CN107218577A - 一种带有光线增强作用的集光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带有光线增强作用的集光器，包括基座包括第一部分、第二部分和第三部分；第一部分截面为第一等腰梯形，第二部分截面为第二等腰梯形，第三部分截面为第三等腰梯形；第一部分的上端面安装于第二部分的下端面连接，第二部分的上端面与第三部分的下端面连接，并且第一部分的外侧面、第二部分的外侧面和第三部分的外侧面连续；罩体安装于基座上；微结构阵列安装于罩体的内侧面；光传输管道安装于基座下。本发明的一种新型带有光线增强作用的集光器，通过设置于罩体内的微结构阵列，能有效地提高光传输管道对低角度的光线的收集效率。

Description

一种带有光线增强作用的集光器
技术领域
本发明涉及集光器的技术领域，尤其涉及一种带有光线增强作用的集光器的技术领域。
背景技术
当前，随着化石能源的日益缺少及保护环境的要求，人们对太阳能、风能等可再生资源的应用进行了广泛的研究。利用导光管采光系统将太阳能直接用于建筑采光及照明是最直接的应用，该系统可以将室外太阳光导入封闭的建筑室内空间，提供室内白天的采光。
导光管采光系统的基本结构都是在屋顶有一集光器，通过光导管连接集光器到室内，室内导光管末端设置一漫射器。其工作原理是，光线由屋顶透光装置进入管道，在管道内花板上的通光孔照射到漫射器上，然后进入室内提供照明。经数次反射后通过天
现有导光管采光系统的一般应用在办公室、展览馆、地下车库、大进深的室内等场所，当自然光线不足或晚上则采取电力照明，达到自然采光和人造光照明的结合。而在早晚太阳高度角较小时，自然光线不足，提高低角度光线的入射效率是本领域面临的技术问题。
本发明的带有光线增强作用的集光器，通过集光器内特殊的结构设计，实现低角度的光线通过折射进入导光管内，提高室外照度较低时通过集光器进入管道内的光通量。该集光器可以设计成不同规格，从而提高系统的整体采光效率。
发明内容
针对上述问题，现提供一种带有光线增强作用的集光器，能够提高低角度自然光采光效率。
为了实现上述目的，采取的技术方案如下：
一种带有光线增强作用的集光器，其中，包括：
基座，所述基座包括第一部分、第二部分和第三部分；所述第一部分截面为第一等腰梯形，所述第二部分截面为第二等腰梯形，所述第三部分截面为第三等腰梯形；所述第一部分的上端面安装于所述第二部分的下端面连接，所述第二部分的上端面与所述第三部分的下端面连接，并且所述第一部分的外侧面、所述第二部分的外侧面和所述第三部分的外侧面连续；
罩体，所述罩体安装于所述基座上；
微结构阵列，所述微结构阵列安装于所述罩体的内侧面；
光传输管道，所述光传输管道安装于所述基座下。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，所述第一等腰梯形的斜边的斜度大于所述第二等腰梯形的斜边的斜度，所述第二等腰梯形的斜边的斜度大于所述第三等腰梯形的斜边的斜度。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，还包括：独立透明衬底，所述微结构阵列设于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，所述微结构阵列包括若干圈光学元件阵列，每一圈所述光学元件阵列为若干微棱镜结构圆周阵列于半球形的所述罩体的轴线，并且若干所述微棱镜结构安装于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面上。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，不同圈的所述光学元件阵列的所述微棱镜结构具有不同的折射棱角；不同圈的所述光学元件阵列使照射到所述罩体顶部不同高度的光线均可通过不同圈的所述光学元件阵列折射进入所述光传输管道内。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，所述微结构阵列包括若干圈光学元件阵列，每一所述光学元件阵列为若干微透镜结构圆周阵列于半球形的所述罩体的轴线，并且若干所述微透镜结构安装于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面上。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，不同圈的所述光学元件阵列的所述微透镜结构具有不同的焦距，不同圈的所述光学元件阵列使照射到所述罩体顶部不同高度处的光线，均可通过不同圈的所述光学元件阵列折射进入所述光传输管道内。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，所述罩体的上部设为四凌锥形，所述四凌锥的相对的两面分别设有所述微结构阵列，所述微结构阵列为若干排水平设置的光学元件阵列，每一所述光学元件阵列为若干微棱镜凸起，并且若干所述微棱镜凸起安装于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面上。
上述一种带有光线增强作用的集光器，其中，所述微棱镜凸起的折射棱角设置满足照射到所述罩体上的入射光经由所述微棱镜凸起全反射进入所述光传输管道内。
上述技术与现有技术相比具有的积极效果是：
本发明的一种新型带有光线增强作用的集光器，通过设置于罩体内的微棱镜、微透镜结构或微棱镜凸起，通过微结构阵列的全反射效应或折射作用，使有效地提高光传输管道对低角度的光线的收集效率，使更多光线进入到光传输管道内。该集光器可根据不同规格的集光器，设计不同微结构阵列参数，使更多低角度光线进入室内，延长室内自然光采光时间。该集光器可以有效提高光传输管道内的光通量，节约大量电能。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的主视图；
图2为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的俯视图；
图3为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的基座的示意图；
图4为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的不同圈的微棱镜结构的光线折射图；
图5为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的主视图；
图6为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的俯视图；
图7为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的基座的示意图；
图8为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的不同圈的微透镜结构的光线折射图；
图9为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的主视图；
图10为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的俯视图；
图11为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的基座的示意图；
图12为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的微棱镜凸起的光线反射示意图。
附图中：
第一实施例：1、基座；11、第一部分；12、第二部分；13、第三部分；2、罩体；3、微结构阵列；31、光学元件阵列；311、微棱镜结构。
第二实施例：1’、基座；11’、第一部分；12’、第二部分；13’、第三部分；2’、罩体；3’、微结构阵列；31’、光学元件阵列；311’、微透镜结构。
第三实施例：1”、基座；11”、第一部分；12”、第二部分；13”、第三部分；2”、罩体；3”、微结构阵列；31”、光学元件阵列；311”、微棱镜凸起；41、入射光；42、反射光；51、入射光；52、折射光。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的主视图。图2为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的俯视图。图3为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的基座的示意图。图4为本发明的第一实施例的一种带有光线增强作用的集光器的不同圈的微棱镜结构的光线折射图。
实施例1
请参见图1至图4所示，在一种较佳的实施例中，示出了一种带有光线增强作用的集光器，其中，包括：
基座1，基座1包括第一部分11、第二部分12和第三部分13第一部分11截面为第一等腰梯形，第二部分12截面为第二等腰梯形，第三部分13截面为第三等腰梯形；第一部分11的上端面安装于第二部分12的下端面连接，第二部分12的上端面与第三部分13的下端面连接，并且第一部分11的外侧面、第二部分12的外侧面和第三部分13的外侧面连续。
罩体2，罩体2安装于基座1上。
微结构阵列3，微结构阵列3安装于罩体2的内侧面；微结构阵列3可以与罩体2一体注塑成型。
光传输管道(图中未示出)，光传输管道安装于基座1下。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
进一步，在一种较佳实施例中，第一等腰梯形的斜边的斜度大于第二等腰梯形的斜边的斜度，第二等腰梯形的斜边的斜度大于第三等腰梯形的斜边的斜度。
进一步，在一种较佳实施例中，还包括：独立透明衬底(图中未示出)，微结构阵列3设于独立透明衬底的一面，独立透明衬底的另一面安装于罩体2的内侧面。独立透明衬底可通过粘贴、或铆接、或其它方式固定在罩体2内。
进一步，在一种较佳实施例中，微结构阵列3包括若干圈光学元件阵列31，每一圈光学元件阵列31为若干微棱镜结构311圆周阵列于半球形的罩体2的轴线，并且若干微棱镜结构311安装于独立透明衬底5的一面，独立透明衬底5的另一面安装于罩体2的内侧面上。
进一步，在一种较佳实施例中，不同圈的光学元件阵列31的微棱镜结构311具有不同的折射棱角；不同圈的光学元件阵列31使照射到罩体2顶部不同高度的光线均可通过不同圈的光学元件阵列31折射进入光传输管道内。同时不同圈的光学元件阵列31的微棱镜结构311可由不同折射率的透明材料制成。
实施例2
图5为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的主视图。图6为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的俯视图。
图7为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光的俯视图。图7为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的基座的示意图。图8为本发明的第二实施例的一种带有光线增强作用的集光器的不同圈的微透镜结构的光线折射图。
请参见图5至图8所示，在一种较佳的实施例中，示出了一种带有光线增强作用的集光器，其中，包括：
基座1’，基座1包括第一部分11’、第二部分12’和第三部分13’第一部分11’截面为第一等腰梯形，第二部分12’截面为第二等腰梯形，第三部分13’截面为第三等腰梯形；第一部分11’的上端面安装于第二部分12’的下端面连接，第二部分12’的上端面与第三部分13’的下端面连接，并且第一部分11’的外侧面、第二部分12’的外侧面和第三部分13’侧面连续。
罩体2’，罩体2’安装于基座1’上。
微结构阵列3’，微结构阵列3’安装于罩体2’的内侧面；微结构阵列3’可以与罩体2’一体注塑成型。
光传输管道(图中未示出)，光传输管道安装于基座1’下。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
进一步，在一种较佳实施例中，第一等腰梯形的斜边的斜度大于第二等腰梯形的斜边的斜度，第二等腰梯形的斜边的斜度大于第三等腰梯形的斜边的斜度。
进一步，在一种较佳实施例中，还包括：独立透明衬底(图中未示出)，微结构阵列3’设于独立透明衬底的一面，独立透明衬底的另一面安装于罩体2’的内侧面。独立透明衬底可通过粘贴、或铆接、或其它方式固定在罩体2’内。
进一步，在一种较佳实施例中，微结构阵列3’包括若干圈光学元件阵列31’，每一光学元件阵列31’为若干微透镜结构311’圆周阵列于半球形的罩体2’的轴线，并且若干微透镜结构311’安装于独立透明衬底5’的一面，独立透明衬底5’的另一面安装于罩体2’的内侧面上。
进一步，在一种较佳实施例中，不同圈的光学元件阵列31’的微透镜结构311’具有不同的焦距，不同圈的光学元件阵列311’使照射到罩体2’顶部不同高度处的光线，均可通过不同圈的光学元件阵列31’折射进入光传输管道内。同圈的光学元件阵列31’的微透镜结构311’可由不同折射率的透明材料制成。
实施例3
图9为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的主视图。图10为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的俯视图。图11为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的基座的示意图。图12为本发明的第三实施例的一种带有光线增强作用的集光器的微棱镜凸起的光线反射示意图。
请参见图9至图12所示，在一种较佳的实施例中，示出了一种带有光线增强作用的集光器，其中，包括：
基座1’’，基座1’’包括第一部分11’’、第二部分12’’和第三部分13’’第一部分11’’截面为第一等腰梯形，第二部分12’’截面为第二等腰梯形，第三部分13”截面为第三等腰梯形；第一部分11”的上端面安装于第二部分12”的下端面连接，第二部分12”的上端面与第三部分13”的下端面连接，并且第一部分11’’的外侧面、第二部分12”的外侧面和第三部分13’’侧面连续。
罩体2’’，罩体2’’安装于基座1’’上。
微结构阵列3’’，微结构阵列3’’安装于罩体2’’的内侧面；微结构阵列3’’可以与罩体2’’一体注塑成型。
光传输管道(图中未示出)，光传输管道安装于基座1’’下。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
进一步，在一种较佳实施例中，第一等腰梯形的斜边的斜度大于第二等腰梯形的斜边的斜度，第二等腰梯形的斜边的斜度大于第三等腰梯形的斜边的斜度。
进一步，在一种较佳实施例中，还包括：独立透明衬底(图中未示出)，微结构阵列3’’设于独立透明衬底的一面，独立透明衬底的另一面安装于罩体2’’的内侧面。独立透明衬底可通过粘贴、或铆接、或其它方式固定在罩体2’’内。
进一步，在一种较佳实施例中，罩体2’’的上部设为四凌锥形，四凌锥的相对的两面分别设有微结构阵列3”，微结构阵列3”为若干排水平设置的光学元件阵列31”，每一光学元件阵列31”包括横向设置的若干微棱镜凸起311”，并且若干微棱镜凸起311”安装于独立透明衬底，独立透明衬底的另一面安装于罩体2’’的内侧面上。
进一步，在一种较佳实施例中，微棱镜凸起311’’的折射棱角设置满足照射到罩体2”上的入射光经由微棱镜凸起311”全反射进入光传输管道内。同排的光学元件阵列31’’的微棱镜凸起311’’可由不同折射率的透明材料制成。例如，第一排的光学元件阵列31”的若干微棱镜凸起311”的折射棱角使照射到罩体2”上的入射光41满足全反射的条件，这样此类光线均可通过不同的光学元件阵列31”全反射后进入光传输管道内，如反射光42所示。照射到罩体2’’上的入射光51不满足全反射的条件，此类光线可通过不同的微棱镜凸起311’’折射后进入光传输管道内，如折射光52所示，请参见图12所示。这样微棱镜凸起311”的设置可以使低角度光线经过折射或反射后进入光传输管道内，从而显著提高系统对低角度光线的采集效率，提高室内采光照明效果。
本发明的带有光线增强作用的集光器，能使不同角度的光线都能进入到光传输管道内。该集光器可与不同类型光传输管道配套使用，通过微结构阵列对低角度光线的收集作用，增加进入室内的光通量。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，包括：
基座，所述基座包括第一部分、第二部分和第三部分；所述第一部分截面为第一等腰梯形，所述第二部分截面为第二等腰梯形，所述第三部分截面为第三等腰梯形；所述第一部分的上端面安装于所述第二部分的下端面连接，所述第二部分的上端面与所述第三部分的下端面连接，并且所述第一部分的外侧面、所述第二部分的外侧面和所述第三部分的外侧面连续；
罩体，所述罩体安装于所述基座上；
微结构阵列，所述微结构阵列安装于所述罩体的内侧面；
光传输管道，所述光传输管道安装于所述基座下。
2.根据权利要求1所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，所述第一等腰梯形的斜边的斜度大于所述第二等腰梯形的斜边的斜度，所述第二等腰梯形的斜边的斜度大于所述第三等腰梯形的斜边的斜度。
3.根据权利要求1所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，还包括：独立透明衬底，所述微结构阵列设于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面。
4.根据权利要求3所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，所述微结构阵列包括若干圈光学元件阵列，每一圈所述光学元件阵列为若干微棱镜结构圆周阵列于半球形的所述罩体的轴线，并且若干所述微棱镜结构安装于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面上。
5.根据权利要求4所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，不同圈的所述光学元件阵列的所述微棱镜结构具有不同的折射棱角；不同圈的所述光学元件阵列使照射到所述罩体顶部不同高度的光线均可通过不同圈的所述光学元件阵列折射进入所述光传输管道内。
6.根据权利要求3所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，所述微结构阵列包括若干圈光学元件阵列，每一所述光学元件阵列为若干微透镜结构圆周阵列于半球形的所述罩体的轴线，并且若干所述微透镜结构安装于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面上。
7.根据权利要求6所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，不同圈的所述光学元件阵列的所述微透镜结构具有不同的焦距，不同圈的所述光学元件阵列使照射到所述罩体顶部不同高度处的光线，均可通过不同圈的所述光学元件阵列折射进入所述光传输管道内。
8.根据权利要求3所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，所述罩体的上部设为四凌锥形，所述四凌锥的相对的两面分别设有所述微结构阵列，所述微结构阵列为若干排水平设置的光学元件阵列，每一所述光学元件阵列为若干微棱镜凸起，并且若干所述微棱镜凸起安装于所述独立透明衬底的一面，所述独立透明衬底的另一面安装于所述罩体的内侧面上。
9.根据权利要求8所述一种带有光线增强作用的集光器，其特征在于，所述微棱镜凸起的折射棱角设置满足照射到所述罩体上的入射光经由所述微棱镜凸起全反射进入所述光传输管道内。
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