本發(fā)明涉及綠色照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自然光與LED復(fù)合照明系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

目前，LED被廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域。LED光源具有能耗低、壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但LED光源仍然為電驅(qū)動(dòng)型光源，電能雖然為清潔能源，但作為應(yīng)用最為廣泛的二次能源，電能的產(chǎn)生無論是水電、火電還是核電都對生態(tài)環(huán)境造成一定的影響和破壞。以LED為光源的照明裝置，對電能需求的滿足是其得到推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。

太陽能是一種新生可再生的清潔能源，取之不盡用之不竭。隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展和在各個(gè)領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，太陽能已經(jīng)成為人類使用能源的重要組成部分。太陽能的利用一般有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。光熱轉(zhuǎn)換的典型應(yīng)用有太陽能熱水器，通過表面對太陽能的吸收并將其轉(zhuǎn)化為熱能。而太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為太陽能利用領(lǐng)域的核心技術(shù)，目前太陽能發(fā)電的方式有利用光生伏打效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。

在太陽光照明技術(shù)領(lǐng)域，將太陽光直接利用于植物工廠照明、工業(yè)照明、普通建筑照明、地下室照明、地下礦井照明等照明領(lǐng)域已經(jīng)成為可能。但在當(dāng)前的照明應(yīng)用中，大多采用LED燈作為光源進(jìn)行照明設(shè)計(jì)。從整個(gè)能量流來看，LED光源的照明裝置對電能的需求為剛性需求，相比于直接利用太陽光而言，其過程復(fù)雜，能源利用效率低，而且中間污染多。

同時(shí)，由于氣候天氣的原因，不能保證每天都有充足的太陽光，且總量巨大、分布密度低的太陽能不能很好地利用上。一般自然界中白天如果沒有直射的太陽光外，那么也會(huì)存在如散射光、正面光和側(cè)光等類型的自然光，而目前還無法很好的利用這些光強(qiáng)弱于直射太陽光的自然光用于照明，因?yàn)樽匀还?太陽光、散射光、正面光和側(cè)光)存在不同的類型、不同的時(shí)刻和不同氣候光強(qiáng)不一的問題，導(dǎo)致照明的光均勻性差、復(fù)合難。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評價(jià)本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提出一種自然光與LED復(fù)合照明系統(tǒng)及其方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的利用自然光的照明系統(tǒng)均勻性差、復(fù)合難的技術(shù)問題。

為此，本發(fā)明提出一種自然光與LED復(fù)合照明系統(tǒng)，包括面板燈模組和用于聚集光線的聚光裝置，接收所述聚光裝置聚集的光線并將其均分用于照明的分光裝置，與所述分光裝置相連的若干個(gè)導(dǎo)光裝置，所述導(dǎo)光裝置與自然光發(fā)光模組相連，所述面板燈模組包括側(cè)向設(shè)置的LED發(fā)光模組和所述自然光發(fā)光模組；所述面板燈模組還設(shè)有用于將所述LED發(fā)光模組和所述自然光發(fā)光模組發(fā)出的光均勻地復(fù)合的光敏元件和調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置。

優(yōu)選地，本發(fā)明還可以具有如下技術(shù)特征：

所述自然光發(fā)光模組與所述LED發(fā)光模組相對或相鄰設(shè)置在所述面板燈模組的側(cè)面上。

所述光敏元件設(shè)置在所述面板燈模組的內(nèi)側(cè)和\或外側(cè)。

所述導(dǎo)光裝置包括若干根第一光纖，所述自然光發(fā)光模組包括用于產(chǎn)生光線的若干個(gè)光纖插槽，所述第一光纖的照明末端與所述光纖插槽連接。

所述分光裝置包括光束接收端，所述光束接收端與若干根所述第一光纖的分光始端相連。

所述聚光裝置包括基體，以及固定封裝在所述基體內(nèi)部的若干根第二光纖，所述第二光纖一端連接有匯聚頭，另一端均勻分布于基體的受光面一側(cè)用于接收外部光線。

另外，基于上述照明系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種自然光與LED復(fù)合照明方法，包括以下步驟：

步驟一：通過光敏元件獲取面板燈模組的光強(qiáng)數(shù)據(jù)；

步驟二：將獲取的光強(qiáng)數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)節(jié)分光裝置、自然光發(fā)光模組和LED發(fā)光模組中的一個(gè)或其組合，均勻地復(fù)合所述LED發(fā)光模組和自然光發(fā)光模組發(fā)出的光。

優(yōu)選地，本發(fā)明提供的方法還可以具有如下步驟：

通過所述光敏元件實(shí)時(shí)檢測環(huán)境光強(qiáng)數(shù)據(jù)，反饋至調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。

根據(jù)環(huán)境色溫?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述LED發(fā)光模組和所述自然光發(fā)光模組的發(fā)光配比。

步驟二還包括：當(dāng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，關(guān)閉所述LED發(fā)光模組，通過所述分光裝置和\或所述自然光發(fā)光模組進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)值時(shí)，通過所述LED發(fā)光模組進(jìn)行補(bǔ)光。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果包括：

本發(fā)明提供了一種利用自然光和LED相結(jié)合的復(fù)合照明系統(tǒng)，通過聚光裝置可實(shí)現(xiàn)光線的聚集，聚集的光線被分光裝置所接收，通過分光裝置可以將聚集的光線均勻分光，均勻分光后的光線經(jīng)導(dǎo)光裝置傳輸至面板燈模組，用于照明。面板燈模組包括LED發(fā)光模組和自然光發(fā)光模組，通過光敏元件和調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)自然光不同的光強(qiáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)光調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過面板燈模組可實(shí)現(xiàn)自然光和LED燈光的均勻復(fù)合，自然光發(fā)光模組和LED發(fā)光模組均側(cè)向設(shè)置在面板燈模組上，通過面板燈模組可以將自然光發(fā)光模組發(fā)出的自然光和LED發(fā)光模組均勻的復(fù)合，也就是說面板燈模組照明時(shí)是通過自然光和LED光的復(fù)合來照明的，面板燈模組具備將兩者發(fā)出的光均勻的復(fù)合的效果。再結(jié)合光敏元件檢測光強(qiáng)，并根據(jù)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)LED的亮度，以達(dá)到補(bǔ)光的效果。

另外本發(fā)明還提供了一種利用上述照明系統(tǒng)進(jìn)行照明的方法，該方法可以通過光敏元件獲取光強(qiáng)數(shù)據(jù)，再通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)節(jié)分光裝置、自然光發(fā)光模組和LED發(fā)光模組中的一種或其組合，來達(dá)到均勻復(fù)合自然光與LED光的目的。相比于傳統(tǒng)的復(fù)合方法，本發(fā)明的復(fù)合方法可以不局限于太陽光的復(fù)合，當(dāng)外部環(huán)境沒有直射的太陽光是，也可以利用自然光均勻的復(fù)合。

進(jìn)一步的，特別是對于自然光光強(qiáng)比較強(qiáng)時(shí)，本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)分光裝置和自然光發(fā)光模組中的一種或其組合進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)面板燈模組的光強(qiáng)，以保持輸出的光強(qiáng)不至于過強(qiáng)，不利于照明作業(yè)或使用。另外，此時(shí)可以關(guān)閉LED發(fā)光模塊，充分利用太陽光來照明，節(jié)省電能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一和二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式三的流程圖。

1-自然光，2-聚光裝置，3-聚焦光線，4-分光裝置，5-導(dǎo)光裝置，6-調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，7-LED發(fā)光模組，8-照明光線，9-光纖插槽，10-面板燈模組，11-光敏元件。

A1-步驟一，A2-步驟二。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

參照以下附圖1-2所示，將描述非限制性和非排他性的實(shí)施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，除非另外特別說明。

實(shí)施例一：

本發(fā)明提出了一種自然光與LED復(fù)合照明系統(tǒng)，如圖1所示，包括面板燈模組10和用于聚集光線的聚光裝置2，接收所述聚光裝置2聚集的光線并將其均分用于照明的分光裝置4，與所述分光裝置4相連的若干個(gè)導(dǎo)光裝置5，所述導(dǎo)光裝置5與自然光發(fā)光模組相連，所述面板燈模組10包括側(cè)向設(shè)置的LED發(fā)光模組7和所述自然光發(fā)光模組；所述面板燈模組10還設(shè)有用于將所述LED發(fā)光模組7和所述自然光發(fā)光模組發(fā)出的光均勻地復(fù)合的光敏元件11和調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置6。

本實(shí)施例中，面板燈模組10主要包括面板燈鋁框、LED燈源、導(dǎo)光板、擴(kuò)散板、反光紙和安裝掛件。LED燈源可以為多個(gè)，可視情況而定，其中，多個(gè)LED燈源即組成了LED發(fā)光模組7。導(dǎo)光板上設(shè)有網(wǎng)點(diǎn)，側(cè)面LED光或自然光經(jīng)過網(wǎng)點(diǎn)折射使照明光線8從正面均勻?qū)С?。擴(kuò)散板可以將導(dǎo)光板的光均勻的導(dǎo)出，并能起到模糊網(wǎng)點(diǎn)的作用。反光紙將導(dǎo)光板背面余光反射出去以提高光效。安裝掛件用于安裝固定，可以為懸掛吊絲、安裝支架等。

本實(shí)施例中，在面板燈模組10中，除了設(shè)置有LED發(fā)光模組7外，還設(shè)置有自然光發(fā)光模組，該自然光發(fā)光模組同樣與LED發(fā)光模組7一樣側(cè)向設(shè)置。發(fā)出的光通過導(dǎo)光板、擴(kuò)散板和反光紙的作用下均勻的正向?qū)С?。通過面板燈模組10，結(jié)合調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置6和光敏元件11，可以將自然光發(fā)光模組和LED發(fā)光模組7的均勻的復(fù)合，確保將兩種光以最合理的方式發(fā)出。

本實(shí)施例中，所述聚光裝置2為透鏡組，或?yàn)橥该骰蛘甙胪该鞯姆颇鶢柾哥R面板，也可以由其他新型的光學(xué)元件組成，實(shí)現(xiàn)了大面積自然光1在指定區(qū)域的會(huì)聚，形成聚焦光線3。

本實(shí)施例中，分光裝置4包括光束接收端，所述光束接收端與若干根所述第一光纖的分光始端相連。所述導(dǎo)光裝置5包括若干根第一光纖，所述自然光發(fā)光模組包括用于產(chǎn)生光線的若干個(gè)光纖插槽9，所述第一光纖的照明末端與所述光纖插槽9連接。分光裝置4也包含部分導(dǎo)光的功能，主要是能夠?qū)R聚的自然光傳導(dǎo)至分光元件如光束接收端。光束接收端可將聚焦的太陽光通過光纖束分別導(dǎo)入至面板燈模組10的光纖插槽9之中。光纖是一種性能優(yōu)越的光導(dǎo)產(chǎn)品，其導(dǎo)光效率高，技術(shù)成熟，產(chǎn)品化程度高。光纖具有許多種類，性能有所差異，也具有各自不同的用途。用于照明領(lǐng)域的光纖成本低廉，芯徑相對較大，光源的耦合效率高，耦合進(jìn)光纖的功率大，使用方便，譬如塑料光纖本實(shí)施例中。

本實(shí)施例中，LED發(fā)光模組7可以通過太陽能發(fā)電模塊存儲(chǔ)的或其他方式所產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)LED燈提供照明，在夜間或者在太陽光不足時(shí)，可驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光模組7提供增強(qiáng)照明或者補(bǔ)充照明。

本實(shí)施例中，所述自然光發(fā)光模組與所述LED發(fā)光模組7相鄰設(shè)置在面板燈模組10的側(cè)面上。相鄰設(shè)置的自然光發(fā)光模組和所述LED發(fā)光模組7，彼此更加獨(dú)立，可方便地設(shè)置在面板燈模組10上。

本實(shí)施例中，所述光敏元件11設(shè)置在所述面板燈模組10的內(nèi)側(cè)和\或外側(cè)，本發(fā)明不做限制，可是具體情況而定。

充分利用太陽光提供照明是綠色照明技術(shù)的前沿技術(shù)，可節(jié)省大量的電能。就照明效果而論，直接利用太陽光提供照明，充分地利用了自然光，其效果優(yōu)于普通的僅以LED為光源的照明系統(tǒng)。

實(shí)施例二：

本發(fā)明提出了一種自然光與LED復(fù)合照明系統(tǒng)，如圖1所示，包括面板燈模組10和用于聚集光線的聚光裝置2，接收所述聚光裝置2聚集的光線并將其均分用于照明的分光裝置4，與所述分光裝置4相連的若干個(gè)導(dǎo)光裝置5，所述導(dǎo)光裝置5與自然光發(fā)光模組相連，所述面板燈模組10包括側(cè)向設(shè)置的LED發(fā)光模組7和所述自然光發(fā)光模組；所述面板燈模組10還設(shè)有用于將所述LED發(fā)光模組7和所述自然光發(fā)光模組發(fā)出的光均勻地復(fù)合的光敏元件11和調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置6。

本實(shí)施例中，面板燈模組10主要包括面板燈鋁框、LED燈源、導(dǎo)光板、擴(kuò)散板、反光紙和安裝掛件。LED燈源可以為多個(gè)，可視情況而定，其中，多個(gè)LED燈源即組成了LED發(fā)光模組7。導(dǎo)光板上設(shè)有網(wǎng)點(diǎn)，側(cè)面LED光或自然光經(jīng)過網(wǎng)點(diǎn)折射使照明光線8從正面均勻?qū)С?。擴(kuò)散板可以將導(dǎo)光板的光均勻的導(dǎo)出，并能起到模糊網(wǎng)點(diǎn)的作用。反光紙將導(dǎo)光板背面余光反射出去以提高光效。安裝掛件用于安裝固定，可以為懸掛吊絲、安裝支架等。

本實(shí)施例中，在面板燈模組10中，除了設(shè)置有LED發(fā)光模組7外，還設(shè)置有自然光發(fā)光模組，該自然光發(fā)光模組同樣與LED發(fā)光模組7一樣側(cè)向設(shè)置。發(fā)出的光通過導(dǎo)光板、擴(kuò)散板和反光紙的作用下均勻的正向?qū)С觥Ｍㄟ^面板燈模組10，結(jié)合調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置6和光敏元件11，可以將自然光發(fā)光模組和LED發(fā)光模組7的均勻的復(fù)合，確保將兩種光以最合理的方式發(fā)出。

本實(shí)施例中，所述聚光裝置2包括基體，以及固定封裝在所述基體內(nèi)部的若干根第二光纖，所述第二光纖一端連接有匯聚頭，另一端均勻分布于基體的受光面一側(cè)用于接收外部光線。所述基體可以為玻璃板、建筑用轉(zhuǎn)體、瓦片或其復(fù)合材料等，匯聚頭可以直接固定在基體非受光面一側(cè)，也可以脫離基體設(shè)置在其他物件上，本發(fā)明不做限制。這種聚光無需通過透鏡進(jìn)行聚光，通過均勻分布在基體受光面一側(cè)中的光纖可以直接采集自然光，結(jié)合光纖具備纖細(xì)、具有一定韌性的特點(diǎn)，可以通過多個(gè)光纖于匯聚頭處收集足夠的光源，形成聚焦光線3。相比于傳統(tǒng)的通過透鏡或菲涅爾進(jìn)行聚光而言，因?yàn)楸緦?shí)施例是通過埋設(shè)在基體中的光纖進(jìn)行聚光的，且基體可以為建材中常用的材料，所以可以實(shí)現(xiàn)在建筑中包括墻體、屋頂?shù)鹊卮竺娣e鋪設(shè)，與建筑融為一體，既不影響光的采集，又不影響建筑的美觀，簡單實(shí)用。光纖的在基體中的排布形狀可以為錐形，以方便連接匯聚頭，具體可視情況而定，本實(shí)施例對該形狀不做限制。

本實(shí)施例中，所述自然光發(fā)光模組與所述LED發(fā)光模組7相對設(shè)置在所述面板燈模組10的側(cè)面上。相對設(shè)置的自然光發(fā)光模組和LED發(fā)光模組7對光的復(fù)合均勻性具有促進(jìn)作用。

本實(shí)施例中，還包括設(shè)于所述聚光裝置2與所述分光裝置4之間的用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膶?dǎo)光管。導(dǎo)光管可適用于體積大的建筑、高度和傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下，避免使用大量的光線進(jìn)行傳輸，這樣節(jié)約了成本。特別的，所述導(dǎo)光管包括若干段管體，以及設(shè)置在管體轉(zhuǎn)角處的轉(zhuǎn)角鏡，通過多段管體和轉(zhuǎn)角鏡可以實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中自由布置管道。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例提出了一種自然光與LED復(fù)合照明方法，通過實(shí)施例一所述的自然光與LED復(fù)合照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該照明方法，如圖2的A1-A2所示，包括以下步驟：

步驟一：通過光敏元件獲取面板燈模組的光強(qiáng)數(shù)據(jù)；

步驟二：將獲取的光強(qiáng)數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)節(jié)分光裝置、自然光發(fā)光模組和LED發(fā)光模組中的一個(gè)或其組合，均勻地復(fù)合所述LED發(fā)光模組和自然光發(fā)光模組發(fā)出的光。

本實(shí)施例的步驟二中，當(dāng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，關(guān)閉所述LED發(fā)光模組，通過所述分光裝置和\或所述自然光發(fā)光模組進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)值時(shí)，通過所述LED發(fā)光模組進(jìn)行補(bǔ)光。

本實(shí)施例中，為了能滿足某些場合下，環(huán)境本身光強(qiáng)存在變化需求，以及讓調(diào)節(jié)更加精確，還包括以下步驟：通過所述光敏元件實(shí)時(shí)檢測環(huán)境光強(qiáng)數(shù)據(jù)，反饋至調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。由此，可以實(shí)時(shí)的根據(jù)環(huán)境的光強(qiáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。

本實(shí)施例中，如果環(huán)境對光的色溫有需求，因?yàn)長ED發(fā)光模組和所述自然光發(fā)光模組的色溫不同，那么根據(jù)環(huán)境色溫?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述LED發(fā)光模組和所述自然光發(fā)光模組的發(fā)光配比。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，對以上描述做出眾多變通是可能的，所以實(shí)施例僅是用來描述一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施方式。

盡管已經(jīng)描述和敘述了被看作本發(fā)明的示范實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，可以對其作出各種改變和替換，而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神。另外，可以做出許多修改以將特定情況適配到本發(fā)明的教義，而不會(huì)脫離在此描述的本發(fā)明中心概念。所以，本發(fā)明不受限于在此披露的特定實(shí)施例，但本發(fā)明可能還包括屬于本發(fā)明范圍的所有實(shí)施例及其等同物。