CN205191484U - 一种导光管采光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导光管采光装置，包括导光件、设于所述导光件光线入射端的采光件、以及设于所述导光件光线出射端的布光件，所述采光件为凹透镜构件，其凹面朝向所述导光件内部，所述凹透镜构件朝向所述导光件外部的一面为平面或向外凸起的凸面。该装置可显著扩大采光罩的采光范围，并在整个使用过程中始终保持采光效果处于满足实际应用要求的稳定范围内，能够对改善室内光环境和最大限度的实现照明节能起到更加积极的作用。

Description

一种导光管采光装置

技术领域

本实用新型涉及采光技术领域，特别是用于采集自然光对建筑内部等场所进行照明的导光管采光装置。

背景技术

天然采光对于改善室内光环境和实现节能具有重要的意义，导光管照明技术作为一种既经济节能，又能提高质量的照明系统，已成功运用于建筑室内、地下空间和一些易燃易爆的危险场所，发挥了良好的效果。

导光管采光的基本原理是，通过采光罩高效采集室外自然光线并导入系统内重新分配，再经过特殊制作的导光管传输后由底部的漫射装置把自然光均匀高效的照射到任何需要光线的地方，从黎明到黄昏，甚至阴天，导光管日光照明系统导入室内的光线仍然很充足。随着技术的发展，该系统已广泛应用于实际工程，

采光装置是太阳光导向系统的起点，它的功效决定所有后续工作是不是有意义，是整个系统最重要的部分，其设计选项应充分考虑当地的气候特点，如风沙较大的地区应考虑采用不易积灰和易于清洗的构造形式；以晴天为主的地区应考虑充分利用直射日光，如优化采光罩的形状，采用反光片或导光棱镜等措施，限制高角度的直射日光，提高低角度阳光的利用效率，以保证室内有相对稳定的光输出。

目前的采光装置最普遍采用的是没有太多光学性能的透明罩，比起透明罩先进一些的就是有光学设计的采光器，包括被动采光和主动采光两种方式，其中，被动采光主要采集天光、次要采集太阳光，因此虽然效率比较低成本低一些，安装维护都比较容易；主动采光技术的主要目的是采集太阳光，因此要跟随太阳光角度的变化而运动。

被动式采光中起采光作用的还是以洞口为主，采光罩大多只是起到防护和保温的作用，少量采光罩使用了反光镜辅助，还有更少量的采光罩采用了凸透镜，此类采光罩一方面采光范围小，采光效果差，另一方面受太阳高度角影响，早晚和中午的采光量差别很大，采光效果差且不稳定。

因此，如何扩大采光罩的采光范围，保证采光效果的稳定性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种导光管采光装置。该装置可显著扩大采光罩的采光范围，并在整个使用过程中始终保持采光效果处于满足实际应用要求的稳定范围内。

为实现上述目的，本实用新型提供一种导光管采光装置，包括导光件、设于所述导光件光线入射端的采光件、以及设于所述导光件光线出射端的布光件，所述采光件为凹透镜构件，其凹面朝向所述导光件内部。

优选地，所述凹透镜构件朝向所述导光件外部的一面为平面或向外凸起的凸面。

优选地，所述凹透镜构件为透明凹透镜。

优选地，所述凹透镜构件包括呈凹透镜造型的透明外壳及其内部盛装的透明液体。

优选地，所述透明液体为水或防冻液。

优选地，所述防冻液为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液。

优选地，所述凹透镜构件为菲涅尔透镜。

优选地，所述导光件设有在光路方向上位于所述凹透镜构件后侧的凸透镜。

优选地，所述导光件为导光管，所述凹透镜构件覆盖于所述导光管的光线入射端。

优选地，所述布光件为分光器或漫射器。

本实用新型利用凹透镜构件作为采光件来引导阳光，根据光的折射原理，三棱镜可以使光线偏折，凹透镜可以微分为无数个极小的三棱镜，因此在作为采光件时可增大采光口的光线入射光角度，又因为凹透镜会使得光线发散，减少垂直入射时的光线，因此在采光口可以调整采光口的效率，使其更加稳定适用，从而达到扩大采光范围，调整采光稳定性的目的，能够对改善室内光环境和最大限度的实现照明节能起到更加积极的作用。

在一种优选方案中，可使用呈凹透镜造型的透明外壳及其内部盛装的透明液体来构成凹透镜构件，且透明液体为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液等防冻液。这样，可以使采光件适应低温环境并提高折射率，从而突破地域、季节的限制，在温度较低的环境下也能正常采光，满足绝大部分地区的使用要求。

附图说明

图1为本实用新型所提供导光管采光装置的一种具体实施方式的局部示意图；

图2为图1中所示采光件扩大采光范围的光路示意图；

图3为图1中所示采光件减少垂直入射光线的光路示意图；

图4为液体形式的凹透镜构件的结构示意图。

图中：

1.采光罩11.外壳12.透明液体2.导光管

具体实施方式

本实用新型的核心在于利用凹透镜引导阳光，达到扩大采光范围，调整光线强度，使整体采光效果更好的目的。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供导光管采光装置的一种具体实施方式的局部示意图。

如图所示，在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的导光管采光装置，主要由采光罩1、导光管2及漫射器(图中未示出)等部件构成，其中，采光罩1设于导光管2的光线入射端，用于采集其所在环境中的光线，并将光线输送到导光管2中，然后由导光管2将光线沿管路方向继续输送，漫射器设于导光管2的光线出射端，导光管2中的光线最终从漫射器向外输出，用于建筑室内、地下空间和一些易燃易爆危险场所的照明，采光罩1为玻璃材质的透明凹透镜，其凹面区域朝向导光管2内部，采光罩的另一面为向外凸起的凸面。

请参考图2、图3，图2为图1中所示采光件扩大采光范围的光路示意图；图3为图1中所示采光件减少垂直入射光线的光路示意图。

如图中箭头所示，光线经过采光罩1后，传播方向发生改变，根据光的折射原理，三棱镜可以使光线偏折，凹透镜可以微分为无数个极小的三棱镜，因此在作为采光件时可增大采光口的光线入射光角度，又因为凹透镜会使得光线发散，减少垂直入射时的光线，因此在采光口可以调整采光口的效率，使其更加稳定适用，从而达到扩大采光范围，调整采光稳定性的目的，能够对改善室内光环境和最大限度的实现照明节能起到更加积极的作用。

请参考图4，图4为液体形式的凹透镜构件的结构示意图。

除了玻璃材质的透明凹透镜之外，凹透镜构件还可以有其他形式，例如其外壳11为透明的凹透镜造型，并在中空的内部盛装透明液体12，透明液体12可以是水或防冻液。

纯水的折射率在1.33左右，但水的低温凝固特性限制了它的应用范围，为了适应低温环境并提高水的折射率，可以采用高浓度氯化钠水溶液。浓度23％的浓盐度氯化钠水溶液的折射率在1.37左右，其全反射临界角为arcsin(1/1.37)＝46.88度。最关键的是，这个浓度下的氯化钠水溶液凝固点为-21.2℃，可以在国内大部分地区使用，在温度更低的地区则可以使用氯化钙水溶液，它的凝固点最低可到达-55℃，足以满足全国所有地区使用要求(我国现有气象资料中的极端最低气温记录是在1969年2月13日漠河产生的-52.3℃)。

当然，除了透明液体形式的凹透镜构件之外，凹透镜构件还可以采用菲涅尔透镜。

在实际应用中，上述凹透镜构件可以使用一面为平面另一面为凹面的透镜，对生产制作更为有利，如果采用外表面向外凸出的凹透镜可以使采光范围达到甚至超过180度，对采光效果更为有利。

此外，还可以在凹透镜构件之后增加一凸透镜，增加光线的传播距离。减少反射次数，减少衰减，而漫射器也可以替换为分光器等其他类型的布光件。

以上对本实用新型所提供的导光管采光装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种导光管采光装置，包括导光件、设于所述导光件光线入射端的采光件、以及设于所述导光件光线出射端的布光件，其特征在于，所述采光件为凹透镜构件，其凹面朝向所述导光件内部。

2.根据权利要求1所述的导光管采光装置，其特征在于，所述凹透镜构件朝向所述导光件外部的一面为平面或向外凸起的凸面。

3.根据权利要求1所述的导光管采光装置，其特征在于，所述凹透镜构件为透明凹透镜。

4.根据权利要求1所述的导光管采光装置，其特征在于，所述凹透镜构件包括呈凹透镜造型的透明外壳及其内部盛装的透明液体。

5.根据权利要求4所述的导光管采光装置，其特征在于，所述透明液体为水或防冻液。

6.根据权利要求5所述的导光管采光装置，其特征在于，所述防冻液为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液。

7.根据权利要求1所述的导光管采光装置，其特征在于，所述凹透镜构件为菲涅尔透镜。

8.根据权利要求1所述的导光管采光装置，其特征在于，所述导光件设有在光路方向上位于所述凹透镜构件后侧的凸透镜。

9.根据权利要求1至8任一项所述的导光管采光装置，其特征在于，所述导光件为导光管，所述凹透镜构件覆盖于所述导光管的光线入射端。

10.根据权利要求9所述的导光管采光装置，其特征在于，所述布光件为分光器或漫射器。