CN105387421B - 一种基于热安全导光管的日光传输器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热安全导光管的日光传输器，包括：主导光管和由一系列具备反射或折射功能的微型导管单元组成的蜂窝状微型导管群、采光罩、出光罩和固定装置。系统的工作原理是将蜂窝状微型导管群置于被动式圆形主导光管的入口端后，进入传输器的太阳直射光即被其打散，导致其平行光束的特性被大大消除。太阳光束的平行光特性被弱化后，其在主导光管内的后续传输过程中就不会形成能量聚焦区，从而保证了光导照明系统的热安全性。另外，因为方向性强的入射太阳光被蜂窝状微型导管群处理成了多方向的散射光，所以该日光传输器的出射光自然而然地呈现比较规则的配光曲线，不再需要散光器。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑用日光利用设备，具体涉及一种基于热安全导光管的日光传输器。
背景技术
众所周知，被动式圆形管道日光传输器的核心部件是圆形导光管。圆形导光管的内壁为反射率(>95％)很高的镜面。导光管的一端被置于室外，另外一端被置于室内。室外的阳光照射进入导光管的室外一端，经过导光管内部的多次反射，进入室内达到照明效果，如图1所示。主导光管1穿越楼板8进入室内，并且其一端被置于室外，另外一端被置于室内。主导光管1室外的一端罩有上防护罩6，而室内的一端则罩有下防护罩7。室外的阳光照射进入装置的室外一端，经过主导光管内部的多次反射，进入室内达到照明效果。迄今为止，世界上绝大多数被动式管道日光传输系统采用了圆形的管道式导光管作为其核心部件。
被动式管道日光传输系统在世界范围内的广泛应用已经成为事实，然而，人们至今对其详尽的科学运行机理了解尚不够充分。本发明关注该项科技最关键的一个特性，即，其热能安全性，希望引起科学界和商业界的关注，并相应地修改国际和各国国家、行业标准。
日光光导照明系统在特定情况下(根据经纬度、系统形状、直径、长度等配置的不同而不同)，如果应用不当，会产生高热。这在特定情况下是危险的。危险情况多发生在晴天的时候。当太阳直射光以近似平行光的形式进入圆形柱面导管内时，在柱状反射面的焦点处，会因辐射聚集而产生一个或多个高能量区，详见图2。阳光照射到主导光管的内壁上后，被聚合到一个点。聚光点的温度可以高达100摄氏度以上，这个点就是火灾隐患点。根据几何原理，可以容易地推导出：假设圆形主导光管的直径是R，那么汇聚点距离圆心的距离为R/2。由于太阳是运动的，所以在导光管内，其能量聚集焦点是运动的，从而在几何空间上形成一系列存在危险隐患的点和/或面。如果在这些点和/或面上不巧安置了可燃物品(比如塑料散光器)，或进入了可燃物质(比如灰尘)，则可能产生破坏性效果。
本发明提出了能有效解决这个问题的办法。利用本发明可以避免平行光进入主导光管，从而彻底消除了阳光在后续传导过程中形成任何隐患。
值得指出的是，光导照明系统的热安全问题此前并未被提出。这部分源于光导技术的新兴性。由于这项技术处于新兴和前瞻地位，所以之前20年内仅在欧美等发达国家地区应用，而在发展中国家应用极少。欧美专家迄今为止未能指出此问题的原因是由于这些国家大多处于高纬度地区，因此出现强烈阳光直射进入光导系统的时间和概率都低。然而，随着光导技术在新兴国家、南太平洋、中东、印度、非洲等低纬度经济高速发展地区的兴起，解决这个隐患的迫切性刻不容缓。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供一种基于热安全导光管的日光传输器。具体地，本发明提供的日光传输器包括：主导光管1、微型导光管单元2、蜂窝状微型导管群3、连接装置4、固定装置5、上防护罩6和下防护罩7，所述的蜂窝状微型导管群3由微型导光管单元2组成，所述的主导光管1上端设有上防护罩6，下端设有下防护罩7，蜂窝状微型导管群3通过连接装置4固定在由主导光管1和上防护罩6和下防护罩7所形成的空间内，主导光管1通过固定装置5固定。
进一步的，所述微型导光管单元2由具备双面反光功能的材料制成。
进一步的，所述的微型导光管单元2由镜面铝材料制成。
进一步的，所述微型导光管单元2由具备双面反光功能的材料制成，折射功能的材料制成。
进一步的，所述的微型导光管单元2由带有棱形刻痕的透明PC材料制成。
进一步的，所述的微型导光管单元为多边形立柱或圆筒形。
进一步的，所述的蜂窝状微型导管群3安装在主导光管上方、上防护罩与主导光管1之间。
进一步的，所述的蜂窝状微型导管群3安装在主导光管1底部。
系统的工作原理是通过蜂窝状微型导管群将进入传输器的太阳直射光打散，导致其平行光束的特性被大大消除。太阳光束的平行光特性被弱化后，其在主导光管内的后续传输过程中就不会形成能量聚焦区，从而保证了光导照明系统的热安全性。另外，因为方向性强的入射太阳光被蜂窝状微型导管群处理成了多方向的散射光，所以该日光传输器的出射光自然而然地呈现比较规则的配光曲线，不再需要散光器。总之，该日光传输器具备两个独特特点：一是它不含热安全隐患；二是它不需要散光器即可输出均匀的日光。
本发明的有益效果有二：一是，系统能够彻底消除圆形柱状导光管系统的热安全隐患。二是，从导光器末端输出产生的阳光呈比较均匀的散射状，有效消除了晴天状况下不均匀的光斑现象。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为普通被动式圆形管道日光传输系统的工作原理；
图2为普通日光传输系统的热安全隐患的形成机理；
图3为实施例1的日光传输器的结构示意图；
图4为实施例1的蜂窝状微型导管群的结构示意图；
图5为实施例2的蜂窝状微型导管群的结构示意图；
图6为实施例3的安装示意图；
图7为实施例4的安装示意图。
图8为实施例5的安装方式示意图。
图9为实施例6的安装方式示意图。
其中，1为主导光管，2为微型导光管单元，3为蜂窝状微型导管群，4为连接装置，5为固定装置，6为上防护罩，7为下防护罩，8为坡状屋顶。
具体实施方式
参照图3-4所示，本发明提供一种基于热安全导光管的日光传输器，包括主导光管1、微型导光管单元2、蜂窝状微型导管群3、连接装置4、固定装置5、上防护罩6和下防护罩7，所述的蜂窝状微型导管群3由微型导光管单元2组成，所述的主导光管1上端设有上防护罩6，下端设有下防护罩7，蜂窝状微型导管群3通过连接装置4固定在由主导光管1和上防护罩6和下防护罩7所形成的空间内，主导光管1通过固定装置5固定。
所述微型导光管单元2由具备双面反光功能或者折光功能的材料制成，具有反光功能的材料例如镜面铝材料，镜面PC材料等；具有折光功能的材料如带有棱形刻痕的透镜PC等。
所述的主导光管上端设有上防护罩6，下端设有下防护罩7。上防护罩和下防护罩均为透明材料制成，以防止昆虫和灰尘的入侵。整套装置被固定装置5贯穿安装在一个坡状屋顶8上。如图3所示，平行的太阳光进入装置后，经过一系列反射，在不生成任何热点隐患的前提下，安全到达室内，提供了均匀柔和的发散光。
如图4中所示，该蜂窝状微型导管群3由7个六边形立柱形状的微型导光管单元2组成。
实施例2
如图5中所示，本实施例与实施例1的主要区别之处在于，所述蜂窝状微型导管群3由25个方形立柱形状的微型导光管单元2组成。
实施例3
图6展示了本发明的一个实施例，说明了本装置装在一个坡屋顶上的应用。在本实例中，蜂窝状微型导管群3是由一系列方形微型导光管单元2组成的。
实施例4
图7展示了本发明的另外一个实施例，说明了本装置在一个多层建筑的某一楼层里的应用。在该实施例中，主导光管1被水平放置，并且其入口朝南。在本实例中，蜂窝状微型导管群3是由一系列方形微型导光管单元2组成的，而且是竖向放置。平行的太阳光进入装置后，经过蜂窝状微型导管群内部的一系列反射，在不生成任何热点隐患的前提下，安全到达室内深处，提供了均匀柔和的发散光。
实施例5
参照图8所示，所示的蜂窝状微型导管群3可安装在主导光管1上方，上防护罩6与主导光管1之间。
实施例6
参照图9所示，所示的蜂窝状微型导管群3可安装在主导光管1底部。
总之，前述各实施例说明，本发明利用上述这些设计特点是其他设计所没有的。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在解释和说明本发明涉及的技术方案。以上所述的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，包括主导光管(1)、微型导光管单元(2)、蜂窝状微型导管群(3)、连接装置(4)、固定装置(5)、上防护罩(6)和下防护罩(7)，所述的蜂窝状微型导管群(3)由微型导光管单元(2)组成，所述的主导光管(1)上端设有上防护罩(6)，下端设有下防护罩(7)，蜂窝状微型导管群(3)通过连接装置(4)固定在由主导光管(1)和上防护罩(6)和下防护罩(7)所形成的空间内，主导光管(1)通过固定装置(5)固定。
2.根据权利要求1所述的基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，所述微型导光管单元(2)由具备双面反光功能的材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，所述的微型导光管单元(2)由镜面铝材料制成。
4.根据权利要求1所述的基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，所述微型导光管单元(2)由具备折射功能的材料制成。
5.根据权利要求1或4所述的基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，所述微型导光管单元(2)由带有棱形刻痕的透明PC材料制成。
6.根据权利要求1所述的基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，所述的微型导光管单元(2)为多边形立柱或圆筒形。
7.根据权利要求1所述的基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，所述的蜂窝状微型导管群(3)安装在主导光管上方、上防护罩(6)与主导光管(1)之间。
8.根据权利要求1所述的基于热安全导光管的日光传输器，其特征在于，所述的蜂窝状微型导管群(3)安装在主导光管(1)底部。
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| CN101303176A (zh) * | 2007-05-09 | 2008-11-12 | 张润忠 | 太阳能热发电系统 |
| CN205208438U (zh) * | 2015-12-03 | 2016-05-04 | 烟台昕诺吉太阳能技术有限公司 | 一种基于热安全导光管的日光传输器 |
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