈具效率與垂直高度調節器下降距離之間的函數示意圖；圖7是本發明實施例的無極燈光照系統中無極燈鎮流器的輸出信號示意圖；圖8是本發明實施例的無極燈光照系統在一應用場景實例中的結構示意圖；圖9是本發明實施例的無極燈光照系統中的無極燈燈管在豎直翻轉前的光譜組分示意圖；圖10是本發明實施例的無極燈光照系統中的無極燈燈管在豎直翻轉後的光譜組分示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護範圍。參考圖1至圖3，本實施例的無極燈光照系統包括:無極燈燈管2、驅動部件、控制器15、鎮流器14、指令接收裝置13、無極燈燈管支架10以及燈罩17。其中，指令接收裝置13用於接收外部的控制指令，並將其傳輸至控制器13以對相應的部件進行控制。指令接收裝置13與控制器15之間可以按照各種適當的通信協議進行數據傳輸，可以通過有線(例如屏蔽雙絞線)或者無線的方式進行連接。傳輸至控制器15的指令可以是二進位代碼格式的指令。控制器15可以採用市電供電，其可以採用現有技術中各種通用或專用的微控制器等部件來實現。無極燈燈管2的內壁的不同區域塗覆有不同的螢光粉，在激發時可以相應發射出不同的光譜組分。參考圖4至圖5，在本實施例中，無極燈燈管2為圓形但並不限於此，該無極燈燈管2沿水平方向劃分為上表面Ia和下表面lb，上表面Ia和下表面Ib上分別塗覆有不同的螢光粉。需要說明的是，圖4和圖5所示實例僅為示例,在其他具體實施例中,無極燈燈管2的內壁還可以採用其他方式劃分為多個區域，不同區域塗覆不同的螢光粉。仍然參考圖1至圖3，在本實施例中，驅動部件可以包括安裝在無極燈燈管支架10兩側的翻轉電機12，該翻轉電機12受控制器15控制，帶動無極燈燈管2在豎直方向翻轉。例如，翻轉電機12可以帶動無極燈燈管2使其上表面朝上而下表面朝下，也可以帶動其翻轉180°使得上表面朝下而下表面朝上，從而使得無極燈燈管2兩面不同的光譜按照比例發射出來。翻轉電機12可以採用小型化電機來實現，但並不限於此。進一步而言，無極燈燈管2內上表面和下表面所佔的面積比例可以根據實際需要改變，也就是兩種不同的螢光粉塗覆的面積可以改變，例如對應的比例可以在1: 9至9: I之間，也即其中一種螢光粉最少可以僅塗覆10%的燈管內壁表面，也可以根據需要最多塗覆90%的燈管內壁表面。由於將無極燈燈管2安裝在燈罩17內之後，其靠近透明面板的部分(或者說當前姿態下位於下方的出光面)發出的光線的光通量的較多比例(通常為70% 95% )發射出燈具，其餘部分被燈罩17吸收，而遠離透明面板的部分(或者說當前姿態下位於上方的出光面)發出的光線的光通量的較小比例(通常為20% 70%)被反射出燈具，其餘部分被吸收，因此，翻轉無極燈燈管2將得到兩種不同光譜組分的光線的不同比例組合，翻轉的角度不同，比例也不相同。需要說明的是，雖然本實施例中的翻轉電機12安裝在無極燈燈管支架10兩側，將無極燈燈管2以無極燈燈管支架10的轉軸為中心豎直翻轉，但並不限於此，在其他實施例中，可以採用其他翻轉方式來調節無極燈燈管2的姿態。另外，作為一個優選的實施例，該驅動部件還可以包括安裝在無極燈燈管支架10上的垂直高度調節器11，該垂直高度調節器11可以在控制器15的控制下帶動無極燈燈管2調節該無極燈燈管2在燈罩17中位於豎直方向上的高度。垂直高度調節器11可以通過液壓裝置來實現，但並不限於此。本實施例中燈罩17的內壁呈弧面，無極燈燈管2在燈罩17內高度不同(或者說深度不同)將影響無極燈燈管2的上半面在燈罩17內壁的吸收比例，也就是上半面發出的光線的實際出光比例，另外也影響無極燈燈管2的下半面的出光比例。需要補充的，垂直高度調節器11通過調節無極燈燈管2的垂直高度，不僅會改變整燈的燈具效率，還將因為上半面和下半面出光比例的變化，實現變光光照的功能。參考圖6，在一實例中，無極燈光照系統的結構如圖1至圖5所示，無極燈燈管以5000K單色溫為例，通過垂直高度調節器的下降距離由O過渡至100%，整個燈具的出光效率由75%線性增加值89%。此外，本實施例的無極燈光照系統還包括調光裝置(圖中未標示)，該調光裝置與鎮流器14相連。其中， 鎮流器14用於驅動無極燈燈管2發光，該調光裝置在控制器15的控制下調節該鎮流器14的輸出信號，從而調節無極燈燈管2的發光功率。調光裝置的調節方式包括但不限於脈寬調製(PWM)調光，也就是通過傳輸至鎮流器14的調光信號來控制鎮流器14的輸出信號的輸出和關斷，以一定的周期和通斷時間比例來實現調節無極燈燈管2功率的功能。作為一個非限制性的例子，圖7示出了鎮流器14的輸出信號的波形示意圖，鎮流器14的輸出信號為正弦信號，調光裝置的調光信號為「通」時輸出，在調光信號為「斷」時不輸出，從而實現功率調節。仍然參考圖1至圖3，作為一個優選的實施例，該無極燈光照系統還可以包括與控制器15耦合的檢測反饋裝置(圖中未示出)，該檢測反饋裝置可以檢測無極燈光照系統所處的場景的光照環境參數，並將檢測到的光照環境參數傳輸至控制器15，該控制器15進而根據接收到的光照環境參數調節翻轉電機12、垂直高度調節器11等驅動部件以及調光裝置，從而有效調節發射出的光譜組分變化(包括色溫變化、線光譜發射值變化)、光照強度以及總量變化。該檢測反饋裝置可以包括光照度計和/或溫控傳感器，用於檢測外部環境的自然光強度以及自然光照度數值、環境溫度數值等。另外檢測反饋裝置也可以接收操作工人的
開/管操作等。另外，檢測反饋裝置也可以經由指令接收裝置13與控制器15耦合，例如檢測反饋裝置可以按照各種適當的通信協議與指令接收裝置13和控制器15進行數據交互，可以通過有線或者無線(例如有線電力線載波技術或者無線短程Zigbee技術)方式與接收裝置13和控制器15耦合。雖然上述實施例中通過翻轉電極12和垂直高度調節器11來改變無極燈燈管2的姿態和高度，但是並不限於此，例如本領域技術人員可以通過其他適當手段來實現無極燈燈管2在水平面、豎直面內的翻轉等。

仍然參考圖1至圖5，下面採用一實例進行說明。 在該實例中，無極燈燈管2的功率最大為400W，其質量為IOKg以內。翻轉電機12的動作可以僅為翻轉或不翻轉，因此，控制器15接收到的指令代碼例如為「0001」，則控制翻轉電機12翻轉；如果接收到的指令代碼為「0000」，則控制翻轉電機12不翻轉，也就是保持姿態不變。另外，在該燈罩17的內壁上還可以設置有反光罩，無極燈燈管2的上半面發出的特定組分光譜光線由於受到反光罩的影響，出光率較下半面發出的特定組分光譜光線的出光率低。例如，可以米用旋壓成型的反光罩，通過拋光氧化後，使其表面反射率為75% 95%之間，旋壓成型的反光罩內壁為弧面，例如可以是拋物面或者雙曲面。由於無極燈燈管2的上半面發出的光線經由反光罩反射後其中一部分仍然會朝向無極燈燈管2方向發射，因此經過多次反射-吸收-再反射後，實際上上半面的出光量為上半面光通量的20% 70%，而下半面發出的光線以70% 95%的比例發射出燈具。垂直高度調節器11本身的動作為垂直升降，升降高度為模擬量，以調節高度為IOcm為例，如果控制器15的給出的指令代碼為4位二進位代碼，從「0000」至「1111」，那麼就相當於將IOcm的模擬高度劃分為15段，其中每一段對應1/15，當指令為「0001」時，無極燈燈管由初始位置下降10/15cm，而當指令為「0010」時，下降20/15cm，直至指令為「1111」時，下降150/15cm(也就是下降100%的距離)。其中，垂直高度調節器11可以採用標準的液壓控制升降裝置，其垂直升降的範圍可以從無極燈燈管2的標準安裝高度下降至最低距離燈具透明面板Icm處位置。同時，考慮到本實例中無極燈燈管2的質量為IOkg以內，裝配液壓裝置時還應當考慮承重問題。額外需要說明的是，垂直高度調節器11通過上下距離的調節使得無極燈出光率改變，其原理大致如下:無極燈燈管2遠離反光罩(也就是垂直向下移動)之後，上半面和下半面發出的光線經過反光罩吸收和再反射的比率降低，從而增加總出光量；無極燈燈管2垂直向下的程度越深，其配光將會越寬，光線光束角度增大，因此需要合理調節無極燈燈管2的垂直高度，如圖6所示。仍然參考圖1至圖5對上述實例進行描述，調光裝置的調光範圍可以為20% 100%，也為模擬量，因此如果採用的是4位二進位指令，從「0000」至「1111」，也就是將功率範圍劃分為15段，每一段對應1/15，即指令為「0001」時，燈管由初始100%功率下降至94.67%功率，而「0010」時，為89.33%功率，直至「 1111」對應為20%功率。上述實例中，還可以有控制整個燈具系統的開關狀態的總控制指令以及開關，其開關可以是空氣隔離開關或者小型繼電器等。需要說明的是，雖然上述實例中的指令是以4位二進位數為例進行說明，但為了提高控制精度，也可以採用8位或者16位二進位數。參考圖8至圖10，以上實例的無極燈光照系統可以應用於植物生長照明場景，例如可以應用於植物大棚中，下面對該應用場景做詳細說明。在應用於植物生長照明時，無極燈燈管可以採用200W的圓形無極燈燈管，無極燈燈管的結構可以參考圖4和圖5，該無極燈燈管內壁沿水平方向劃分為上半面Ia和下半面lb，分別塗覆有不同的螢光粉。進一步而言，在應用於植物生長照明時，其中一種螢光粉是包括光譜波長610nm-720nm紅光光譜(中心峰值為660+/_30nm，光能峰值90 % -95% )和光譜波長400nm-520nm藍光光譜(中心峰值`為440+/_30nm，光能峰值90% -95% )的組合螢光粉漿，其中紅藍光譜配比分別為50% ;而另外一種螢光粉是光譜組分為基礎三基色螢光燈日光色5000K螢光粉粉漿，可發射紅綠藍三基色光譜。上述紅藍光譜^10nm-720nm紅光光譜及400nm-520nm藍光光譜)當中，藍光光譜可活躍葉綠素的活動，促進光合作用，同時促進形成色素生成，使植物對磷和鋁等元素的吸收及維生素D的形成；而紅光光譜能有效增強植物的光合作用，有利於植物生長。上述兩種光譜組分的螢光粉粉漿，其對應塗覆燈管內壁面積分別為50%，也即分別覆蓋半邊粉管。該植物生長用無極燈的照明效果為:如水平面水平放置(可懸吊)，則其上半面Ia的對接粉管基本可發射5000K白光三基色光譜，而其下半面Ib的對接粉管可發射紅藍組分植物生長用光譜。該無極燈產品的優勢在於單一燈管可發射兩種不同光譜組分的光照效果，既然以作為太陽光正常白光照明的補光，另外其紅藍光譜可作為促進植物生長之用。對於大棚植物照明，尤其是陰暗天氣、冬天天氣情況下具有明顯照明優勢。通過時間控制技術，設定每月的照明控制指令如下表所示:
權利要求
1.一種變換特定光譜組分的無極燈光照系統，其特徵在於，包括 可發射不同光譜組分的無極燈燈管，其內壁不同區域塗覆有不同的螢光粉； 安裝在所述無極燈燈管支架上的驅動部件，帶動所述無極燈燈管在燈罩內變換位置和/或姿態，以變換出射的光譜組分； 與所述驅動部件相連的所述控制器。
2.根據權利要求I所述的無極燈光照系統，其特徵在於，所述無極燈燈管內壁沿水平面方向劃分為上表面和下表面，所述上表面和下表面分別塗覆有不同的螢光粉，所述驅動部件包括安裝在所述無極燈燈管支架兩側的翻轉電機，帶動所述無極燈燈管在豎直方向翻轉。
3.根據權利要求I所述的無極燈光照系統，其特徵在於，所述驅動部件包括安裝在所述無極燈燈管支架上的垂直高度調節器，帶動所述無極燈燈管調節豎直方向的高度。
4.根據權利要求I所述的無極燈光照系統，其特徵在於，還包括 與所述控制器耦合的檢測反饋裝置，用於檢測光照環境參數並將其傳輸至所述控制器，所述控制器根據該光照環境參數控制所述驅動部件。
5.根據權利要求4所述的無極燈光照系統，其特徵在於，所述檢測反饋裝置包括光照度計和/或溫控傳感器。
6.根據權利要求I所述的無極燈光照系統，其特徵在於，還包括 與所述控制器相連的調光裝置； 與所述調光裝置和無極燈燈管相連的無極燈鎮流器，所述調光裝置在所述控制器的控制下調節所述無極燈鎮流器的輸出信號，以調節所述無極燈燈管的發光功率。
7.根據權利要求I所述的無極燈光照系統，其特徵在於，所述燈罩的頂部內壁設置有反光罩。
8.根據權利要求I所述的無極燈光照系統，其特徵在於，所述反光罩的反光面為拋物面或雙曲面。
全文摘要
本發明提供了一種變換特定光譜組分的無極燈光照系統，包括可發射不同光譜組分的無極燈燈管，其內壁不同區域塗覆有不同的螢光粉；安裝在所述無極燈燈管支架上的驅動部件，帶動所述無極燈燈管在燈罩內變換位置和/或姿態，以變換出射的光譜組分；與所述驅動部件相連的所述控制器。本發明可變換無極燈發出的光譜組分，能夠滿足混光照明要求。
文檔編號F21V14/02GK103256555SQ20131022513
公開日2013年8月21日 申請日期2013年6月6日 優先權日2013年6月6日
發明者李文鵬, 李維德, 陳豔 申請人:上海宏源照明電器有限公司