專利名稱：光纖照明與led燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種照明燈具系統(tǒng)，特別是一種太陽(yáng)光光纖照明與LED照明互補(bǔ) 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(yáng)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)用于城市建筑諸如寫字樓、地下室、停車場(chǎng)等需要照明的場(chǎng)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(shí)現(xiàn)白天夜晚都可照明。但此方案仍存在缺陷，如單獨(dú)應(yīng)用光纖照明不穩(wěn)定、開關(guān)切換過(guò)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?；谏鲜鲆蛩?，我們提出太陽(yáng)光光纖照明與LED照明一體化的照明方案，設(shè)計(jì)出了一種太陽(yáng)光光纖照明與LED照明互補(bǔ)燈具系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有光纖照明不穩(wěn)定、自動(dòng)化程度低等缺陷，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)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(yáng)光光纖照明與LED照明互補(bǔ)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、燈具底座和光纖稱合器，燈具光纖束一端與外部光纖束通過(guò)光纖耦合器連接，另一端穿過(guò)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(diǎn)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(gè)LED燈組通常由I 7個(gè)LED燈組成，燈具系統(tǒng)通常總共有8 40個(gè)額定功率為I 5W的LED燈。所述的凹透鏡直徑為110 130_，焦距為I 10_。所述的拋光燈罩高度為70 90mm。所述的漫反射罩曲徑為110 130mm。本實(shí)用新型在現(xiàn)有的照明燈具中增加了光纖引出端。燈具中心為光纖束，其一端與光纖耦合器相連，便于與外部光纖束連接和燈具的安裝、拆卸。另一端穿過(guò)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(yáng)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(guò)漫反射罩射入室內(nèi)?？紤]到光纖束端口較細(xì)，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(kuò)大散射角，再通過(guò)漫反射罩透射到室內(nèi)提供照明。采用拋光燈罩增強(qiáng)罩內(nèi)光反射，減少了燈罩對(duì)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。本實(shí)用新型的照度穩(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(cè)室內(nèi)照度，并控制LED燈補(bǔ)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)，光電管米集光信號(hào)并將之轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，即流過(guò)光電管的電流隨環(huán)境照度變化而改變。本實(shí)用新型利用此特性采集現(xiàn)場(chǎng)照度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)光照 度，以運(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)。設(shè)置單片機(jī)內(nèi)的算法程序，可據(jù)此電壓信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出室內(nèi)實(shí)時(shí)光照度值。本實(shí)用新型的照度穩(wěn)定器中設(shè)定一個(gè)室內(nèi)照度閾值，照明系統(tǒng)必須使照度達(dá)到閾值以上。閾值可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合自行設(shè)定。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)照度采集電路檢測(cè)室內(nèi)自然光的照度滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)(即大于等于閾值)時(shí)，無(wú)需調(diào)節(jié)；當(dāng)自然光的照度值達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)(即小于閾值)時(shí)，通過(guò)單片機(jī)階梯調(diào)節(jié)流過(guò)LED的電流改變其發(fā)光功率來(lái)補(bǔ)充光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照度重新穩(wěn)定在閾值以上。本實(shí)用新型的有益效果與現(xiàn)有的新能源照明系統(tǒng)相比，增加反饋回路，可全天使室內(nèi)照度穩(wěn)定在設(shè)定值(滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))。考慮到天氣突變等特殊情況，系統(tǒng)的穩(wěn)定照度電路設(shè)計(jì)延時(shí)校正電路，將外部擾動(dòng)的影響降低至最小。本實(shí)用新型為現(xiàn)有太陽(yáng)光光纖照明設(shè)計(jì)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(jiǎn)單易于實(shí)施，可廣泛用于家居、辦公樓、地下室等場(chǎng)合。

圖I為本實(shí)用新型的主視圖；圖2為本實(shí)用新型的LED燈組排布圖A (辦公室單間)；圖3為本實(shí)用新型的LED燈組排布圖B (寫字樓大型房間)；圖4為本實(shí)用新型的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(biāo)號(hào)I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光纖稱合器，11外部光纖束。
具體實(shí)施方式
根據(jù)常見的三種不同的應(yīng)用場(chǎng)合，實(shí)施方案如下實(shí)施例I應(yīng)用本實(shí)用新型燈具于辦公室單間。室內(nèi)面積約為20 40m2，需要燈具系統(tǒng)I 2個(gè)。如圖I所示，太陽(yáng)光光纖照明與LED照明互補(bǔ)燈具系統(tǒng)，該燈具系統(tǒng)由光纖束I、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I 一端與外部光纖束11通過(guò)光纖耦合器10連接，另一端穿過(guò)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I發(fā)光頭處在凹透鏡3焦點(diǎn)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I的直徑為90mm。所述的凹透鏡3直徑為120臟，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(qiáng)罩內(nèi)光反射，減少了燈罩對(duì)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75，光纖束I位于燈具底座9中心，以光纖端口為中心對(duì)稱分布5個(gè)LED燈組，每個(gè)燈組由7個(gè)額定功率為IW的LED燈按同心圓形式以內(nèi)圈I個(gè)外圈6個(gè)排列組成。本實(shí)施實(shí)例中燈具共利用7X5 = 35個(gè)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(cè)室內(nèi)照度，并控制LED燈補(bǔ)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(hào)并將之轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，利用此特性采集現(xiàn)場(chǎng)照度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)光照度，以運(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)。單片機(jī)內(nèi)設(shè)置有的算法程序，根據(jù)所述電壓信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出室內(nèi)實(shí)時(shí)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(dāng)照度采集電路檢測(cè)室內(nèi)自然光的照度滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)(即大于等于閾值300)時(shí)，無(wú)需調(diào)節(jié)；當(dāng)自然光的照度值達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)(即小于閾值300)時(shí)，通過(guò)單片機(jī)階梯調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)流過(guò)LED的電流改變其發(fā)光功率來(lái)補(bǔ)充光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照度重新穩(wěn)定在閾值300以上。實(shí)施例2應(yīng)用本實(shí)用新型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(gè)。如圖I所示，太陽(yáng)光光纖照明與LED照明互補(bǔ)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I 一端與外部光纖束11通過(guò)光纖耦合器10連接，另一端穿過(guò)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，光敏二極管采集到光照信息，經(jīng)過(guò)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(guò)數(shù)據(jù)處理計(jì)算出實(shí)時(shí)光照度值，將實(shí)時(shí)光照度值與設(shè)定的照度閾值相比較，當(dāng)大于等于閾值時(shí)，無(wú)需調(diào)節(jié)，低于閾值時(shí)開啟LED控制電路，并根據(jù)與閾值光照度差值大小通過(guò)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I發(fā)光頭處在凹透鏡3焦點(diǎn)位置。所述燈具底座9由PC材料制作。所述光纖束I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130mm。如圖3，光纖束I位于燈具底座9中心，以光纖端口為中心對(duì)稱分布5個(gè)LED燈組，每個(gè)燈組由5個(gè)額定功率為3W的LED燈按同心圓形式以內(nèi)圈I個(gè)外圈4個(gè)排列組成。本實(shí)施實(shí)例中燈具共利用5X5 = 25個(gè)LED燈，底座直徑約為27cm。實(shí)施例3應(yīng)用本實(shí)用新型燈具于地下室。地下室面積約為800 1500m2，需要燈具系統(tǒng)16 30個(gè)。如圖4,對(duì)于每個(gè)燈具系統(tǒng),光纖束I位于燈具底座9中心，以光纖端口為中心對(duì)稱分布8個(gè)額定功率為5W的LED燈。本實(shí)施實(shí)例中燈具共利用8X I = 8個(gè)LED燈，底座直徑約為27cm。其它與實(shí)施例I相同。
權(quán)利要求1.一種光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于該光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)包括光纖束(I)、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)和光纖稱合器(10),燈具光纖束(I) 一端與外部光纖束(11)通過(guò)光纖率禹合器(10)連接，另一端穿過(guò)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(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，漫反射罩(6)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)，LED燈組(2)與照度穩(wěn)定器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于所述光纖束(I)的發(fā)光頭處在凹透鏡(3)焦點(diǎn)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(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I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于所述光纖束(I)的直徑為80 100mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于所述的LED燈組(2 )按五角或八角型等距排布在光纖束(I)周圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)LED燈組由I 7個(gè)LED燈組成，燈具系統(tǒng)總共有8 40個(gè)額定功率為I 5W的LED燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于所述的凹透鏡(3)直徑為110 130mm，焦距為7 10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于所述的拋光燈罩(8)高度為70 90_。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(tǒng)，其特征在于所述的漫反射罩(6)曲徑為110 130mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖照明與LED燈互補(bǔ)照明系統(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(guò)以運(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，所述單片機(jī)內(nèi)設(shè)置有算法程序，可根據(jù)所述電壓信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出室內(nèi)實(shí)時(shí)光照度值；所述照度穩(wěn)定器設(shè)定有室內(nèi)照度閾值，當(dāng)照度采集電路檢測(cè)室內(nèi)光的照度大于等于閾值時(shí)，無(wú)需調(diào)節(jié)；當(dāng)光的照度值即小于閾值時(shí)，通過(guò)單片機(jī)階梯調(diào)節(jié)流過(guò)LED的電流改變其發(fā)光功率來(lái)補(bǔ)充光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照度重新穩(wěn)定在閾值以上。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種將太陽(yáng)光光纖傳導(dǎo)照明與LED燈光照明互補(bǔ)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(guò)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(yáng)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(guò)漫反射罩射入室內(nèi)。照度穩(wěn)定器檢測(cè)室內(nèi)照度，并控制LED燈補(bǔ)充照明，使室內(nèi)照度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有光纖照明燈具照明不穩(wěn)定的缺陷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)施，可廣泛用于家居、辦公樓、地下室等場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202484867SQ20112055264
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:華北電力大學(xué)