[发明专利]人工天窗和方法

说明书

人工天窗通常包括至少一个光源，至少一个第一准直器、棱镜片以及至少一种透射材料。所述至少一个第一准直器被配置为准直来自所述至少一个光源的光。棱镜片布置为与至少一个第一准直器相邻并且被配置为反射和折射从至少一个第一准直器接收的准直光。该至少一种透射材料被设置为与棱镜片相邻并且被配置为漫射光。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年9月16日提交的美国临时专利申请No.62/219,419以及2015年11月11日提交的美国临时专利申请No.62/253,944的优先权，其全部内容引入本文供参考。

技术领域

所公开的系统和方法提供合成天窗，其呈现出逼真外观的人造天空以及设定在无穷远处的虚拟太阳。

背景技术

天窗往往是一个房间或办公室照明的首选，如果人们可以接近屋顶。然而，即使有可用的途径，修改屋顶的成本可能很高，特别是如果必须避开现有的结构和设施。天窗提出了其他许多挑战；光量是可变的并且不容易控制，在一天的不同时间可能导致不希望的眩光，并且最后已知在日光中存在的UV辐射对人和财产有害。

因此，可以安装在典型天花板范围内(在天花板与地板之间，高度通常小于8英寸)的紧凑型人工天窗具有宽阔的天空视野(FOV)，可为商业或家庭用户提供可以享受自然采光带来的已知心理效益的实用手段，并具有控制亮度的附加优势。

发明内容

在一些实施方案中，人工天窗包括至少一个光源、至少一个第一准直器、棱镜片和至少一透射材料。所述至少一个第一准直器被配置为准直来自所述至少一个光源的光。棱镜片布置为与至少一个第一准直器相邻并且被配置为反射并折射从至少一个第一准直器接收的准直光。所述至少一透射材料被设置为与棱镜片相邻并且被配置为漫射光。

在一些实施方案中，一种方法包括：准直从至少一个光源发射的光以提供第一准直光，折射第一准直光以提供折射光，漫射折射光以提供漫射光并反射该漫射光。

附图说明

现在参照附图通过举例的方式描述所公开的系统和方法的特定实施方案，在附图中，相同的部件用相同的附图标记表示，并且其中：

图1是根据一些实施方案的人工天窗的一个实例的横截面图，并且演示了来自光源的光锥如何准直并且随后被引导到棱镜片上，随后其在被部分透射的同时被反射。反射光和透射光通过滤色器进行光谱偏移，然后通过相同的棱镜片重定向到下面的观察者。

图2是根据一些实施方案的人工天窗的另一个实例的横截面图，其包括通过多个光导将光中继到系统的替代方式以及通过光板提供漫射光的替代方式。

图3A是示出根据一些实施方案的棱镜片内的棱镜的小面角(facet angle)如何控制反射角的一个示例的详细视图。

图3B是示出根据一些实施方案如何能够通过将介电涂层施涂到棱镜片材料来增加镜面反射的一个示例的详细视图。

图4A是根据一些实施方案的的系统的一个示例的图解平面图，其中准直光被引导到多个光导中，光导随后将光传送到准直透镜阵列和光板。

图4B是根据一些实施方案的与光板和线灯底盘(line light chassis)接口连接的光导的一个实例的立体图。

图5是根据一些实施方案的准直光束的方向可以通过将线灯向准直透镜的中心轴线的左侧和右侧移动来移动的示意性实例。

图6是根据一些实施方案的安装在天花板中的人工天窗的立体图。

图7是根据一些实施方案的包括用于将光中继到光板的LED阵列的人工天窗的另一示例的截面图。