[發(fā)明專利]太陽能分級(jí)建筑采光照明裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410014572.5
• 申請(qǐng)日: 2014-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN103697411A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李桂強(qiáng);季杰;裴剛;金祝嶺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): F21S11/00
• 分類號(hào): F21S11/00;F21V7/08;F21V8/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及太陽能分級(jí)建筑采光照明裝置。

技術(shù)背景

能源的綜合利用受到當(dāng)今社會(huì)的普遍關(guān)注，是社會(huì)長久發(fā)展的重中之重。太陽能作為一種可再生能源及清潔環(huán)保，成為如今許多傳統(tǒng)能源的替代物。利用太陽光進(jìn)行照明是國際社會(huì)廣泛采用的一種新型的照明裝置。為了節(jié)能和改善室內(nèi)光照環(huán)境，充分利用太陽光資源，國內(nèi)外許多科研工作者對(duì)此進(jìn)行了研究，提出許多利用太陽光的采光設(shè)計(jì)方法。例如：利用反射鏡的反射、棱鏡組的全反射、導(dǎo)光管或光導(dǎo)纖維導(dǎo)光，將太陽光直接引到室內(nèi)需要照明的地方；也可以間接的利用太陽光的紅外輻射，產(chǎn)生熱發(fā)電供照明使用；或是利用光電效應(yīng)，將太陽光直接變成電能用于照明等。很明顯，將太陽光直接用于采光照明是最為經(jīng)濟(jì)和高效的方式之一。

三維實(shí)體復(fù)合拋物面型聚光器是一種依據(jù)邊緣光線原理設(shè)計(jì)的低聚光比非成像聚光器，相對(duì)于鏡面復(fù)合拋物面型聚光器而言具有較大的接收半角,可以接受更大范圍的入射光，同時(shí)可與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)固定安裝，不需要設(shè)置跟蹤系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，當(dāng)太陽光照射到實(shí)體復(fù)合拋物面型聚光器時(shí)，部分太陽光將從聚光器側(cè)表面底部逃逸出來，而如今還很少看到相關(guān)研究對(duì)這部分光線進(jìn)行利用。同時(shí)隨著光線入射角的逐漸變大，逃逸出來的太陽光也會(huì)逐漸增多，這一現(xiàn)象將更為明顯。目前的應(yīng)用中，多是將收集到的光進(jìn)行分級(jí)利用，即用導(dǎo)光系統(tǒng)把收集到的光導(dǎo)入各個(gè)需要的地方進(jìn)行照明，而很少考慮到采光裝置逃逸出來的太陽光的利用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述逃逸太陽光的利用問題，本發(fā)明以逃逸出來的太陽光作為一級(jí)利用，聚光收集到的太陽光作為第二級(jí)利用，提供一種太陽能分級(jí)建筑采光照明裝置。

具體的技術(shù)解決方案如下：

太陽能分級(jí)建筑采光照明裝置包括聚光器，所述聚光器為三維實(shí)體非成像聚光器，每個(gè)聚光器為由拋物線圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)360度所形成的三維中心對(duì)稱的三維實(shí)體復(fù)合拋物面聚光器，其頂面和底面為平面，中部的外柱面為透明非鍍膜的拋物面；由若干個(gè)聚光器排列組成聚光器陣列，聚光器陣列的頂面為由若干個(gè)聚光器的頂面組成的平面，聚光器陣列中的每個(gè)聚光器的底面分別連接著導(dǎo)光光纖，若干個(gè)聚光器的導(dǎo)光光纖分別組成一束以上的光纖束；使用時(shí)，太陽光照射在聚光器陣列的頂面，在每個(gè)聚光器的頂面發(fā)生折射作用，一部分太陽光通過聚光器的拋物面的下部射出形成第一級(jí)照明，另一部分太陽光通過全反射作用聚集至導(dǎo)光光纖組成的光纖束傳輸形成第二級(jí)照明。

?所述聚光器材料為高透光材料，折射率大于1。

聚光器陣列中的每個(gè)聚光器的底面連接著一個(gè)圓柱體的軸向一端，圓柱體的軸向另一端連接著導(dǎo)光光纖；所述圓柱體的材料和聚光器的材料相同。

本發(fā)明利用無鍍膜的三維實(shí)體復(fù)合拋物面型聚光器在收集太陽光的過程中，逃逸出來的光作為太陽光的第一級(jí)建筑照明利用；同時(shí)在光的第二級(jí)利用中，采用光纖捆綁技術(shù)將光導(dǎo)入到各室內(nèi)，再次實(shí)現(xiàn)光的多層利用。使光的利用率得到了明顯提高。由于裝置擴(kuò)大了聚光器的接收角，只需固定安裝，使用方便，可以很好地與建筑等應(yīng)用背景相結(jié)合。同時(shí)，由于全反射作用，光學(xué)性能得到了提升；采用聚光器的拋物面無鍍膜結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中聚光器陣列的俯視放大圖。

圖3為圖2的A-A剖視圖。

圖4為光纖捆綁結(jié)構(gòu)示意圖。

第一級(jí)照明1、導(dǎo)光光纖2、第二級(jí)照明3、頂面4、拋物面5、圓柱體6、光纖束7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合所附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。

參見圖1，太陽能分級(jí)建筑采光照明裝置包括聚光器，所述聚光器為三維實(shí)體非成像聚光器。每個(gè)聚光器為由拋物線圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)360度所形成的三維中心對(duì)稱的三維實(shí)體復(fù)合拋物面聚光器，其頂面4和底面為平面，中部的外柱面為透明非鍍膜的拋物面5。參見圖2，由若干個(gè)聚光器排列組成聚光器陣列，聚光器陣列的頂面4為由若干個(gè)聚光器的頂面組成的平面。由圖3和圖4可見，聚光器陣列中的每個(gè)聚光器的底面分別連接著接著一個(gè)圓柱體6的軸向一端，圓柱體6的軸向另一端連接著導(dǎo)光光纖2，若干個(gè)聚光器的導(dǎo)光光纖2組成光纖束7。聚光器和圓柱體6的材料相同，均為高透光材料，折射率大于1。