CN101515062B - 同轴排列的集光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴排列的集光装置，包括有一第二集光透镜、一集光罩、以及一配光器。其中，集光罩是设置于第二集光透镜的上方，集光罩包括多个开孔、及多个第一集光透镜，多个第一集光透镜是嵌固于多个开孔中，又其并非设置于同一平面上。另外，配光器是设置于第二集光透镜的下方，配光器包括凹透镜、及多条光纤，其中凹透镜、及第二集光透镜是设置于同一轴心线上。多条光纤位于凹透镜的下凹面的一侧。因此，本发明俾能提供高质量的自然光，而且集光效果佳，同时构造简单而成本低廉，并且完全无需耗费任何电力或能源。

Description

同轴排列的集光装置

技术领域

本发明是关于一种同轴排列的集光装置，尤指一种适用于日光照明设备的集光装置。

背景技术

随着温室效应的日趋严重，并伴随着京都议定书的执行，各国无不致力于减少二氧化碳的排放量。而目前为减少二氧化碳的排放的能源替代方案中，又以太阳能最为广泛的运用。再者，照明为人类生活中绝不可或缺的要件之一，而自古以来阳光提供了人类照明最好的来源。以往室内利用太阳光照明的手段，不外乎利用天窗、窗户、或是于屋顶安装采光罩等方式，然而这类传统方式不仅照明程度有限而且照明位置亦受到很大的限制。

因此，能节省能源直接取用太阳光照射于室内的异地光源系统便油然而生。以目前技术而言，太阳光集光导引的异地光源系统主要是利用集光装置收集光源，接着以光纤传导光源至室内的照明装置产生照明功效。虽然，此类系统在市场上已有相当商业化的成果，但是其中的集光装置仍需辅助电力，无法真正达成无耗费能源的目的。

请参阅图1，图中显示一习知集光装置5，其包括多个集光元件51用以收集光源，及一个追踪感应器52用以追踪太阳方位，并包括有控制模块及驱动装置，藉由外在电力驱动而使集光元件51得以随着太阳方位而转动，进而使集光元件51能随时面向太阳，收集到最大的光源。惟上述旋转式集光装置5的类似技术已揭露于如美国专利公告第4,477,145号、第5,581,447号、及日本专利公开第7043535号、及第3064804号等。

然而，上述的集光装置5的驱动装置仍需耗费电源，且内部机构复杂不仅成本较高、容易发生故障而且维修也相当麻烦。当然，先前技术中另外也揭露有固定式的集光装置，如日本专利公开第1146203号、及第2239505号等。其中第1146203号是采用单一鱼眼透镜(fish-eyelens)来收集光源，如此虽毋须任何电力辅助，但集光效果较差。另外，第2239505号是采用三个分支(3-branch type)的采光部，其中个别固定于三个方向如东方、西方、及南方，利用此三个采光部分别集光，惟如此不仅耗费成本较高且集光效果亦不理想。

由此可知，如何达成一种构造简单、成本低廉、集光效果佳，且又无需耗费任何电力或能源的集光装置，实在是产业上的一种迫切需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种同轴排列的集光装置，其可提供高质量的光，而且构造简单、成本低廉、集光效果佳，又无需耗费任何电力或能源，并且整个集光过程光源可毫无漏泄地完全提供利用，其并可不受时间限制随时采光，或可接收来自周遭环境的光源，并传输一段距离以提供适量的照明。

本发明为一种同轴排列的集光装置，包括：一第二集光透镜、一集光罩、以及一配光器。其中，集光罩是设置于第二集光透镜的上方位置，集光罩包括多个开孔、及多个第一集光透镜，多个第一集光透镜是嵌固于多个开孔中。其中，多个第一集光透镜并非设置于同一平面上。而主要是将集光罩上多个第一集光透镜所分别聚集的光线，再经由第二集光透镜作一次汇集聚光。另外，配光器是设置于第二集光透镜的下方位置，配光器则包括一凹透镜、及多条光纤。

其中，凹透镜、及上述第二集光透镜的中心点是设置于同一轴心线上。藉由同轴心的设置，配光器的凹透镜可毫无漏泄地完全接收由第二集光透镜聚集的光源。而凹透镜包括一上凹面、及一下凹面，且多条光纤的一端位于于凹透镜下凹面的一侧。其中，凹透镜主要是将来自于第二集光透镜的光源均匀发散至多条光纤。如上所述，本发明同轴排列的集光装置俾能提供高质量的自然光，而且集光效果佳，同时构造简单而成本低廉，并且完全无需耗费任何电力或能源。

另外，本发明的集光罩可为曲面、弧面、半球面、多面体表面，或其它可视实际需求的非平面板。其主要目的在于可随时正面接收来自太阳的光源，无须随着太阳所在方位进行旋转或移动，可整日不受限制随时采光。另外，除太阳光源外亦可接收来自周遭环境的光源。尤其于日光不足的阴天或甚至完全无日光的夜晚，只要环境光源的明亮度够，本发明亦可提供适量的照明。除此之外，本发明的集光罩中心线位置可相同于第二集光透镜、及凹透镜的轴心线位置，并藉由中心位置相同的设置，集光罩上多个第一集光透镜所聚集光源的可毫无漏泄地完全汇集第二集光透镜。

较佳的是，本发明可进一步包括一第三集光透镜，第三集光透镜是设置于第二集光透镜及配光器之间，且第三集光透镜、配光器的凹透镜、及第二集光透镜是设置于同一轴心线上。当然，同轴心的设置如同前面所述，亦即第三集光透镜可毫无漏泄地完全接收来自第二集光透镜的光源再进行一次集光，藉此可达到更佳的聚光效果。另外，第三集光透镜可设置于除了第二集光透镜的焦点位置以外的位置，主要是因为集光透镜除了聚集光源外，同时亦会聚集伴随光源而来的热能，光与热的聚集点为焦点。焦点位置容易产生高热，而造成元件或设备损坏。据此，本发明配光器的凹透镜同样地可设置于除了第三集光透镜的焦点位置以外的位置，避免因高热造成毁损。

此外，本发明集光罩的多个第一集光透镜的直径、及厚度可相同，如此可大量生产制造同一规格的第一集光透镜，藉此不仅组装容易、制造成本可大幅降低。反之，其中多个第一集光透镜的直径、及厚度等规格亦可不同，可随着第一集光透镜所设置的位置搭配不同规格的第一集光透镜，用以将透过多个第一集光透镜的光线具有相同的焦点位置，以便取得较佳的聚光效果。

其中，本发明的配光器可进一步包括有一光纤固定器，多条光纤是穿设于光纤固定器内，光纤固定器主要是用于保护、及便于整理固定器内的光纤。当然，光纤固定器可为挠性，藉以容易配合装配或布置。

附图说明

图1是习知集光装置的立体图。

图2是本发明一较佳实施例的立体图。

图3是本发明一较佳实施例的剖视图。

【主要元件符号说明】

1第二集光透镜

211第一集光透镜

311上凹面

321光纤一端

51集光元件

2集光罩

3配光器

312下凹面

4第三集光透镜

52追踪感应器

201开孔

31凹透镜

32光纤

5集光装置

L轴心线

具体实施方式

请同时参阅图2、及图3，图2为本发明一较佳实施例的立体图，而图3为本发明一较佳实施例的剖视图。图中显示有一种同轴排列的集光装置，其中包括一第二集光透镜1，在本实施例中为一双凸透镜。另有一个类似雨伞形状的弧面的集光罩2，其设置于第二集光透镜1的上方位置。又集光罩2表面开设有多个开孔201，并包括有多个第一集光透镜211，而多个第一集光透镜211是个别嵌固于多个开孔201中。其中，本实施例集光罩的多个第一集光透镜采两种规格，以直径较大的双凸透镜为主。在较大双凸透镜的排列间隙，另外在设置直径较小的双凸透镜，充分利用集光罩2的表面空间，藉此可达成最佳的集光量。

此外，多个第一集光透镜211并没有位于同一平面上，如此不管太阳于任何方位时，都能接收到正面最大光源。而集光罩2主要功用在于，将集光罩2上的多个第一集光透镜211所分别聚集光线，聚集于第二集光透镜1上。接着，由集光罩2所聚集的光线再经由第二集光透镜1进行另一次汇整集光。此外，如图中所示，在本实施例中另外还具有一第三集光透镜4，第三集光透镜4亦为一双凸透镜，其设置在第二集光透镜1的下方位置。

第三集光透镜4主要作用是将来自第二集光透镜1的光源再进行另一次集光，本实施例藉由多次集光收敛可达到更佳的聚光效果。但是，第三集光透镜4所设置的位置应避免位于第二集光透镜1的焦点位置，因焦点位置会同时聚集大量热源，容易造成第三集光透镜4因高温而损坏。

请继续参阅图2，图中还显示有一配光器3，其设置于该第三集光透镜4的下方。同样地，配光器3所设置的位置应避免位于上方第三集光透镜4的焦点位置，因焦点位置除了会聚光外，同时也会聚集大量热源，容易造成元件或设备的损坏。其中，配光器3还包括一凹透镜31、多条光纤32、及光纤固定器。凹透镜31为双凹透镜，其包括一上凹面311、及一下凹面312。而多条光纤32的一端321是位于凹透镜31下凹面312的一侧。

本实施例中，集光罩2的中心线与第二集光透镜1、第三集光透镜4、及配光器3的凹透镜31具有相同轴心线位置，藉此光源可自集光罩2经由第二集光透镜1、及第三集光透镜4而至凹透镜31，整个过程可毫无漏泄地将光源完全传送至光纤32。再者，藉由双凹透镜的特性，将来自第三集光透镜4的光源均匀发散至多条光纤32，接着再透过光纤32传输，将光源送至室内任何位置的照明装置，进而产生照明效果。而光纤固定器则是提供保护、及便于整理光纤32的功效，当然本实施例的光纤固定器具可挠性的特性，藉以方便光纤32的配置。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述范围为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种同轴排列的集光装置，其特征在于，包括：

一第二集光透镜；

一集光罩，其设置于该第二集光透镜的上方位置，该集光罩包括多个开孔、及多个第一集光透镜，该多个第一集光透镜嵌固于该多个开孔，该多个第一集光透镜非位于同一平面上，该集光罩是将该多个第一集光透镜所分别聚集的光线，汇集聚光于该第二集光透镜；以及

一配光器，其设置于该第二集光透镜的下方，该配光器包括一凹透镜、及多条光纤，该凹透镜、及该第二集光透镜的中心点设置于同一轴心线上，该凹透镜包括一上凹面、及一下凹面，该多条光纤的一端位于该凹透镜的该下凹面的一侧。

2.根据权利要求1所述的同轴排列的集光装置，其特征在于，该集光罩为弧面。

3.根据权利要求2所述的同轴排列的集光装置，其特征在于，该集光罩的中心线位置相同于该第二集光透镜、及该凹透镜的轴心线位置。

4.根据权利要求1所述的同轴排列的集光装置，其特征在于，进一步包括一第三集光透镜，该第三集光透镜设置于该第二集光透镜及该配光器之间，该第三集光透镜、该凹透镜、及该第二集光透镜是设置于同一轴心线上。

5.根据权利要求4所述的同轴排列的集光装置，其特征在于，该第三集光透镜设置于除了该第二集光透镜的焦点位置以外的位置。

6.根据权利要求4所述的同轴排列的集光装置，其特征在于，该配光器的该凹透镜设置于除了该第三集光透镜的焦点位置以外的位置。

7.根据权利要求1所述的同轴排列的集光装置，其特征在于，该配光器进一步包括有一光纤固定器，该多条光纤是穿设于该光纤固定器内。

8.根据权利要求1所述的同轴排列的集光装置，其特征在于，该多个第一集光透镜的直径、及厚度相同。

9.根据权利要求1所述的同轴排列的集光装置，其中，该多个第一集光透镜的直径、及厚度不同。

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