CN109140368A - 一种具有单向导光功能的采光罩 - Google Patents

一种具有单向导光功能的采光罩 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有单向导光功能的采光罩，包括：一第一导光层、一第二导光层和若干棱镜，所述第一导光层设于所述第二导光层的上方，所述第一导光层的外周与所述第二导光层的外周连接，所述第一导光层与所述第二导光层之间形成空间，若干所述棱镜均设于所述空间内，若干所述棱镜密集排布于所述第二导光层的上端面上，若干所述棱镜均呈锥形设置，每一所述棱镜的一底面均呈正三角形设置，每一所述棱镜的三侧面均呈等腰直角三角形设置。本发明不仅能够使正午太阳直射的光线散射开，从而使进入室内的光线更加均匀、柔和，而且能保证进入导光管内的光线不被反射回外部环境中，光线可以被系统充分利用，提高了采光效率。

Description

一种具有单向导光功能的采光罩
技术领域
本发明涉及导光管采光设备的技术领域，尤其涉及一种具有单向导光功能的采光罩。
背景技术
当前，随着化石能源的日益缺少及人们保护环境的要求，人们对风能及太阳能等可再生资源进行了广泛的研究。而太阳能的利用就是最主要的成果，相比太阳能热、光伏的应用，太阳能导光管采光系统的应用则是近二十年来才发展逐步成熟的行业，尤其是我们国内发展也是这几年而已。
导光管采光系统，其基本结构都是在屋顶有一采光罩，通过导光管连接采光罩到室内，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，在管道内经数次反射后通过天花板上的通光孔照射到漫射器上，然后进入室内提供照明。
现有的导光管采光系统一般应用在办公室、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。采光罩是光导照明系统的重要部件，起到采集光线，保护导光管采光系统的重要作用，由于半球形或复合弧形采光罩优良的采光效率、不积水与具有一定的自洁能力的特性，使得该类采光罩成为光导照明系统上最主流的选用形式。但传统的半球形采光罩或复合弧形采光罩均为内外表面光滑的壁面，忽略了由于日间太阳高度角随时间变化而导致采光罩可采集到的光线强弱亦随时间变化的影响，例如正午时候太阳光直射入采光罩，使得光导管输出光线过强，而到了傍晚，太阳高度角比较小时，太阳光几乎与地面水平穿透采光罩，使得导光管内的光线严重不足。为了解决以上问题，通常的技术方案是增加低角度光线进入管道内的比例，主要是在采光罩内表面增加菲涅尔透镜形式的齿状结构，使得任意方向的光线经过采光罩时，均能通过齿结构折射入光导管内，增加输入光通量，达到日间较为均匀的出光效果。
然而，现有技术上的采光罩不能有效地阻止导光管内的光线经多次反射后返回采光罩从而溢出采光罩，造成采光系统的采光效率较低，同时，当导光管内设置照明灯具时，有近一半的光线通过透明采光罩传输到室外。
发明内容
针对现有的采光罩的采光效率较低存在的上述问题，现提供一种旨在提高采光效率的具有单向导光功能的采光罩。
具体技术方案如下：
一种具有单向导光功能的采光罩，包括：一第一导光层、一第二导光层和若干棱镜，所述第一导光层设于所述第二导光层的上方，所述第一导光层的外周与所述第二导光层的外周连接，所述第一导光层与所述第二导光层之间形成空间，若干所述棱镜均设于所述空间内，若干所述棱镜密集排布于所述第二导光层的上端面上，若干所述棱镜均呈锥形设置，每一所述棱镜的一底面均呈正三角形设置，每一所述棱镜的三侧面均呈等腰直角三角形设置。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，所述第一导光层呈弧面设置。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，所述第一导光层呈平面设置。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，所述第二导光层呈弧面设置。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，所述第二导光层呈平面设置。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，若干所述棱镜靠近所述第一导光层的锥部均与所述第一导光层之间形成间隙。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，每一所述棱镜的底面边长分别不相同，每一所述棱镜的高分别不相同。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，所述第二导光层与若干所述棱镜一体成型。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，所述第一导光层的上表面涂设有自清洁纳米材料。
上述的具有单向导光功能的采光罩，其中，所述采光罩由高透光材料制成。
上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：
本发明采光罩的第一导光层与第二导光层之间设置棱镜，不仅能够使正午太阳直射的光线散射开，从而使进入室内的光线更加均匀、柔和，而且能保证进入导光管内的光线不被反射回外部环境中，光线可以被系统充分利用，提高了采光效率，并且棱镜的规格各不相同，可以提高低角度光线进入导光管内的比例，从而增加导光管内的光通量。
附图说明
图1为本发明一种具有单向导光功能的采光罩的第一实施例的整体结构示意图；
图2为本发明一种具有单向导光功能的采光罩的第二实施例的整体结构示意图；
图3为本发明一种具有单向导光功能的采光罩的第三实施例的整体结构示意图；
图4为本发明一种具有单向导光功能的采光罩中棱镜对光线平行反射的示意图；
附图中：1、第一导光层；2、第二导光层；3、棱镜。
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。
第一实施例：
图1为本发明一种具有单向导光功能的采光罩的第一实施例的整体结构示意图，如图1所示，示出了一种较佳实施例的具有单向导光功能的采光罩，包括：一第一导光层1、一第二导光层2和若干棱镜3，第一导光层1设于第二导光层2的上方，第一导光层1的外周与第二导光层2的外周连接，第一导光层1与第二导光层2之间形成空间。优选地，空间内由空气、纯氮气或其他惰性气体填充。
进一步，作为一种较佳的实施例，若干棱镜3均设于空间内，若干棱镜3均呈锥形设置，每一棱镜3的一底面均呈正三角形设置，每一棱镜3的三侧面均呈等腰直角三角形设置，棱镜3基于全反射作用，可以使从特定方向进入棱镜3中的光线被平行反射回去，从而使该装置达到单向导通的效果，能保证进入导光管内的光线不被反射回外部环境中，而且能够使正午太阳直射的光线散射开，从而使进入室内的光线更加柔和。
本发明的若干棱镜3密集排布于第二导光层2的上端面上。优选地，第二导光层2与若干棱镜3一体成型或者若干棱镜3通过粘贴等工艺附着在第二导光层2上端面上。
进一步，作为一种较佳的实施例，第一导光层1呈弧面设置。优选地，第一导光层1呈球面状设置。本发明中第一导光层1可以为不同形状的曲面构成。优选地，第一导光层1可以由多个不同曲率半径的球面组合而成。
进一步，作为一种较佳的实施例，第二导光层2呈平面设置。
优选地，第一导光层1与第二导光层2由相同材料制成，第一导光层1与第二导光层2一体成型。
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。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1所示，若干棱镜3靠近第一导光层1的锥部均与第一导光层1之间形成间隙。
本发明的进一步实施例中，每一棱镜3的底面边长分别不相同，每一棱镜3的高分别不相同，可以提高低角度光线进入管道内的比例，从而增加使管道内的光通量。
本发明的进一步实施例中，第一导光层1的上表面涂设有自清洁纳米材料，自清洁纳米材料具有更好的自清洁能力，避免粉尘积累。
本发明的进一步实施例中，采光罩由高透光材料制成。优选地，高透光材料例如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
优选地，若干棱镜均由透明材料制成。
第二实施例：
图2为本发明一种具有单向导光功能的采光罩的第二实施例的整体结构示意图，如图2所示，第二实施例的主体结构与第一实施例相同，不同之处在于：第一导光层1呈弧面设置。
进一步，作为一种较佳的实施例，第二导光层2呈弧面设置。优选地，第二导光层2呈球面状设置。本发明中第二导光层2可以为不同形状的曲面构成。优选地，第二导光层2可以由多个不同曲率半径的球面组合而成。
第三实施例：
图3为本发明一种具有单向导光功能的采光罩的第三实施例的整体结构示意图，如图3所示，第三实施例的主体结构与第一实施例相同，不同之处在于：第一导光层1呈平面设置。
进一步，作为一种较佳的实施例，第二导光层2呈平面设置。优选地，第一导光层1的外周与第二导光层2的外周可以不连接。
图4为本发明一种具有单向导光功能的采光罩中棱镜对光线平行反射的示意图从棱镜3的底面入射光线A(B)经过棱镜作用后被平行反射出形成光线A’(B’)，即反射光A’(B’)与入射光A(B)平行。而从棱镜的侧面入射的光线C，经过棱镜后，其光线被折射形成C’，C’进入导光管内。
本发明的该结构可以最大限度利用室外太阳光，增强太阳低角度入射时进入导光管内的光通量，延长系统在早晚太阳高度角较小时的采光时间，从而提高室内自然采光的利用时间；还可以调节在中午太阳高度角大时进入导光管的光通量，因为中午太阳辐射强，棱镜对光线折射还可以使入射光线更加均匀。
本发明不仅能够使正午太阳直射的光线散射开，从而使进入室内的光线更加均匀、柔和，而且能保证进入导光管内的光线不被反射回外部环境中，光线可以被系统充分利用，提高了采光效率，并且棱镜的规格各不相同，可以提高低角度光线进入导光管内的比例，从而增加导光管内的光通量。
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，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 (10)

1.一种具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，包括：一第一导光层、一第二导光层和若干棱镜，所述第一导光层设于所述第二导光层的上方，所述第一导光层的外周与所述第二导光层的外周连接，所述第一导光层与所述第二导光层之间形成空间，若干所述棱镜均设于所述空间内，若干所述棱镜密集排布于所述第二导光层的上端面上，若干所述棱镜均呈锥形设置，每一所述棱镜的一底面均呈正三角形设置，每一所述棱镜的三侧面均呈等腰直角三角形设置。
2.根据权利要求1所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，所述第一导光层呈弧面设置。
3.根据权利要求1所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，所述第一导光层呈平面设置。
4.根据权利要求2所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，所述第二导光层呈弧面设置。
5.根据权利要求2或3所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，所述第二导光层呈平面设置。
6.根据权利要求1所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，若干所述棱镜靠近所述第一导光层的锥部均与所述第一导光层之间形成间隙。
7.根据权利要求1所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，每一所述棱镜的底面边长分别不相同，每一所述棱镜的高分别不相同。
8.根据权利要求1所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，所述第二导光层与若干所述棱镜一体成型。
9.根据权利要求1所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，所述第一导光层的上表面涂设有自清洁纳米材料。
10.根据权利要求1所述具有单向导光功能的采光罩，其特征在于，所述采光罩由高透光材料制成。
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