專利名稱：光輻射器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠在水中或其他顏色不鮮明的場合有效地散射經由光纜或類似物輸送的光的光輻射器，特別涉及一種宜用作生產小球藻和其他類似有機物所需光合過程的光能源的光輻射器。
近年來，與節約能源的必要性有關，對太陽能的有效利用進行了積極的研究并在多方領域加以發展。太陽能的最有效利用是用作光能，而不是進一步將其轉換成熱能或電能。考慮到這一點，本申請人曾提出多種方法和系統，用來把利用透鏡系統或類似物聚焦的太陽光引導進入光纜，并經由光纜把它們輸送到需要用該光線來照明或用作其他用途的任何場所，例如，促進作物培育;繁殖小球藻;喂養魚類;通過日光浴進行美容處理;通過光輻射進行醫療，等等。由于聚焦的光線有一定的指向性，所以，如果讓光線從光纜的截斷端放射出來，則只能在一個小的約為46°輻射角的范圍內輻射。因此，如果光線是從光纜的截斷端直接放射的話，可能就得不到所要求的供上述用途用的光輻射。為了解決該問題，本申請人還曾提出多種類型的光輻射器，這些輻射器可以有效地漫射經由光纜輸送的光線，并且，將這些光線輻射到任何需要的空間。
養魚場中，喂養小魚需要大量浮游生物，后者吃小球藻來繁殖它自己。為了有效地繁殖小球藻，需要適當地向小球藻提供太陽光和二氧化碳。通常，當小球藻增殖時，光線受障礙而達不到在較深水域的小球藻，也就是說，受阻的光線不能均勻分布到所有的小球藻種植處。有鑒于此，過去本申請人曾提出多種小球藻培養裝置，這些裝置借助于在培養槽中適當地設置大量“點光源”(“pointed”)能夠把光能均勻地提供給培養槽中所有的小球藻。
由本申請人先前提出的一種光輻射器包括光波導和刻在所述光波導桿表面上的螺旋形凹槽。
引入光波導的光線在它的凹槽部分反射，并從其中有效地輻射出來，以便如上所述供照明之用和用于其他預定的用途。
在這種情況下，如果把螺旋形凹槽制成這樣的方式，即，在光線的方向上螺距逐漸變窄或凹槽本身逐漸加深，于是，可以在整個光波導上獲得基本上均勻的光輻射。此外，當在光波導的端面設置反射板或類似物時，由反射板反射的光進入光波導，然后從其中輻射出來。
可將光波導不透氣地密封在一個半透明或透明的容器中，使光波導免于受到撞擊而損壞，同時也可排除人的手受其槽縫或凹的部分邊緣損傷的可能性。此外，當這樣保護在容器中的光波導應用于水中作為培育小球藻用的光源，或用于喂養魚類時，使光波導的表面免于生成苔蘚。
由于該光波導在容器中由空氣層所包圍，因此，可以使光線按要求的角度輻射出來和/或可按需要散射。
如果將沒有保護容器的光波導應用于水中，其斜槽或凹槽部分充滿了水，由于在斜槽或凹陷部分光反射系數幾乎沒有變化，結果，光線只從光波導的有限端面輻射出來。
上述光輻射器中，光波導與容器之間有間隙。在注滿培養小球藻的溶液的槽中設置大量光輻射器的情況下，與上述間隙的總數相關地降低了光波導的密度。
本發明的一個目的是提供一種適合于作為培育小球藻和水生物、促進其光合過程的光源的光輻射器。
本發明的另一個目的是提供一種其直徑近似于光波導的光輻射器。
圖1是說明作為把光線引入光纜的裝置的實施例的太陽光線采集裝置圖，圖2是說明用于把光線引入光纜的實用性實施例圖，圖3是說明由本申請人先前提出的光輻射器的實施例圖，圖4至6分別說明實施本發明的光輻射器，圖7和8是說明實施本發明的相應光輻射器的結構圖。
圖1是通過實例說明引導太陽光進入前述光纜的太陽光線采集裝置的結構圖。圖1中，標號10是透明密封罩、11是菲涅耳透鏡、12是透鏡夾具、13是太陽方位傳感器、14是由大量其受光端置于菲涅耳透鏡系統焦面上的光纖組成的光纖或光纜、15是光纜夾具、16是托架、17是脈沖電機、18是由脈沖電機17驅動的水平旋轉軸、19是用來支承防護密封罩10的底座、20是脈沖電機，以及21是由脈沖電機20驅動的垂直旋轉軸。
利用太陽方位傳感器13探測太陽的方位，并根據其探測信號分別控制水平和垂直旋轉軸18和21的脈沖電機17和20，以便使太陽方位傳感器總是朝向太陽，而由透鏡11聚焦的太陽光線，經由置于各透鏡焦點處的光纜端面，被引入光纜14中。分開安置于每個透鏡處的全部光波導14在光纜束中被束緊在一起，其自由端被引導到上述需要光輻射的任何場所。
圖2是說明如何把上述透鏡11采集的太陽光引入光纜中的視圖。圖2中，11是菲涅耳透鏡，而14是接收由透鏡11聚焦的太陽光并把所述太陽光輸送到任何需要的場所的光波導。在經由透鏡系統聚焦太陽光線的情況下，太陽影象的中心部分幾乎由白光組成，而其周圍部分包含大量其波長對應于透鏡系統焦點的光分量。換句話說，在經由透鏡系統聚焦太陽光的情況下，太陽影象的焦點和大小將按照光的波長分量而變化。例如，波長短的蘭光在位置P1形成直徑為D1的太陽影象。此外，綠光在位置P2形成直徑為D2的太陽影象，以及紅光在位置P3形成直徑為D3的太陽影象。因此，如圖2所示，當將光波導的受光端面置于位置P1時，就可以在它的周圍部分采集到包含許多蘭色分量的太陽光。當將光波導的受光端面置于位置P2時，就可以在它的周圍部分采集到包含許多綠色分量的太陽光。當將光波導的受光端面置于位置P3時，就可以在它的周圍部分采集到包含許多紅色分量的太陽光。在每種情況下，可按照待采集的光分量來選定光纜14的直徑。例如，根據所側重的光線的顏色，即蘭、綠和紅色，所要求的光纜的直徑分別是D1、D2和D3。用這樣一種方式，可節省光波導的需要量，從而，可以最有效地采集包含許多所要求的彩色分量的太陽光。
另外，如圖2所示，如果把光波導的受光面的直徑加大到D0，則可以采集到包含全部波長分量的可見光。光纜14可以在制造過程中預置于透鏡系統的焦點處，或可將它們置于透鏡系統軸向可調的狀態中，使用戶能根據準備獲取的所需要的光的顏色而調整并固定所述光波導。通過選擇待引入光纜的光分量的波長，可以更加有效地把所述光輻射系統應用于各種各樣的用途。
圖3是說明由本申請人先前提出的光輻射器的放大的剖面側視圖。圖3中，1是光波導，2是刻在光波導本體表面上的螺旋形凹槽。
如上所述用透鏡聚焦并導入光纜的太陽光線或人造光線由光纜傳輸并引入光波導1。
引入光波導1的光L在它的凹槽部分上被反射，并有效地從其中輻射，以便供照明之用和用于其他指定的用途。
在這種情況下，如果把螺旋形凹槽2制成這樣的方式，即，沿光線L的方向使螺距P逐漸變窄或凹槽本身逐漸加深，于是就可從整個光波導獲得基本上均勻的光L的輻射。此外，當在光波導的端面設置反射板3或類似物時，由反射板反射的光進入光波導1，然后從其中輻射出來。
如圖3所示，可將光波導不透氣地密封在半透明或透明的容器4中，使光波導免于受到撞擊而損壞，同時也可排除人的手受其槽縫或凹槽邊緣損傷的可能性。此外，當這樣保護在容器中的光波導用于水中作為供培育小球藻用的光源時，可避免在其表面生成苔蘚。
由于該光波導在容器中由空氣層5所包圍，因此，可以使光線按所要求的角度輻射出來和/或可按需要散射。
如果將沒有保護容器的光波導應用于水中，其斜槽或凹陷部分2就會充滿水，由于在斜槽或凹陷部分2光反射系數幾乎沒有變化，結果，光線只從光波導的有限端面輻射出去。
上述光輻射器中，在光波導1與容器4之間有間隙5。在注滿培養小球藻的溶液的槽中設置大量光輻射器的情況下，與上述間隙的總數相關地降低了光波導的密度。
由于上述原因，一種適用于水中的，例如，作為培育小球藻的光源的光輻射器是長期以來所要求的。
圖4展示實施本發明的光輻射器。圖4中，標號4標志其上具有開槽部分或凹陷部分2的光波導。以先有技術所提及的相同方式，引入光波導1的光L在開槽部分或凹陷部分2被反射，并從其中輻射出來。
按照本發明，光波導桿緊配合在透明管6中，以排除銼削光波導桿開槽部分或凹陷部分的可能性，并因此實現光線經由透明管6的有效輻射。如果該透明管是熱收縮型的，裝配到光波導桿的表面上是容易的。
所述開槽部分或凹陷部分的結構和形狀并不局限于圖4示出的樣式。
可以在桿體上任何需要的部位，以環形或不連續的凹槽的形式加工光波導桿的開槽部分，如圖5所示。在上述實施例中，光波導桿1的整個表面被罩在透明管6中。也可以如圖6所示粘合或裝配反射元件8到每個開槽部分或凹陷部分上。當光波導桿的出口端備有反射鏡3時(如以上先有技術實施例中所述)，引入光波導桿1的全部光線可有效地沿桿1的方向輻射。
圖7和8是用來說明實施體發明的相應光輻射裝置的結構圖。圖7和8中，標號14是圖1中提及的光纜，9是安裝在光纜14的發光端的連接器，1是包括用丙烯酸樹脂或類似物制成的光波導桿的光輻射器，以及6是熱收縮型的透明管。如圖7所示，連接器9至少在其開口端部有內螺紋9a，而輻射器1在其一端有外螺紋1a，借此將所述輻射器連接到所述連接器的螺紋9a上。在把輻射器螺紋部分1a擰入連接器螺紋部分9a后，就可以使用該輻射器了。
圖7所示實施例中，包含錐形光波導桿1的光輻射器在大直徑一端的周邊有螺紋1a，而在其錐形部分有螺旋形凹槽2。可以適當地選擇螺旋形凹槽2的長度和螺距。據此，通過選定錐形角θ、螺距P和螺旋形凹槽的恰當長度L，可以獲得所需要的任何光分布特性。準確地說，倘若錐形的光波導桿1沒有螺旋形凹槽2，則引入該桿的光線主要是從桿的頂部1b放射的。相反，當光波導桿具有螺旋形凹槽2時，則該光波導能夠從包括頂部的寬的區段L放射光線。例如，在把輻射器插入人體開口(諸如嘴、鼻或肛門)中以便為指定的醫療在那里輻射光線的情況下，光不僅可從頂部向前輻射，而且，還可從光波導桿端部的圓柱面側向輻射。尤其是，所述輻射器可容易地放入肛門內而更有效地進行計劃中的醫療。
圖8是說明本發明光輻射器的另一種實施例的視圖。圖8中，光輻射器包括帶有周邊螺旋形凹槽2的圓柱形光波導桿，該凹槽是按這種方式構造的，即，隨著凹槽逐步接近桿頂部1b，其深度逐度加深或其螺距逐步變小。這種光輻射器可從其凹槽部分均勻輻射光線，因此，可將其用作線光源。
從上述說明顯然可見按照本發明可以提供一種其直徑近似于光波導桿的光輻器。在培育小球藻的情況下，有可能安裝大量所述光輻射器，以便提高小球藻的產量。
權利要求
1.一種光輻射器，其特征在于包括在其本體的周邊上有開槽部分或凹陷部分的光波導桿，以及緊配合在光波導桿上以便水密密封該桿的開槽部分或凹陷部分的透明管。
2.按照權利要求1的光輻射器，其特征在于所述管是熱可收縮型的。
3.一種光輻射器，它包括在其本體的周邊上有開槽部分或凹陷部分的光波導桿，其特征在于一種光反射構件被裝到光波導桿的開槽部分或凹陷部分上，并在所述開槽部分或凹陷部分上全部裝配所述反射構件。
4.按照權利要求1的光輻射器，其特征在于光波導桿的一個端面構成反射鏡。
全文摘要
一種光輻射器包括光波導桿和透明管。該光波導桿在其本體的周邊上有開槽部分和凹陷部分。該透明管緊配合在光波導管上，以便水密密封該桿的開槽部分或凹陷部分。該透明管是由熱可收縮的材料制成的。
文檔編號C12M1/00GK1040270SQ89106228
公開日1990年3月7日 申請日期1989年7月24日 優先權日1988年8月10日
發明者森敬 申請人:森敬