專利名稱：一種直接采用光纖或光纖匹配塑料膜層采集并傳輸太陽光的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采集并傳輸太陽光用于照明的集光系統(tǒng)，尤其涉及一種直接采用光纖或光纖匹配塑料膜層采集并傳輸太陽光的系統(tǒng)，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽光是地球生物生存的基本自然光源，取之不盡，用之不竭，它不僅僅是一種能源，而且對我們的身體健康還有很大影響。很多高樓大廈由于使用面積與采光比值較小，亦或一些居民樓由于采光設(shè)計不合理，白天也要開燈照明，這對能源是一種很大的浪費(fèi)。如果將陽光引入室內(nèi)進(jìn)行照明，將會節(jié)省很多電能，同時太陽光也有利于我們的身體健康。將太陽光引入室內(nèi)照明的專利有很多，如專利01113529. 8 “太陽光光纖照明裝置”、 200610024971. 5 “多鏡頭光纖束的太陽光照明用采集傳輸系統(tǒng)”和9911406. 3 “跟蹤太陽的陽光采集和光纖傳輸裝置”等等，這些發(fā)明的特點(diǎn)可歸納為兩個方面一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及光學(xué)器件、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電控電路等；二是所采集的陽光面積很小，這是由光學(xué)集光器件尺寸決定的。以上兩點(diǎn)，特別是采集陽光面積小這一點(diǎn)決定了這類專利很難真正實用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種直接采用光纖或光纖匹配塑料膜層采集陽光，用光纖傳輸光線的集光系統(tǒng)，它結(jié)構(gòu)非常簡單，不涉及鏡片等光學(xué)器件，也沒有傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和電控電路，同時它的米光面積可以自由拓展，沒有傳統(tǒng)光學(xué)集光器件的尺寸限制。塑料光纖本身有一種特性，對環(huán)境光有收集功能，一束光線無論從什么角度照射到塑料光纖上，總會有一定量的光線沿光纖向前傳輸，哪怕光束是垂直照射塑料光纖表面，也會有光在光纖內(nèi)傳輸，這是由于光線進(jìn)入塑料光纖后有部分光線方向發(fā)生改變所致。方案一直接采用塑料光纖為集光器件，將收集的光導(dǎo)入干路傳輸光纖，輸送到需要陽光的空間，完成陽光的收集和傳輸功能。方案二 用制造塑料光纖的材料或透光度好的塑料材料制成有一定厚度的塑料膜層，如圖1，當(dāng)光束P照射并進(jìn)入膜層后，部分光線發(fā)生方向改變，變成膜內(nèi)光線S沿膜層向四周傳播，在入射光束投影到膜層的正方向上S光線為最多，反方向為最少，其余方向次之。如果同時在膜層內(nèi)置入塑料光纖或玻璃光纖，則膜內(nèi)光線將進(jìn)入光纖并向前傳導(dǎo)，完成光線的收集工作。把膜內(nèi)各光纖匯集并將光導(dǎo)入傳輸光纖，輸送到需要陽光的空間，即完成陽光的收集和傳輸功能。


圖I是本發(fā)明塑料膜層集光原理圖；圖2是方案一開放式集光單元集光傳輸示意圖；圖3是方案一封閉式集光單元集光傳輸示意圖4是方案二開放式集光單元集光傳輸示意圖；圖5是方案二集光單元并列式集光傳輸示意圖；圖6是方案二集光單元嵌套式集光傳輸示意圖；圖7是方案二集光膜板多用示意圖。圖中I.集光光纖，2.傳輸光纖，3.塑料膜層
具體實施例方式對于方案一，直接采用塑料光纖為集光器件，單支塑料光纖為一集光單元，收集光線后導(dǎo)入干路光纖，再由傳輸光纖傳送到用光空間。圖2是該方案開放式集光示意圖，作為集光單元的諸多集光光纖1，一端和干路光纖相連，另一端為開放式。這種由干路光纖和集光單元光纖構(gòu)成的集光面(平面或空間面)可以多個并聯(lián)將光同時導(dǎo)入傳輸光纖2，最終收集的全部光線經(jīng)傳輸光纖2向外傳輸?shù)叫枰目臻g。圖3是該方案封閉式集光不意圖,集光光纖兩端均和干路光纖或傳輸光纖相連，即集光單元是封閉的。一個集光面(平面或空間面)可以由一根干路光纖和諸多集光單元構(gòu)成，也可以由一根長塑料光纖環(huán)繞排布而成，這些集光面亦可以多個并聯(lián)。方案二，是將塑料膜層收集的光線導(dǎo)入集光光纖，有效擴(kuò)大陽光收集面積的優(yōu)化方案。目前制造塑料光纖一般采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等材料，可將這些塑料光纖材料或透明塑料材料，用一定的工藝技術(shù)制成一定厚度的膜層3，并將集光光纖I置于其中。這樣，由塑料膜層3收集的光就會進(jìn)入集光光纖I中。集光光纖I采用塑料光纖或玻璃光纖，根據(jù)加工工藝特性和光學(xué)傳導(dǎo)特性，集光光纖I的材料熱熔點(diǎn)和光折射率最好大于塑料膜層3材料的熱熔點(diǎn)和光折射率。圖4是本方案開放式集光單元示意圖，它的集光光纖I有一端是和干路光纖相連，另一端為開放式。該開放式集光單元將沿集光光纖I匯集方向傳導(dǎo)的光導(dǎo)入干路光纖，干路光纖再把各集光單元匯集來的光導(dǎo)入傳輸光纖2，輸送到各需要陽光的空間，完成集光和輸送功能。圖5、圖6是本方案封閉式集光單元示意圖，它的集光單元光纖兩端均導(dǎo)入干路光纖。根據(jù)各封閉集光單兀有無包容關(guān)系，可分為并列式集光方式和嵌套式集光方式。為了提高本方案的集光效率，可以在集光膜板向光面增加增透膜處理，在另一面增加反光膜處理。同樣，一根傳輸光纖2可以連接多塊集光膜板，如圖7，可以自由地擴(kuò)大陽光的集光面積，進(jìn)一步增加傳輸?shù)墓獾膹?qiáng)度，使本發(fā)明更趨實用化。權(quán)利要求
1.一種采集并傳輸太陽光的集光系統(tǒng)，其特征在于，對于方案一該系統(tǒng)包括集光光纖(I)和傳輸光纖(2);對于方案二該系統(tǒng)包括集光光纖(I)、傳輸光纖(2)和塑料膜層⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的集光系統(tǒng)，集光光纖(I)所成集光單元可以為開放式，也可以為封閉式；集光單元可以獨(dú)立，也可以嵌套。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方案一集光系統(tǒng)，集光光纖(I)為塑料光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方案一集光系統(tǒng)，傳輸光纖(2)可以連接多個由集光光纖(I)構(gòu)成的陽光收集面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方案二集光系統(tǒng)，集光光纖(I)為塑料光纖或玻璃光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方案二集光系統(tǒng)，傳輸光纖(2)可以連接多個由集光光纖(I)和塑料膜層(3)構(gòu)成的陽光收集面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方案二集光系統(tǒng)，集光光纖(I)置于塑料膜層(3)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方案二集光系統(tǒng)，塑料膜層(3)采用塑料材料制成，一面可以進(jìn)行増透膜處理，另一面可以進(jìn)行反光膜處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直接采用光纖或光纖匹配塑料膜層采集并傳輸太陽光的系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括收集陽光的集光光纖、傳輸光線的傳輸光纖，亦或包括用塑料材料制成的擴(kuò)大收集陽光面積的塑料膜層。該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)組成上極其簡單，集光面積可以自由拓展，功能上更趨于實用化。
文檔編號F21S11/00GK102734741SQ20111009448
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者姜博靜 申請人:姜博靜