CN109724055B - 一种组合面体聚光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合面体聚光系统，所述聚光系统为组合多面体结构的腔壳，所述组合多面体结构的腔壳上半部分为半球结构（2），下半部分为正十二面体结构（3）；腔壳内壁涂有漫反射材料涂层；半球结构（2）上开有一个以上非均入光口（1），正十二面体结构（3）下方有一个口径逐渐变小的多边形聚光通道（4），多边形聚光通道（4）底部为多边形出光口区域（5）；解决了现有技术的聚光系统结构单一、难以在小口径出口得到高通量的汇聚光，难以实现多种类型多种颜色光线的自由混合等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于聚光技术领域，特别是涉及一种组合面体聚光系统。
背景技术：
为得到比光源本身发光强度更强烈且更均匀的照度，一般采用聚光系统实现，而聚光系统一般采用组合面体结构实现，组合面体结构可以用于采集吸收混合光（光源可选取LED或激光等），得到高通量且具有优质均匀度的照明系统，应用在照明工程研究中；其次，可以作为一种高效聚光结构应用在太阳能应用工程领域，将太阳辐射采集吸收转化为人们日常生活所需的内能；也可以作为均匀光源集中器应用在光学实验中，测量光辐照度、光谱强度等参数；作为一种聚光结构或者是光源系统输出照度均匀、高亮度的光线，用于机器视觉检测、生物医学成像、光学遥感仪器校验等众多领域。
现有技术的聚光系统结构单一、难以在小口径出口得到高通量的汇聚光，难以实现多种类型多种颜色光线的自由混合。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种组合面体聚光系统，以解决现有技术的聚光系统结构单一、难以在小口径出口得到高通量的汇聚光，难以实现多种类型多种颜色光线的自由混合等技术问题。
本发明的技术方案：
一种组合面体聚光系统，所述聚光系统为组合多面体结构的腔壳，所述组合多面体结构的腔壳上半部分为半球结构，下半部分为正十二面体结构；腔壳内壁涂有漫反射材料涂层；半球结构上开有一个以上非均入光口，正十二面体结构下方有一个口径逐渐变小的多边形聚光通道，多边形聚光通道底部为多边形出光口区域。
所述非均入光口等距离阵列分布，任意两个非均入光口所在面不在组合面体的同一个径向上。
漫反射材料涂层的材料为氧化镁或硫酸钡。
半球结构内层与正十二面体结构的衔接处封闭连接。
非均入光口处设置有外置光源，所述外置光源为LED、激光或太阳光的混合光。
任意一个非均入光口与多边形出光口区域的方向不能径向相对。
多边形出光口区域设置有接收装置，接收装置为信号处理器、光学探测仪器或温度传感器。
本发明的有益效果：
本发明设计了一种上部分为半球体，下部分为正十二面体的组合面体形状，在减小了聚光系统体积的同时，可以将光束大幅度往上半球反射，增加内部光线漫反射次数，提高出射光线的均匀度。
本发明与常规的聚光系统相比，增加了口径逐渐变小的聚光通道，可以在小口径处得到高通量的汇聚光，提高光源均匀性以及光的汇聚效果。
本发明等距离阵列分布的多个入光口，可以自主选择多种光源，根据实际需要调配出大功率、高通量的混合光。
对本发明组合面体内表面设置漫反射涂层保证了良好的漫反射效果；喷涂材料选取具有高反射性能的物质，如氧化镁或硫酸钡等；提高了混合光的高通量和均匀度效果。
本发明设计紧凑、高效、合理，解决了现有技术的聚光系统设备体积大、光线汇聚效果以及均匀度不佳、投入成本高昂等问题。
可以在小口径处得到高通量的均匀光，提高光的汇聚效果与出光均匀度，降低聚光系统开发成本，为太阳能光伏技术领域、实验室光学成像应用、机器视觉检测、照明工程研究等领域的聚光系统结构设计提供参考价值。
解决了现有技术的聚光系统结构单一、难以在小口径出口得到高通量的汇聚光，难以实现多种类型多种颜色光线的自由混合等技术问题。
附图说明：
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式：
一种组合面体聚光系统，所述聚光系统为组合多面体结构的腔壳，所述组合多面体结构的腔壳上半部分为半球结构2，下半部分为正十二面体结构3；腔壳内壁涂有漫反射材料涂层；半球结构2上开有一个以上非均入光口1，正十二面体结构3下方有一个口径逐渐变小的多边形聚光通道4，多边形聚光通道4底部为多边形出光口区域5。
所述非均入光口1等距离阵列分布，任意两个非均入光口1所在面不在组合面体的同一个径向上。
漫反射材料涂层的材料为氧化镁或硫酸钡。
半球结构2内层与正十二面体结构3的衔接处封闭连接；避免内部光线泄露。
非均入光口1处设置有外置光源，所述外置光源为LED、激光或太阳光的混合光。选取发光二极管（LED），基于其功耗小、成本低、易于控制安装等优点。也可以选用激光作为光源，相比灯泡来说激光的光线更加纯正，亮度更高、寿命更长、稳定性更高。
将非均入光口1数量设计大于1个，可以调整非均入光口1以及外置光源的朝向、光源类型、数量、颜色等参数可以进行设置，进一步提高聚光度与光通量。
为防止光线直射到出光口，对出射光均匀度造成影响，应保证光线在组合面腔体之中有足够多的反射次数，因此任意一个非均入光口1与多边形出光口区域5的方向不能径向相对。
多边形出光口区域5设置有接收装置，接收装置为信号处理器、光学探测仪器或温度传感器；通过对出光口处的光学参数进行收集与检测，对聚光系统进行优化与改进。
Claims (5)
1.一种组合面体聚光系统，其特征在于：所述聚光系统为组合多面体结构的腔壳，所述组合多面体结构的腔壳上半部分为半球结构（2），下半部分为正十二面体结构（3）；腔壳内壁涂有漫反射材料涂层；半球结构（2）上开有一个以上非均入光口（1），正十二面体结构（3）下方有一个口径逐渐变小的多边形聚光通道（4），多边形聚光通道（4）底部为多边形出光口区域（5）；漫反射材料涂层的材料为氧化镁或硫酸钡；任意一个非均入光口（1）与多边形出光口区域（5）的方向不能径向相对。
2.根据权利要求1所述的一种组合面体聚光系统，其特征在于：包括多个非均入光口（1），多个非均入光口（1）等距离阵列分布，任意两个非均入光口（1）所在面不在组合面体的同一个径向上。
3.根据权利要求1所述的一种组合面体聚光系统，其特征在于：半球结构（2）内层与正十二面体结构（3）的衔接处封闭连接。
4.根据权利要求1所述的一种组合面体聚光系统，其特征在于：非均入光口（1）处设置有外置光源，所述外置光源为LED、激光或太阳光的混合光。
5.根据权利要求1所述的一种组合面体聚光系统，其特征在于：多边形出光口区域（5）设置有接收装置，接收装置为信号处理器、光学探测仪器或温度传感器。
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