專(zhuān)利名稱(chēng)：陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)光應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
綠色能源已成為能源行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)，特別是城市現(xiàn)代化建筑的不斷發(fā)展及能源需 求趨勢(shì)，使得利用太陽(yáng)光來(lái)改善建筑物的日照、采光、照明將成為現(xiàn)實(shí)和可能。太陽(yáng)光采光 技術(shù)已經(jīng)存在很多年，但是一直因?yàn)閮r(jià)格昂貴，固有特性不好而無(wú)法普及。該技術(shù)成本和技 術(shù)復(fù)雜性主要集中于跟蹤陽(yáng)光裝置和太陽(yáng)光導(dǎo)入所使用的導(dǎo)光介質(zhì)——光纖。跟蹤太陽(yáng)裝置主要有兩種方式一類(lèi)是高穩(wěn)定性、高精度方式；另外一類(lèi)是穩(wěn)定 性、精度稍差方式。前者根據(jù)地球繞太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律計(jì)算太陽(yáng)全年運(yùn)行軌跡，含有太陽(yáng)位置檢 測(cè)裝置，結(jié)合設(shè)備中央安裝“光電傳感器”，也就是太陽(yáng)軌跡計(jì)算結(jié)合光電跟蹤的混合模式， 如日本的“向日葵”太陽(yáng)光導(dǎo)入采光裝置。其缺點(diǎn)是跟蹤裝置復(fù)雜，安裝的初始位置精度要 求比較高，安裝不方便以及采光裝置價(jià)格較高。此外，該裝置還易受云層影響。后者根據(jù)信 息處理的方式也可以分為二類(lèi)其一是通過(guò)模擬方式比較光電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。此類(lèi)方 式雖精度較低，但價(jià)格低廉。另外一類(lèi)是采用把光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)微處理器處 理信號(hào)來(lái)提高穩(wěn)定性和精度，如專(zhuān)利200710022259. 6宣稱(chēng)的技術(shù)。但是該發(fā)明仍然采用直 流電機(jī)，而不是步進(jìn)電機(jī)，故精度的改善有限。價(jià)格昂貴的另一因素是采用了昂貴的石英光纖，如日本的“向日葵”、瑞典的“帕蘭 陽(yáng)光系統(tǒng)”。國(guó)內(nèi)其他一些專(zhuān)利如200710022259. 6雖采用了塑料光纖，但由于光路設(shè)計(jì)不合 理，采用一個(gè)大透鏡替代多個(gè)小透鏡來(lái)降低精度要求和制造復(fù)雜度，但因大透鏡容易引起 強(qiáng)烈的色散，造成出射光五顏六色，無(wú)法還原陽(yáng)光。同時(shí)該專(zhuān)利中陽(yáng)光耦合入光纖效率低。綜上所述，目前采光裝置價(jià)格昂貴而無(wú)法普及是因?yàn)椴捎霉饫w作為導(dǎo)光傳輸介 質(zhì)。為了使采集的太陽(yáng)光能耦合入光纖，進(jìn)一步加劇采光裝置的復(fù)雜性，如太陽(yáng)的跟蹤，陽(yáng) 光耦合入光纖的聚焦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，以克服石英光纖和塑料光纖的高成本和 技術(shù)復(fù)雜的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其包括雙聚焦 全光采集裝置，該雙聚焦全光采集裝置包括環(huán)形拋物面鏡、設(shè)于環(huán)形拋物面鏡前端的球形 凹面鏡和穿設(shè)于環(huán)形拋物面鏡的中央通孔中的全光光導(dǎo)管；太陽(yáng)光經(jīng)環(huán)形拋物面鏡反射聚 焦，通過(guò)凹面鏡再次反射生成柱形光束，并進(jìn)入全光光導(dǎo)管；全光光導(dǎo)管包括玻璃管、設(shè) 于玻璃管外壁的反光鏡面膜和緊配合于反光鏡面膜外周的塑料套管。為防止玻璃管吸收太陽(yáng)光的熱能，同時(shí)為確保實(shí)現(xiàn)全光導(dǎo)光的目的，所述玻璃管 為不含金屬離子的玻璃管。為提高光線利用率，所述環(huán)形拋物面鏡、全光光導(dǎo)管和凹面鏡同中心軸線分布，且
3環(huán)形拋物面鏡和凹面鏡的聚光焦點(diǎn)重合。為提高光線利用率，所述球面鏡適于將環(huán)形拋物 面鏡匯聚的太陽(yáng)光反射為聚集的平行光進(jìn)入全光光導(dǎo)管。所謂全光，即光線中包含太陽(yáng)光線中的各種波長(zhǎng)的光線。本發(fā)明的積極效果(1)本發(fā)明的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，造價(jià)低，安裝靈活；可 以按照使用場(chǎng)所的采光、日照和照明等不同需求，能方便單獨(dú)或組合成移動(dòng)式、壁掛式、屋 檐安裝式、高架安裝式，尤其適用于民用、公用、地下、井下等工程建筑以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、種 植、養(yǎng)殖等不同用途領(lǐng)域的大功率、高能級(jí)光密度的太陽(yáng)光采光系統(tǒng)。(2)本發(fā)明采用的球 形凹面鏡的反光面為球形凹面，相對(duì)于采用拋物面反射鏡，具有較短的焦距，同時(shí)生成的所 述柱形光束具有較小的截面積，利于減小整個(gè)雙聚焦全光采集裝置的體積，也利于減小全 光光導(dǎo)管的管徑，以節(jié)省生成成本和安裝空間。此外，截面積較小的光束利于提高光束在光 導(dǎo)管路中的傳導(dǎo)效率，可減少在光導(dǎo)管路中以折線方式傳播的光線的數(shù)量。(3)本發(fā)明采用 的環(huán)形拋物面鏡呈環(huán)形，使用時(shí)可使落于該環(huán)形拋物面鏡上的雜物從其中央通孔中排出， 可較少人工清理、維護(hù)的工作量，也可較少所述雜物對(duì)拋物面鏡反光效果的影響。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖， 對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1為實(shí)施例中的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖2為上述陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)的雙聚焦全光采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為上述陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)的全光光導(dǎo)管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為實(shí)施例中的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)的全光光導(dǎo)管通過(guò)螺紋套管和拐角接 頭串接延伸并形成光導(dǎo)管路的分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為實(shí)施例中的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)的適于將陽(yáng)光通向兩個(gè)方向的分光接 頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5中的分光接頭的俯視圖。圖7和8分別為適于將陽(yáng)光通向三個(gè)和四個(gè)方向的分光接頭的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為實(shí)施例中的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)的散光頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為圖9中的分光接頭的俯視圖。
具體實(shí)施例方式見(jiàn)圖1-5，本實(shí)施例的一種陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)包括雙聚焦全光采集裝置，該 雙聚焦全光采集裝置包括環(huán)形拋物面鏡1、設(shè)于環(huán)形拋物面鏡1前端的球形凹面鏡2和穿 設(shè)于環(huán)形拋物面鏡1的中央通孔中的全光光導(dǎo)管3 ；太陽(yáng)光經(jīng)環(huán)形拋物面鏡1反射聚焦，通 過(guò)凹面鏡2再次反射生成柱形光束，并進(jìn)入全光光導(dǎo)管3 ；全光光導(dǎo)管3包括玻璃管3-1、 設(shè)于玻璃管3-1外壁的反光鏡面膜3-2和緊配合于反光鏡面膜3-2外周的塑料套管3-3。所述玻璃管3-1為不含金屬離子的玻璃管。所述環(huán)形拋物面鏡1、全光光導(dǎo)管3和凹面鏡2同中心軸線分布，且環(huán)形拋物面鏡 1和凹面鏡2的聚光焦點(diǎn)重合。所述球面鏡2適于將環(huán)形拋物面鏡匯聚1的太陽(yáng)光反射為聚集的平行光進(jìn)入全光光導(dǎo)管3。為方便將光線導(dǎo)入不同位置(如煤礦井下、地下車(chē)庫(kù)等)，所述全光光導(dǎo)管3通過(guò) 螺紋套管4串接延伸并形成光導(dǎo)管路；在該光導(dǎo)管路中通過(guò)設(shè)置拐角接頭5實(shí)現(xiàn)光導(dǎo)轉(zhuǎn)向， 并通過(guò)設(shè)置分光接頭6實(shí)現(xiàn)光導(dǎo)管路的分路，以方便同時(shí)向多個(gè)不同區(qū)域提供陽(yáng)光照明； 在各路光導(dǎo)管路的末端設(shè)有散光頭7，以使光線以全光方式散射。所述拐角接頭5為弧形管，其剖面結(jié)構(gòu)與全光光導(dǎo)管3的剖面結(jié)構(gòu)相同。作為優(yōu) 化的實(shí)施方式所述拐角接頭5為弧度為90°的圓弧形管，其剖面結(jié)構(gòu)與全光光導(dǎo)管3的 剖面結(jié)構(gòu)相同。拐角接頭5采用弧度為90°的圓弧形管，適于將光導(dǎo)管路中的直線傳送的 平行光線在拐角接頭5內(nèi)發(fā)生折射，并仍以直線方式傳送，從而可盡量減小光線在光導(dǎo)管 路中反復(fù)折射的次數(shù)，從而可盡量減小所述反光鏡面膜3-2對(duì)陽(yáng)光能量的吸收，確保從散 光頭7輸出的陽(yáng)光仍具有較高的亮度。所述分光接頭6包括與所述光導(dǎo)管路螺紋配合的管狀的接頭部6-1和連接于該 接頭部6-1下端的多個(gè)通向不同方的弧形光導(dǎo)管6-2 ；各弧形光導(dǎo)管6-2的剖面結(jié)構(gòu)與全 光光導(dǎo)管3的剖面結(jié)構(gòu)相同。分光接頭6的該結(jié)構(gòu)適于將光導(dǎo)管路中的陽(yáng)光分到不同的傳 導(dǎo)方向上，并能減小因此產(chǎn)生的光線損失。見(jiàn)圖6，兩個(gè)弧形光導(dǎo)管6-2的直徑大于接頭部6-1的半徑，各弧形光導(dǎo)管6_2的 頂端設(shè)有缺口，各弧形光導(dǎo)管6-2通過(guò)所述缺口彼此拼合并內(nèi)接于接頭部6-1內(nèi)，從而使各 弧形光導(dǎo)管6-2的頂端端口具有較大的面積，使進(jìn)入接頭部6-1的陽(yáng)光盡可能多地被有效 傳導(dǎo)和利用。接頭部6-1內(nèi)設(shè)有三個(gè)和四個(gè)弧形光導(dǎo)管6-2的實(shí)施方式，分別見(jiàn)圖7和8。 弧形光導(dǎo)管6-2采用的個(gè)數(shù)，及同一接頭部6-1內(nèi)各弧形光導(dǎo)管6-2的直徑大小，可根據(jù)照 明區(qū)域、亮度等要求而設(shè)計(jì)。見(jiàn)圖9-10，散光頭7包括與所述光導(dǎo)管路螺紋配合的管狀的連接部7-1和連接 于該連接部7-1下端的六個(gè)(也可以是4個(gè)、8個(gè)和10個(gè)等)通向不同方向的弧形光導(dǎo)細(xì) 管7-2，各弧形光導(dǎo)細(xì)管7-2的剖面結(jié)構(gòu)與全光光導(dǎo)管3的剖面結(jié)構(gòu)相同。各弧形光導(dǎo)細(xì) 管7-2的直徑大于連接部7-1的半徑，各弧形光導(dǎo)細(xì)管7-2的頂端設(shè)有缺口，各弧形光導(dǎo)細(xì) 管7-2通過(guò)所述缺口彼此拼合并內(nèi)接于連接部7-1內(nèi)，從而使各弧形光導(dǎo)細(xì)管7-2的頂端 端口具有較大的面積，使進(jìn)入連接部7-1的陽(yáng)光盡可能多地被有效傳導(dǎo)和輸出；散光頭7的 各弧形光導(dǎo)細(xì)管7-2通向不同的方向，以擴(kuò)大輸出光線的照明面積，從而提高照明效果。顯然，弧形光導(dǎo)細(xì)管7-2采用的個(gè)數(shù)，及同一連接部7-1內(nèi)各弧形光導(dǎo)細(xì)管7-2的 直徑大小，可根據(jù)照明范圍、亮度等要求而設(shè)計(jì)。雙聚焦全光采集裝置的朝向由太陽(yáng)能跟蹤裝置驅(qū)動(dòng)，并使光線與環(huán)形拋物面鏡1 的中心軸線平行。為避免陽(yáng)光中紫外線的負(fù)面影響，連接所述雙聚焦全光采集裝置的全光光導(dǎo)管3 上設(shè)有紫外線分光器，被分離出的紫外線可通向需要紫外線照射的場(chǎng)地。上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方 式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同 形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。
權(quán)利要求
一種陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于包括雙聚焦全光采集裝置，該雙聚焦全光采集裝置包括環(huán)形拋物面鏡(1)、設(shè)于環(huán)形拋物面鏡(1)前端的球形凹面鏡(2)和穿設(shè)于環(huán)形拋物面鏡(1)的中央通孔中的全光光導(dǎo)管(3)；太陽(yáng)光經(jīng)環(huán)形拋物面鏡(1)反射聚焦，通過(guò)凹面鏡(2)再次反射生成柱形光束，并進(jìn)入全光光導(dǎo)管(3)；全光光導(dǎo)管(3)包括玻璃管(3 1)、設(shè)于玻璃管(3 1)外壁的反光鏡面膜(3 2)和緊配合于反光鏡面膜(3 2)外周的塑料套管(3 3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述玻璃管(3-1)為 不含金屬離子的玻璃管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)形拋物面鏡 (1)、全光光導(dǎo)管(3)和凹面鏡(2)同中心軸線分布，且環(huán)形拋物面鏡(1)和凹面鏡(2)的 聚光焦點(diǎn)重合；所述球面鏡(2)適于將環(huán)形拋物面鏡匯聚(1)的太陽(yáng)光反射為聚集的平行 光進(jìn)入全光光導(dǎo)管(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述全光光導(dǎo)管(3) 通過(guò)螺紋套管(4)串接延伸并形成光導(dǎo)管路；在該光導(dǎo)管路中通過(guò)設(shè)置拐角接頭(5)實(shí)現(xiàn) 光導(dǎo)轉(zhuǎn)向，并通過(guò)設(shè)置分光接頭(6)實(shí)現(xiàn)光導(dǎo)管路的分路，且在各路光導(dǎo)管路的末端設(shè)有 散光頭(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述拐角接頭(5)為 弧形管或?yàn)榛《葹?0°的圓弧形管，其剖面結(jié)構(gòu)與全光光導(dǎo)管(3)的剖面結(jié)構(gòu)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述分光接頭(6)包 括與所述光導(dǎo)管路螺紋配合的管狀的接頭部(6-1)和連接于該接頭部(6-1)下端的多個(gè) 通向不同方向的弧形光導(dǎo)管(6-2)；各弧形光導(dǎo)管(6-2)的剖面結(jié)構(gòu)與全光光導(dǎo)管(3)的 剖面結(jié)構(gòu)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述散光頭(7)包括 與所述光導(dǎo)管路螺紋配合的管狀的連接部(7-1)和設(shè)于該連接部(7-1)下端的多個(gè)通向不 同方向的弧形光導(dǎo)細(xì)管(7-2)，各弧形光導(dǎo)細(xì)管(7-2)的剖面結(jié)構(gòu)與全光光導(dǎo)管(3)的剖面 結(jié)構(gòu)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述各弧形光導(dǎo)細(xì)管 (7-2)的直徑大于連接部(7-1)的半徑，各弧形光導(dǎo)細(xì)管(7-2)的頂端設(shè)有缺口，各弧形光 導(dǎo)細(xì)管(7-2)通過(guò)所述缺口彼此拼合并內(nèi)接于連接部(7-1)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述各弧形光導(dǎo)管 (6-2)的直徑大于接頭部(6-1)的半徑，各弧形光導(dǎo)管(6-2)的頂端設(shè)有缺口，各弧形光導(dǎo) 管(6-2)通過(guò)所述缺口彼此拼合并內(nèi)接于接頭部(6-1)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其特征在于所述雙聚焦全光采集 裝置的朝向由太陽(yáng)能跟蹤裝置驅(qū)動(dòng)，并使光線與環(huán)形拋物面鏡(1)的中心軸線平行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，其包括雙聚焦全光采集裝置，該雙聚焦全光采集裝置包括環(huán)形拋物面鏡、球形凹面鏡和全光光導(dǎo)管；太陽(yáng)光經(jīng)環(huán)形拋物面鏡反射聚焦，通過(guò)凹面鏡再次反射，進(jìn)入全光光導(dǎo)管；全光光導(dǎo)管包括玻璃管、設(shè)于玻璃管外壁的反光鏡面膜和緊配合于反光鏡面膜外周的塑料套管。本發(fā)明的陽(yáng)光全光導(dǎo)入采光系統(tǒng)，造價(jià)低，安裝靈活；可以按照使用場(chǎng)所的采光、日照和照明等不同需求，能方便單獨(dú)或組合成移動(dòng)式、壁掛式、屋檐安裝式、高架安裝式，尤其適用于民用、公用、地下、井下等工程建筑以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、種植、養(yǎng)殖等不同用途領(lǐng)域的大功率、高能級(jí)光密度的太陽(yáng)光采光系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F21V5/00GK101922672SQ201010248518
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者莊燕濱, 王琳, 肖賢建 申請(qǐng)人:常州工學(xué)院