CN2503337Y

CN2503337Y - 阳光采集装置

Info

Publication number: CN2503337Y
Application number: CN01231672U
Authority: CN
Inventors: 何鲁敏
Original assignee: YADU SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Current assignee: YADU SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-20

Abstract

本实用新型有关一种将室外阳光传输至室内的传导系统,具体地讲是一种阳光采集装置,其包括有穹顶式采光体,该半圆状穹顶式采光体的南侧分布有可折射光线的折射棱,构成聚光罩。本实用新型利用光的折射原理,以其极其简单的结构,提高传导系统的采光效率,使得光线的采集过程中,实现光线最大化采集;另外,通过对折射角度的合理设计,尽可能地减少光线在管道内的反射次数,同时提高光线在管道内有反射能力,从而减少光线在管道内的反射损失。

Description

阳光采集装置

技术领域

本实用新型有关一种将室外阳光传输至室内的传导系统，具体地讲是一种阳光采集装置。

发明背景

目前，一些不能直接采光的室内的照明，主要是利用灯具。使用过程中，耗费电能，同时又有不安全的隐患，而这一点对于一些加工车间、商场或者位于地下的军火库等等更显得尤为重要。另外依赖电能的照明灯具，只能发射出单一波长的光线，使人感受不到沐浴在太阳光中的感觉，主要原因在于太阳光的波长范围很广，会使人感到舒适。

为将阳光引入不能直接采光的室内或者厂房等处，使人感到真实自然的照明，人们发明出一种管式天窗，如美国专利5502935，该专利公开了一种屋顶天窗装置，在屋顶上设有一天窗，在天花板上安装一透光装置，于两者间由一管道传输光线。其工作原理是，光线由屋顶透光装置进入管道，在管道内以数次反射后导入室内。此技术方案中，屋顶的透光装置是由一穹顶结构的天窗构成。但是，这种结构的天窗只有当正午时才能使阳光有效地进入管道内，而当光线太偏斜时，阳光的入射角很低，一方面进入管道内的光线较少，另一方面因为进入管道内光线的反射角度也太小，因此光线会在管道内以小角度进行多数的反射后才能进入室内，光线的强度在多数的反射中被很快地减弱了。而当光线的角度过低时，则不能进入管道而实现阳光的传导。

为克服上述缺陷，该专利申请人又提出另一改进技术方案，该技术方案由美国专利号为5,655,339、发明名称为“具有新式穹顶的管式天窗”所公开。该专利的改进之处是，在穹顶的北侧的外表面的一部份为棱镜，该棱镜表面由多个沿穹顶大圆方向排列的竖槽构成波罗(Porro)全反射棱镜，该棱镜设置于穹顶的北侧。其工作原理是，当太阳光以较低的入射方向照射穹顶时，光线透过偏南侧穹顶面照射在北侧的波罗(Porro)全反射棱镜上，通过该棱镜的全反射光线被反射回穹顶内并进入导光管道内。该技术方案克服了上述原现有技术的缺陷，将所传导的阳光的角度范围扩大了，因此有效地增加了天窗的照明强度和时间。

但由于该照射在穹顶上的光线要透该南侧穹顶才能到达北侧的反射梭，并照射在全反射棱镜上，再由全反射梭镜进行全反射回穹顶内。这样，当光线穿过穹顶南侧的壁而进入穹顶内时，要求穹顶的材料有较高的透光率，而尽量减少光的反射，使光线尽可能地进入穹顶。而当进入穹顶的光线穿过北侧的梭槽进行反射时，又要求穹顶材料具有较大的折射率，从而扩大其全反射的角度范围。由光学的菲涅尔公式可以得知，两者是相互矛盾的，而且当透光材料确定后该折射率和透射率即已被确定。事实上，如该美国专利所采用的透光率高达80％～90％的透光材料，当光线穿过穹顶南侧的壁，照射于北侧的反射棱上时，大部份的光会透过该带有棱槽的北侧的壁，只有极少的部份会实现反射而再次进入穹顶内，其反射效率低。

而且只有当角度位于全反射的临界角之内时才能实现光的全反射，而事实上，当穹顶北侧的棱槽的形状固定后，随着地球的自转和绕太阳的公转，光的入射角度每时每刻都在发生变化，所以很难使得该梭槽形状能对应于满足于所有的光的入射角度，而实现其全反射。

因此，欲实现较好的反射效果，必须对应于每一光线的入射角度，设计不同的槽的形状，而这在实际的工程设计中几乎是不可能实现，并且加工制造的难度相当地大。因此，该专利中的竖槽采用两级的设计结构，且两级竖槽相互错开，力求达到其能满足各种不同的入射光线的角度的要求。显而易见，就目前的材料以及加工能力的限制，该专利技术的实施效果，是达不到设计者的要求。基于上述原因，该专利即使可以将角度较低的光线反射入管道内，但其采集阳光的效率同样很低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种阳光采集装置，利用光的折射原理，以其极其简单的结构，提高传导系统的采光效率，使得光线的采集过程中，实现光线最大化采集；另外，通过对折射角度的合理设计，尽可能地减少光线在管道内的反射次数，同时提高光线在管道内有反射能力，达到减少光线在管道内的反射损失的目的。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的，一种阳光采集装置，包括有穹顶式采光体，所述半圆状穹顶式采光体的南侧分布有可折射光线的折射棱，构成聚光罩。

所述的折射棱为沿穹顶状聚光罩的大圆内壁或外壁设置的三角形棱。该折射棱最佳沿穹顶聚光罩的大圆水平排列。

所述聚光罩的下端可设有散光器。该聚光罩的下端可通过一导光管道连接有散光器。该导光管道的内壁可设有反射膜。该聚光罩的下端的散光器可由粗糙表面的透光材料构成。

本实用新型的工作过程及效果是，当光线以较低入射角度照射到聚光罩时，必须穿过排布于聚光罩南侧的折射棱，在穿经该折射棱后形成有一折射角，通过对该折射角的确定，即可以确保其阳光的入射线全部进入穹顶的下平面所圈围的范围内，从而进入室内或者进入连接于聚光罩的导光管道内。当光线以较高的入射角照射到聚光罩上时，直接地穿过穹顶状聚光罩顶端的非棱区域，而进入室内或者连接于聚光罩的导光管道中。因此，本发明的带有折射棱的穹顶式阳光采集装置，具有极好的聚光功能，能将照射于穹顶上的各种不同入射角度的光线，通过折射全部收集。另外，本发明的采用折射的原理，入射光线穿过聚光罩的折射棱进入聚光罩内，所以在全部的光的折射的过程中，几乎没有光的损失，大大地提高了采光的效率。因此本发明对于聚光罩的材料要求较低，可以节省制造成本。

本实用新型的采光装置，可以直接应用于屋顶或者建筑物顶部而作为一种采光天窗使用。特别是在室内天花板上对应该采光天窗处配设有散光器，将采集的光在室内实现均匀发散，可以实现更佳的照明效果。

本实用新型的采光装置也可连接于光的传输管道使用。在实现光的高效率的采集的条件下，通过控制光线的入射角度还可以大大地减小光在管道内的反射次数，从而避免了光在管道内传输的过程中强度的衰减，特别是对于冬季早晚时间入射光角度很低时，尤为有效。本实用新型中的光的传输用的管道内壁可覆设有反射膜，使得光线在管道内的反射过程中减少损失。

附图说明

图1 本实用新型的第一种实施结构示意图；

图2 本实用新型的第二种实施结构示意图；

图3 本实用新型使用状态示意图；

图4 本实用新型另一种使用状态示意图；

图5 本实用新型的再一种实施状态示意图；

图6 本实用新型的一种散光器结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的采光装置1包括有半圆状穹顶11，该穹顶11的南侧111分布有可折射光线的折射棱112。该折射棱112可具体为沿穹顶11大圆内壁设置的三角形棱，其折射面呈弧形平面。如图2所示，所述的折射棱112也为可沿穹顶11大圆外壁设置的三角形棱，其入射面呈弧形平面。该折射棱112最佳沿穹顶11大圆水平排列。当太阳光从较低方向入射时，入射光穿经穹顶11的南侧111分布的折射棱112折射入穹顶11内。通过对该折射棱112的折射角的确定，即可以确保其阳光的入射线全部进入穹顶11的下平面所圈围的范围内，从而进入室内或者进入连接于穹顶11的导光管道2内。而当光线以较高的入射角照射到穹顶11上时，直接地穿过穹顶11顶端的非棱区域，而进入室内或者连接于穹顶11的导光管道2中。因此，本实施例的采光装置可将照射于穹顶11上的各种不同入射角度的光线，通过折射全部收集。另外，实施例采用折射的原理，入射光线穿过穹顶11的折射棱112进入穹顶11内，所以在全部的光的折射的过程中，几乎没有光的损失，大大地提高了采光的效率。

如图3所示，本实施例的导光管道2由可调管21和延伸管22组合而成。该延伸管22可具有一定锥度，两个可调管21分别套合于延伸管23的两端。

如图3所示，本实用新型在使用时，当屋顶与天花板间的距离较大时，可在该采光装置1的下端对应位置设有导光管道2，以将采光装置1采集的太阳光传导入室内。该导光管道2的上出口端可连接有防雨板5，该防雨板5设置于屋顶B上，所述采光装置1可扣合于该防雨板5，以在雨雪天气给于保护。

为使阳光均匀发散到室内，达到高质量的照明效果，可进一步在导光管道2的下端对应的天花板上安装散光器3。散光器3的内或外表面为粗糙面构成的散光表面31，该粗糙的散光表面31可以构成无数个不同方向、不同大小的折射表面，这些折射表面将采集来的光线向不同方向发散，整体上达到一种光的均匀发散的效果。如图6所示，在该散光器3内还可设有环状灯4。当阴天或晚上没有太阳光或阳光强度较弱时，可打开该环状灯4对室内进行照明。进一步，该环状灯4可具体设置为光控环形荧光灯，当室内的光强度低于标准值时，该环状灯4自动开启，当光强度高于标准值，自动关闭该环状灯4，从而低消耗、高质量地满足全天候的照明需求。

本实用新型在实施时，太阳光照射于屋顶B上的采光装置1上，较高入射角的光线直接地穿过穹顶11顶端的非棱区域，而射入连接于穹顶11的导光管道2中；较低入射角的入射光线穿经穹顶11的南侧111分布的折射棱112折射入穹顶11内的导光管道2中。阳光在导光管道2通过其内壁的反射膜反射而照射在导光管道2下端连接的散光器3上，从而通过散光器3的粗糙散光表面的散射均匀发散在室内，达到为室内提供照明的目的。

另外，本实用新型的采光装置1的穹顶11可直接应用于屋顶或者建筑物顶部而作为一种采光天窗使用。如图4所示，在使用时，该穹顶11可通过防雨板5连接于屋顶B，使透过穹顶11的太阳光通过穹顶11下的通孔直接进入室内。进一步，也可在屋顶通孔的下端天花板C对应位置安装散光器3，利用该散光器3的粗糙散光表面，将穹顶11采集的太阳光均匀发散到室内，达到高质量的采光效果。

如图5所示，本实施例中的穹顶11也可在其开口端直接一体成型出一与屋顶B的连接端114，该连接端114可通过密封直接压于屋顶B上。

上述实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用于说明本实用新型，而非用于限制本实用新型。

Claims

1、一种阳光采集装置，包括有穹顶式采光体，其特征在于，所述半圆状穹顶式采光体的南侧分布有可折射光线的折射棱，构成聚光罩。

2、根据权利要求1所述的一种阳光采集装置，其特征在于，所述的折射棱为沿穹顶状聚光罩的大圆内壁设置的三角形棱。

3、根据权利要求1所述的一种阳光采集装置，其特征在于，所述的折射棱为沿穹顶聚光罩的大圆外壁设置的三角形棱。

4、根据权利要求1或2或3所述的一种阳光采集装置，其特征在于，所述折射棱最佳沿穹顶聚光罩的大圆水平排列。

5、根据权利要求1所述的一种阳光采集装置，其特征在于，所述聚光罩的下端可设有散光器。

6、根据权利要求5所述的一种阳光采集装置，其特征在于，该所述聚光罩的下端可通过一导光管道连接有散光器。

7、根据权利要求6所述的一种阳光采集装置，其特征在于，该导光管道的内壁可设有反射膜。

8、根据权利要求5或6所述的一种阳光采集装置，其特征在于，所述聚光罩的下端的散光器可由粗糙表面的透光材料构成。