防眩光补光灯及监控设备
技术领域
本申请涉及视频监控领域，具体而言，涉及一种防眩光补光灯及监控设备。
背景技术
补光灯是监控设备抓取高清图像和视频的关键设备，广泛应用于道路交通监控领域。为了保证监控设备能够清楚的识别到人脸及车辆信息(比如，车牌号码、车型或车辆颜色等)，通常补光灯的亮度设置得较高，但高亮度的补光灯在光线不足的环境下会形成强烈的对比，会对行人造成短暂的眩光现象，易引起视觉疲劳，导致发生交通事故。
目前，市面上具有防眩光功能的补光灯主要是通过在补光灯的视窗玻璃上做一定的磨砂处理，使其达到一定的防眩光效果。此种方式虽然具有一定的防眩光效果，但同时也减弱了补光灯的照明强度，导致该补光灯在监控中无法达到理想的补光效果，使得监控设备无法清楚的识别人脸及车辆信息。
发明内容
为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种防眩光补光灯及监控设备。
第一方面，本申请实施例提供一种防眩光补光灯，包括光源、微纳材料复合体及光栅；
所述光源包括间隔排列设置于固定板上的多个灯珠及多个覆盖于所述灯珠上的透镜，其中，所述灯珠位于覆盖该灯珠的透镜的主轴上；
所述微纳材料复合体设置在所述透镜远离所述灯珠的一侧，所述微纳材料复合体包括靠近所述透镜远离所述灯珠的一侧的透明件，及贴合在所述透明件远离所述光源一侧的微纳材料体，其中，所述微纳材料复合体用于限制出射光的角度；
所述光栅设置在所述微纳材料复合体远离所述光源的一侧。
在可选的实施方式中，所述微纳材料体包括相邻排列设置的正棱锥，其中，相邻的正棱锥的底面存在至少一条边重合；
所述正棱锥的底面设置于所述透明件上。
在可选的实施方式中，所述透镜远离所述灯珠的一侧设置有两层所述微纳材料复合体。
在可选的实施方式中，所述光栅包括多个等间距平行设置的挡板，所述挡板将所述光源分割为多个区域，每个区域包括多个灯珠。
在可选的实施方式中，所述相邻透镜的间距及透镜数量满足公式：
其中，D为所述透镜的直径，x为第一方向上相邻两个透镜的间距，y为第二方向上相邻两个透镜的间距，M、N分别为第一方向、第二方向上透镜的数量。
在可选的实施方式中，所述透镜的出光面到所述微纳材料体的距离、透镜的出光角度、相邻透镜的中心间距之间满足公式：
其中，α为透镜的出光角度，L为第一方向上相邻两个透镜的中心间距，h为透镜出光面到微纳材料体的距离。
在可选的实施方式中，所述光栅的挡板高度满足公式：
其中，H为光栅的挡板高度，L为第一方向上相邻两个透镜的中心间距，D为所述透镜的直径，α为透镜的出光角度。
在可选的实施方式中，所述透明件的材料包括塑料、玻璃或亚克力材料中的至少一种。
在可选的实施方式中，所述微纳材料体的材料包括聚乙烯材料或聚碳酸酯材料。
第二方面，本申请实施例提供一种监控设备，所述监控设备包括摄像头及前述实施方式任意一项所述的防眩光补光灯，所述防眩光补光灯设置在所述摄像头的四周。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本申请提供一种防眩光补光灯及监控设备，该防眩光补光灯包括光源、微纳材料复合体及光栅。光源包括间隔排列设置于固定板上的多个灯珠及多个覆盖于灯珠上的透镜，每个灯珠位于覆盖该灯珠的透镜的主轴上；微纳材料复合体设置在透镜远离灯珠的一侧，包括靠近透镜远离所述灯珠的一侧的透明件，及贴合在透明件远离光源一侧的微纳材料体，其中，微纳材料复合体用于限制出射光的角度；光栅设置在微纳材料复合体远离光源的一侧。透镜覆盖设置于灯珠之上，可用于更改出射光角度，使得光线经过透镜之后的出射光角度满足补光灯的设计需求，随后设置的微纳材料体及光栅能够将出射光的角度限制在一定的范围内，使补光灯的光线集中在待拍摄车辆的行驶区域，减少补光灯的大角度杂散光对行人的影响，从而达到防眩光效果。同时，虽然微纳材料体及光栅会造成部分光能量损失，但光栅及微纳材料体能够将光线集中在预设的范围内，因此能够加强该区域内的光线强度，从而并不会降低补光灯的照明强度，确保监控效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的防眩光补光灯的侧视爆炸图；
图2为本申请实施例提供的光源的主视图；
图3为本申请实施例提供的微纳材料复合体的侧视图；
图4为本申请实施例提供的微纳材料复合体的主视图；
图5为本申请实施例提供的光线经过微纳材料复合体的光路示意图；
图6为本申请实施例提供的使用微纳材料体与朗伯分布光源的对比图；
图7为本申请实施例提供的光栅及透镜的设置位置示意图；
图8为本申请实施例提供的光栅及透镜的侧视图；
图9为本申请实施例提供的增加光栅与未增加光栅的出射光线对比图。
图标：10-防眩光补光灯；11-光源；12-微纳材料复合体；13-光栅；111-固定板；112-灯珠；113-透镜；121-透明件；122-微纳材料体；131-挡板。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
光能量密度等于某个面积上一段时间内灯具的辐射通量和面积与时间的比值，而眩光值又和光能量密度成正比，即光能量密度越大，眩光值越大，可以通过降低光能量密度来降低眩光值。人眼每秒能接受的光能量密度大约为50mW每平方毫米，超过这个光能量密度则会感受到不舒适的眩光。如下所示为光能量密度公式：
其中，δ为光能量密度(单位：mW/mm2·s)，φe为补光灯总辐射通量(单位：mW)；S为补光灯面积(单位：mm2)；t为人眼接收光线时间(单位：s)。
超过50mW每平方毫米的光能量密度就会使人眼感受到眩光，为了防止眩光，本申请实施例提供了一种防眩光补光灯10，下面对本申请实施例提供的防眩光补光灯10进行详细说明。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的防眩光补光灯10的侧视爆炸图。防眩光补光灯10包括光源11、微纳材料复合体12及光栅13。
结合参照图2，图2为本申请实施例提供的光源11的主视图。光源11包括间隔排列设置于固定板111上的多个灯珠112及多个覆盖于灯珠112上的透镜113，其中，灯珠112位于覆盖该灯珠112的透镜113的主轴上。透镜113用于将灯珠112的出射光角度调整为预期的出光角度(例如，出光角度为60°)。
所述固定板111的形状可以为长方形，且该固定板111的第一方向与第二方向如图2所示，即该固定板111的第一方向为长方形的长所在的方向，该固定板111的第二方向为长方形的宽所在的方向。
继续参照图1，微纳材料复合体12设置在透镜113远离灯珠112的一侧。具体的，结合参照图3，微纳材料复合体12包括靠近透镜113的远离灯珠112的一侧的透明件121以及贴合在透明件121远离光源11一侧的微纳材料体122。其中，微纳材料复合体12用于限制出射光的角度。
光栅13设置在微纳材料复合体12远离光源11的一侧，用于抑制大角度光。
微纳材料体122包括相邻排列设置的正棱锥，其中，相邻的正棱锥的底面存在至少一条边重合，且该正棱锥的底面设置于透明件121上。
优选的，所述正棱锥可以为正六棱锥，例如图4。结合图5的光路示意图可知，正六棱锥对大角度光有一定的抑制作用，大角度光线经过椎体后出现全反射，全反射后的光线一部分被微纳材料本身吸收，另一部分在正六边形椎体内不断地进行反射和折射，形成一种漫反射，从而降低光源11的中心光线的强度，达到隐藏光源11的光点的效果。结合图6可知，微纳材料体122在抑制60°以上的大角度光同时还可以提高轴向照明强度。
值得说明的是，图4仅为本申请实施例提供的正棱锥的一种实施方式，在本实施例的其他实施方式中，所述正棱锥还可以为正三棱锥或正七棱锥等。
若单独采用微纳材料复合体12只能在一定程度上降低眩光，并不能完全消除大角度的出射光线，若要将出射光线的角度限制在预设的出光范围(比如，出光角度在60°-120°之间)，则需要采用多层微纳材料复合体12，但这将会导致出射光的光线强度降低。
当光源11的灯珠112等间距排列时，中间区域的亮度是周围其他区域的亮度的叠加，因此光源11的中心亮度明显强于光源11的边缘区域的亮度，从而形成光点。若单独采用光栅13，虽然能消除大角度光，但依旧无法解决由于光线叠加而形成的光点，这种光线对于司机来说，会显得非常刺眼，不能很好地达到防眩光效果。
优选的，结合参照图1，在本实施例中，所述透镜113远离灯珠112的一侧设置有两层微纳材料复合体12。
设置两层微纳材料复合体12能够进一步的抑制大角度光线的出射，但由于微纳材料复合体12的正棱锥会对光线进行吸收及反射，因此，若微纳材料复合体12的层数设置过多，会导致光线衰减，同时，微纳材料复合体12的层数设置过多还会导致出光角度过小，无法达到补光照明需求。
可选的，请参照图7，在本实施例中，所述光栅13包括多个等间距平行设置的挡板131，所述挡板131将光源11分割为多个区域，每个区域包括多个灯珠112。
在本实施例中，挡板131将光源11分割为多个区域，所述区域的第一方向上包括一个透镜113；所述区域的第二方向上的透镜113数量与光源11的第二方向上的透镜113数量相同，例如图7。此种设置方式的光栅13能够将限制出射光的水平方向上的角度(即杂散光)，避免杂散光对行人产生影响。
根据人体工程学的研究，发现人的两只眼睛的视野范围是一个长宽比例为16:9的长方形，因此本实施例提供的防眩光补光灯10的发光面积的长宽比应满足16：9，该长宽比符合绝大多数监控摄像设备的视场角，能比较好的覆盖监控视场范围，使图像没有监控暗角，同时减少杂光出射，减小光污染。其中，所述防眩光补光灯10的长所在的方向是指当该防眩光补光灯10设置在道路上方时与道路平行的方向，即第一方向，宽所在的方向是指当该防眩光补光灯10设置在道路上方时与道路垂直的方向，即第二方向。
为了使发光面积的长宽比满足16：9，因此，所述相邻透镜113的间距及透镜113数量满足公式：
其中，D为透镜113的直径，x为第一方向上相邻两个透镜113的间距，y为第二方向上相邻两个透镜113的间距，M、N分别为第一方向、第二方向上透镜113的数量，所述相邻两个透镜113的间距是指相邻两个透镜113的切边之间的距离。
例如，在设计防眩光补光灯10的光源11时，若透镜113的直径为20mm，透镜113的长宽数量分别为10和6，则最佳透镜113间距满足：
当y＝8mm时，x＝9.38mm，因此，整个光源11的长为284.42mm，可近似为285mm，宽为160mm，长宽比满足16：9。
可选的，在本实施例中，所述透镜113的出光面与微纳材料体122所在平面的距离、透镜出光角度、相邻透镜的中心间距满足公式：
其中，α为透镜113的出光角度，L为第一方向上相邻两个透镜113的中心间距，h为透镜113出光面到微纳材料体122的距离。
例如，当透镜113的出光角度为60°时，且结合前文的透镜113的直径为20mm，相邻两个透镜113在第一方向上的间距为9.38mm，因此，第一方向上相邻两个透镜113的中心间距为L＝10+9.38+10＝29.38mm，此时的h应该为16.98mm，可近似为17mm。
在满足上述公式的前提下，所有透镜113的出射光线均匀分布在微纳材料体122上，此时微纳材料体122上收到的光能量较为均匀，使得微纳材料体122的出射光线的光能量密度较为均匀，减少对人眼造成的刺激。若高于或低于通过上述公式求得的最佳距离，则在微纳材料体122上会存在光线的重叠区域，光线叠加之后会使人觉得更加刺眼，不能达到很好的防眩光效果。
值得说明的是，上述公式中的h是指透镜113的出光面到微纳材料体122的距离，而微纳材料体122设置在透明件121上。当透明件121为玻璃板或亚克力板材时，该距离h可以体现为透明件121的厚度。当透明件121为薄膜时(即透明件121的厚度可以忽略不计)，该距离h则为微纳材料复合体12与透镜113的出光面的距离。
可选的，请参照图8，光栅13的高度需要光源11的透镜113的出光角度进行设计，光栅13用于隔绝杂散光，即将整个防眩光补光灯10的最终出光角度限制在理想的范围内。因此，在本实施例中，所述光栅13的挡板131的高度需要满足以下公式：
其中，H为光栅13的挡板高度，L为第一方向上相邻两个透镜113的中心间距，D为所述透镜113的直径，α为透镜113的出光角度。
例如，结合上文的数据，L的长度为29.38mm，D为20mm，α为60°，则H的结果为16.22mm，可近似为16mm。因此，在本实施例中光栅13的挡板高度为16mm时，防眩光效果最佳。
结合图9的示意图可以看出，在增加光栅13后，最终的出光角度被限制在预设的范围内，很好的隔绝了大角度的杂散光，降低了补光灯对道路上的行人的影响，其中，图8中的左图中设置有光栅13，右图中未设置光栅13。虽然隔绝了大角度的杂散光，但补光灯的中心光强并未减弱，对司机的影响依然存在。因此，需要同时设置微纳材料复合体12减弱中心光强，在一定程度上降低补光灯对司机造成的影响。
微纳材料复合体12的正棱锥可以对光线进行不断的反射，使最终的出射光线更加均匀，也就可以很好的减弱中心光强。
可选的，在本实施例的较佳实施方式中，所述透明件121包括塑料薄膜、玻璃板或亚克力板等透明材料，从而才能使透镜113的出射光穿过所述透明件121进入微纳材料体122内部。
当然，所述透明件121也可以是由塑料、玻璃或亚克力材料与其他材料组合制成。例如，塑料在太阳光下长时间会发黄，为了避免出现这种情况，通常会在塑料材料中加入其它材料防止塑料发黄；或是在玻璃材料中加入其它材料使其不容易碎。
可选的，在本实施例的较佳实施方式中，所述微纳材料体122的材料包括聚乙烯材料或聚碳酸酯材料，对上述材料进行处理，以使该材料具有正棱锥。
可选的，本申请实施例还提供了一种监控设备，所述监控设备包括摄像头及防眩光补光灯10，所述防眩光补光灯10设置在所述摄像头的四周，用于为摄像头的正常拍摄提供足够的光线。
该摄像头设置在道路上方用于对交通状况进行监控，防眩光补光灯10则设置在摄像头的四周，且防眩光补光灯10所在平面应当垂直于地面，即所述光源11的第一方向与地面平行，第二方向与地面垂直。
综上所述，本申请提供一种防眩光补光灯及监控设备，该防眩光补光灯包括光源、微纳材料复合体及光栅。光源包括间隔排列设置于固定板上的多个灯珠及多个覆盖于灯珠上的透镜，每个灯珠位于覆盖该灯珠的透镜的主轴上；微纳材料复合体设置在透镜远离灯珠的一侧，包括靠近透镜远离所述灯珠的一侧的透明件，及贴合在透明件远离光源一侧的微纳材料体，其中，微纳材料复合体用于限制出射光的角度；光栅设置在微纳材料复合体远离光源的一侧。微纳材料体及光栅能够将出射光的角度限制在一定的范围内，使补光灯的光线集中用于拍摄车辆，减少补光灯的杂散光对行人的影响，从而达到防眩光效果。同时，微纳材料体及光栅的作用是用于抑制大角度光，并不会降低补光灯的照明强度，保证了监控效果。
微纳材料体的正棱锥将透镜的出射的大角度光线进行反射，不仅可以抑制大角度光线的出射，还可以使光线在经过微纳材料体的不断反射之后能更加均匀，降低补光灯中心光线的强度，即隐藏补光灯的光点，在一定程度上减少补光灯对司机的影响。
因此，同时使用光栅及微纳材料复合体既能抑制大角度的出射光，降低补光灯对行人的影响，还能通过降低中心光线强度，降低补光灯对司机的影响。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
