CN101515064A

CN101515064A - 集光装置

Info

Publication number: CN101515064A
Application number: CNA2008100804534A
Authority: CN
Inventors: 游朱义; 李建德
Original assignee: TAIWAN JICAI TECHNOLOGY Inc
Current assignee: TAIWAN JICAI TECHNOLOGY Inc
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-08-26

Abstract

本发明为一种集光装置，包括有一第二集光透镜、一集光罩、以及一配光器。其中，集光罩设置于第二集光透镜的上方，其包括复数开孔、及复数个第一集光透镜，复数个第一集光透镜嵌固于复数开孔。复数个第一集光透镜并非设置于同一平面上。主要是将复数个第一集光透镜所分别聚集的光线，经由第二集光透镜作另一次汇聚。另外，配光器设置于第二集光透镜的下方，配光器包括凹透镜、及复数条光纤。复数条光纤位于凹透镜下凹面一侧。因此，本发明能提供高质量的自然光，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。

Description

集光装置

技术领域

本发明是关于一种集光装置，尤其是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，图中显示一公知集光装置5，其包括复数个集光组件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，由外在电力驱动而使集光组件51得以随着太阳方位而转动，进而使集光组件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的类似技术已公开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，公知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-eye lens)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

本发明的目的在于提供一种集光装置，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，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。

为实现上述目的，本发明提供的集光装置，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，该集光罩包括复数开孔、及复数个第一集光透镜，该复数个第一集光透镜嵌固于该复数开孔，该复数个第一集光透镜非位于同一平面上，该集光罩将该复数个第一集光透镜所分别聚集光线于第二集光透镜；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、及复数条光纤，该凹透镜包括一上凹面、及一下凹面，该复数条光纤的一端位于该凹透镜的该下凹面的一侧。

所述的集光装置，其中，该集光罩为弧面。

所述的集光装置，其中，该集光罩为曲面。

所述的集光装置，其中，该集光罩为多面体表面。

所述的集光装置，其中，还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。

所述的集光装置，其中，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。

所述的集光装置，其中，该配光器还包括有一光纤管，该复数条光纤穿设于该光纤管内。

所述的集光装置，其中，该复数个第一集光透镜的直径、及厚度相同。

所述的集光装置，其中，该复数个第一集光透镜的直径、及厚度不同。

附图说明

图1是公知集光装置的立体图。

图2是本发明第一较佳实施例的立体图。

图3是本发明第二较佳实施例的立体图。

图4是本发明第三较佳实施例的立体图。

附图中主要组件符号说明：

1第二集光透镜

2集光罩

201开孔

211第一集光透镜

3配光器

31凹透镜

311上凹面

312下凹面

32光纤

321光纤一端

4第三集光透镜

5集光装置

51集光组件

52追踪感应器

具体实施方式

本发明为一种集光装置，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，集光罩包括复数开孔、及复数个第一集光透镜，复数个第一集光透镜是嵌固于复数开孔中。其中，复数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复数个第一集光透镜所分别聚集的光线，经由第二集光透镜汇聚光源。另外，配光器是设置于第二集光透镜的下方，配光器包括一凹透镜、及复数条光纤。而凹透镜包括一上凹面、及一下凹面，且复数条光纤的一端位于凹透镜的下凹面的一侧。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复数条光纤。因此，本发明能提供高质量的自然光，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。

另外，本发明的集光罩可为弧面、曲面、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。

较佳的是，本发明还可包括一第三集光透镜，第三集光透镜设置于第二集光透镜及配光器之间。第三集光透镜主要是将来自第二集光透镜的光源再进行一次聚光，由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，而造成设备损坏。

此外，本发明集光罩的复数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，其中复数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，用以将透过复数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，本发明的配光器可还包括有一光纤管，复数条光纤是穿设于光纤管内，光纤管主要是用于保护、及便于整理管内的光纤。当然，光纤管可为挠性，以容易配合装配或布置。

下面结合实施例和附图作进一步的描述。

请参阅图2，为本发明第一较佳实施例的立体图，图2中显示有一种集光装置，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表面开设有复数开孔201，并包括有复数个第一集光透镜211。其中，在本实施例中，集光罩的复数个第一集光透镜采两种规格，直径较大的凸透镜为主。在较大凸透镜的排列间隙，另外在设置直径较小的凸透镜，充分利用集光罩2的表面空间，由此可达成最佳的集光量。而复数个第一集光透镜211是个别嵌固于复数开孔201中。

此外，复数个第一集光透镜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上的复数个第一集光透镜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，本实施例是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，同时也产生高热，容易造成组件或设备的损坏。其中，配光器3还包括一凹透镜31、复数条光纤32、及光纤管。凹透镜31为双凹透镜，其包括一上凹面311、及一下凹面312。而复数条光纤32的一端321是位于凹透镜31的下凹面312的一侧。

本实施例中，由双凹透镜的特性，将来自第三集光透镜4的光源均匀发散至复数条光纤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。而光纤管则是提供保护、及便于整理光纤32的功效，当然本实施例的光纤管具可挠性的特性，以方便光纤32的配置。

请参阅图3，是本发明第二较佳实施例的立体图。在本实施例中，集光罩2为另一种弧面的态样，其中长边部份可随着太阳升落的方向设置，亦即设置为东西向，至于其它配置条件如同第一实施例。

请参阅图4，是本发明第三较佳实施例的立体图。在本实施例中，集光罩2为一个多面体表面，至于其它配置条件如同第一实施例。

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申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1、一种集光装置，包括：

一第二集光透镜；

2、如权利要求1所述的集光装置，其中，该集光罩为弧面。

3、如权利要求1所述的集光装置，其中，该集光罩为曲面。

4、如权利要求1所述的集光装置，其中，该集光罩为多面体表面。

5、如权利要求1所述的集光装置，其中，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。

6、如权利要求5所述的集光装置，其中，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。

7、如权利要求1所述的集光装置，其中，该配光器包括有一光纤管，该复数条光纤穿设于该光纤管内。

8、如权利要求1所述的集光装置，其中，该复数个第一集光透镜的直径、及厚度相同。

9、如权利要求1所述的集光装置，其中，该复数个第一集光透镜的直径、及厚度不同。