專利名稱：光纖照明與led燈互補照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種照明燈具系統(tǒng)，特別是ー種太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
照明是建筑能源消耗的重要部分，采用可再生能源離網(wǎng)發(fā)電照明技術(shù)是建筑節(jié)能的有效方式。隨著太陽光光纖照明、LED照明等技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)照明技術(shù)正逐步應(yīng)用干城市建筑諸如寫字樓、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(xiàn)白天夜晚都可照明。但此方案仍存在缺陷，如単獨應(yīng)用光纖照明不穩(wěn)定、開關(guān)切換過于頻繁縮短燈具使用壽命、開關(guān)切換造成室內(nèi)照明不穩(wěn)定等。基于上述因素，我們提出太陽光光纖照明與LED照明一體化的照明方案，設(shè)計出了一種太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有光纖照明不穩(wěn)定、自動化程度低等缺陷，設(shè)計了一種太陽光等自然光光纖傳導(dǎo)照明與LED燈光均勻混合照明燈具，可為室內(nèi)提供環(huán)保穩(wěn)定的照明。一種太陽光光纖照明與LED照明互補燈具系統(tǒng)，該燈具系統(tǒng)包括光纖束、LED燈組、凹透鏡、凹透鏡底座、法蘭、照度穩(wěn)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(wěn)定器安裝在燈具系統(tǒng)所在室內(nèi)，LED燈組與照度穩(wěn)定器連接。所述凹透鏡底座和燈具底座優(yōu)選由PC材料制作。光纖束發(fā)光頭處在凹透鏡焦點位置。所述照度穩(wěn)定器通常安裝在側(cè)墻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(yōu)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(tǒng)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(fā)明在現(xiàn)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，便干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(nèi)，經(jīng)凹透鏡發(fā)散，透過漫反射罩射入室內(nèi)?？紤]到光纖束端ロ較細，光照范圍有限，故在光纖束端部安裝凹透鏡，將光纖束的引入光線發(fā)散開，擴大散射角，再通過漫反射罩透射到室內(nèi)提供照明。采用拋光燈罩增強罩內(nèi)光反射，減少了燈罩對光線的吸收，提高了光線利用率。采用摻有熒光物質(zhì)的漫反射罩，使光纖束導(dǎo)入的自然光與LED發(fā)出的光均勻混合，照明更加柔和、穩(wěn)定。本發(fā)明的照度穩(wěn)定器是由光照度傳感器再加上照度采集電路和控制穩(wěn)定電路組成，用以檢測室內(nèi)照度，并控制LED燈補充照明，使室內(nèi)照度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。照度穩(wěn)定器是根據(jù)光電效應(yīng)，光電管采集光信號并將之轉(zhuǎn)化為電信號，即流過光電管的電流隨環(huán)境照度變化而改變。本發(fā)明利用此特性采集現(xiàn)場照度。根據(jù)現(xiàn)場光照度， 以運算放大器為核心器件的伏安轉(zhuǎn)換電路可將光電管的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機。設(shè)置單片機內(nèi)的算法程序，可據(jù)此電壓信號數(shù)據(jù)計算出室內(nèi)實時光照度值。本發(fā)明的照度穩(wěn)定器中設(shè)定ー個室內(nèi)照度閾值，照明系統(tǒng)必須使照度達到閾值以上。閾值可根據(jù)應(yīng)用場合自行設(shè)定。根據(jù)國家標準，辦公、一般家居室內(nèi)光照度要求為 300Lux,即可設(shè)閾值為300。在光纖導(dǎo)入的自然光照明下，當照度采集電路檢測室內(nèi)自然光的照度滿足規(guī)定標準(即大于等于閾值)時，無需調(diào)節(jié)；當自然光的照度值達不到規(guī)定標準 (即小于閾值)吋，通過單片機階梯調(diào)節(jié)流過LED的電流改變其發(fā)光功率來補充光照，實現(xiàn)室內(nèi)照度重新穩(wěn)定在閾值以上。本發(fā)明的有益效果與現(xiàn)有的新能源照明系統(tǒng)相比，増加反饋回路，可全天使室內(nèi)照度穩(wěn)定在設(shè)定值(滿足國家標準)?？紤]到天氣突變等特殊情況，系統(tǒng)的穩(wěn)定照度電路設(shè)計延時校正電路，將外部擾動的影響降低至最小。本發(fā)明為現(xiàn)有太陽光光纖照明設(shè)計了一種新型燈具，克服了現(xiàn)有光纖照明燈具照明不穩(wěn)定的缺陷，結(jié)構(gòu)簡單易于實施，可廣泛用于家居、辦公樓、地下室等場合。


圖1為本發(fā)明的主視圖；圖2為本發(fā)明的LED燈組排布圖A(辦公室單間)；圖3為本發(fā)明的LED燈組排布圖B (寫字樓大型房間)；圖4為本發(fā)明的LED燈組排布圖C (地下室)；圖5為照度穩(wěn)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(jù)常見的三種不同的應(yīng)用場合，實施方案如下實施例1應(yīng)用本發(fā)明燈具于辦公室單間。室內(nèi)面積約為20 40m2，需要燈具系統(tǒng)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(tǒng)，該燈具系統(tǒng)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(wěn)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(jīng)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(wěn)定器安裝在燈具系統(tǒng)所在室內(nèi)的側(cè)墻上，LED燈組2與照度穩(wěn)定器連接。所述凹透鏡底座4由PC材料制作，光纖束1發(fā)光頭處在凹透鏡3焦點位置。所述照度穩(wěn)定器安裝在側(cè)墻上。所述燈具底座9由PC材料制作。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。采用拋光燈罩8增強罩內(nèi)光反射，減少了燈罩對光線的吸收，提高了光線利用率。 采用摻有熒光物質(zhì)的漫反射罩，使光纖束導(dǎo)入的自然光與LED發(fā)出的光均勻混合，照明更加柔和、穩(wěn)定。如圖2所示，光纖束1位于燈具底座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(nèi)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(wěn)定器是由光照度傳感器再加上照度采集電路和控制穩(wěn)定電路組成，用以檢測室內(nèi)照度，并控制LED燈補充照明，使室內(nèi)照度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。照度穩(wěn)定器是根據(jù)光電效應(yīng)，光電管采集光信號并將之轉(zhuǎn)化為電信號，利用此特性采集現(xiàn)場照度。根據(jù)現(xiàn)場光照度，以運算放大器為核心器件的伏安轉(zhuǎn)換電路可將光電管的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機。單片機內(nèi)設(shè)置有的算法程序，根據(jù)所述電壓信號數(shù)據(jù)計算出室內(nèi)實時光照度值。照度穩(wěn)定器中設(shè)定室內(nèi)照度閾值為300，在光纖導(dǎo)入的自然光照明下，當照度采集電路檢測室內(nèi)自然光的照度滿足規(guī)定標準(即大于等于閾值300)吋，無需調(diào)節(jié)；當自然光的照度值達不到規(guī)定標準(即小于閾值300)吋，通過單片機階梯調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)流過LED的電流改變其發(fā)光功率來補充光照，實現(xiàn)室內(nèi)照度重新穩(wěn)定在閾值300以上。實施例2應(yīng)用本發(fā)明燈具于寫字樓中的大型房間。房間面積約為80 120m2，需要燈具系統(tǒng)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(tǒng)，該燈具系統(tǒng)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(wěn)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(jīng)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(wěn)定器安裝在燈具系統(tǒng)所在室內(nèi)燈具附近的位置，LED燈組2與照度穩(wěn)定器連接。所述照度穩(wěn)定器是由光照度傳感器再加上照度采集電路和控制穩(wěn)定電路組成，照度穩(wěn)定器的電路如圖5所示，光敏ニ極管采集到光照信息，經(jīng)過電流轉(zhuǎn)電壓電路及ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，輸入到主控芯片SPCE061中，主控芯片SPCE061經(jīng)過數(shù)據(jù)處理計算出實時光照度值，并將實時光照度值與設(shè)定的照度閾值相比較，當大于等于閾值吋，無需調(diào)節(jié)，當?shù)陀陂撝禃r開啟LED控制電路，并根據(jù)與閾值光照度差值大小通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光控制 LED亮度，使室內(nèi)光照度維持在適宜范圍內(nèi)。所述凹透鏡底座4由PC材料制作，光纖束1發(fā)光頭處在凹透鏡3焦點位置。所述燈具底座9由PC材料制作。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位于燈具底座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(nèi)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(yīng)用本發(fā)明燈具于地下室。地下室面積約為800 1500m2，需要燈具系統(tǒng)16 30 個。如圖4，對于每個燈具系統(tǒng)，光纖束1位于燈具底座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(quán)利要求
1.一種光纖照明與LED照明互補燈具系統(tǒng)，其特征在于該燈具系統(tǒng)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(wěn)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(wěn)定器安裝在燈具系統(tǒng)所在室內(nèi)，LED燈組(2)與照度穩(wěn)定器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在干所述光纖束(1)的發(fā)光頭處在凹透鏡⑶焦點位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在于所述照度穩(wěn)定器安裝在側(cè)墻上或者安裝在燈具附近的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在干所述光纖束(1)的直徑為80 IOOmm0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在于所述的LED燈組( 按五角或八角型等距排布在光纖束(1)周圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在于每個LED燈組由1 7個LED燈組成，燈具系統(tǒng)總共有8 40個額定功率為1 5W的LED燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在干所述的凹透鏡(3)直徑為110 130mm，焦距為7 10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在于所述的拋光燈罩(8)高度為70 90mmo
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在于所述的漫反射罩(6)曲徑為110 130mmo
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具系統(tǒng)，其特征在于所述照度穩(wěn)定器是由光照度傳感器添加照度采集電路和控制穩(wěn)定電路組成，照度穩(wěn)定器通過以運算放大器為核心器件的伏安轉(zhuǎn)換電路將光電管的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機，所述單片機內(nèi)設(shè)置有算法程序，可根據(jù)所述電壓信號數(shù)據(jù)計算出室內(nèi)實時光照度值; 所述照度穩(wěn)定器設(shè)定有室內(nèi)照度閾值，當照度采集電路檢測室內(nèi)光的照度大于等于閾值時，無需調(diào)節(jié)；當光的照度值即小于閾值吋，通過單片機階梯調(diào)節(jié)流過LED的電流改變其發(fā)光功率來補充光照，實現(xiàn)室內(nèi)照度重新穩(wěn)定在閾值以上。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種將太陽光光纖傳導(dǎo)照明與LED燈光照明互補混合的新型照明燈具系統(tǒng)。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(wěn)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(jīng)鎖扣與拋光燈罩相連；照度穩(wěn)定器安裝在側(cè)墻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(nèi)，經(jīng)凹透鏡發(fā)散，透過漫反射罩射入室內(nèi)。照度穩(wěn)定器檢測室內(nèi)照度，并控制LED燈補充照明，使室內(nèi)照度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有光纖照明燈具照明不穩(wěn)定的缺陷，結(jié)構(gòu)簡單易于實施，可廣泛用于家居、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(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者丁夕然, 劉佳, 劉冰燕, 徐兢浩, 朱俊杰, 李美成 申請人:華北電力大學(xué)