专利名称：建筑物玻璃幕墙的背景光和点阵图案实现系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于具有玻璃幕墙的建筑物装饰照明技术领域，具体是一种建筑物玻 璃幕墙的背景光和点阵图案实现系统。
背景技术：
通常，具有玻璃幕墙的建筑物夜景昏暗、发黑，夜间不能显现出其美感。其原因在 于首先，透明的玻璃幕墙允许灯光透过，不产生反射或反射比很低，导致透明的玻璃幕墙 “不能被照亮”；其次，不透明的玻璃幕墙形成镜面，对灯光产生强烈的反射，不但缺乏美感， 还容易产生光污染，因此不透明的玻璃幕墙也“不能被照亮”。为了解决透明玻璃幕墙建筑物装饰照明的问题，常用的方法是在室内增加浅色窗 帘，夜间用“洗墙”照明方式从下向上或从上向下，从外向内或从内向外将窗帘照亮。浅色 的窗帘反射或透射光线，反射光或透射光穿过透明的玻璃幕墙，在建筑物外立面上产生内 光外透的照明效果。也就是说，“洗墙”照明方式可以使二维的透明玻璃幕墙建筑物的外立 面“明亮”起来。“洗墙”照明方式照亮的透明玻璃幕墙的外立面都是单个的窗口。二维的 窗口用“洗墙”照明方式实现内光外透时，容易做到无眩目、光源不可见、光照基本上均勻。随着新式建筑物的不断出现，产生了左右对折、上下对折或者以任意角度对折的 玻璃幕墙，即所谓三维的透明玻璃幕墙。如仍沿用传统的“洗墙”照明方式来照亮三维的透 明玻璃幕墙建筑物时，“洗墙”的灯光会从建筑物外立面的某个方向上“漏出”或“溢出”。也 就是说，在建筑物外立面上可以直接观察到若干光源，或者说观察到光污染，因此“洗墙”照 明方式不适用在三维透明玻璃幕墙的建筑物中使用。
发明内容本实用新型的目的是提供一种建筑物玻璃幕墙的背景光和点阵图案实现系统，能 够应用在二维玻璃幕墙和具有折面网格透明玻璃幕墙，为建筑物形成内光外透背明，而且 从外立面任何角度都不会看见光源。为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案—种建筑物玻璃幕墙的背景光和点阵图案实现系统，包括若干反光膜，设置在建筑物玻璃幕墙内侧1. 5-3. 5m处；若干发光装置，安装在建筑物玻璃幕墙与其内侧的反光膜之间，正面朝向反光膜， 每个发光装置能从其正面和两个侧面共三个方向发射光，其内部装有控制电路、恒流驱动 电路、以及能发射白光和彩光的光源模块；若干场景控制子站，通过多条DMX512支线连接所述若干发光装置使各发光装置 独立工作；以及一场景控制服务器，用于场景效果编辑、分析、存储、以及数据的打包分配，其通过 交换机与所述若干场景控制子站连接传输控制数据，使发光装置从正面发射光垂直投射到 反光膜、由反光膜漫反射回玻璃幕墙透射出室外形成白色或彩色背景光，和/或使发光装置从侧面发出像素点光形成动态或静态或动静结合的点阵图案。进一步还可包括设备管理服务器，该设备管理服务器通过交换机与所有场景控制 子站连接，实时采集、监控各个发光装置的工作状态数据。所述反光膜优选由纤维编织而成的半透明反光膜，反射比可以为40-80%。也可选 用其它能够实现漫反射的半透明反光膜。以使得发光装置从正面发出的光从垂直反光膜的 方向直接均勻照亮反光膜后，室外的人群透过玻璃幕墙可以欣赏到被均勻照亮的半透明反 光膜通过漫反射形成了建筑物的外立面；同时，室内的观众可以欣赏到作为天幕或内墙的 反光膜上充满着白光或彩光经过透光漫射形成的“点点繁星”。所述发光装置呈直条状，每个发光装置内部沿长边方向设置多个光源模块，发光 装置截面的外轮廓为梯形、圆弧形或矩形。若干发光装置可以平行分布，例如沿着横向次 梁或纵向次梁的内表面连续、隐蔽安装，也可以交叉分布，即安装在相互交叉的次梁内侧面 上，发光装置的安装平面紧贴次梁的内表面用以将发光装置的热量通过金属次梁向外传导 实现灯具的散热。优选将所述发光装置沿着纵向次梁的内表面连续安装，以通过控制各发 光装置侧面光源的点亮时序、色彩及亮/灭变换频率形成下雨或下雪场景。本实用新型从发光装置正面发出的光束垂直射向反光膜，利用在反光膜上的漫反 射获得背景光照明，应用在折面网格状透明玻璃幕墙时，从建筑物外立面的任何角度都看 不到光源，达到“见光不见灯”的效果，有效克服了现有“洗墙”照明方式会出现“光溢出”、 无法应用于三维透明玻璃幕墙的建筑物的缺陷。其发光装置采用多向调光LED灯具，能够从正面以及左、右两侧面共三个方向发 出白光或彩光，与反光膜配合，通过由场景控制服务器、场景控制子站等组成的控制系统的 控制，可以产生白色或彩色的背景光、以及在背景光下实现动态的或静态的或动静结合的 点阵图案。采用本实用新型的玻璃幕墙，从室外看、以及从室内向外看能欣赏到不同的灯光 场景。本实用新型中发光装置紧贴钢结构次梁的正对反光膜的平面安装，一方面有利于 方便快捷地安装众多的灯具，有利于实现灯具的隐蔽，另一方面次梁可对灯具散热，有利于 灯具长时间稳定运行。
图1为应用于深圳2011年大运会主体育场的建筑物玻璃幕墙的结构示意图；图2为本实用新型中发光装置、反光膜在图1玻璃幕墙结构上的位置及装配关系 示意图；图3为图2中A部的放大图；图4a、b为发光装置在次梁上的装配示意图，其中a图是b图沿A_A向的剖视图；图5a、b为发光装置的结构示意图；图6为发光装置的电路图；图7为系统框图；图8a_d为图1中B处内侧的发光装置的安装位置示意图；图9a_d为图1实施例的灯光场景图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。本实施例中，以深圳2011年大运会“一场两馆”(主体育场、主体育馆、游泳馆)中 主体育场的玻璃幕墙为例进行说明，如图1所示，该玻璃幕墙是三维的折面网格状透明玻
璃眷墙ο参照图1-7，本建筑物玻璃幕墙的背景光和点阵图案实现系统包括若干反光膜
I、若干发光装置3、若干场景控制子站8、交换机9、场景控制服务器10和设备管理服务器II。参照图2、3，若干反光膜1对应设置在建筑物玻璃幕墙2的内侧，反光膜1距离玻 璃幕墙2的距离可以为1. 5-3. 5m，若干反光膜1分别与其对应的玻璃幕墙2基本平行。若 干发光装置3安装在建筑物玻璃幕墙2与其内侧的反光膜1之间，正面朝向反光膜1使从 发光装置3正面发出的光垂直射向反光膜，每个发光装置3能从其正面和两个侧面共三个 方向发射光，发光装置3内部装有控制电路、恒流驱动电路、以及能发射白光和彩光的光源 模块。图2、3中，4为用于支撑玻璃幕墙的次梁，为工字形钢梁，6为主梁，5为主梁6和次梁 4之间的支杆。参照图4，发光装置3通过固定装置7安装在工字形次梁4的室内一侧，玻璃幕墙 2安装在工字形次梁4的室外一侧。固定装置7包括一端带卡槽另一端带档板的钢片7a、 螺栓7b、软衬片7c和螺母7d，安装时，将钢片7a通过螺丝固定在发光装置3的背面，然后 将钢片7a —端的卡槽套在工字形次梁4下侧板的一端，将螺栓7b穿过钢片7a另一端档板 上的孔顶紧工字形次梁4的立板，然后通过螺母7d对螺栓7b和钢片7a固定，从而将发光 装置3固定在次梁4上。需要说明的是，该固定方式仅仅是本实施例中针对工字形次梁采 用的一种固定方式，以方便、快速、可靠地安装发光装置3，本实用新型还可以采用其它常规 的固定方式来将发光装置固定在次梁上，如可以采用螺栓、弹簧卡夹等，次梁4的结构也不 限于工字形梁。本实施例中，发光装置3采用LED发光装置，是一种多向调光LED灯具，参照图5a、 b，该LED发光装置包括金属底壳32、上壳体33和若干光源模块31，上壳体33正面间隔设 若干对前出光孔331，各前出光孔331处安装凹透镜332，上壳体33的两个侧面上对称开设 多对左、右出光孔335(左出光孔在图中未示出)，在各侧面的左、右出光孔处分别安装左凹 透镜334和右凹透镜336 ；光源模块31能从其正面和两个侧面三个方向发射光，它们间隔 安装于金属底壳32内底面，上壳体33和金属底壳32扣合，图5中321为端盖，34为控制及 供电用电缆，各光源模块31通过电缆34与供电电源及相应的DMX512支线8’连接。本实施例中光源模块31的具体结构如下每个光源模块31包括基体311、设置于 基体311内的多个LED模块以及安装在基体311—端的双向反光杯312，基体311的一端面 露出所述多个LED模块中的一个LED模块313，且该LED模块313发出的光线由双向反光 杯312导向光源模块的两侧方向，再从位于上壳体33两个侧面上的相应左、右凹透镜334、 336射出作为像素点光源；所述多个LED模块中的两个LED模块314、315分别位于上壳体 33前出光孔331处的相应凹透镜332下面，该两个LED模块314、315发出的光线经该凹透 镜332透射出作为背景光源。上述每个LED模块内封装有一个发白色光的LED芯片和一个三基色LED芯片。光源模块31的双向反光杯312包括两个圆锥形桶，两者小端对置连接为一体，且 两者连接部一侧延伸出连通两者内腔的一连接管，用于与所述基体311端面连接。本实施例中，发光装置3呈直条状，每个发光装置3内部沿长边方向设置八个光源 模块31，发光装置3截面的外轮廓为矩形。此外，本实用新型可根据需要灵活设置每个发光 装置中光源模块的数量，而且发光装置3的外形也可灵活设置，如设置为直条状，截面外轮 廓为梯形或圆弧形等。本实施例将发光装置的控制电路和恒流驱动电路设置在每个光源模块31中。参 照图6，其中，每个虚线框内为一个光源模块31的电路图，共八个分别对应一个发光装置的 八个光源模块，以右边一个虚线框内的电路为例，一个光源模块31的电路包括MCUl (即控 制电路)和6个恒流驱动电路U1-U6，MCUl与DMX512支线连接，恒流驱动电路U1-U6的控制 端分别连接MCUl的一个输出端，每一个恒流源电路的输出端接相应的LED芯片，所有光源 模块31通过其MCU1-MCU8均连接于DMX512支线，根据接收的控制数据发射光。其中，恒流 驱动电路U1-U6选用大功率LED恒流驱动IC，如DD312等，DD312芯片内含恒流产生电路、 温度探测器及LED开路检测器等(可参考DD312芯片手册)，具有故障侦测功能、过流保护 功能和过热保护功能。其REXT端接外挂电阻R到地，通过外挂电阻R来设定输出恒流值； 其报警信号端ALARM(即其中LED开路检测器输出)接MCUl的一输入端，同时接一上拉电 阻Rl到电源Vcc，以便MCUl将LED工作状态反馈至设备管理服务器11。透过DD312芯片 的使能端EN(即控制端)可控制输出通道的开关时间，切换频率最高达1MHz，电流输出反应 极快，支持高色阶变化及高画面刷新率的应用。参照图7，若干场景控制子站8通过多条DMX512支线8，连接所述若干发光装置 3，场景控制子站8按DMX512协议将灯具控制数据传输给各个发光装置3。在本实施例中具 体是将每14个发光装置3挂接在一条DMX512支线8’上形成一 DMX512灯具链3’，将每24 个DMX512灯具链3’与一个场景控制子站8连接，场景控制服务器10通过交换机9与所述 若干场景控制子站8连接，设备管理服务器11通过交换机9与所有场景控制子站8的远端 监控单元连接、以实时采集、监控各个发光装置3的工作状态数据。本实用新型的远端监控 单元可以用独立的一台计算机实现，也可以在场景控制子站8中实现。场景控制服务器10 用于场景效果编辑、分析、存储、以及数据的打包分配，通过交换机9以TCP/IP协议向各个 场景控制子站8传送控制数据，场景控制子站8接收数据后完成数据拆包、校验、数据解压 然后再分配到多个DMX512灯具链3’，各DMX512灯具链3’的工作状态数据通过远端监控单 元反馈给设备管理服务器11，实时监控各发光装置3是否正常工作。如果运用在大型的建筑物，如本实施例的大运会场馆等，为了保证系统可靠稳定 运行，其中的控制系统，包括交换机、场景控制服务器和设备管理服务器可以设置双套，即 设置一套备份控制系统，在主控制系统出故障时由备份系统继续进行控制，双控制系统的 实现方法为公知技术，此处不再叙述。反光膜1采用玻璃纤维编织而成的反光膜，反射比为68%，该反光膜1能将平行的 入射光向不同方向反射形成漫反射。本实用新型中的反光膜1也可以采用其它能产生漫反 射的反光膜，反光膜1的反射比可以为40-80%。 本实施例中，发光装置3是沿着纵向次梁4的内表面连续安装，这样，通过控制各发光装置3侧面光源的点亮时序、色彩及亮/灭变换频率形成下雨或下雪场景，如图9c所 示。需要说明的是，本实用新型中，发光装置3在次梁上的排列方式并不限于沿纵向次梁布 置，可以沿横向次梁、或纵向次梁、或倾斜次梁布置，或者综合布置，如图8a_d所示，其中图 8a中的发光装置是沿向右倾斜的次梁4a布置，图8b中的发光装置是沿横向次梁4b布置， 图8c中的发光装置是沿向左倾斜的次梁4c布置，图8d中的发光装置是沿向右倾斜的次梁 4a、横向次梁4b和向左倾斜的次梁4c综合布置。本建筑物玻璃幕墙的背景光和点阵图案实现方法，包括a.在建筑物玻璃幕墙2的内侧1. 5-3. 5m处设置反光膜1 ；b.在建筑物玻璃幕墙2与其内侧的反光膜1之间安装若干发光装置3，发光装置 3正面朝向反光膜1，每个发光装置3能从其正面和两个侧面共三个方向发射光，发光装置 3内部装有控制电路、恒流驱动电路、以及能发射白光和彩光的光源模块；c.将每m个发光装置3挂接在一 DMX512支线8’上形成一 DMX512灯具链3’，将 每η个DMX512灯具链3’与一个场景控制子站8连接，将所有场景控制子站8通过交换机 9与一场景控制服务器10连接；场景控制服务器10将背景光数据和像素点图案数据打包、 通过TCP/IP协议传送给各场景控制子站8，场景控制子站8将接收的数据处理后分配到各 个DMX512灯具链3’，各发光装置3的控制电路从对应的DMX512支线8’接收相应的控制 数据经处理后控制恒流驱动电路，使发光装置3从正面发射光垂直投射到反光膜1、由反光 膜1漫反射回玻璃幕墙2透射出室外形成白色或彩色背景光，和/或使发光装置3从侧面 发出像素点光形成动态或静态或动静结合的点阵图案。本实用新型通过设置反光膜1和发光装置3，并使发光装置3以垂直方式向反光膜 1发射白光或彩光，利用漫反射方式将发光装置3垂直射向反光膜1的光漫反射后从玻璃幕 墙2射出室外，使折面网格透明玻璃幕墙建筑物的外立面发出柔和、均勻、从外立面的任何 角度都看不到光源(“见光不见灯”)、亮度可调的白色或彩色的漫射光，为建筑物形成三维 的背景光照明，如图9a、b所示。这种利用垂直入射光在反光膜上的漫反射获得背景光照明 的设计，应用在折面网格状透明玻璃幕墙时，从建筑物外立面的任何角度都看不到光源，达 到“见光不见灯”的效果，有效克服了现有“洗墙”照明方式会出现“光溢出”、无法应用于三 维透明玻璃幕墙的建筑物的缺陷。本实用新型采用的发光装置3是多向调光LED灯具，能够从正面以及左、右两侧面 共三个方向发出白光或彩光，不同于洗墙照明方式所用的灯具只能发出单一方向的光束。 发光装置3和反光膜1配合，通过由场景控制服务器10、场景控制子站8等组成的控制系统 的控制，可以产生白色或彩色的背景光、以及在背景光下实现动态的或静态的或动静结合 的点阵图案。如图％所示，显示了一种在桔红色背景光下的腾飞的金龙，背景光由发光装 置3的正面光源产生，点阵图案(腾飞的金龙)由发光装置3侧面的光源产生。如图9c所 示，显示了一种在蓝色背景光下的下雨场景，蓝色背景光由发光装置3的正面光源产生，点 阵图案(雨滴)由发光装置3侧面的光源产生。此外，这种多向调光LED灯具的应用，使得 本实用新型系统结构简单、安装方便快捷。其反光膜1采用能够产生漫反射的半透明反光膜，使得从室外看、以及从室内向 外看均能看到背景光，而且室外和室内看到的场景不同。例如，在单纯背景光时，室外的人 群透过玻璃幕墙，可以欣尝到被均勻照亮的半透明反光膜，通过漫反射形成了建筑物的外立面，看上去如同巨形的水晶发光体，如图9a所示；同时，室内的观众可以欣尝到作为天幕 或内墙的反光膜上，充满着LED白光或彩光经过透光漫射形成的“点点繁星”和飘浮的云 彩，如图9d所示。反光膜1在发光装置3的照射下变成巨大的三维影屏，作为背景照明将三维的建 筑物衬托出来，创造出宏伟的灯光景观。位于多向调光LED灯具左、右两侧的彩光LED器件 平时隐蔽，不论是白天还是夜晚，从三维的建筑物外立面的任何方向均不可见。控制系统发 出指令后，所有多向调光LED灯具左、右两侧的彩光LED器件瞬间同步启动并形成点阵图 案，在建筑物上形成三维的显示照明，为巨大的水晶体镶边，突现三维的建筑轮廓。本实用新型中多向调光LED灯具，即发光装置3，紧贴钢结构次梁4的正对反光膜 1的平面安装，一方面有利于方便快捷地安装众多的灯具，有利于实现灯具的隐蔽，另一方 面次梁可对灯具散热，有利于灯具长时间稳定运行。本实用新型背景光和点阵图案的实现方法和实现系统可以在一幢或多幢建筑物 上分别运行，也可以在多幢建筑物之间同步或联动运行。背景照明和显示照明联动运行时， 能够形成巨大的视觉冲击力，使重大节日和庆典事件的气氛达到高潮。
权利要求一种建筑物玻璃幕墙的背景光和点阵图案实现系统，其特征是包括若干反光膜，设置在建筑物玻璃幕墙内侧1.5 3.5m处；若干发光装置，安装在建筑物玻璃幕墙与其内侧的反光膜之间，正面朝向反光膜，每个发光装置能从其正面和两个侧面共三个方向发射光，其内部装有控制电路、恒流驱动电路、以及能发射白光和彩光的光源模块；若干场景控制子站，通过多条DMX512支线连接所述若干发光装置使各发光装置独立工作；以及一场景控制服务器，用于场景效果编辑、分析、存储、以及数据的打包分配，其通过交换机与所述若干场景控制子站连接传输控制数据，使发光装置从正面发射光垂直投射到反光膜、由反光膜漫反射回玻璃幕墙透射出室外形成白色或彩色背景光，和/或使发光装置从侧面发出像素点光形成动态或静态或动静结合的点阵图案。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述发光装置为LED发光装置，该LED发光 装置包括金属底壳、上壳体和若干光源模块，上壳体正面间隔设若干对前出光孔，各前出光 孔处安装凹透镜，上壳体的两个侧面上对称开设多对左、右出光孔，在各侧面的左、右出光 孔处分别安装左凹透镜和右凹透镜；所述若干光源模块间隔安装于金属底壳内底面，能从 其正面和两个侧面共三个方向发射光；所述上壳体和金属底壳扣合。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征是所述光源模块包括基体、设置于基体内的多 个LED模块以及安装在基体一端的双向反光杯，基体的一端面露出所述多个LED模块中的 一个LED模块、且该LED模块发出的光线由双向反光杯导向光源模块的两侧方向，再从位于 上壳体两个侧面上的相应左、右凹透镜射出作为像素点光源；所述多个LED模块中的两个 LED模块分别位于上壳体前出光孔处的相应凹透镜下面，该两个LED模块发出的光线经该 凹透镜透射出来作为背景光源，发光装置的所述恒流驱动电路和控制电路设置于光源模块 内。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征是还包括设备管理服务器，该设备管理服务器 通过交换机与所有场景控制子站连接，实时采集、监控各个发光装置的工作状态数据。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述建筑物玻璃幕墙是三维的折面网格状 透明玻璃幕墙。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述反光膜是用纤维编织而成的半透明反 光膜，反射比为40-80%，该反光膜能将平行的入射光向不同方向反射形成漫反射。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述发光装置呈直条状，每个发光装置内部 沿长边方向设置多个光源模块，发光装置截面的外轮廓为梯形、圆弧形或矩形。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述发光装置是沿着纵向次梁的内表面连 续安装，以通过控制各发光装置侧面光源的点亮时序、色彩及亮/灭变换频率形成下雨或 下雪场景。
专利摘要一种建筑物玻璃幕墙的背景光和点阵图案实现系统，包括若干反光膜、若干发光装置、若干场景控制子站、和一场景控制服务器，若干反光膜设置在建筑物玻璃幕墙内侧1.5-3.5m处，若干发光装置安装在建筑物玻璃幕墙与其内侧的反光膜之间，若干场景控制子站通过多条DMX512支线连接所述若干发光装置，场景控制服务器通过交换机与所述若干场景控制子站连接传输控制数据。其应用于具有折面网格透明玻璃幕墙时，能达到“见光不见灯”的效果。
文档编号F21V23/00GK201652188SQ20102012112
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者陈海生 申请人:深圳市创先照明科技有限公司