CN101556019A - 具有菲涅尔透镜的集光装置 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种具有菲涅尔透镜的集光装置，其包括有一种配光器、及一集光罩。配光器其包括一菲涅尔透镜、及多数条光纤，多数条光纤设置于菲涅尔透镜下方，集光罩其设置于配光器的上方位置，集光罩包括多个开孔、及多个集光透镜，多个集光透镜嵌固于多个开孔。集光罩上设置的多个集光透镜，是将光线分别聚集于配光器的菲涅尔透镜上，再经由多数条光纤即可将高质量的自然光导引进入室内以供使用，本发明的具有菲涅尔透镜的集光装置其构造简单、成本低廉、集光效果佳，其无需耗费任何电力或能源即可达成环保省能的功效。

Description

具有菲涅尔透镜的集光装置

技术领域

本发明是关于一种集光装置，尤指一种适用于具有菲涅尔透镜的集光装置。

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至很大的限制。

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具有菲涅尔透镜的集光装置收集光源，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，但是其中的具有菲涅尔透镜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，图中显示一公知具有菲涅尔透镜的集光装置9的立体图，其包括多个集光组件91用以收集光源，及一追踪感应器92用以追踪太阳方位，并包括有控制模块及驱动装置，通过外在电力驱动而使集光组件91得以随着太阳方位而转动，进而使集光组件91能随时面向太阳，收集到最大的光源。但上述旋转式具有菲涅尔透镜的集光装置9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。

由于上述的具有菲涅尔透镜的集光装置9其集光组件91是为一模块化的组件，并已包覆于保护罩90中，由于红外线、及紫外线是为带有能量的光线，在红外线、及紫外线进入保护罩90后，因保护罩90内无空气对流，致使保护罩90内部散热不易，而保护罩90成为热源的集中地，因此，保护罩90内的集光组件91因高热而减少寿命。

此外，集光组件91与位于内部的第二集光透镜(图未示)间的焦距已然固定，而不能依实际的装设环境所聚集的光线作最佳的调整，导致集光效果不理想。

综合上述，公知的集光装置9其构造复杂、且维修不易致使成本提高，其需以外加电力驱动，不能达成节能环保的目的。

发明内容

本发明的主要目的是公开一种具有菲涅尔透镜的集光装置，能提供高质量的自然光，本发明的集光装置其构造简单、成本低廉、集光效果佳，其无需耗费任何电力或能源即可达成环保省能的功效。

本发明是有关于一种具有菲涅尔透镜的集光装置，其包括有一种配光器、及一集光罩。

配光器其包括一菲涅尔透镜(Fresnel lens)、及多数条光纤，多数条光纤设置于菲涅尔透镜下方，集光罩其设置于配光器的上方位置，集光罩包括多个开孔、及多个集光透镜，多个集光透镜嵌固于多个开孔。

其中，集光罩、及配光器的菲涅尔透镜中心点设置于同一轴心在线，且多个集光透镜非位于同一平面上，所以，集光罩其可为弧面、多面体表面、曲面、球面、或波浪面…等，集光罩上设置的多个集光透镜，是将光线分别聚集于配光器的菲涅尔透镜上。

此外，配光器可包括一凹透镜，凹透镜可设于菲涅尔透镜与多数条光纤之间，如此，可使菲涅尔透镜更能将光线平均分配于多数条光纤上。

再者，菲涅尔透镜是可为可滤除红外线、及紫外线的镜片。也由于菲涅尔透镜为可滤除红外线、及紫外线的镜片，故其能将光线中的红外线、及紫外线过滤，仅使不具热能的光进入配光器的多数条光纤中，因此，即可延长配光器多数条光纤的使用寿命，并降低具有菲涅尔透镜的的集光装置运作及传输时产生的热量。

而且，菲涅尔透镜可包括一滤光片，滤光片可选择式地设于菲涅尔透镜的中间位置、或设于菲涅尔透镜与集光罩之间、或设于菲涅尔透镜与多数条光纤之间。尚且，菲涅尔透镜的表面可设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜。除此，上述的凹透镜是为一可滤除红外线、及紫外线的滤光材质透镜。凹透镜的表面设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜。

而且，配光器可包括一光纤管、一套管，套管套设于光纤管外周，此外，光纤管包括一上出口、及一下出口，菲涅尔透镜设于光纤管的上出口，多数条光纤容设于光纤管内，多数条光纤的另一端穿出于光纤管的下出口外。

其中，光纤管的外周螺设有外螺牙，套管于管内螺设有内螺牙，光纤管的外螺牙对应螺合于套管的内螺牙内，因此，当套管作顺时针或逆时针旋，即可带动光纤管作上下的移动，进而使菲涅尔透镜可调整其与集光罩间的距离，而可达到最佳的集光效能。

本发明的具有菲涅尔透镜的集光装置经由多数条光纤即可将高质量的自然光导引进入室内以供使用，其构造简单、成本低廉、集光效果佳，无需耗费任何电力或能源即可达成环保省能的功效。

附图说明

图1是本发明公知集光装置的立体图；

图2是本发明集光装置的第一较佳实施例的立体图；

图3是本发明集光装置的第一较佳实施例的剖视图；

图4是本发明集光装置的第二较佳实施例的剖视图；

图5是本发明集光装置的第三较佳实施例的剖视图；

图6是本发明集光装置的第四较佳实施例的剖视图；

图7是本发明集光装置菲涅尔透镜的第五较佳实施例的剖视图；

图8是本发明集光装置菲涅尔透镜的第六较佳实施例的剖视图；

图9是本发明集光装置的第七较佳实施例的立体图；

图10是本发明集光装置的第七较佳实施例凹透镜的剖视图。

图11是本发明集光装置的第八较佳实施例凹透镜的剖视图。

图12是是本发明集光装置的第九较佳实施例凹透镜的剖视图。

图13是本发明具有菲涅尔透镜的集光装置第十较佳实施例的立体图。

图14是本发明具有菲涅尔透镜的集光装置第十一较佳实施例的立体图。

主要组件符号说明

配光器1           菲涅尔透镜11，110    上表面111，131

下表面112，132    滤光片113            滤光薄膜114，115，133，134

光纤12            一端121              另一端122

凹透镜13          光纤管14             上出口二141

下出口142         外螺牙143            套管15

内螺牙151         集光罩2，3，4        开孔21

集光透镜22        集光装置9            保护罩90

集光组件91        追踪感应器92

具体实施方式

请参阅图2，其是本发明集光装置的第一较佳实施例的立体图。如图所示，本实施例为一种具有菲涅尔透镜的集光装置包括一配光器1、及一集光罩2。

请同时参阅图3、及图2，图3是本发明集光装置的第一较佳实施例的剖视图。如图2、及图3所示，配光器1其包括一菲涅尔透镜11、及多数条光纤12，多数条光纤12设置于菲涅尔透镜11下方，请翻阅图3以进一步详加说明，菲涅尔透镜11包括一上表面111、及一下表面112，多数条光纤12的一端121邻接于菲涅尔透镜11的下表面112，如此即利于菲涅尔透镜11将光线平均分配于多数条光纤12上。

如图2、及图3所示，集光罩2其设置于配光器1的上方位置，集光罩2包括多个开孔21、及多个集光透镜22，多个集光透镜22嵌固于多个开孔21，其中，集光罩2、及配光器1的菲涅尔透镜11中心点设置于同一轴心在线，且多个集光透镜22非位于同一平面上。

请参阅图3，集光罩2上设置的多个集光透镜22，是将光线分别聚集于配光器1的菲涅尔透镜11上。再经由多数条光纤12即可将高质量的自然光导引进入室内以供使用。如此，本发明的集光装置其构造简单、成本低廉、集光效果佳，其无需耗费任何电力或能源即可达成环保省能的功效。

于图2、3中，本实施例的菲涅尔透镜11是为可滤除红外线、及紫外线的镜片，因此，可滤除红外线、及紫外线，故其能将集光罩2所聚集的光线中的红外线、及紫外线过滤，仅使不具热能的光进入配光器1的多数条光纤12中，因此，即可延长配光器1多数条光纤12的使用寿命，并降低具有菲涅尔透镜的集光装置运作及传输时产生的热量。

再者，于图2中配光器1还包括一光纤管14、一套管15，套管15套设于光纤管14外周。此外，光纤管14包括一上出口141、及一下出口142，菲涅尔透镜11设于光纤管14的上出口，多数条光纤12容设于光纤管14内，多数条光纤12的另一端122穿出于光纤管14的下出口142外。

此外，光纤管14的外周螺设有外螺牙143，套管15于管内螺设有内螺牙151，光纤管14的外螺牙143对应螺合于套管15的内螺牙151内，因此，当套管15作顺时针或逆时针旋，即可带动光纤管14作上下的移动，进而使菲涅尔透镜11可调整其与集光罩2间的距离，而可达到最佳的集光效能。

请参阅图4，其是本发明集光装置的第二较佳实施例的剖视图。如图所示，菲涅尔透镜11包括一滤光片113，滤光片113设于该菲涅尔透镜11的中间位置以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图5，其是本发明集光装置的第三较佳实施例的剖视图。本例中的菲涅尔透镜11包括一滤光片113，滤光片113设于菲涅尔透镜11与集光罩2之间以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图6，其是本发明集光装置的第四较佳实施例的剖视图。本例中的菲涅尔透镜11包括一滤光片113，滤光片113设于菲涅尔透镜11与多数条光纤12之间以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图7，其是本发明集光装置菲涅尔透镜的第五较佳实施例的剖视图。如图7所示，菲涅尔透镜11的上表面111设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜114以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图8，其是本发明集光装置菲涅尔透镜的第六较佳实施例的剖视图。如图8所示，菲涅尔透镜11的下表面112设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜115以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图9，其是本发明集光装置的第七较佳实施例的立体图。于本实施例中，其结构大致与第一实施例大致相同，惟不同处在于配光器1还包括一凹透镜13，凹透镜13设于菲涅尔透镜110与多数条光纤12之间，如此，可使菲涅尔透镜110更能将光线平均分配于多数条光纤12上。

请参阅图10，其是本发明集光装置的第七较佳实施例凹透镜的剖视图，其中，凹透镜13是为一可滤除红外线、及紫外线的滤光材质透镜以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图11，其是本发明集光装置的第八较佳实施例凹透镜的剖视图。于本实施例中，凹透镜13的上表面131设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜133以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图12，其是本发明集光装置的第九较佳实施例凹透镜的剖视图。于本实施例中，凹透镜13的下表面132设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜134以滤除红外线、及紫外线。

请参阅图13，其是本发明具有菲涅尔透镜的集光装置第十较佳实施例的立体图。于本实施例中，集光罩3为一个弧面，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14，其是本发明具有菲涅尔透镜的集光装置第十一较佳实施例的立体图。于本实施例中，集光罩4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权利要求书的保护范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1、一种具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，包括：

一配光器，其包括一菲涅尔透镜、及多数条光纤，该多数条光纤设置于该菲涅尔透镜下方；

一集光罩，其设置于该配光器的上方位置，该集光罩包括多个开孔、及多个集光透镜，该多个集光透镜嵌固于该多个开孔，该多个集光透镜非位于同一平面上，该集光罩上设置的该多个集光透镜，将光线分别聚集于该配光器的该菲涅尔透镜上。

2、如权利要求1所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述配光器更包括一凹透镜，该凹透镜设于该菲涅尔透镜与该多数条光纤之间。

3、如权利要求1所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜为可滤除红外线、及紫外线的镜片。

4、如权利要求1所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜还包括一滤光片，该滤光片可选择式地设于该菲涅尔透镜的中间位置、或设于该菲涅尔透镜与该集光罩之间、或设于该菲涅尔透镜与该多数条光纤之间。

5、如权利要求1所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜的表面设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜。

6、如权利要求2所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述凹透镜为一可滤除红外线、及紫外线的滤光材质透镜。

7、如权利要求2所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述凹透镜的表面设有一滤除红外线、及紫外线的滤光薄膜。

8、如权利要求1所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述集光罩可选择式地为一弧面或是为一多面体表面。

9、如权利要求1所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述配光器还包括一光纤管、一套管，该套管套设于该光纤管外周；此外，该光纤管包括一上出口、及一下出口，该菲涅尔透镜设于该光纤管的上出口，该多数条光纤容设于该光纤管内，该多数条光纤的另一端穿出于该光纤管的该下出口外。

10、如权利要求9所述的具有菲涅尔透镜的集光装置，其特征在于，所述光纤管的外周螺设有外螺牙，该套管于管内螺设有内螺牙，该光纤管的外螺牙对应螺合于该套管的内螺牙内。

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