专利名称：一种直接采用光纤或光纤匹配塑料膜层采集并传输太阳光的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采集并传输太阳光用于照明的集光系统，尤其涉及一种直接采用光纤或光纤匹配塑料膜层采集并传输太阳光的系统，属于能源技术领域。
背景技术：
太阳光是地球生物生存的基本自然光源，取之不尽，用之不竭，它不仅仅是一种能源，而且对我们的身体健康还有很大影响。很多高楼大厦由于使用面积与采光比值较小，亦或一些居民楼由于采光设计不合理，白天也要开灯照明，这对能源是一种很大的浪费。如果将阳光引入室内进行照明，将会节省很多电能，同时太阳光也有利于我们的身体健康。将太阳光引入室内照明的专利有很多，如专利01113529. 8 “太阳光光纤照明装置”、 200610024971. 5 “多镜头光纤束的太阳光照明用采集传输系统”和9911406. 3 “跟踪太阳的阳光采集和光纤传输装置”等等，这些发明的特点可归纳为两个方面一是结构复杂，涉及光学器件、机械结构和电控电路等；二是所采集的阳光面积很小，这是由光学集光器件尺寸决定的。以上两点，特别是采集阳光面积小这一点决定了这类专利很难真正实用化。
发明内容
本发明提供一种直接采用光纤或光纤匹配塑料膜层采集阳光，用光纤传输光线的集光系统，它结构非常简单，不涉及镜片等光学器件，也没有传统机械结构和电控电路，同时它的米光面积可以自由拓展，没有传统光学集光器件的尺寸限制。塑料光纤本身有一种特性，对环境光有收集功能，一束光线无论从什么角度照射到塑料光纤上，总会有一定量的光线沿光纤向前传输，哪怕光束是垂直照射塑料光纤表面，也会有光在光纤内传输，这是由于光线进入塑料光纤后有部分光线方向发生改变所致。方案一直接采用塑料光纤为集光器件，将收集的光导入干路传输光纤，输送到需要阳光的空间，完成阳光的收集和传输功能。方案二 用制造塑料光纤的材料或透光度好的塑料材料制成有一定厚度的塑料膜层，如图1，当光束P照射并进入膜层后，部分光线发生方向改变，变成膜内光线S沿膜层向四周传播，在入射光束投影到膜层的正方向上S光线为最多，反方向为最少，其余方向次之。如果同时在膜层内置入塑料光纤或玻璃光纤，则膜内光线将进入光纤并向前传导，完成光线的收集工作。把膜内各光纤汇集并将光导入传输光纤，输送到需要阳光的空间，即完成阳光的收集和传输功能。
图I是本发明塑料膜层集光原理图；图2是方案一开放式集光单元集光传输示意图；图3是方案一封闭式集光单元集光传输示意图4是方案二开放式集光单元集光传输示意图；图5是方案二集光单元并列式集光传输示意图；图6是方案二集光单元嵌套式集光传输示意图；图7是方案二集光膜板多用示意图。图中I.集光光纤，2.传输光纤，3.塑料膜层
具体实施例方式对于方案一，直接采用塑料光纤为集光器件，单支塑料光纤为一集光单元，收集光线后导入干路光纤，再由传输光纤传送到用光空间。图2是该方案开放式集光示意图，作为集光单元的诸多集光光纤1，一端和干路光纤相连，另一端为开放式。这种由干路光纤和集光单元光纤构成的集光面(平面或空间面)可以多个并联将光同时导入传输光纤2，最终收集的全部光线经传输光纤2向外传输到需要的空间。图3是该方案封闭式集光不意图,集光光纤两端均和干路光纤或传输光纤相连，即集光单元是封闭的。一个集光面(平面或空间面)可以由一根干路光纤和诸多集光单元构成，也可以由一根长塑料光纤环绕排布而成，这些集光面亦可以多个并联。方案二，是将塑料膜层收集的光线导入集光光纤，有效扩大阳光收集面积的优化方案。目前制造塑料光纤一般采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等材料，可将这些塑料光纤材料或透明塑料材料，用一定的工艺技术制成一定厚度的膜层3，并将集光光纤I置于其中。这样，由塑料膜层3收集的光就会进入集光光纤I中。集光光纤I采用塑料光纤或玻璃光纤，根据加工工艺特性和光学传导特性，集光光纤I的材料热熔点和光折射率最好大于塑料膜层3材料的热熔点和光折射率。图4是本方案开放式集光单元示意图，它的集光光纤I有一端是和干路光纤相连，另一端为开放式。该开放式集光单元将沿集光光纤I汇集方向传导的光导入干路光纤，干路光纤再把各集光单元汇集来的光导入传输光纤2，输送到各需要阳光的空间，完成集光和输送功能。图5、图6是本方案封闭式集光单元示意图，它的集光单元光纤两端均导入干路光纤。根据各封闭集光单兀有无包容关系，可分为并列式集光方式和嵌套式集光方式。为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处理，在另一面增加反光膜处理。同样，一根传输光纤2可以连接多块集光膜板，如图7，可以自由地扩大阳光的集光面积，进一步增加传输的光的强度，使本发明更趋实用化。权利要求
1.一种采集并传输太阳光的集光系统，其特征在于，对于方案一该系统包括集光光纤(I)和传输光纤(2);对于方案二该系统包括集光光纤(I)、传输光纤(2)和塑料膜层⑶。
2.根据权利要求I中所述的集光系统，集光光纤(I)所成集光单元可以为开放式，也可以为封闭式；集光单元可以独立，也可以嵌套。
3.根据权利要求I中所述的方案一集光系统，集光光纤(I)为塑料光纤。
4.根据权利要求I中所述的方案一集光系统，传输光纤(2)可以连接多个由集光光纤(I)构成的阳光收集面。
5.根据权利要求I中所述的方案二集光系统，集光光纤(I)为塑料光纤或玻璃光纤。
6.根据权利要求I中所述的方案二集光系统，传输光纤(2)可以连接多个由集光光纤(I)和塑料膜层(3)构成的阳光收集面。
7.根据权利要求I中所述的方案二集光系统，集光光纤(I)置于塑料膜层(3)中。
8.根据权利要求I中所述的方案二集光系统，塑料膜层(3)采用塑料材料制成，一面可以进行増透膜处理，另一面可以进行反光膜处理。
全文摘要
本发明公开了一种直接采用光纤或光纤匹配塑料膜层采集并传输太阳光的系统，本系统包括收集阳光的集光光纤、传输光线的传输光纤，亦或包括用塑料材料制成的扩大收集阳光面积的塑料膜层。该系统在结构组成上极其简单，集光面积可以自由拓展，功能上更趋于实用化。
文档编号F21S11/00GK102734741SQ20111009448
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者姜博静 申请人:姜博静