專利名稱：具有輔助照明器具的日光照明設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)總體上涉及日光照明(daylighting，采光)系統(tǒng)和方法，且更具體地，涉及 具有輔助照明器具(lighting fixture)的日光照明系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
日光照明系統(tǒng)典型地包括為結(jié)構(gòu)內(nèi)部提供自然光的窗口、開(kāi)口和/或表面。日光 照明系統(tǒng)的實(shí)例包括天窗和管狀日光照明裝置(TDD)設(shè)備。在TDD設(shè)備中，可在建筑物的 屋頂上或在另一適當(dāng)位置中安裝透明蓋。內(nèi)部反射管可將蓋與安裝在待照明房間中的漫射 器(diffuser)連接。漫射器可安裝在房間的天花板中或安裝在另一適當(dāng)位置中。進(jìn)入屋 頂上的蓋的自然光可穿過(guò)管傳播并到達(dá)漫射器，漫射器使自然光散布在整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部中。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開(kāi)的一些實(shí)施方式提供了一種日光照明設(shè)備，該設(shè)備包括具有帶反射內(nèi)表 面的側(cè)壁的管。管可設(shè)置在被定位為接收日光的透明蓋與定位在建筑物的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的漫 射器之間。管可構(gòu)造為將穿過(guò)透明蓋透射的日光朝著漫射器引導(dǎo)(direct)。管內(nèi)可設(shè)置 一輔助燈具(auxiliary light fixture)，并且輔助燈具可包括被構(gòu)造為在管內(nèi)部照明的 燈。在一些實(shí)施方式中，燈可構(gòu)造為發(fā)出光錐，并且其可定位為使得離開(kāi)燈的光沿著光錐的 角度中心(angular center)傳播，使得光在傳播至漫射器之前入射到除了漫射器以外的表 面上。在某些實(shí)施方式中，燈是表面安裝發(fā)光二極管，其具有從中發(fā)出光錐的平面。燈的 平面可基本上平行于管的側(cè)壁。輔助燈具可包括一個(gè)光控制表面，該光控制表面從管的側(cè)壁延伸，并且可被構(gòu)造 為使從燈發(fā)出的光的至少一部分朝著漫射器改變方向。光控制表面可包括被構(gòu)造為反射離 開(kāi)燈的光并傳播來(lái)自透明蓋方向的穿過(guò)管傳播的日光的反射器或棱鏡膜。在一些實(shí)施方式 中，光控制表面的形狀可以大體上是半圓柱形的。光控制表面可包括頂邊緣和底周界(base perimeter)，頂邊緣鄰接管的側(cè)壁，并且底周界基本上與燈的下邊緣共面。光控制表面可定 位為使得光控制表面的半徑點(diǎn)大致上位于燈的底部處。光控制表面可相對(duì)于側(cè)壁以一角度 遠(yuǎn)離垂直方向傾斜。光控制表面與垂直方向之間的角度可以是至少大約20度。在一些實(shí)施方式中，日光照明設(shè)備包括具有帶反射內(nèi)表面的側(cè)壁的管，管設(shè)置在 被定位為接收日光的透明蓋與定位在建筑物的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的漫射器之間。管可構(gòu)造為將穿 過(guò)透明蓋透射的日光朝著漫射器引導(dǎo)，并且管可包括輔助燈具。輔助燈具可包括設(shè)置在管 內(nèi)部的燈；以及光控制表面，其被構(gòu)造為將離開(kāi)燈的光朝著漫射器反射并透射來(lái)自透明蓋 方向的穿過(guò)管傳播的日光。燈可連接至管的側(cè)壁。在一些實(shí)施方式中，在燈與側(cè)壁之間設(shè) 置熱油脂。光控制表面的底周界可與燈的下邊緣基本上共面。輔助燈具可包括一個(gè)發(fā)光二極 管或多個(gè)發(fā)光二極管。類似地，輔助燈具可包括一個(gè)光控制表面或多個(gè)光控制表面。
光控制表面可包括例如聚碳酸酯的聚合物膜和/或設(shè)置在表面的最靠近透明蓋 的一側(cè)上的轉(zhuǎn)向顯微結(jié)構(gòu)(turning microstructure)。在一些實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向顯微結(jié)構(gòu) 可包括從側(cè)壁延伸至光控制表面的底周界的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)棱鏡。在一些實(shí)施方式中，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部提供光的方法可包括步驟以允許將日光從蓋穿 過(guò)漫射器引導(dǎo)的方式將管定位在透明蓋與漫射器之間；設(shè)置發(fā)光至管內(nèi)部的區(qū)域的輔助光 源；以及在輔助光源附近設(shè)置光控制表面，該光控制表面朝著漫射器反射離開(kāi)燈的光并在 漫射器的全方向(general direction)上從透明蓋透射日光。在一些實(shí)施方式中，照明建筑物內(nèi)部的方法可包括步驟允許日光從透明蓋穿過(guò) 管傳送到建筑物內(nèi)部的漫射器；從輔助光源發(fā)光至管內(nèi)部的區(qū)域；以及使來(lái)自輔助光源的 光從光控制表面朝著漫射器反射掉，且同時(shí)或在不同時(shí)間允許日光穿過(guò)光控制表面。


為了示意性目的在附圖中示出了各種實(shí)施方式，并且不應(yīng)將其解釋為限制本發(fā)明 的范圍。另外，可組合不同的公開(kāi)實(shí)施方式的各種特征，以形成額外的實(shí)施方式，這些實(shí)施 方式也是本公開(kāi)的一部分。在所有附圖中，可重復(fù)使用參考標(biāo)號(hào)，以表示參考元件之間的對(duì) 應(yīng)情況。圖1是TDD設(shè)備的剖視圖。圖2是附設(shè)有光控制表面的管的透視圖。圖3是連接至管的輔助照明器具的透視圖。圖4是圖3中所示的輔助照明器具的橫截面視圖。圖5是圖4中所示的輔助照明器具的棱鏡膜的部分橫截面視圖。圖6是圖4中所示的輔助照明器具的棱鏡膜的另一部分橫截面視圖。圖7是具有不同直徑的棱鏡膜的橫截面視圖。圖8是示出了棱鏡膜的直徑與沿管向上傳播的輔助光的比例之間的關(guān)系的實(shí)例 的樣本圖表。圖9是連接至TDD的輔助照明器具的橫截面視圖。圖10是展平的光控制表面的實(shí)例的頂視圖。
具體實(shí)施例方式在一些實(shí)施方式中，TDD設(shè)備可包括建筑物結(jié)構(gòu)的屋頂上的透明圓頂外殼、從圓頂 外殼延伸的大體上垂直的反射管、以及設(shè)置在反射管的相對(duì)端的漫射器。圓頂允許外部的 光(例如，自然光)進(jìn)入系統(tǒng)。管將外部的光向下傳送至漫射器，漫射器使光散布在建筑物 內(nèi)部中的目標(biāo)房間或區(qū)域的周圍。TDD設(shè)備有時(shí)也可叫做“管狀天窗”?？稍赥DD中安裝一個(gè)輔助照明系統(tǒng)，以便當(dāng)無(wú)法獲得足量的太陽(yáng)光來(lái)提供期望等 級(jí)的內(nèi)部照明時(shí)，提供從管到目標(biāo)區(qū)域的光。在一些實(shí)施方式中，TDD(其中從桿或電線懸 掛照明器具)可能具有各種缺點(diǎn)。例如，桿、或用于支撐燈的其他設(shè)備、以及燈本身可能占 據(jù)管內(nèi)部的相當(dāng)大部分，從而降低管狀天窗的性能。如果將照明設(shè)備附設(shè)在例如管中心處 的桿或電線的器具上，并且尤其是如果照明設(shè)備具有附設(shè)于其背面的熱交換器，可能阻止 大量日光沿管繼續(xù)向下。桿、電線、熱交換器、照明器具的其他結(jié)構(gòu)、或結(jié)構(gòu)組合中的至少一部分可以是透明的或半透明的，以便至少部分地減少對(duì)日光的阻擋。在一些情況下，傳統(tǒng)的照明設(shè)備典型地以允許近一半產(chǎn)生的光倒回管中而耗損的 方式照明。此外，在一些情況下，僅有一部分來(lái)自燈的光以提供高透射效率的入射角進(jìn)入管 座漫射器。當(dāng)光在漫射器上的入射角大時(shí)，更大部分的光可由漫射器反射倒回管中。此效 果與由于燈的照明方式而在管上損失的光一起，會(huì)導(dǎo)致大部分來(lái)自燈的光無(wú)法到達(dá)目標(biāo)區(qū) 域。而且，如果照明設(shè)備面向漫射器，那么其會(huì)產(chǎn)生非常亮的光點(diǎn)，這可能需要進(jìn)一步漫射 以消除眩光并減小對(duì)比度。這里公開(kāi)的一些實(shí)施方式提供一種包括管和輔助燈具的日光照明設(shè)備，管具有帶 反射內(nèi)表面的側(cè)壁。管可設(shè)置在被定位為接收日光的透明蓋與被定位在諸如建筑物的結(jié)構(gòu) 的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的漫射器之間。在某些實(shí)施方式中，管被構(gòu)造為將穿過(guò)透明蓋透射的日光朝 著漫射器引導(dǎo)。輔助燈具可包括設(shè)置在管內(nèi)部的燈，和被構(gòu)造為將離開(kāi)燈的光朝著漫射器 反射并將來(lái)自透明蓋方向的穿過(guò)管傳播的日光進(jìn)行透射的光控制表面。可以允許由燈產(chǎn)生 的光進(jìn)入管內(nèi)部的方式，將燈設(shè)置在管的內(nèi)側(cè)壁上或設(shè)置在另一表面或結(jié)構(gòu)上。圖1示出了安裝在建筑物中用于用自然光對(duì)建筑物16的內(nèi)部房間12進(jìn)行照明的 管狀天窗10的實(shí)例的剖視圖。管狀天窗10包括安裝在建筑物16的屋頂18上的透明蓋 20，其允許自然光進(jìn)入管24。蓋20可用防雨板22安裝至屋頂18。防雨板22可包括附設(shè) 至屋頂18的凸緣22a和這樣的邊緣(curb) 22b 該邊緣從凸緣22a向上升起，并且以適于 使屋頂18的斜面大體上在垂直地直立方向上接合并支持蓋20的方式而成一定角度。管24可與防雨板22連接，并可從屋頂18穿過(guò)內(nèi)部房間12的天花板14延伸。管 24可將進(jìn)入管24的光向下引導(dǎo)至光漫射器26，光漫射器使光散布在房間12中。管24的 內(nèi)部可以是反射性的。管24可由金屬、纖維、塑料、剛性材料、合金、另一適當(dāng)材料、或材料 的組合制成。例如，管24的本體可用1150類型的鋁合金構(gòu)造。管24可終止于光漫射器26。光漫射器26可包括一個(gè)或多個(gè)以適當(dāng)方式傳播開(kāi)或 散開(kāi)光的裝置。在一些實(shí)施方式中，漫射器26吸收相對(duì)少量的或不吸收可見(jiàn)光，并透射大 部分或所有至少以一定的入射角入射的可見(jiàn)光。漫射器可包括一個(gè)或多個(gè)透鏡、毛玻璃、全 息漫射器、或任何其他適當(dāng)?shù)穆淦鳌？捎萌魏芜m當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)將漫射器26連接至管24。 例如，密封環(huán)28可在周圍與管24接合，并與光漫射器26連接，以將漫射器26支持在管24 的端部上?？蓪⑤o助光源30設(shè)置在管24內(nèi)。在某些實(shí)施方式中，光源30可在大體上垂直的 方向上附設(shè)至管24的內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁，例如如圖1所示。在一些實(shí)施方式中，光源30可設(shè) 置在另一適當(dāng)位置中，包括在管24的側(cè)壁的后面或前面。例如，光源30可連接至從管24 的側(cè)壁延伸至其內(nèi)部的伸出部。作為另一實(shí)例，光源30可定位在從管24內(nèi)部向外的側(cè)壁 延伸的凹槽中?？蓪⒐饪刂票砻?2設(shè)置在光源30附近，并且，該光控制表面可至少部分地圍繞光 源30。光控制表面32也可在光源30的最靠近蓋20的一側(cè)上附設(shè)至管24的側(cè)壁。光控 制表面32被構(gòu)造為將從光源30向上發(fā)出的光沿向下的方向朝著漫射器26引導(dǎo)。沒(méi)有光 控制表面32的話，所引導(dǎo)的光的一部分將在蓋20的方向上沿管24向上傳播，并離開(kāi)管24 進(jìn)入外部環(huán)境。因此，在輔助光源30的發(fā)光度保持恒定的同時(shí)，光控制表面32可增加漫射 器26處的發(fā)光強(qiáng)度。光控制表面23也可增加入射到漫射器26上的光的準(zhǔn)直度。在某些情況下，當(dāng)入射光更接近準(zhǔn)直時(shí)，漫射器26的光效率增加。圖2示出了附設(shè)有光控制表面32的管24的透視圖。光控制表面32也可稱為“光 控制篷”或“光控制膜”。管24通常構(gòu)造為以可見(jiàn)光的最小吸收或損耗的方式將自然光從 蓋20 (圖1)引導(dǎo)至漫射器26，并而將輔助光從光源30引導(dǎo)至漫射器26。管24的內(nèi)表面54可通過(guò)任何適當(dāng)技術(shù)制成反射性的，包括，例如，電鍍、陽(yáng)極處 理、涂層，或用反射膜覆蓋表面54。反射膜可以至少在可見(jiàn)光譜中是高度反射性的，并包括 金屬膜、金屬化塑料膜、多層反射膜、或反射可見(jiàn)光譜中的大部分光的任何其他結(jié)構(gòu)。在一 些實(shí)施方式中，內(nèi)表面54是鏡面的。內(nèi)表面54可構(gòu)造為反射、透射或吸收可見(jiàn)光譜以外的 光，以達(dá)到一定的性能特性。例如，內(nèi)表面54可構(gòu)造為透射紅外光，以改進(jìn)管24的熱特性。 反射表面54下方的材料系統(tǒng)或?qū)?未示出)可構(gòu)造為強(qiáng)烈吸收通過(guò)內(nèi)表面54透射的紅外 光或其他輻射。吸收膜、涂層、油漆，或其他材料可用于此目的。管24的外表面56可暴露至建筑物16的屋頂18與漫射器26之間的空間。例如， 當(dāng)漫射器26安裝在待照明的房間12的天花板14附近時(shí)，外表面56可暴露至建筑物16的 頂樓或管槽。外表面56可能暴露制成管24的材料，或者可能具有提高管24的性能特性的 覆蓋層。例如，外表面56可能覆蓋有幫助散熱的涂層或膜。在某些實(shí)施方式中，在管24的 外表面56上設(shè)置高發(fā)射率膜。在圖2所示的實(shí)施方式中，光控制表面32從管24的內(nèi)表面54延伸。光控制表面 32可與內(nèi)表面54制成一體，或者可以是連接至管24的不同材料?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)倪B接 技術(shù)，包括，例如，將光控制表面32緊固、粘附、膠合、摩擦裝配、焊接、膠粘，或套接至管24。 光控制表面32可具有面向透明蓋20的頂面35和面向漫射器26的底面34。在一些實(shí)施方 式中，光控制表面32包括基本均勻厚度的材料，并且被彎曲為使得頂面35是凸的，底面34 是凹的。光控制表面32的管邊緣50與管24的內(nèi)表面54鄰接，同時(shí)，光控制表面32的外 圍邊緣52伸入管24的內(nèi)部空間。光控制表面32可構(gòu)造成使得在增加或最大化由底面34 反射的輔助光的量的同時(shí)減小或最小化入射到頂面35上的自然光的量。光控制表面32可 構(gòu)造成使得通常增加或最大化漫射器26處的發(fā)光強(qiáng)度，考慮自然光、輔助光、以及自然光 和輔助光的組合。光控制表面32被構(gòu)造為將從輔助光源30發(fā)出的可見(jiàn)光朝著漫射器26引導(dǎo)。光控 制表面32可由任何適當(dāng)?shù)囊源朔绞揭龑?dǎo)光的材料構(gòu)成，包括，例如，金屬、金屬化塑料膜、 反射膜、具有光轉(zhuǎn)向(light turning)特征的塑料膜、或材料的組合。光源上方和周圍的反 射器可捕獲沿管向上引導(dǎo)的光，并使其改變方向沿管向下。雖然反射器的使用可減少輔助 照明器具的光損耗，但是當(dāng)使用某些材料時(shí)，反射器會(huì)至少部分地阻止沿管向下反射的日 光。圖3示出了連接至管24的輔助燈具。該輔助燈具包括光源30和棱鏡膜132。光 源可包括任何適當(dāng)?shù)恼彰髟O(shè)備(在這里通常叫做“燈”)，例如，白熾燈泡、熒光燈泡、電磁 感應(yīng)燈、高強(qiáng)度放電燈、氣體放電燈、電弧燈、發(fā)光二極管(LED)、固態(tài)照明設(shè)備、電致發(fā)光設(shè) 備、化學(xué)發(fā)光設(shè)備、輻射發(fā)光設(shè)備、光保真燈、多個(gè)燈、或照明設(shè)備的組合。在一些實(shí)施方式 中，可選擇照明設(shè)備以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)以下目標(biāo)所需功率比的高性能、降低成本、以及小 型化。在一些實(shí)施方式中，光源30包括表面安裝LED，例如，可從Durham，NC的Cree公司 獲得的一種。
在圖3所示的實(shí)例中，光源30是平的、薄的(例如，小于等于大約1/8”厚)，并占 據(jù)大致0.75” X0. 75”的面積。也可使用具有許多其他尺寸和/或幾何形狀的光源。光可 從光源30的前表面以錐形發(fā)出。在一些實(shí)施方式中，所發(fā)射的光的圓錐可包括大于等于大 約60度和/或小于等于大約120度的頂角，取決于所使用的具體照明設(shè)備。除了期望的輸 出以外，某些類型的照明設(shè)備(包括LED)產(chǎn)生大量廢熱。與照明設(shè)備熱連通的散熱器或熱 交換器可用來(lái)去除廢熱。去除廢熱可提高LED和其他類型的照明設(shè)備的效率和使用壽命。 散熱器可附設(shè)至照明設(shè)備的后部，通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和/或輻射改進(jìn)從照明設(shè)備到外部環(huán)境 的熱傳遞。參照?qǐng)D9，可在光源30與管24的壁之間應(yīng)用熱交換油脂64，以便于去除廢熱。管 24可提供將光源30支持在適當(dāng)位置的結(jié)構(gòu)。例如，緊固件60a-60b可用來(lái)將光源30連接 至管24的側(cè)壁。光源30可以其他方式連接至側(cè)壁，例如，用粘合劑。緊固件60a-60b可插 到背板62、螺母、或設(shè)置在管24的外表面56上的其他適當(dāng)結(jié)構(gòu)中，以增強(qiáng)光源30與側(cè)壁 之間的連接。在一些實(shí)施方式中，光源30與管24的內(nèi)表面54緊密接合，以增加光源30與 管24之間的導(dǎo)熱性。管24的導(dǎo)熱性和厚度可便于熱量從光源30傳導(dǎo)至管24的大面積， 該管可用作光源30的散熱器。管24基于管24的外表面56和內(nèi)表面54的發(fā)射率而在管 24的外部和內(nèi)部輻射熱量。光源30可通過(guò)電線和/或電連接器連接至電源(未示出)。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)與光源30放置在管24的中心中或面向下放置相比時(shí)，光源 30放置在管24的側(cè)壁上或其附近可最小化或減小對(duì)沿管向下傳播的太陽(yáng)光的阻擋。此放 置還可提供用于去除熱量并支撐光源30的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，光源30的前發(fā) 光表面面向管的內(nèi)部區(qū)域，并且處于大體上平行管的縱向軸線的方向。在某些其他實(shí)施方 式中，光源30相對(duì)于管的軸線以一定角度傾斜。例如，光源30可朝著漫射器或面向漫射器 傾斜。在一些實(shí)施方式中，沒(méi)有光控制表面，高達(dá)50%的由光源30輸出的光可沿管24向上 傳播并被浪費(fèi)掉，同時(shí)，剩余部分將以各種入射角向下傳播至漫射器26?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D2、圖9和圖10討論光控制表面32。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)位于管 24內(nèi)時(shí)，光控制表面32通常是彎曲的，但是可切成或模制成大體上為平板的光控制表面， 然后將其彎曲和折疊成想要的形狀。圖10中示出了光控制表面32的展開(kāi)頂視圖的實(shí)例。 可通過(guò)將表面32的頂邊緣50粘接至管24，通過(guò)將表面32摩擦配合入管24中的縫(未示 出)中，通過(guò)將從表面32的頂邊緣50延伸一個(gè)或多個(gè)翼片66a-66c粘接或摩擦配合至管 24，或者通過(guò)任何其他適當(dāng)技術(shù)可將光控制表面32連接至管24。在一些實(shí)施方式中，翼片 66a-66c至少定位在頂邊緣50與底周界52之間的邊界處，以及位于沿著頂邊緣50的中間 點(diǎn)處。如所示出的，可將光控制表面32定位在光源30附近。在一些實(shí)施方式中，光控制表 面32可如所示出的大體上圍繞光源30的上部區(qū)域。如所示出的，在管24中，光控制表面32可以增強(qiáng)表面32的某些性能特性的方式 定形、彎曲、定位和/或彎折。例如，可利用表面32與管24之間的連接而在柔性材料(例 如，聚合物膜)中產(chǎn)生彎曲，從而表面32通常具有截面是圍繞光源30的半圓柱體的形狀， 如圖2所示。雖然在其頂邊緣50處或附近的表面32可具有基本半圓形或半圓柱形的曲 率，但是當(dāng)表面32伸入管24的內(nèi)部時(shí)，表面32的曲率(包括曲率半徑)可能改變。表面 32的曲率變化可能取決于，例如，表面32的拐點(diǎn)的量、表面32的剛度、表面32的尺寸、表 面32的形狀、其他因素、或因素的組合。表面32可定位在光源30附近，如圖9所示，并圍繞光源，如圖2所示。表面32也可定位成使得燈具關(guān)于對(duì)稱的垂直平面基本上對(duì)稱。在一 些實(shí)施方式中，利用摩擦、粘合劑、或其他類型的使表面32的位置和曲率相對(duì)于管24基本 上保持固定的連接方式，將圖10中所示的翼片66a-66c插入管24的壁中的對(duì)應(yīng)的縫或開(kāi) 口(未示出)中。表面32可以是任何適當(dāng)?shù)男螤?，例如包括圖10中所示的形狀。在某些 實(shí)施方式中，當(dāng)表面32在管24中安裝時(shí)，表面32具有基本上與管24 —致的彎曲的頂邊緣 50和呈基本上平面弧形的底周界52。在一些實(shí)施方式中，其中存在底周界52的平面基本 上垂直于管24的側(cè)壁。在一些實(shí)施方式中，圖3所示的棱鏡膜132可與上述光控制表面32類似，除了這 里進(jìn)一步描述的以外。膜132定位在光源30上方和周圍。光控制膜132可構(gòu)造為向下反 射來(lái)自光源30的光，并且使沿管24向下傳輸?shù)奶?yáng)光的損耗最小化。光控制膜132的構(gòu) 造可包含膜132的形狀、位置、方向和曲率中的一個(gè)或多個(gè)。頂面135可包括轉(zhuǎn)向顯微結(jié)構(gòu)，其包括延伸了膜132的有效長(zhǎng)度的角棱鏡。這些 棱鏡的頂點(diǎn)可在大體上垂直于膜132的曲率方向的方向上延伸(例如，當(dāng)膜132具有一個(gè) 曲率半徑時(shí)，這些棱鏡基本上是直線的)。在圖中放大了顯微結(jié)構(gòu)和膜的尺寸，以示出細(xì)節(jié)。 膜132的底面134基本上是平滑的。在一些實(shí)施方式中，棱鏡膜132由聚合物膜(例如，可 從St. Paul, MN的3M公司獲得的2301光學(xué)照明膜)構(gòu)造。頂面135的上邊緣可大體上傾 斜或向下逐漸變細(xì)，如所示出的，在遠(yuǎn)離頂邊緣50的方向上。在一些實(shí)施方式中，此傾斜或 逐漸變細(xì)可提供光源30周圍的增大的覆蓋面積，和/或改進(jìn)從光源30發(fā)出的光的向下反 射?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D4至圖6討論棱鏡膜132。當(dāng)光從高折射率介質(zhì)(high index medium)傾斜地到達(dá)低折射率介質(zhì)時(shí)，來(lái)自輔助光源30的光(La)經(jīng)過(guò)全內(nèi)反射(TIR)。在 這些實(shí)例中，高折射率介質(zhì)是棱鏡膜132，而低折射率介質(zhì)是空氣。TIR僅在一定的入射角 時(shí)出現(xiàn)，其由稱作臨界角142的入射角界定。任何超過(guò)臨界角的入射角將導(dǎo)致入射光在界 面表面處反射掉。所反射的角度將等于初始入射角。對(duì)于與空氣連接的材料，可用以下公 式確定此臨界角142 ( θ Cr)(Qcr)=SirT1(IAi),其中，η是材料的折射率。表A示出了各種透明材料的臨界角的實(shí)例。表 A
權(quán)利要求
1.一種日光照明設(shè)備，包括管，具有帶反射內(nèi)表面的側(cè)壁，所述管設(shè)置在被構(gòu)造為接收日光的透明蓋與被構(gòu)造為 定位在建筑物的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的漫射器之間，所述管被構(gòu)造為將穿過(guò)所述透明蓋透射的日光 朝著所述漫射器引導(dǎo)；以及輔助燈具，包括被構(gòu)造為通過(guò)發(fā)出光錐而在所述管的內(nèi)部提供照明的燈，所述燈定位 成使得離開(kāi)所述燈的光沿著所述光錐的角度中心傳播，使得光在傳播至所述漫射器之前入 射到除了所述漫射器以外的表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的日光照明設(shè)備，其中，所述燈包括表面安裝發(fā)光二極管，該表 面安裝發(fā)光二極管具有從中發(fā)出所述光錐的平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的日光照明設(shè)備，其中，所述平面基本上平行于所述管的側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的日光照明設(shè)備，其中，所述燈設(shè)置在所述管的側(cè)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的日光照明設(shè)備，其中，所述輔助燈具進(jìn)一步包括光控制表面， 該光控制表面從所述管的側(cè)壁延伸并且被構(gòu)造為使從所述燈發(fā)出的光的至少一部分朝著 所述漫射器改變方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面包括反射器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面包括棱鏡膜，該棱鏡膜 被構(gòu)造為反射離開(kāi)所述燈的光并透射來(lái)自所述透明蓋方向的穿過(guò)所述管傳播的日光。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面的形狀基本上是半圓 柱形的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面包括頂邊緣和底周界， 所述頂邊緣鄰接所述管的側(cè)壁，并且所述底周界基本上與所述燈的底座共面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面被定位成使得所述光 控制表面的半徑點(diǎn)大致上位于所述燈的底座處。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面相對(duì)于所述側(cè)壁以一 角度遠(yuǎn)離垂直方向傾斜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面與所述垂直方向之 間的角度是至少大約20度。
13.—種日光照明設(shè)備，包括管，具有帶反射內(nèi)表面的側(cè)壁，所述管設(shè)置在被定位為接收日光的透明蓋與漫射器之 間，所述管被構(gòu)造為將穿過(guò)所述透明蓋透射的日光朝著所述漫射器引導(dǎo)；以及輔助燈具，包括燈，設(shè)置成在所述管內(nèi)部引導(dǎo)光；及光控制表面，被構(gòu)造為將離開(kāi)所述燈的光朝著所述漫射器反射并透射來(lái)自所述透明蓋 方向的穿過(guò)所述管傳播的日光。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的日光照明設(shè)備，其中，所述燈連接至所述管的側(cè)壁。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的日光照明設(shè)備，其中，所述燈與所述側(cè)壁之間設(shè)置有熱油脂。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面的底周界與所述燈 的下邊緣基本上共面。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的日光照明設(shè)備，其中，所述燈包括發(fā)光二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的日光照明設(shè)備，其中，所述輔助燈具至少包括第二發(fā)光二極管。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的日光照明設(shè)備，其中，所述輔助燈具至少包括第二光控制表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面包括聚碳酸酯膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的日光照明設(shè)備，其中，所述光控制表面包括設(shè)置在表面的 最靠近所述透明蓋的一側(cè)上的轉(zhuǎn)向顯微結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的日光照明設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)向顯微結(jié)構(gòu)包括從所述側(cè)壁 延伸至所述光控制表面的底周界的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)棱鏡。
23.一種在結(jié)構(gòu)內(nèi)部提供光的方法，所述方法包括以下步驟以允許將日光從透明蓋穿過(guò)漫射器引導(dǎo)的方式將管定位在透明蓋與漫射器之間； 設(shè)置將光發(fā)射至所述管內(nèi)部的區(qū)域的輔助光源；以及在所述輔助光源附近設(shè)置光控制 表面，所述光控制表面將離開(kāi)所述燈的光朝著所述漫射器反射并在所述漫射器的全方向上 從所述透明蓋透射日光。
24.一種在建筑物內(nèi)部照明的方法，所述方法包括以下步驟 允許日光從透明蓋穿過(guò)管傳送到所述建筑物內(nèi)部的漫射器； 從輔助光源發(fā)光至所述管內(nèi)部的區(qū)域；以及使來(lái)自所述輔助光源的光從光控制表面朝著所述漫射器反射掉，且同時(shí)或在不同時(shí)間 允許日光穿過(guò)所述光控制表面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了具有輔助照明器具的日光照明設(shè)備和方法。這里公開(kāi)的一些實(shí)施方式提供一種日光照明設(shè)備，其包括管和輔助燈具，該管具有帶反射內(nèi)表面的側(cè)壁。管可設(shè)置在被定位為接收日光的透明蓋與定位在建筑物的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的漫射器之間。在一些實(shí)施方式中，管構(gòu)造為將穿過(guò)透明蓋透射的日光朝著漫射器引導(dǎo)。輔助燈具可包括設(shè)置在管內(nèi)部的燈和光控制表面，該光控制表面被構(gòu)造為朝著漫射器反射離開(kāi)燈的光并透射來(lái)自透明蓋方向的穿過(guò)管傳播的日光。燈可設(shè)置在管的側(cè)壁上。
文檔編號(hào)F21V13/00GK101994984SQ20101012277
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者保羅·雅斯特爾 申請(qǐng)人:索樂(lè)圖國(guó)際公司