CN201449463U - 高效漏斗式集光器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及光的收集和浓缩以及提高其与光纤的偶合效率，特征是：由多进一出光纤，光锥，普通光纤这三大基本部件为主，一个或一组光学凸透镜为辅的可多变组合的集光器。集光器的主要结构是多进一出的光纤的出口处连接着光锥的大通光面一端，光锥的小通光面连接着普通的光纤。在多进一出光纤出口处与光锥之间和光锥与普通光纤之间可以单独或者同时加入凸透镜。其特点是：结构简单，成本低，发热小，光损量低，可以将已经经过浓缩的光线再次浓缩，使光纤使用量大大减少，从而降低光纤的使用成本，减少资源浪费，如用在太阳光传导器中可以使太阳光传导器具备对不同光纤的兼容性。

Description

高效漏斗式集光器
技术领域
本实用新型涉及光的收集和浓缩以及提高其与光纤的偶合效率，适用于将多根光纤的光浓缩后通过普通的光纤将光传输到其他地方提供照明，特别适用于太阳光导入器。
技术背景
灯光是人们日常生活中不可缺少的一部分，即使是白大，许多人类的休息，活动和办公场所都需要使用到人造光源，并且人造光源现在已经占据我国电力消费总量相当大的一部分。为了减少白大开灯所耗费的能源，不少公司已经研发出一些使用透镜将太阳光汇聚并通过光纤传导到室内使用的太阳光导入器。但由于这些产品目前存在着尺寸小，普通光纤的光的收集和传输效率低和光纤价格昂贵等缺陷，一直限制着此类产品的推广和普及。虽然目前已有一些技术方案用来汇聚光线来节约光纤成本，但是这些方案存在着结构复杂，成本高，光损量高等缺陷。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单，成本低，发热小，光损量低，可将光从多根光纤浓缩汇聚起来通过普通光纤传输到其他地方的高效漏斗式集光器。
本实用新型的目的是通过以下方案来实现的：
本高效漏斗式集光器由多进一出光纤，光锥，普通光纤这三大基本部件为主，一个或一组光学凸透镜为辅的可多变组合的集光器。集光器的主要结构是多进一出的光纤的出口处连接着光锥的大通光面一端，光锥的小通光面连接着普通的光纤。在多进一出光纤出口处与光锥之间和光锥与普通光纤之间可以单独或者同时加入凸透镜。
在本实用新型中，所述多进一出光纤由玻璃、石英或者耐高温的塑料光纤集束而成；光锥由包上高反射材料涂层的玻璃或石英制作而成的圆柱体光锥，还可以是内壁镀上高反射金属薄膜的空心圆柱体光锥。高反射材料涂层和高反射金属薄膜的作用是减少光在光锥内汇聚时的损失和保护光锥；普通光纤可由玻璃、石英或塑料等光纤集束而成；多进一出光纤与光锥间的凸透镜的作用是减少光在光锥内反射的次数；光锥与普通光纤间的凸透镜的作用是减少光从光锥进入普通光纤的入射角，提高光在普通光纤的传输效率。
光锥的大通光面的直径D主要由多进一出光纤的出口处的直径决定，光锥的大通光面的面积大于或等于多进一出光纤的出口处面积；光锥的小通光面的直径d由普通光纤的直径决定，光锥的小通光面的面积小于或等于普通光纤通光面的面积。光锥的长度L＝20～200mm，主要根据产品设计要求次定。
本漏斗式集光器的工作原理是：成组设置的采光设备采集光线后通过多进一出光纤进入到光锥的大通光面一端，进入光锥的光线经过一次或数次的反射后汇聚起来从光锥的小通光面一端进入普通光纤，然后传输到其他地方。
本高效漏斗式集光器的工作原理是：成组设置的采光设备采集光线后通过多进一出光纤进入到光锥的大通光面一端，当一个凸透镜放置在多进一出光纤的出口处与光锥之间时，光线通过凸透镜时光的路径被改变，使一部分进入光锥的光线本来需要在光锥内被数次反射而现在却只需要被反射一次或完全不需要被反射就可以到达光锥的小通光面一端.在此过程中这部分的光在光锥里的传输的路程减少了，被反射的次数减少了，从而光通过光锥的损失就减少了.当光线从光锥的小通光面进入普通光纤时，有相当大部分的光的出射角度由于大于普通光纤的数值孔径所限定的角度，这部分的光无法通过普通光纤正常传输，以致浪费了相当大部分的光能.在光锥的小通光面一端与普通光纤之间加入一个凸透镜，可以使得光从光锥的小通光面出来时的出射角度减少，选择适当尺寸的凸透镜，可以使得光的出射角度减少到普通光纤的数值孔径所限定的角度，这使得光的传输效率大大地提高.
本实用新型的优点是结构简单，成本低，发热小，光损量低，可以将已经经过浓缩的光线再次浓缩，使光纤使用量大大减少，从而降低光纤的使用成本，减少资源浪费，如用在太阳光传导器中可以使太阳光传导器具备对不同光纤的兼容性。
附图说明
图1为本实用新型的高效率配置的完整外型图。
图2为本实用新型的基本配置和工作示意图。
图3为本实用新型的高效率配置的工作示意图。
图4至图8为本实用新型的可替换光锥的形状的侧面外型图。
图9为本实用新型的可使用的一种高效光锥的侧面剖示图。
图10为本实用新型的可使用的一种高效光锥的正面俯视图。
具体实施方式
本实用新型以下结合附图作进一步描述：
如图1所示：本高效漏斗式集光器由多进一出光纤(1)、光锥(2)、普通光纤(4)这三大基本部件为主，一个(5)或一组(5和6)光学凸透镜为辅的可多变组合的集光器。集光器的主要结构是多进一出的光纤(1)的出口处连接着光锥的大通光面一端(2-1)，光锥的小通光面(2-2)连接着普通的光纤(4)。在多进一出光纤(1)出口处与光锥大通光面(2-1)之间和光锥小通光面(2-2)与普通光纤(4)之间可以单独或者同时加入凸透镜(5和6)，凸透镜由内壁镀有高反射材料涂层(10)的空心圆柱体固定和保护着。
如图1所示：在本实用新型中，所述多进一出光纤(1)由玻璃、石英或者耐高温的塑料光纤集束而成；光锥(2)由包上高反射材料涂层(3)的玻璃或石英制作而成的圆柱体光锥，还可以是内壁镀上高反射金属薄膜(3)的空心圆柱体光锥；普通光纤(4)可由玻璃、石英或塑料等光纤集束而成；多进一出光纤(1)与光锥(2)间的凸透镜(6)的作用是减少光在光锥内反射的次数；光锥(2)与普通光纤(4)间的凸透镜(5)的作用是减少光从光锥进入普通光纤(4)的入射角，提高光在普通光纤的传输效率；(7)是填充了空气或者折射率低于凸透镜材料空隙。
如图2所示：成组设置的采光设备(9)采集光线(8)后通过多进一出光纤(1)进入到光锥(2)的大通光面一端，进入光锥的光线(8)经过一次或数次的反射后汇聚起来从光锥的小通光面一端进入普通的光纤(4)传输到其他地方。
如图3所示：成组设置的采光设备(9)采集光线(8)后通过多进一出光纤(1)进入到光锥(2)的大通光面一端，当一个凸透镜(6)放置在多进一出光纤(1)的出口处与光锥(2)之间时，光线通过凸透镜(6)时光的路径被改变，使一部分进入光锥的光线(8)本来需要在光锥内被数次反射而现在却只需要被反射一次或完全不需要被反射就可以到达光锥的小通光面一端。在此过程中这部分的光在光锥(2)里的传输的路程减少了，被反射的次数减少了，从而光通过光锥的损失就减少了。当光线从光锥的小通光面进入普通光纤(4)时，有相当大部分的光的出射角度由于大于普通光纤的数值孔径所限定的角度，这部分的光无法通过普通光纤正常传输，以致浪费了相当大部分的光能。在光锥(2)的小通光面一端与普通光纤(4)之间加入一个凸透镜(5)，可以使得光从光锥的小通光面出来时的出射角度减少，选择适当尺寸的凸透镜(5)，可以使得光的出射角度减较少到普通光纤的数值孔径所限定的角度。这使得光的传输效率大大地提高。

Claims (2)

1.一种高效漏斗式集光器，其特征是由多进一出光纤(1)、光锥(2)、普通光纤(4)这三大基本部件为主，一个(5)或一组(5和6)光学凸透镜为辅的可多变组合的集光器，集光器的主要结构是多进一出的光纤(1)的出口处连接着光锥的大通光面一端(2-1)，光锥的小通光面(2-2)连接着普通的光纤(4)，在多进一出光纤(1)出口处与光锥大通光面(2-1)之间和光锥小通光面(2-2)与普通光纤(4)之间可以单独或者同时加入凸透镜(5和6)。
2.根据权利要求1所述的高效漏斗式集光器，其特征在于使用的光锥(2)由包上高反射材料涂层(3)的玻璃或石英制作而成的圆柱体光锥，还可以是内壁镀上高反射金属薄膜(3)的空心圆柱体光锥。
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