CN220117561U - 一种点式采光结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种点式采光结构，包括多个设置在建筑屋面上的采光天窗，采光天窗的下方光路上设有透镜层，透镜层为折射凹透镜结构。与现有技术相比，本实用新型在采光天窗的下方光路上增加一道光路透镜层，这一光路透镜层的原理是利用透镜折射光线，与漫射器的散射作用不同，透镜层在不减损透光率的条件下将阳光直线光路改变成扩散光路，可以减少阳光直射光斑，扩大照射范围，从而提高点式采光布局的采光质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑采光技术领域，尤其是涉及一种点式采光结构。
背景技术
工业建筑屋面上一般设置自然采光方案，包括点式采光和带状采光两种，点式采光方案平面布局如图1所示，带状采光方案平面布局如图2所示，对比带状采光，点式采光的优势在于布局分散，能用同等的采光率获得比较均匀的室内照明，即提高了采光质量，并且点式布置有助于将采光设备组件设计成工厂一体化制作、施工现场直接装安装到屋面上的形式，有效提高产品安装质量和防风防雨能力。
点式采光的施作方法已有两类很成熟的技术方案，第一类采用以FRP材料制成的与屋面瓦外形一致，平面贴合的采光瓦，如图3所示；第二类是突出于屋面层之上，用PC或玻璃作为透光材料的采光天窗，如图4所示。在第二类采光方案中，所使用的透光材料大多是全透明的(少量乳白色配置的透光率低到16％，采光效果不佳)，其透光率能达到80％以上，但全透明材料也使得阳光能无阻挡直射入室内，出现明亮的光斑，如图6、图7所示，采光质量不高，工作中还会干扰正常的生产活动。
现有技术中，有针对第二类采光方案的改进方案，即光导器产品，如图5所示，在采光天窗中采用漫射器达到散射自然光线的作用，但这种产品成本高且采光尺寸受限，漫射器利用毛糙透光材料散射原理，也会损耗进入室内的光照，用于工业建筑成本高且采光量少。因此，有必要提出新的改进方案，解决采光方案中的光斑问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种点式采光结构。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种点式采光结构，包括多个设置在建筑屋面上的采光天窗，所述采光天窗的下方光路上设有透镜层，所述透镜层为折射凹透镜结构。
进一步地，所述透镜层为标准凹透镜。
进一步地，所述透镜层为负曲率的菲涅尔透镜。
进一步地，所述采光天窗的内侧壁还设有反射层。
进一步地，所述透镜层的形状适配采光天窗的形状。
进一步地，采光天窗的形状包括但不限于矩形、条形、曲线形式。
进一步地，所述透镜层为树脂材料制成的折射凹透镜结构。
进一步地，所述透镜层为模印方式制作的折射凹透镜结构。
进一步地，所述透镜层为轧辊方式制作的折射凹透镜结构。
进一步地，所述透镜层的端部设有第一连接件，所述采光天窗的底部设有第二连接件，所述第一连接件和第二连接件相互配合。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)在采光天窗的下方光路上增加一道光路透镜层，这一光路透镜层的原理是利用透镜折射光线，与漫射器的散射作用不同，透镜层在不减损透光率的条件下将阳光直线光路改变成扩散光路，可以减少阳光直射光斑，扩大照射范围，从而提高点式采光布局的采光质量。
(2)同时，透镜层为折射凹透镜结构，采用虚焦点设计，光路没有阳光聚焦点，不会产生集中热点点燃建筑材料。
(3)透镜层是片状结构，重量轻，可以在不改动或少改动原始设计的情况下组合到点式采光组件中，降低了改造成本。
(4)在采光天窗的内侧壁增加高反射层，将照射在采光天窗的内侧壁上的斜射的阳光反射后导入光路透镜层，增加室内采光量。
(5)使用负曲率的菲涅尔透镜作为光路透镜层，进一步降低了透镜层的重量。
附图说明
图1为点式采光方案平面布局示意图；
图2为带状采光方案平面布局示意图；
图3为采光瓦方案示意图；
图4为采光天窗方案示意图；
图5为导光管采光系统示意图，(a)为半球形集光器，(b)为平板形集光器；
图6为阳光进入采光天窗的断面示意图；
图7为阳光通过采光天窗在室内形成光斑示意图；
图8为本申请中采光天窗增加透镜层示意图；
图9为阳光通过本申请在室内形成扩散光路示意图；
图10为标准凹透镜示意图；
图11为本申请中采光天窗增加透镜层和反射层示意图；
图12为阳光通过本申请在室内形成扩散光路示意图；
图13为负曲率菲涅尔透镜示意图；
附图标记：
图3：1、檐口，2、金属屋面瓦，3、FRP采光瓦；
图4：4、开启电机，5、气撑杆；
图5：6、集光器，7、导光管，8、漫射器，9、防雨装置，10、安装基座，11、结构层，12、屋(地)面完成层，13、天花板；
图6：14、采光天窗；
图7：14、采光天窗，15、亮斑区，16、参考平面；
图8：14、采光天窗，17、透镜层，18、光路透镜层的焦平面，19、光路透镜层的虚焦点；
图9：14、采光天窗，16、参考平面，17、透镜层，18、光路透镜层的焦平面，20、较为均匀的照明区；
图10：标准凹透镜；
图11：14、采光天窗，17、透镜层，18、光路透镜层的焦平面，19、光路透镜层的虚焦点，21、反射层，22、经采光天窗内侧面反射后增加入射光线；
图12：16、参考平面，18、光路透镜层的焦平面，19、光路透镜层的虚焦点，20、较为均匀的照明区；
图13：负曲率菲涅尔透镜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1：
一种点式采光结构，包括多个设置在建筑屋面上的采光天窗14，采光天窗14的下方光路上设有透镜层17，透镜层17为折射凹透镜结构，透镜层17的焦平面18和虚焦点19如图8、9所示。
本申请在采光天窗14的下方光路上增加一道光路透镜层17，这一光路透镜层17的原理是利用透镜折射光线，与漫射器的散射作用不同，透镜层17在不减损透光率的条件下将阳光直线光路改变成扩散光路(如图8、图9所示)，在参考平面16形成较为均匀的照明区20，可以减少阳光直射光斑，扩大照射范围，从而提高点式采光布局的采光质量。同时，透镜层17为折射凹透镜结构，采用虚焦点设计，光路没有阳光聚焦点，不会产生集中热点点燃建筑材料。且透镜层17是片状结构，重量轻，可以在不改动或少改动原始设计的情况下组合到点式采光组件中，降低了改造成本。
关于透镜层17的焦距和折射率等参数，可以经过光线追踪算法合理设计、配置采光天窗14的间距、开口宽度、采光天窗14深度、光路透镜层17的焦距和折射率等参数，使得参考平面16的光照达到相关技术标准所要求的均匀化要求。参考平面16即建筑内部的地面或者需要考虑光照要求的水平面。
在透镜层17的端部设有第一连接件，采光天窗14的底部设有第二连接件，第一连接件和第二连接件相互配合。第一连接件和第二连接件可以使用常见的机械连接结构，如定位套、定位销相互配合的机械结构，或者螺栓结构，等等，本领域技术人员可以理解，在此不再赘述。
为保证透光率，透镜层17使用透明材料制成，光路损耗少，本实施例中，为降低透镜层17重量和制造成本，透镜层17使用树脂材料制成。
透镜层17的形状适配采光天窗14的形状，采光天窗14的形状包括但不限于矩形、条形、曲线形式。可用模印方式制作曲线形式或矩形的透镜，也可用轧辊方式制作条形透镜，适用于各种不同形式的点式采光设备。
本实施例中，透镜层17为标准凹透镜，如图10所示，将直线光路变位扩散光路。
在采光天窗14的内侧壁还设有反射层21，采光天窗14内侧壁的反射层21可以将照射在采光天窗14的内侧壁上的斜射的阳光反射后导入光路透镜层17，如图11、图12所示，经采光天窗14内侧面反射后增加入射光线22导入光路透镜层17，从而增加室内采光量。
实施例2：
本实施例对透镜层17进行了改进。实施例1将直线光路变位扩散光路的透镜层17用标准凹透镜，标准形式的凹透镜用玻璃或透光树脂材料制造，但达到建筑上使用的尺寸的外形和重量都很大，变得不实用。本实施例的改进之处为使用负曲率的菲涅尔透镜作为光路透镜层17，如图13所示，大大降低了透镜层17的重量。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种点式采光结构，其特征在于，包括多个设置在建筑屋面上的采光天窗，所述采光天窗的下方光路上设有透镜层，所述透镜层为折射凹透镜结构；
所述采光天窗的内侧壁还设有反射层。
2.根据权利要求1所述的一种点式采光结构，其特征在于，所述透镜层为标准凹透镜。
3.根据权利要求1所述的一种点式采光结构，其特征在于，所述透镜层为负曲率的菲涅尔透镜。
4.根据权利要求1所述的一种点式采光结构，其特征在于，所述透镜层的形状适配采光天窗的形状。
5.根据权利要求4所述的一种点式采光结构，其特征在于，采光天窗的形状包括但不限于矩形、条形、曲线形式。
6.根据权利要求1所述的一种点式采光结构，其特征在于，所述透镜层为树脂材料制成的折射凹透镜结构。
7.根据权利要求1所述的一种点式采光结构，其特征在于，所述透镜层为模印方式制作的折射凹透镜结构。
8.根据权利要求1所述的一种点式采光结构，其特征在于，所述透镜层为轧辊方式制作的折射凹透镜结构。
9.根据权利要求1所述的一种点式采光结构，其特征在于，所述透镜层的端部设有第一连接件，所述采光天窗的底部设有第二连接件，所述第一连接件和第二连接件相互配合。
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