CN105570823B - 太阳能照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能照明系统，包括充满浮力气体的气球；所述气球的下半部分呈形成抛物面，且所述抛物面的内表面制成镜面；所述气球的上半部分呈透明状；所述抛物面的焦点落于气球内的气球轴线上，且所述焦点上方固定有一个亦呈抛物面状的微型反射面，所述反射面与所述抛物面共焦点；所述气球的下端固定有一个采光端面正对所述反射面的光纤接头；所述光纤接头通过光纤连接至室内照明灯头，所述照明灯头包括正对光纤端部的扩散板。该系统不仅可以采集太阳能直接为室内提供照明，并且硬件成本及建设成本较低。

Description

太阳能照明系统
技术领域
本发明涉及太阳能设备领域，特别地，是一种太阳能照明系统。
背景技术
太阳能是一种取之不尽的天然能源，目前广泛用于发电和产热，主要包括光伏发电系统和太阳能热水系统。然而，作为光能，如通过光伏发电系统间接地点亮照明系统，由于光伏发电系统的效率仅有百分之十几，灯具的效率又较低，则显然将浪费绝大部分光能；事实上，对于地下室或建筑物中无窗房间的照明，在白天条件下，应当考虑引入太阳能进行直接照明，以节约能量。
为此，目前具有一些太阳能直接照明系统，广泛采用固定于建筑物上的采光模块，以及引入室内的导光系统和光扩散灯头，其缺点是，采光模块需要固定支架，其硬件成本及铺设成本均较大，且太阳在不同角度时，容易受到周边建筑物的遮光影响，导致采光效果受到较大限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳能照明系统，该系统不仅可以采集太阳能直接为室内提供照明，并且硬件成本及建设成本较低。
本发明实现技术目的所采用的技术方案是：该太阳能照明系统包括充满浮力气体的气球；所述气球的下半部分呈形成抛物面，且所述抛物面的内表面制成镜面；所述气球的上半部分呈透明状；所述抛物面的焦点落于气球内的气球轴线上，且所述焦点上方固定有一个亦呈抛物面状的微型反射面，所述反射面与所述抛物面共焦点；所述气球的下端固定有一个采光端面正对所述反射面的光纤接头；所述光纤接头通过光纤连接至室内照明灯头，所述照明灯头包括正对光纤端部的扩散板。
作为优选，所述浮力气体为氦气，较为安全。
作为优选，所述照明灯头从里到外包括凹透镜、扩散板、球泡；所述凹透镜正对所述光纤的出射端部；所述扩散板由雾化亚克力板构成，呈半球状包围所述凹透镜，所述球泡包围所述扩散板，球泡表面涂有荧光粉。
作为优选，所述反射面按如下方式固定于所述抛物面的焦点上方：由所述光纤接头向上延伸一根透明管，所述透明管在所述焦点上方形成一个呈抛物面状的端部，该端部的内表面制成反射镜面，从而构成所述反射面。
作为优选，所述气球包括两层球壳，两层球壳的上半部分均呈透明状；且两层球壳之间形成封闭的间隙层；所述间隙层内填充有水银，在20~30℃环境温度下，所述水银填充至所述间隙层的下半部分，形成所述抛物面的镜面。进一步地，所述外层球壳的中上部的外表面贴有金属膜，所述金属膜上黏贴有下垂的散热金属薄条。
本发明的有益效果在于：该太阳能照明系统在使用时，将所述光纤作为所述气球的牵引线，将气球升至空中，然后将光纤引入室内并固定连接至照明灯头；则太阳光照穿过气球的上半部分照射到气球下半部分的抛物面上，被该抛物面反射至所述反射面，并经由所述反射面反射成高密度平行光，照射至所述光纤接头的采光端面，并经由光纤导入室内的照明灯头；由于本系统直接采集太阳光进行照明，因此光能利用率极高；另一方面，由于气球直接升入空中，不受建筑物的影响，也没有采用支架固定的必要，硬件成本和建设成本都十分低廉。
附图说明
图1是本太阳能照明系统的实施例一的结构示意图。
图2是本太阳能照明系统的实施例二的结构示意图。
图3是本太阳能照明系统中，照明灯头的一个实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
在图1所示的实施例一中，该太阳能照明系统包括充满浮力气体的气球1，所述浮力气体可以为氢气或氦气，考虑到安全性，以氦气为宜。
所述气球1的下半部分呈形成抛物面11，且所述抛物面11的内表面制成镜面；所述气球1的上半部分呈透明状；所述抛物面11的焦点落于气球内的气球轴线上，且所述焦点上方固定有一个亦呈抛物面状的微型反射面12，所述反射面12与所述抛物面11共焦点；所述气球1的下端固定有一个采光端面正对所述反射面12的光纤接头31；所述光纤接头31通过光纤3连接至室内照明灯头。
本实施例一中，所述反射面12按如下方式固定于所述抛物面11的焦点上方：由所述光纤接头2向上延伸一根透明管4，所述透明管4在所述焦点上方形成一个呈抛物面状的端部，该端部的内表面制成反射镜面，从而构成所述反射面12；该结构使反射面12的位置十分稳定可靠，并且，由所述抛物面11反射的光照可以顺利穿过透明管4而照射到反射面12上。
所述照明灯头3的一个实施例如图3所示，其从里到外包括光纤接头32、凹透镜51、扩散板52、球泡53；所述凹透镜51正对所述光纤3的出射端部，亦即正对光纤接头32的端部；所述扩散板52由雾化亚克力板构成，呈半球状包围所述凹透镜51，所述球泡53由玻璃构成，包围所述扩散板，球泡内表面涂有荧光粉。
上述太阳能照明系统在使用时，将所述光纤3作为所述气球1的牵引线，将气球1升至空中，然后将光纤3引入室内并固定连接至照明灯头；则太阳光照穿过气球1的上半部分照射到气球下半部分的抛物面11上，被该抛物面11反射至所述反射面12，并经由所述反射面12反射成高密度平行光，照射至所述光纤接头31的采光端面，并经由光纤3导入室内的照明灯头；由于本系统直接采集太阳光进行照明，因此光能利用率极高；另一方面，由于气球1直接升入空中，不受建筑物的影响，也没有采用支架固定的必要，硬件成本和建设成本都十分低廉。
图2所示为本太阳能照明系统的实施例二，图2中省略了其内部结构，其与实施例一的不同之处在于：所述气球1包括两层球壳，两层球壳的上半部分均呈透明状；且两层球壳之间形成封闭的间隙层10；所述间隙层10内填充有水银，在20~30℃环境温度下，所述水银填充至所述间隙层10的下半部分，形成所述抛物面11的镜面。本实施例二中，外层球壳的中上部的外表面还贴有金属膜6，所述金属膜6上黏贴有下垂的散热金属薄条61。
本实施例二的优点在于：由于水银的热胀冷缩效应，导致所述抛物面的镜面是一个动态镜面，处于太阳侧的水银由于受热量大，导致体积膨胀较快，从而使该侧的水银重心向径向外端偏移，亦即向太阳侧偏移，从而使整个气球1的重心朝太阳侧偏移，最终使所述抛物面11的镜面倾向于正对太阳光照，使采光效率达到最大化。另外，当水银升温过高时，将膨胀至于所述金属膜6的位置，与金属膜6形成热接触，从而通过金属膜6及散热金属薄条61迅速将热量散去，从而避免了因水银膨胀过多而溢入球壳的透明部分，造成对球壳透明部分的遮蔽，导致无法采光。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能照明系统，其特征在于：包括充满浮力气体的气球（1）；所述气球的下半部分呈形成抛物面（11），且所述抛物面（11）的内表面制成镜面；所述气球（1）的上半部分呈透明状；所述抛物面（11）的焦点落于气球内的气球轴线上，且所述焦点上方固定有一个亦呈抛物面状的微型反射面（12），所述反射面（12）与所述抛物面（11）共焦点；所述气球（1）的下端固定有一个采光端面正对所述反射面（12）的光纤接头（31）；所述光纤接头（31）通过光纤（3）连接至室内照明灯头，所述照明灯头包括正对光纤端部的扩散板。
2.根据权利要求1所述的太阳能照明系统，其特征在于：所述浮力气体为氦气。
3.根据权利要求1所述的太阳能照明系统，其特征在于：所述照明灯头从里到外包括光纤接头（32）、凹透镜（51）、扩散板（52）、球泡（53）；所述凹透镜（51）正对所述光纤（3）的出射端部，亦即正对光纤接头（32）的端部；所述扩散板（52）由雾化亚克力板构成，呈半球状包围所述凹透镜（51），所述球泡（53）由玻璃构成，包围所述扩散板（52），球泡（53）内表面涂有荧光粉。
4.根据权利要求1所述的太阳能照明系统，其特征在于：所述反射面（12）按如下方式固定于所述抛物面（11）的焦点上方：由所述光纤接头（31）向上延伸一根透明管（4），所述透明管（4）在所述焦点上方形成一个呈抛物面状的端部，该端部的内表面制成反射镜面，从而构成所述反射面（12）。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的太阳能照明系统，其特征在于：所述气球（1）包括两层球壳，两层球壳的上半部分均呈透明状；且两层球壳之间形成封闭的间隙层（10）；所述间隙层内填充有水银，在20~30℃环境温度下，所述水银填充至所述间隙层的下半部分，形成所述抛物面（11）的镜面。
6.根据权利要求5所述的太阳能照明系统，其特征在于：所述两层球壳中的外层球壳的中上部的外表面贴有金属膜（6），所述金属膜（6）上黏贴有下垂的散热金属薄条（61）。
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