光纖照明與led燈互補照明系統的製作方法

2023-05-17 14:27:26

專利名稱：光纖照明與led燈互補照明系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種照明燈具系統，特別是ー種太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統。
背景技術：
照明是建築能源消耗的重要部分，採用可再生能源離網發電照明技術是建築節能的有效方式。隨著太陽光光纖照明、LED照明等技術的發展，室內照明技術正逐步應用幹城市建築諸如寫字樓、地下室、停車場等需要照明的場所。例如專利CN101545604，提出了利用光敏電阻的方法，開啟LED燈照明，實現白天夜晚都可照明。但此方案仍存在缺陷，如単獨應用光纖照明不穩定、開關切換過於頻繁縮短燈具使用壽命、開關切換造成室內照明不穩定等。基於上述因素，我們提出太陽光光纖照明與LED照明一體化的照明方案，設計出了一種太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統。

發明內容
本發明針對現有光纖照明不穩定、自動化程度低等缺陷，設計了一種太陽光等自然光光纖傳導照明與LED燈光均勻混合照明燈具，可為室內提供環保穩定的照明。一種太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統，該燈具系統包括光纖束、LED燈組、凹透鏡、凹透鏡底座、法蘭、照度穩定器、燈罩、燈具底座和光纖耦合器，燈具光纖束一端與外部光纖束通過光纖耦合器連接，另一端穿過燈具底座中心引至凹透鏡上方，在燈具底座上排布LED燈組；燈罩由漫反射罩和拋光燈罩組成，拋光燈罩與燈具底座相連，漫反射罩與拋光燈罩相連；凹透鏡底座與燈具底座相連，凹透鏡用法蘭固定在凹透鏡底座上；照度穩定器安裝在燈具系統所在室內，LED燈組與照度穩定器連接。所述凹透鏡底座和燈具底座優選由PC材料製作。光纖束髮光頭處在凹透鏡焦點位置。所述照度穩定器通常安裝在側牆上或者安裝在燈具附近的位置。所述光纖束的直徑為80 100mm，優選直徑為80 90mm。所述的LED燈組通常按五角或八角型等距排布在光纖束周圍。每個LED燈組通常由1 7個LED燈組成，燈具系統通常總共有8 40個額定功率為1 5W的LED燈。所述的凹透鏡直徑為110 130mm，焦距為7 10mm。所述的拋光燈罩高度為70 90mm。所述的漫反射罩曲徑為110 130mm。本發明在現有的照明燈具中増加了光纖引出端。燈具中心為光纖束，其一端與光纖耦合器相連，便幹與外部光纖束連接和燈具的安裝、拆卸。另一端穿過燈具底座中心引至凹透鏡上方，光纖束周圍按五角或八角型布置LED燈組。太陽光等自然光由光纖束傳入燈具內，經凹透鏡發散，透過漫反射罩射入室內。考慮到光纖束端ロ較細，光照範圍有限，故在光纖束端部安裝凹透鏡，將光纖束的引入光線發散開，擴大散射角，再通過漫反射罩透射到室內提供照明。採用拋光燈罩增強罩內光反射，減少了燈罩對光線的吸收，提高了光線利用率。採用摻有螢光物質的漫反射罩，使光纖束導入的自然光與LED發出的光均勻混合，照明更加柔和、穩定。本發明的照度穩定器是由光照度傳感器再加上照度採集電路和控制穩定電路組成，用以檢測室內照度，並控制LED燈補充照明，使室內照度穩定在設定範圍內。照度穩定器是根據光電效應，光電管採集光信號並將之轉化為電信號，即流過光電管的電流隨環境照度變化而改變。本發明利用此特性採集現場照度。根據現場光照度， 以運算放大器為核心器件的伏安轉換電路可將光電管的電流信號轉換成電壓信號，送入模數轉換晶片，經模數轉換後送入單片機。設置單片機內的算法程序，可據此電壓信號數據計算出室內實時光照度值。本發明的照度穩定器中設定ー個室內照度閾值，照明系統必須使照度達到閾值以上。閾值可根據應用場合自行設定。根據國家標準，辦公、一般家居室內光照度要求為 300Lux,即可設閾值為300。在光纖導入的自然光照明下，當照度採集電路檢測室內自然光的照度滿足規定標準(即大於等於閾值)時，無需調節；當自然光的照度值達不到規定標準 (即小於閾值)吋，通過單片機階梯調節流過LED的電流改變其發光功率來補充光照，實現室內照度重新穩定在閾值以上。本發明的有益效果與現有的新能源照明系統相比，増加反饋迴路，可全天使室內照度穩定在設定值(滿足國家標準)。考慮到天氣突變等特殊情況，系統的穩定照度電路設計延時校正電路，將外部擾動的影響降低至最小。本發明為現有太陽光光纖照明設計了一種新型燈具，克服了現有光纖照明燈具照明不穩定的缺陷，結構簡單易於實施，可廣泛用於家居、辦公樓、地下室等場合。


圖1為本發明的主視圖；圖2為本發明的LED燈組排布圖A(辦公室單間)；圖3為本發明的LED燈組排布圖B (寫字樓大型房間)；圖4為本發明的LED燈組排布圖C (地下室)；圖5為照度穩定器的電路圖；圖中標號1光纖束，2LED燈，3凹透鏡，4凹凸鏡底座，5法蘭，6漫反射罩，8拋光燈罩，9燈具底座，10光纖耦合器，11外部光纖束。
具體實施例方式根據常見的三種不同的應用場合，實施方案如下實施例1應用本發明燈具於辦公室單間。室內面積約為20 40m2，需要燈具系統1 2個。 如圖1所示，太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統，該燈具系統由光纖束1、LED燈組2、凹透鏡3、凹透鏡底座4、法蘭5、照度穩定器、燈罩、燈具底座9和光纖耦合器10組成，光纖束1 一端與外部光纖束11通過光纖耦合器10連接，另一端穿過燈具底座9引至凹透鏡 3上方，在燈具底座9上排布LED燈組2 ；燈罩由漫反射罩6和拋光燈罩8組成，拋光燈罩8 與燈具底座9相連，所述漫反射罩6經鎖扣與拋光燈罩8相連；凹透鏡底座4與燈具底座9 相連，凹透鏡3用法蘭5固定在凹透鏡底座4上；照度穩定器安裝在燈具系統所在室內的側牆上，LED燈組2與照度穩定器連接。所述凹透鏡底座4由PC材料製作，光纖束1發光頭處在凹透鏡3焦點位置。所述照度穩定器安裝在側牆上。所述燈具底座9由PC材料製作。所述光纖束1的直徑為90mm。所述的凹透鏡3直徑為120mm，焦距為8mm。所述的拋光燈罩8高度為80mm，所述的漫反射罩6曲徑為120mm。採用拋光燈罩8增強罩內光反射，減少了燈罩對光線的吸收，提高了光線利用率。 採用摻有螢光物質的漫反射罩，使光纖束導入的自然光與LED發出的光均勻混合，照明更加柔和、穩定。如圖2所示，光纖束1位於燈具底座9中心，以光纖端ロ為中心對稱分布5個LED 燈組，每個燈組由7個額定功率為IW的LED燈按同心圓形式以內圈1個外圈6個排列組成。 本實施實例中燈具共利用7X5 = 35個LED燈，底座直徑約為27cm。所述照度穩定器是由光照度傳感器再加上照度採集電路和控制穩定電路組成，用以檢測室內照度，並控制LED燈補充照明，使室內照度穩定在設定範圍內。照度穩定器是根據光電效應，光電管採集光信號並將之轉化為電信號，利用此特性採集現場照度。根據現場光照度，以運算放大器為核心器件的伏安轉換電路可將光電管的電流信號轉換成電壓信號，送入模數轉換晶片，經模數轉換後送入單片機。單片機內設置有的算法程序，根據所述電壓信號數據計算出室內實時光照度值。照度穩定器中設定室內照度閾值為300，在光纖導入的自然光照明下，當照度採集電路檢測室內自然光的照度滿足規定標準(即大於等於閾值300)吋，無需調節；當自然光的照度值達不到規定標準(即小於閾值300)吋，通過單片機階梯調節調節流過LED的電流改變其發光功率來補充光照，實現室內照度重新穩定在閾值300以上。實施例2應用本發明燈具於寫字樓中的大型房間。房間面積約為80 120m2，需要燈具系統8 12個。如圖1所示，太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統，該燈具系統由光纖束1、LED燈組2、凹透鏡3、凹透鏡底座4、法蘭5、照度穩定器、燈罩、燈具底座9和光纖耦合器10組成，光纖束1 一端與外部光纖束11通過光纖耦合器10連接，另一端穿過燈具底座 9引至凹透鏡3上方，燈具底座上排布LED燈組2 ；燈罩由漫反射罩6和拋光燈罩8組成，拋光燈罩8與燈具底座9相連，所述漫反射罩6經鎖扣與拋光燈罩8相連；凹透鏡底座4與燈具底座9相連，凹透鏡3用法蘭5固定在凹透鏡底座4上；照度穩定器安裝在燈具系統所在室內燈具附近的位置，LED燈組2與照度穩定器連接。所述照度穩定器是由光照度傳感器再加上照度採集電路和控制穩定電路組成，照度穩定器的電路如圖5所示，光敏ニ極管採集到光照信息，經過電流轉電壓電路及ADC模數轉換電路，輸入到主控晶片SPCE061中，主控晶片SPCE061經過數據處理計算出實時光照度值，並將實時光照度值與設定的照度閾值相比較，當大於等於閾值吋，無需調節，當低於閾值時開啟LED控制電路，並根據與閾值光照度差值大小通過脈衝寬度調製(PWM)調光控制 LED亮度，使室內光照度維持在適宜範圍內。所述凹透鏡底座4由PC材料製作，光纖束1發光頭處在凹透鏡3焦點位置。所述燈具底座9由PC材料製作。所述光纖束1的直徑為80mm。所述的凹透鏡3直徑為130mm，焦距為10mm。所述的拋光燈罩8高度為9mm。所述的漫反射罩6曲徑為130_。如圖3，光纖束1位於燈具底座9中心，以光纖端ロ為中心對稱分布5個LED燈組， 每個燈組由5個額定功率為3W的LED燈按同心圓形式以內圈1個外圈4個排列組成。本實施實例中燈具共利用5X5 = 25個LED燈，底座直徑約為27cm。實施例3應用本發明燈具於地下室。地下室面積約為800 1500m2，需要燈具系統16 30 個。如圖4，對於每個燈具系統，光纖束1位於燈具底座9中心，以光纖端ロ為中心對稱分布8個額定功率為5W的LED燈。本實施實例中燈具共利用8X 1 = 8個LED燈，底座直徑約為27cm。其它與實施例1相同。
權利要求
1.一種光纖照明與LED照明互補燈具系統，其特徵在於該燈具系統包括光纖束(1)、 LED燈組O)、凹透鏡(3)、凹透鏡底座0)、法蘭(5)、照度穩定器、燈罩、燈具底座(9)和光纖耦合器(10)，燈具光纖束(1) 一端與外部光纖束(11)通過光纖耦合器(10)連接，另一端穿過燈具底座(9)中心引至凹透鏡(3)上方，在燈具底座(9)上排布LED燈組O)；燈罩由漫反射罩(6)和拋光燈罩(8)組成，拋光燈罩(8)與燈具底座(9)相連，漫反射罩(6)與拋光燈罩⑶相連；凹透鏡底座⑷與燈具底座(9)相連，凹透鏡(3)用法蘭(5)固定在凹透鏡底座(4)上；照度穩定器安裝在燈具系統所在室內，LED燈組(2)與照度穩定器連接。
2.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在幹所述光纖束(1)的發光頭處在凹透鏡⑶焦點位置。
3.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在於所述照度穩定器安裝在側牆上或者安裝在燈具附近的位置。
4.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在幹所述光纖束(1)的直徑為80 IOOmm0
5.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在於所述的LED燈組( 按五角或八角型等距排布在光纖束(1)周圍。
6.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在於每個LED燈組由1 7個LED燈組成，燈具系統總共有8 40個額定功率為1 5W的LED燈。
7.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在幹所述的凹透鏡(3)直徑為110 130mm，焦距為7 10mm。
8.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在於所述的拋光燈罩(8)高度為70 90mmo
9.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在於所述的漫反射罩(6)曲徑為110 130mmo
10.根據權利要求1所述的燈具系統，其特徵在於所述照度穩定器是由光照度傳感器添加照度採集電路和控制穩定電路組成，照度穩定器通過以運算放大器為核心器件的伏安轉換電路將光電管的電流信號轉換成電壓信號，送入模數轉換晶片，經模數轉換後送入單片機，所述單片機內設置有算法程序，可根據所述電壓信號數據計算出室內實時光照度值; 所述照度穩定器設定有室內照度閾值，當照度採集電路檢測室內光的照度大於等於閾值時，無需調節；當光的照度值即小於閾值吋，通過單片機階梯調節流過LED的電流改變其發光功率來補充光照，實現室內照度重新穩定在閾值以上。
全文摘要
本發明提出了一種將太陽光光纖傳導照明與LED燈光照明互補混合的新型照明燈具系統。它包括光纖束、LED燈組、光纖耦合器、凹透鏡、漫反射燈罩、拋光燈罩和照度穩定器。光纖束一端與光纖耦合器連接，另一端穿過燈具底座引至凹透鏡上方，周圍排布LED燈組；拋光燈罩與燈具底座相連，漫反射罩經鎖扣與拋光燈罩相連；照度穩定器安裝在側牆上或者安裝在燈具附近的位置。太陽光等自然光由光纖束傳入燈具內，經凹透鏡發散，透過漫反射罩射入室內。照度穩定器檢測室內照度，並控制LED燈補充照明，使室內照度穩定在設定範圍內。本發明克服了現有光纖照明燈具照明不穩定的缺陷，結構簡單易於實施，可廣泛用於家居、辦公樓、地下室等場合。
文檔編號F21V17/00GK102563516SQ20111044334
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者丁夕然, 劉佳, 劉冰燕, 徐兢浩, 朱俊傑, 李美成 申請人:華北電力大學