專利名稱：陽光全光導入采光系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及太陽光應用的技術領域，具體是一種陽光全光導入采光系統。
背景技術：
綠色能源已成為能源行業關注焦點，特別是城市現代化建筑的不斷發展及能源需 求趨勢，使得利用太陽光來改善建筑物的日照、采光、照明將成為現實和可能。太陽光采光 技術已經存在很多年，但是一直因為價格昂貴，固有特性不好而無法普及。該技術成本和技 術復雜性主要集中于跟蹤陽光裝置和太陽光導入所使用的導光介質——光纖。跟蹤太陽裝置主要有兩種方式一類是高穩定性、高精度方式；另外一類是穩定 性、精度稍差方式。前者根據地球繞太陽運行規律計算太陽全年運行軌跡，含有太陽位置檢 測裝置，結合設備中央安裝“光電傳感器”，也就是太陽軌跡計算結合光電跟蹤的混合模式， 如日本的“向日葵”太陽光導入采光裝置。其缺點是跟蹤裝置復雜，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格較高。此外，該裝置還易受云層影響。后者根據信 息處理的方式也可以分為二類其一是通過模擬方式比較光電信號，驅動直流電機。此類方 式雖精度較低，但價格低廉。另外一類是采用把光電信號轉換成數字信號，通過微處理器處 理信號來提高穩定性和精度，如專利200710022259. 6宣稱的技術。但是該發明仍然采用直 流電機，而不是步進電機，故精度的改善有限。價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 陽光系統”。國內其他一些專利如200710022259. 6雖采用了塑料光纖，但由于光路設計不合 理，采用一個大透鏡替代多個小透鏡來降低精度要求和制造復雜度，但因大透鏡容易引起 強烈的色散，造成出射光五顏六色，無法還原陽光。同時該專利中陽光耦合入光纖效率低。綜上所述，目前采光裝置價格昂貴而無法普及是因為采用光纖作為導光傳輸介 質。為了使采集的太陽光能耦合入光纖，進一步加劇采光裝置的復雜性，如太陽的跟蹤，陽 光耦合入光纖的聚焦。
發明內容
本發明涉及一種陽光全光導入采光系統，以克服石英光纖和塑料光纖的高成本和 技術復雜的問題。為解決上述技術問題，本發明提供了一種陽光全光導入采光系統，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形拋物面鏡、設于環形拋物面鏡前端的球形 凹面鏡和穿設于環形拋物面鏡的中央通孔中的全光光導管；太陽光經環形拋物面鏡反射聚 焦，通過凹面鏡再次反射生成柱形光束，并進入全光光導管；全光光導管包括玻璃管、設 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光的熱能，同時為確保實現全光導光的目的，所述玻璃管 為不含金屬離子的玻璃管。為提高光線利用率，所述環形拋物面鏡、全光光導管和凹面鏡同中心軸線分布，且
3環形拋物面鏡和凹面鏡的聚光焦點重合。為提高光線利用率，所述球面鏡適于將環形拋物 面鏡匯聚的太陽光反射為聚集的平行光進入全光光導管。所謂全光，即光線中包含太陽光線中的各種波長的光線。本發明的積極效果(1)本發明的陽光全光導入采光系統，造價低，安裝靈活；可 以按照使用場所的采光、日照和照明等不同需求，能方便單獨或組合成移動式、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、農業、種 植、養殖等不同用途領域的大功率、高能級光密度的太陽光采光系統。(2)本發明采用的球 形凹面鏡的反光面為球形凹面，相對于采用拋物面反射鏡，具有較短的焦距，同時生成的所 述柱形光束具有較小的截面積，利于減小整個雙聚焦全光采集裝置的體積，也利于減小全 光光導管的管徑，以節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 導管路中的傳導效率，可減少在光導管路中以折線方式傳播的光線的數量。(3)本發明采用 的環形拋物面鏡呈環形，使用時可使落于該環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、維護的工作量，也可較少所述雜物對拋物面鏡反光效果的影響。
為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例并結合附圖， 對本發明作進一步詳細的說明，其中圖1為實施例中的陽光全光導入采光系統的結構示意 圖。圖2為上述陽光全光導入采光系統的雙聚焦全光采集裝置的結構示意圖。圖3為上述陽光全光導入采光系統的全光光導管的剖面結構示意圖。圖4為實施例中的陽光全光導入采光系統的全光光導管通過螺紋套管和拐角接 頭串接延伸并形成光導管路的分解結構示意圖。圖5為實施例中的陽光全光導入采光系統的適于將陽光通向兩個方向的分光接 頭的結構示意圖。圖6為圖5中的分光接頭的俯視圖。圖7和8分別為適于將陽光通向三個和四個方向的分光接頭的局部結構示意圖。圖9為實施例中的陽光全光導入采光系統的散光頭的結構示意圖。圖10為圖9中的分光接頭的俯視圖。
具體實施例方式見圖1-5，本實施例的一種陽光全光導入采光系統包括雙聚焦全光采集裝置，該 雙聚焦全光采集裝置包括環形拋物面鏡1、設于環形拋物面鏡1前端的球形凹面鏡2和穿 設于環形拋物面鏡1的中央通孔中的全光光導管3 ；太陽光經環形拋物面鏡1反射聚焦，通 過凹面鏡2再次反射生成柱形光束，并進入全光光導管3 ；全光光導管3包括玻璃管3-1、 設于玻璃管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。所述環形拋物面鏡1、全光光導管3和凹面鏡2同中心軸線分布，且環形拋物面鏡 1和凹面鏡2的聚光焦點重合。所述球面鏡2適于將環形拋物面鏡匯聚1的太陽光反射為聚集的平行光進入全光光導管3。為方便將光線導入不同位置(如煤礦井下、地下車庫等)，所述全光光導管3通過 螺紋套管4串接延伸并形成光導管路；在該光導管路中通過設置拐角接頭5實現光導轉向， 并通過設置分光接頭6實現光導管路的分路，以方便同時向多個不同區域提供陽光照明； 在各路光導管路的末端設有散光頭7，以使光線以全光方式散射。所述拐角接頭5為弧形管，其剖面結構與全光光導管3的剖面結構相同。作為優 化的實施方式所述拐角接頭5為弧度為90°的圓弧形管，其剖面結構與全光光導管3的 剖面結構相同。拐角接頭5采用弧度為90°的圓弧形管，適于將光導管路中的直線傳送的 平行光線在拐角接頭5內發生折射，并仍以直線方式傳送，從而可盡量減小光線在光導管 路中反復折射的次數，從而可盡量減小所述反光鏡面膜3-2對陽光能量的吸收，確保從散 光頭7輸出的陽光仍具有較高的亮度。所述分光接頭6包括與所述光導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下端的多個通向不同方的弧形光導管6-2 ；各弧形光導管6-2的剖面結構與全 光光導管3的剖面結構相同。分光接頭6的該結構適于將光導管路中的陽光分到不同的傳 導方向上，并能減小因此產生的光線損失。見圖6，兩個弧形光導管6-2的直徑大于接頭部6-1的半徑，各弧形光導管6_2的 頂端設有缺口，各弧形光導管6-2通過所述缺口彼此拼合并內接于接頭部6-1內，從而使各 弧形光導管6-2的頂端端口具有較大的面積，使進入接頭部6-1的陽光盡可能多地被有效 傳導和利用。接頭部6-1內設有三個和四個弧形光導管6-2的實施方式，分別見圖7和8。 弧形光導管6-2采用的個數，及同一接頭部6-1內各弧形光導管6-2的直徑大小，可根據照 明區域、亮度等要求而設計。見圖9-10，散光頭7包括與所述光導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(也可以是4個、8個和10個等)通向不同方向的弧形光導細 管7-2，各弧形光導細管7-2的剖面結構與全光光導管3的剖面結構相同。各弧形光導細 管7-2的直徑大于連接部7-1的半徑，各弧形光導細管7-2的頂端設有缺口，各弧形光導細 管7-2通過所述缺口彼此拼合并內接于連接部7-1內，從而使各弧形光導細管7-2的頂端 端口具有較大的面積，使進入連接部7-1的陽光盡可能多地被有效傳導和輸出；散光頭7的 各弧形光導細管7-2通向不同的方向，以擴大輸出光線的照明面積，從而提高照明效果。顯然，弧形光導細管7-2采用的個數，及同一連接部7-1內各弧形光導細管7-2的 直徑大小，可根據照明范圍、亮度等要求而設計。雙聚焦全光采集裝置的朝向由太陽能跟蹤裝置驅動，并使光線與環形拋物面鏡1 的中心軸線平行。為避免陽光中紫外線的負面影響，連接所述雙聚焦全光采集裝置的全光光導管3 上設有紫外線分光器，被分離出的紫外線可通向需要紫外線照射的場地。上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方 式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同 形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。
權利要求
一種陽光全光導入采光系統，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形拋物面鏡(1)、設于環形拋物面鏡(1)前端的球形凹面鏡(2)和穿設于環形拋物面鏡(1)的中央通孔中的全光光導管(3)；太陽光經環形拋物面鏡(1)反射聚焦，通過凹面鏡(2)再次反射生成柱形光束，并進入全光光導管(3)；全光光導管(3)包括玻璃管(3 1)、設于玻璃管(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.根據權利要求1所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述玻璃管(3-1)為 不含金屬離子的玻璃管。
3.根據權利要求1所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述環形拋物面鏡 (1)、全光光導管(3)和凹面鏡(2)同中心軸線分布，且環形拋物面鏡(1)和凹面鏡(2)的 聚光焦點重合；所述球面鏡(2)適于將環形拋物面鏡匯聚(1)的太陽光反射為聚集的平行 光進入全光光導管(3)。
4.根據權利要求1所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述全光光導管(3) 通過螺紋套管(4)串接延伸并形成光導管路；在該光導管路中通過設置拐角接頭(5)實現 光導轉向，并通過設置分光接頭(6)實現光導管路的分路，且在各路光導管路的末端設有 散光頭(7)。
5.根據權利要求4所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述拐角接頭(5)為 弧形管或為弧度為90°的圓弧形管，其剖面結構與全光光導管(3)的剖面結構相同。
6.根據權利要求4所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述分光接頭(6)包 括與所述光導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 通向不同方向的弧形光導管(6-2)；各弧形光導管(6-2)的剖面結構與全光光導管(3)的 剖面結構相同。
7.根據權利要求4所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述散光頭(7)包括 與所述光導管路螺紋配合的管狀的連接部(7-1)和設于該連接部(7-1)下端的多個通向不 同方向的弧形光導細管(7-2)，各弧形光導細管(7-2)的剖面結構與全光光導管(3)的剖面 結構相同。
8.根據權利要求7所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述各弧形光導細管 (7-2)的直徑大于連接部(7-1)的半徑，各弧形光導細管(7-2)的頂端設有缺口，各弧形光 導細管(7-2)通過所述缺口彼此拼合并內接于連接部(7-1)內。
9.根據權利要求6所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述各弧形光導管 (6-2)的直徑大于接頭部(6-1)的半徑，各弧形光導管(6-2)的頂端設有缺口，各弧形光導 管(6-2)通過所述缺口彼此拼合并內接于接頭部(6-1)內。
10.根據權利要求1所述的陽光全光導入采光系統，其特征在于所述雙聚焦全光采集 裝置的朝向由太陽能跟蹤裝置驅動，并使光線與環形拋物面鏡(1)的中心軸線平行。
全文摘要
本發明涉及一種陽光全光導入采光系統，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形拋物面鏡、球形凹面鏡和全光光導管；太陽光經環形拋物面鏡反射聚焦，通過凹面鏡再次反射，進入全光光導管；全光光導管包括玻璃管、設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。本發明的陽光全光導入采光系統，造價低，安裝靈活；可以按照使用場所的采光、日照和照明等不同需求，能方便單獨或組合成移動式、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、農業、種植、養殖等不同用途領域的大功率、高能級光密度的太陽光采光系統。
文檔編號F21V5/00GK101922672SQ201010248518
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者莊燕濱, 王琳, 肖賢建 申請人:常州工學院