CN104832877A - 阳光导入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阳光导入装置，其包括用于收集太阳光的反射式聚光器，在所述反射式聚光器聚光面一侧设置与所述反射式聚光器呈同轴分布的凸面反射镜，且所述凸面反射镜的焦点与反射式聚光器的焦点重合；在凸面反射镜与反射式聚光器之间设置用于将凸面反射镜射出的平行光压缩的平行光压缩装置，在平行光压缩装置的出光面设置漏斗式聚光器，所述漏斗式聚光器的大端靠近平行光压缩装置的出光面，漏斗式聚光器的小端穿过反射式聚光器，且平行光压缩装置以及漏斗式聚光器与反射式聚光器均呈同轴分布，在漏斗式聚光器的小端上设置柔性导光管。本发明结构紧凑，提高太阳光的利用率，安装使用方便，成本低，安全可靠。

Description

阳光导入装置
技术领域
本发明涉及一种导入装置，尤其是一种阳光导入装置，属于太阳能照明的技术领域。
背景技术
近年来，随着人们对环境的重视，绿色能源已成为能源行业关注的焦点，在绿色能源中，太阳能资源取之不尽，清洁安全，是最理想的可再生能源。国际上对太阳能的开发非常的重视。太阳光导入系统作为一种新型的照明系统，使用越来越普及，它极大的节约了能源。在地下室、地铁、商场以及一些办公楼内部，由于缺少光照，即使是白天也需要电照明。据统计，现在很多地点在白天照明所消耗的电量占全天照明所需电量的20%以上，用电量十分可观。将这一部分电能节约下来是对节能减排的不小贡献。
现有的太阳光导入系统是通过将太阳光聚焦，然后再通过导光介质实现阳光的导入，该系统的复杂性和成本主要集中于太阳光导入所使用的导光介质。现有的太阳光导入系统所采用的导光介质主要有弯角内设置反光镜的光导管和光纤。
采用弯角内设置反光镜的光导管作为导光传输介质，该导光管类似通风管道，不能弯曲，而反射镜固定在导光管上，因此其采集阳光的方向固定，采集阳光的聚光装置不可旋转，仅在聚光转置对准阳光时太阳才可随导管进入室内，因此阳光的利用效率极低，
采用光纤作为导光传输介质，目前导光光纤的材质主要分为普通塑料光纤，和进口石英光纤。塑料光纤的价格较便宜，但是光传输性比较差，其传输距离较短，传输过程中光损耗较大。石英光纤的光传输性能就比较强，其光传输距离可达千米以上，在传输过程中光的损耗基本可以忽略不记，但是价格相对就比较高。而且因为现有的光纤的芯径较小，最大不超过1毫米，同时光纤的数值孔径小，只有在非常小的角度范围内的光才能耦合进入光纤，当透镜口径大于300mm时，因为球差等原因，其聚焦光斑远远大于10mm，而光纤直径仅1mm，所以光纤的耦合效率远远小于1%，太阳光不能有效的利用，同时对阳光的跟踪精度要求特别高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种阳光导入装置，其结构紧凑，提高太阳光的利用率，安装使用方便，成本低，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述阳光导入装置，包括用于收集太阳光的反射式聚光器，在所述反射式聚光器聚光面一侧设置与所述反射式聚光器呈同轴分布的凸面反射镜，且所述凸面反射镜的焦点与反射式聚光器的焦点重合；在凸面反射镜与反射式聚光器之间设置用于将凸面反射镜射出的平行光压缩的平行光压缩装置，在平行光压缩装置的出光面设置漏斗式聚光器，所述漏斗式聚光器的大端靠近平行光压缩装置的出光面，漏斗式聚光器的小端穿过反射式聚光器，且平行光压缩装置以及漏斗式聚光器与反射式聚光器均呈同轴分布，在漏斗式聚光器的小端上设置柔性导光管，所述柔性导光管的内壁镀有反射率大于98%的高反射膜。
所述反射式聚光器包括凹面镜，反射式聚光器的焦距为1m，凸面反射镜的焦距为-10cm，反射式聚光器收集的太阳光经凸面反射镜汇聚成一束直径为5cm的平行光。
所述平行光压缩装置包括汇聚凸透镜以及压缩凹透镜，所述汇聚凸透镜位于凸面反射镜与压缩凹透镜之间，凸面反射镜输出的平行光依次经汇聚凸透镜以及压缩凹透镜后压缩成光斑大小为1cm的若干平行光束。
所述凸面反射镜采用全反射的凸面镜。
所述柔性导光管采用聚四氟乙烯制成，柔性导光管的外径为6cm，柔性导光管的内径为5cm。
本发明的优点：通过反射式聚光器进行阳光汇聚，并由凸面反射镜射出平行光束，经过平行光压缩装置以及漏斗式聚光器对平行光束进行压缩，以将光束尽可能地耦合进入柔性导光管内，柔性导光管内设置高反射膜，利用柔性导光管的柔性可以进行自由方向变换，利用高反射膜能提高太阳光的利用率，结构紧凑，安装使用方便，成本低，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明平行光压缩装置的示意图。
图3为本发明漏斗式聚光器的聚光示意图。
图4为本发明柔性导光管的结构示意图。
附图标记说明：1-反射式聚光器、2-凸面反射镜、3-平行光压缩装置、4-漏斗式聚光器、5-柔性导光管、3.1-导光管以及3.2-高反射膜。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了提高太阳光的利用率以及安装使用的便捷性，本发明包括用于收集太阳光的反射式聚光器1，在所述反射式聚光器1聚光面一侧设置与所述反射式聚光器1呈同轴分布的凸面反射镜2，且所述凸面反射镜2的焦点与反射式聚光器1的焦点重合；在凸面反射镜2与反射式聚光器1之间设置用于将凸面反射镜2射出的平行光压缩的平行光压缩装置3，在平行光压缩装置3的出光面设置漏斗式聚光器4，所述漏斗式聚光器4的大端靠近平行光压缩装置3的出光面，漏斗式聚光器4的小端穿过反射式聚光器1，且平行光压缩装置3以及漏斗式聚光器4与反射式聚光器1均呈同轴分布，在漏斗式聚光器4的小端上设置柔性导光管5。
具体地，通过反射式聚光器1进行收集阳光，以使得收集的阳光汇聚至反射式聚光器1的焦点处。由于凸面反射镜2与反射式聚光器1同轴分布且焦点重合，因此，通过凸面反射镜2能把反射式聚光器1汇聚的光学变为若干平行的平行光束。为了能充分利用凸面反射镜2射出的若干平行光束，经过平行光压缩装置3进行初步压缩，再通过漏斗式聚光器4进行汇聚后能全部进入柔性导光管5内，进入柔性导光管5内的光线经过多次传播后达到室内，从而能进行所需的照明。
进一步地，所述反射式聚光器1包括凹面镜，反射式聚光器1的焦距为1m，凸面反射镜2的焦距为-10cm，反射式聚光器1收集的太阳光经凸面反射镜2汇聚成一束直径为5cm的平行光。本发明实施例中，所述凸面反射镜2采用全反射的凸面镜。当然，在具体实施时，对于反射式聚光器1的焦距、凸面反射镜2的焦距、凸面反射镜2汇聚平行光束的直径均可以根据现场环境进行调整选择，具体选择过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
如图2所示，所述平行光压缩装置3包括汇聚凸透镜以及压缩凹透镜，所述汇聚凸透镜位于凸面反射镜2与压缩凹透镜之间，凸面反射镜2输出的平行光依次经汇聚凸透镜以及压缩凹透镜后压缩成光斑大小为1cm的若干平行光束。本发明实施例中，为了能对凸面反射镜2射出的平行光束进行压缩，先通过汇聚凸透镜将光线汇聚至压缩凹透镜上，再通过压缩凹透镜射出平行的光线，经过压缩凹透镜射出的平行光束的范围小于凸面反射镜2输出平行光束的范围，经过平行光压缩装置3压缩的平行光束能完全进入漏斗式聚光器4的大端，提高汇聚太阳光的利用率。漏斗式聚光器4的大端与压缩凹透镜连接，进入漏斗式聚光器4的平行光束的传播情况如图3所示。
如图4所示，所述柔性导光管5采用聚四氟乙烯制成，柔性导光管5的外径为6cm，柔性导光管5的内径为5cm。
本发明实施例中，经过漏斗式聚光器4汇聚的光线全部耦合进入柔性导光管5内，柔性导光管5包括采用聚四氟乙烯制成的导光管3.1，所述柔性导光管5的导光管内壁镀有反射率大于98%的高反射膜3.2，高反射膜3.2可以选取本技术领域常用的类型。柔性导光管5能耐高温，避免由于高温导致的软化或变形，柔性导光管5可以任意变形，达到自由变换方向的目的，安装使用方便，通过柔性导光管5内的高反射膜3.2能大幅提高阳光导入后的利用效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效益进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种阳光导入装置，其特征是：包括用于收集太阳光的反射式聚光器（1），在所述反射式聚光器（1）聚光面一侧设置与所述反射式聚光器（1）呈同轴分布的凸面反射镜（2），且所述凸面反射镜（2）的焦点与反射式聚光器（1）的焦点重合；在凸面反射镜（2）与反射式聚光器（1）之间设置用于将凸面反射镜（2）射出的平行光压缩的平行光压缩装置（3），在平行光压缩装置（3）的出光面设置漏斗式聚光器（4），所述漏斗式聚光器（4）的大端靠近平行光压缩装置（3）的出光面，漏斗式聚光器（4）的小端穿过反射式聚光器（1），且平行光压缩装置（3）以及漏斗式聚光器（4）与反射式聚光器（1）均呈同轴分布，在漏斗式聚光器（4）的小端上设置柔性导光管（5），所述柔性导光管（5）的内壁镀有反射率大于98%的高反射膜（3.2）；
为提高阳光耦合效率，采用柔性导管外径为6cm，内径为5cm；由于聚光点能量高，因此需要耐高温导管，本专利选用熔点高达300℃以上的聚四氟乙烯材料，同时，该材料比较软，具有可弯曲的性能，从而可以使光在其中传播而引入室内。
2.根据权利要求1所述的阳光导入装置，其特征是：所述反射式聚光器（1）包括凹面镜，反射式聚光器（1）的焦距为1m，凸面反射镜（2）的焦距为-10cm，反射式聚光器（1）收集的太阳光经凸面反射镜（2）汇聚成一束直径为5cm的平行光。
3.根据权利要求2所述的阳光导入装置，其特征是：所述平行光压缩装置（3）包括汇聚凸透镜以及压缩凹透镜，所述汇聚凸透镜位于凸面反射镜（2）与压缩凹透镜之间，凸面反射镜（2）输出的平行光依次经汇聚凸透镜以及压缩凹透镜后压缩成光斑大小为1cm的若干平行光束。
4.根据权利要求1所述的阳光导入装置，其特征是：所述凸面反射镜（2）采用全反射的凸面镜。
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