一種樓宇照明系統的制作方法

專利名稱:一種樓宇照明系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種樓宇照明系統，包括一光能收集裝置、一光能傳輸裝置、一光能存儲裝置和一光能使用裝置，光能存儲裝置與光能收集裝置、光能傳輸裝置、光能使用裝置分別相連。與現有技術相比，本實用新型采用的一種新型樓宇照明結合光線收集、儲存、釋放、照明和空氣清新五項功能，一次性解決樓宇照明的問題，在光能盈余時儲存光能，在光能匱乏時配合輔助光源保證照明的效果，對于保護環境，最大化的利用資源具有重大的意義，免去了再接線路及提供備用燈光設備的麻煩，并在照明同時，對室內空氣凈化，提供健康舒適的環境，因此應用前景十分廣闊。
【專利說明】一種樓宇照明系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能照明領域，特別是一種樓宇照明系統。

【背景技術】
[0002]太陽光作為大自然饋贈于人類的寶貴財富，是一種取之不竭，用之不盡的綠色能源，同時也是人類長期進化過程中最為適應的光源，但在很長的一段時間內曾被人忽視。伴隨著近年來能源危機、環境惡化等問題的不斷出現，太陽光能源才日益引起了世人的關注。隨著我國經濟的飛速發展，用電緊張問題日益受到社會各界的關注，而照明用電在電能消耗中占有相當比重，根據統計表明我國照明用電約占全國總用電量的12%，2004年北京市照明用電為49億千瓦小時，也占到全市用電總量的11 %。因此照明節能具有十分重要的實際的經濟、社會以及環境效益。開發節能產品、充分利用天然光資源無疑是解決能源緊張的重要途徑。
[0003]為了節約照明用電和改善地下或無窗建筑的室內光環境，國外很早就開展了天然導光技術方面的研宄。早在1977年，美國的D.Micheal發表了題為“有太陽跟蹤器的陽光照明，，(Lighting with sunlight using sun tracking concentrators) 一文，一些學者認為這篇文章標志著地下與無窗建筑天然采光方法的形成。美國、前蘇聯、日本、英國等國的學者在天然導光技術方面做了大量的研宄工作。國際照明委員會CIE TC3-38，加拿大國家研宄會，英國利物浦大學等都對這種導光管系統進行了深入的研宄，并提出了較為完整的設計和計算方法，與天然采光中的采光系數相對應在導光系統管理論中提出了 DaylightPenetrat1n Factor(晝光穿透系數DPF)以表征導光管系統的采光效果。中國建筑科學研宄院肖輝乾教授等人在1991年開展了導光管系統技術的研宄，利用主動式集光器(定日鏡技術)收集陽光，通過導光筒、漫射器將光線引入至無窗空間，并已經應用于河南平頂山電廠機房照明取得了良好的實際效果。中國建筑科學研宄院設有采光實驗室、照明實驗室、光度實驗室，擁有光度積分球、分光光度計、分光測色儀等先進的實驗設備，從而可以保證我們完成對于建筑材料光學性能以及采光照明器具的照明參數的測試分析工作。同時近年來我們采用計算機模擬技術，對導光管與光氣候、日照等因素條件的結合作了進一步的分析和探討。從全球的范圍來看，天然光導光管系統在實際工程上得到了廣泛的應用，各國研宄機構也對相關的采光及導光基礎理論研宄開展了積極的研宄，在設計方法和理論計算上已比較成熟。目前，各國將更多的研宄重點放在了并致力于提高導光管系統效率和采用主動導光技術等方面，以進一步推動導光管技術的發展。節約能源、保護環境，提高照明品質是綠色照明的宗旨，在能源日益緊張的今天，充分利用天然光，把太陽光通過導光管系統方式直接傳輸到室內需要照明的地方，特別是一些地下或無窗建筑，必然是未來太陽能綜合利用很好的一種方式，更有利于實現可持續發展戰略。
[0004]中國專利200610031300.1公開的一種利用儲存太陽光的光導傳導作為照明的方法及裝置，該專利具體為:采集太陽光，通過光導介質內部全反射，至光源分束支光器中，再分配至儲光器中，儲光器由若干個由鋁酸鹽體系、硅酸鹽體系、硫化物體系蓄光型材料制成。該發明雖然解決了太陽能儲能的部分問題，但是，仍存在許多問題，比如:該發明太陽能的存儲時間只有720分鐘，且存儲質量不高，收集效率低，且光能在存儲過程中容易流失，以致造成不必要的損失。不僅如此，國內的該類產品在導光裝置的設計、光能的儲存和釋放以及人機工程結合方面，均有值得改進或有待改進的地方。
實用新型內容
[0005]針對現有技術存在的上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種樓宇照明系統，收集太陽光并能長久儲存太陽光，同時配合輔助燈作為照明源，解決照明問題，提高太陽光使用率，節約能源。
[0006]為實現上述實用新型的目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]一種樓宇照明系統，包括一光能收集裝置、一光能傳輸裝置、一光能存儲裝置和一光能使用裝置，光能存儲裝置與光能收集裝置、光能傳輸裝置、光能使用裝置分別相連。光能收集裝置包括一集光器、兩LED輔助電源和一導光筒，集光器設置在導光筒頂部，兩LED輔助電源分別安裝在導光筒的兩側；光能傳輸裝置包括一光傳輸開關閥門、一傳輸管和一傳輸通道，光傳輸開關閥門設置在導光筒和傳輸管之間，傳輸管與傳輸通道連通；光能存儲裝置包括一光子晶體和一存儲管，存儲管的一端部連接在光子晶體底部，存儲管的另一端部與傳輸通道連通；光能使用裝置包括一使用管、一光使用開關閥門和一照明設備，使用管、光使用開關閥門和照明設備依次連接，使用管與傳輸通道連通。
[0008]優選地，所述光傳輸開關閥門和光使用開關閥門均為諧振腔，通過諧振腔選擇頻率一定、方向一致的光作最優先的放大，而把其他頻率和方向的光加以抑制。
[0009]更優選地，每一個諧振腔進一步包括內壁涂有高反射材料的導光管和間隔排列設置在導光管內部的多個半透半反棱鏡，在半透半反棱鏡的導光管的底部開有出光口，出光口處安裝有漫射器，一部分光透過半透半反棱鏡從導光管內穿出，并由漫反射器漫反射，另一部光在導光管內繼續增殖光子。
[0010]更優選地，所述導光管為能夠任意彎曲且反射率不小于90%的塑料導光管。
[0011]更優選地，多個所述半透半反棱鏡均通過黏膠固定連接在導光管內壁上。
[0012]更優選地，所述漫射器為由塑料材料制成的表面凹凸不平的照明漫射器。
[0013]更優選地，所述半透半反棱鏡和漫射器的數量為3?10個。
[0014]更優選地，所述導光管的直徑為300mm?1200mm。
[0015]優選地，所述的集光器進一步包括多個復眼集光元件，復眼集光元件呈圓弧形分布，從而收集更寬角度的收集散射的自然光。
[0016]優選地，所述的LED輔助光源為人造輔助光源，兩LED輔助光源分別呈對稱安裝在導光筒的兩側，當自然光不足時，兩LED輔助光源補充存儲光子的不足，繼續提供照明。
[0017]優選地，所述的導光筒為一金屬反射型導光筒。
[0018]更優選地，導光筒的內壁上鍍有一層高反射率的金屬涂層，通過多次反射將光傳送到光傳輸開關閥門。
[0019]更優選地，所述導光筒的形狀為圓柱體。
[0020]優選地，所述光能收集裝置和光能傳輸裝置通過導光筒和光傳輸開關閥門相連接。
[0021]優選地，所述的存儲管、傳輸管和使用管都為類似彈簧的連續盤型彎管。
[0022]更優選地，所述的存儲管、傳輸管和使用管的橫截面都為圓形。
[0023]更優選地，所述的存儲管、傳輸管和使用管都采用光纖材料制成，存儲管、傳輸管和使用管用于保證光線進出存儲管、傳輸管和使用管方向的有序和統一。
[0024]優選地，傳輸通道為環形通道，環形通道首尾相接，且橫截面為圓形。
[0025]更優選地，所述傳輸通道為一有屏蔽功能的光纖回路，即光子在光纖回路內可以達到傳播不受損，且光子能不斷以折射的方式循環下去。
[0026]更優選地，所述的傳輸通道采用非真空管，降低了生產成本，節約了能耗。
[0027]優選地，所述的光能傳輸裝置通過傳輸通道分別與光能存儲裝置和光能使用裝置相連通，光能傳輸裝置的傳輸管、光能存儲裝置的存儲管和光能使用裝置的使用管分別與傳輸通道連通。
[0028]更優選地，光能傳輸裝置的傳輸管、光能存儲裝置的存儲管和光能使用裝置的使用管在傳輸通道上的分布角度為120度。
[0029]優選地，所述的光能存儲裝置的光子晶體設在在傳輸通道的一端通過存儲管與傳輸通道相連。
[0030]更優選地，所述光子晶體是由光的折射率指數的周期性變化產生了光帶隙結構，從而由光帶隙結構控制著光在光子晶體中的運動；光子晶體用于壓縮存儲光子，將在傳輸通道中的光子控制直到傳輸通道中光子數量不夠時開始輸出光子。
[0031]本實用新型另一目的在于提供一種樓宇照明系統，該樓宇照明系統在照明的同時對室內空氣凈化，提供健康舒適的居住環境，因此該樓宇照明系統進一步包括一空氣凈化裝置，空氣置換裝置經光能收集裝置、光能傳輸裝置和光能使用裝置傳輸對室內空氣凈化，從而使室內空氣凈化，提供健康舒適的居住環境。
[0032]優選地，空氣置換裝置包括一室外置換元件和一室內置換元件，室外置換元件設置在集光器和導光筒之間，室內置換元件設置在光使用開關閥門和照明設備之間，室外置換元件收集室外空氣，室內置換元件收集室內空氣，經光能收集裝置、光能傳輸裝置和光能使用裝置，室內空氣更新為室外空氣。
[0033]與現有技術相比，本實用新型采用的一種樓宇照明系統克服了傳統太陽能照明系統的弊端，結合光線收集、儲存、釋放、照明和空氣清新五項功能，一次性解決樓宇照明的問題，即使在光能不足的情況下，也能借用LED輔助光源的幫助，完成照明的目的，免去了再接線路及提供備用燈光設備的麻煩；同時，本實用新型采用了自動控制的集光器以及光線材料制成的傳輸通道，配合光子晶體技術，有效地提高了光能的收集過程中的效率，降低了光能運輸過程中的損失，在光能盈余時儲存光能，在光能匱乏時配合輔助光源保證照明的效果，對于保護環境，最大化的利用資源具有重大的意義，并在照明同時，對室內空氣凈化，提供健康舒適的環境，因此，應用前景十分廣闊。

【附圖說明】

[0034]圖1為本實用新型提供的一種樓宇照明系統實施例的示意圖；
[0035]圖2為本實用新型提供的一種樓宇照明系統實施例的諧振腔的示意圖；
[0036]1、光能收集裝置；2、光能傳輸裝置；3、光能存儲裝置；4、光能使用裝置；5、空氣置換裝置；101、集光器；102、導光筒；103、LED輔助電源；201、光傳輸開關閥門；202、傳輸管；203、傳輸通道；301、光子晶體；302、存儲管；401、使用管；402、光使用開關閥門；403、照明設備；501、室外置換元件；502、室內置換元件；2011、導光管；2012、半透半反棱鏡；2013、
漫射器。

【具體實施方式】
[0037]圖1為本實用新型提供的一種樓宇照明系統較佳實施方式的結構示意圖，如圖1所示:該系統包括一光能收集裝置1、一光能傳輸裝置2、一光能存儲裝置3和一光能使用裝置4，光能存儲裝置3與光能收集裝置1、光能傳輸裝置2、光能使用裝置4分別相連。
[0038]光能收集裝置I包括一集光器101、兩LED輔助電源103和一導光筒102，集光器101設置在導光筒102頂部，兩LED輔助103分別安裝在導光筒102的兩側；光能傳輸裝置2包括一光傳輸開關閥門201、一傳輸管202和一傳輸通道203，光傳輸開關閥門201設置在導光筒102和傳輸管202之間，傳輸管202與傳輸通道203連通；光能存儲裝置3包括一光子晶體301和一存儲管302，存儲管302的一端部連接在光子晶體301底部，存儲管302的另一端部與傳輸通道203連通；光能使用裝置4包括一使用管401、一光使用開關閥門402和一照明設備403，使用管401、光使用開關閥門402和照明設備403依次連接，使用管401與傳輸通道203連通。
[0039]結合圖1和圖2，光傳輸開關閥門201和光使用開關閥門401均為諧振腔，通過諧振腔選擇頻率一定、方向一致的光作最優先的放大，而把其他頻率和方向的光加以抑制。每一個諧振腔進一步包括內壁涂有高反射材料的導光管2011和間隔排列設置在導光管2011內部的多個半透半反棱鏡2012，在半透半反棱鏡2012的導光管2011的底部開有出光口，出光口處安裝有漫射器2013，一部分光透過半透半反棱鏡2012從導光管2011內穿出，并由漫反射器2013漫反射，另一部光在導光管2011內繼續增殖光子。導光管2011為能夠任意彎曲且反射率不小于90%的塑料導光管。3個半透半反棱鏡2012均通過黏膠固定連接在導光管2011內壁上。漫射器2013為由塑料材料制成的表面凹凸不平的照明漫射器。半透半反棱鏡2012和漫射器2013的數量為3個。導光管2011的直徑為300mm。
[0040]集光器101進一步包括多個復眼集光元件，復眼集光元件呈圓弧形分布，從而收集更寬角度的收集散射的自然光。LED輔助光源103為人造輔助光源，兩LED輔助光源103分別呈對稱安裝在導光筒102的兩側，當自然光不足時，兩LED輔助光源103補充存儲光子的不足，繼續提供照明。
[0041]光能收集裝置I和光能傳輸裝置2通過導光筒102和光傳輸開關閥門201相連接。導光筒102為一金屬反射圓柱型導光筒，其內壁上鍍有一層高反射率的金屬涂層，通過多次反射將光傳送到光傳輸開關閥門201。
[0042]存儲管302、傳輸管202和使用管401都為類似彈簧的連續盤型彎管。存儲管302、傳輸管202和使用管401的橫截面都為圓形。存儲管302、傳輸管202和使用管401都采用光纖材料制成，存儲管302、傳輸管202和使用管401用于保證光線進出存儲管302、傳輸管202和使用管401方向的有序和統一。光能傳輸裝置2通過傳輸通道203分別與光能存儲裝置3和光能使用裝置4相連通，光能傳輸裝置2的傳輸管202、光能存儲裝置3的存儲管302和光能使用裝置4的使用管401分別與傳輸通道203連通。光能傳輸裝置2的傳輸管202、光能存儲裝置3的存儲管302和光能使用裝置4的使用管401在傳輸通道203上的分布角度為120度。傳輸通道203為環形通道，環形通道首尾相接，且橫截面為圓形。傳輸通道203為一有屏蔽功能的光纖回路，即光子在光纖回路內可以達到傳播不受損，且光子能不斷以折射的方式循環下去。傳輸通道203采用非真空管，降低了生產成本，節約了能耗。
[0043]光能存儲裝置3的光子晶體301設在在傳輸通道203的一端通過存儲管302與傳輸通道203相連。光子晶體301是由光的折射率指數的周期性變化產生了光帶隙結構，從而由光帶隙結構控制著光在光子晶體301中的運動；光子晶體301用于壓縮存儲光子，將在傳輸通道203中的光子控制直到傳輸通道203中光子數量不夠時開始輸出光子。
[0044]為了在照明的同時對室內空氣凈化，提供健康舒適的居住環境，發明人在上述結構基礎上，在樓宇照明系統進一步設置了空氣置換裝置5，空氣置換裝置經光能收集裝置、光能傳輸裝置和光能使用裝置傳輸對室內空氣凈化，從而使室內空氣凈化，提供健康舒適的居住環境。空氣置換裝置5進一步包括一室外置換元件501和一室內置換元件502，室外置換元件501設置在集光器101和導光筒102之間，室內置換元件502設置在光使用開關閥門402和照明設備403之間，室外置換元件501收集室外空氣，室內置換元件502收集室內空氣，經光能收集裝置1、光能傳輸裝置2和光能使用裝置4，室內空氣更新為室外空氣。
[0045]整個樓宇照明系統的具體實施流程是:光線較強時，光線通過集光器101收集，經過室外置換元件501通過導光筒102多次反射至光傳輸開關閥門201 (也就是諧振腔)，光線弱時，由兩個LED輔助光源103補足光強，按上述路徑傳輸至光傳輸開關閥門201。光線經諧振腔篩選，選出固定頻率的光子再經由存儲管302、傳輸管202和使用管401和傳輸通道203分別傳輸至光能存儲裝置3和光能使用裝置4。當傳輸通道203內光子充足時，光子晶體301充能壓縮光子；當傳輸通道203內光子匱乏時，光子晶體301輸出光子。同時空氣置換裝置5經光能收集裝置1、光能傳輸裝置2和光能使用裝置4傳輸，室外置換元件501和室內置換元件502對室內空氣凈化和更新。
[0046]上述只是本發明的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用于限定本實用新型。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍的情況下，都可以利用上述解釋的技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本實用新型技術方案保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種樓宇照明系統，其特征在于:包括一光能收集裝置、一光能傳輸裝置、一光能存儲裝置和一光能使用裝置，光能存儲裝置與光能收集裝置、光能傳輸裝置、光能使用裝置分別相連；光能收集裝置包括一集光器、兩LED輔助電源和一導光筒，集光器設置在導光筒頂部，兩LED輔助電源分別安裝在導光筒的兩側；光能傳輸裝置包括一光傳輸開關閥門、一傳輸管和一傳輸通道，光傳輸開關閥門設置在導光筒和傳輸管之間，傳輸管與傳輸通道連通；光能存儲裝置包括一光子晶體和一存儲管，存儲管的一端部連接在光子晶體底部，存儲管的另一端部與傳輸通道連通；光能使用裝置包括一使用管、一光使用開關閥門和一照明設備，使用管、光使用開關閥門和照明設備依次連接，使用管與傳輸通道連通。2.根據權利要求1所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:所述光傳輸開關閥門和光使用開關閥門均為諧振腔，每一個諧振腔進一步包括內壁涂有高反射材料的導光管和間隔排列設置在導光管內部的多個半透半反棱鏡，在半透半反棱鏡的導光管的底部開有出光口，出光口處安裝有漫射器。3.根據權利要求2所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:所述導光管為能夠任意彎曲且反射率不小于90%的塑料導光管。4.根據權利要求3所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:所述多個所述半透半反棱鏡均通過黏膠固定連接在導光管內壁上。5.根據權利要求4所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:所述漫射器為由塑料材料制成的表面凹凸不平的照明漫射器。6.根據權利要求5所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:半透半反棱鏡和漫射器的數量為3?10個。7.根據權利要求6所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:所述導光管的直徑為300mm ?1200mmo8.根據權利要求1所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:所述的集光器進一步包括多個復眼集光元件，復眼集光元件呈圓弧形分布。9.根據權利要求1所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:所述的導光筒為一金屬反射型導光筒，導光筒的內壁上鍍有一層高反射率的金屬涂層。10.根據權利要求1所述的一種樓宇照明系統，其特征在于:樓宇照明系統進一步包括一空氣置換裝置，空氣置換裝置經光能收集裝置、光能傳輸裝置和光能使用裝置傳輸凈化空氣；空氣置換裝置包括一室外置換元件和一室內置換元件，室外置換元件設置在集光器和導光筒之間，室內置換元件設置在光使用開關閥門和照明設備之間。
【文檔編號】F21V13-12GK204300967SQ201420738373
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