一种光纤光导一体化的射灯照明系统的制作方法

本发明涉及一种太阳光照明系统，尤其涉及一种光纤光导一体化的射灯照明系统。

背景技术：

自然采光是建筑设计中非常重要的部分，直接影响到建筑物的外观、内部空间生活品质、能源消耗、建筑成本等，随着全社会节能环保意识和人们对生活质量要求的不断提高，太阳光作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源，具有人工光源所无法取代的舒适、健康、安全、节能环保的独特优势，历来是建筑采光设计的重点。现代建筑大都使用大量的玻璃幕墙来获得足够的室内采光，但同时也带来了严重的城市光污染、建筑隔热保温能耗大、维护成本高等问题，更为突出的是玻璃幕墙仍然无法解决大进深空间的采光问题，以及受光线角度影响和无法控制光线强弱的问题。

近些年发展起来的光导和光纤照明系统完全克服了玻璃幕墙自然采光的不足，其基本原理是通过采光装置高效地采集室外自然光，再经过导光管或光纤将自然光传输和分配到安装在室内的漫射装置，由漫射装置将自然光均匀高效地照射到需要光线的地方，从而实现室内照明。但是，对于传输距离长、安装空间受限、照射面积大、且需要长时间有效照明的大进深建筑和地下建筑而言，单一的光导或光纤照明都无法满足。

目前，光导和光纤照明各有各自的优点，都具有能解决大进深建筑和地下建筑采光问题、大幅降低建筑隔热保温能耗、维护成本低、自然采光时间长、可控制光照强度等多种优势，将两者进行仔细的比较，由以下明显的区别，见下表1。

表1

由表1可见，两种照明方式各有其优缺点，分别适用于不同的照明场合，如光导照明适用于传输距离短、安装空间大、照明面积大的区域，而光纤照明适用于传输距离长、安装空间受限、照明面积小的区域。但实际的建筑照明是一套复杂的系统，有很多的大进深建筑和地下建筑需要大面积的长时间照明，这些区域的采光就不是单一的光导照明或光纤照明能够满足的，需要开发一种能够综合光导和光纤两种照明方式优点的新的自然采光照明系统。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明公开了一种光纤光导一体化的射灯照明系统，综合利用光导照明的有效照明时间长、照射面积大，以及采光装置的安装方便、成本低，和光纤照明的传输距离长、安装空间小、布置灵活、施工方便的双重优势，来实现大进深建筑的大面积长时间阳光照明。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种光纤光导一体化的射灯照明系统，其包括采光装置、导光管和灯具，所述导光管内依次设有平行光装置、聚光构件和光纤接收器，所述光纤接收器的输出端通过多根光纤与灯具连接；太阳光通过采光装置进入到导光管内，通过平行光装置后平行射向聚光构件进行汇聚，汇聚的光线通过光纤接收器后进入光纤，并沿光纤传输到灯具中漫射出去提供照明。

采用此技术方案，综合利用了光导照明的有效照明时间长、采光装置的安装方便、成本低，和光纤照明的传输距离长、安装空间小、布置灵活、施工方便的多重优势，来实现大进深建筑的局部长时间阳光照明，解决了单独使用光导照明或者光纤照明的缺陷。

作为本发明的进一步改进，所述聚光构件的光轴与导光管的轴向平行。采用此技术方案，具有更好的聚光效果，且通过聚光构件将太阳光汇聚成很细的光束进行传输，光损失更小。

作为本发明的进一步改进，所述采光装置包括第一凹面镜和第二凹面镜，所述第一凹面镜和第二凹面镜的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同。采用此技术方案，可以更大范围的采集太阳光。

进一步的，所述第二凹面镜位于第一凹面镜的上方。

作为本发明的进一步改进，所述第二凹面镜的焦距小于第一凹面镜的焦距。

作为本发明的进一步改进，所述平行光装置包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜和第二凸透镜的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同。采用此技术方案，实现了光纤照明需要的平行入射光要求，相比于现有光纤照明采用的复杂追光系统和聚光系统，本发明的装置结构简单、造价低、安装容易、运行维护费用低。

进一步的，所述第一凸透镜位于第二凸透镜的上方。

作为本发明的进一步改进，所述第一凸透镜的外形尺寸大于第二凹面镜的外形尺寸，第二凸透镜的外形尺寸大于第一凸透镜的外形尺寸，所述第二凸透镜的外径与导光管的内径相当。采用此技术方案，将采集到的太阳光都转换成平行光。

作为本发明的进一步改进，所述灯具包括灯具凹面镜和灯具凸透镜，所述灯具凹面镜位于灯具凸透镜的上方，所述灯具凹面镜和灯具凸透镜的焦点重合，光纤的出光端设在重合的焦点处。采用此技术方案，光纤输出的太阳光点光源依次经过灯具凹面镜的反射和灯具凸透镜的折射作用后发射出去用于照明。

作为本发明的进一步改进，所述采光装置和导光管之间通过防雨套圈连接。

作为本发明的进一步改进，所述导光管内设有固定架，所述聚光构件、光纤接收器设在固定架上。

作为本发明的进一步改进，所述聚光构件为聚光镜盘，所述聚光构件包括非球面透镜、凸透镜、双胶合透镜中的至少一种或至少两种的组合的透镜组。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，本发明的光纤光导一体化的射灯照明系统综合利用了光导照明的有效照明时间长、采光装置的安装方便、成本低，和光纤照明的传输距离长、安装空间小、布置灵活、施工方便的多重优势，来实现大进深建筑的局部长时间阳光照明。

第二，采用本发明的技术方案，只是在采光部分用到了导光管，且所用导光管较短，太阳光的传输主要靠光纤进行，因此传输距离较长(可达100米)，导光系统造价较低；将光纤的聚光和接收装置安装在导光管内，相比于需要安装在室外无遮光高台上的光纤采光装置而言，极大简化了施工要求，降低了成本和维护费用；相比于导光管的大直径尺寸而言，光纤束的尺寸要小得多，基本不受安装空间的限制，安装灵活方便，施工难度小、费用低。

第三，采用本发明的技术方案，光纤传输的点光源经凹面镜的反射和凸透镜的折射作用后，具有射灯局部高亮度的照明效果；相比于光纤照明的采光要求高、有效照明时间短，本发明的光纤光导一体化照明系统通过采用光导照明的采光罩来获取太阳光，具有采光罩安装不受限制，可与景观、绿化带、道路等结合，同时有效照明时间长的多重优势。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图2是本发明一种实施例的聚光镜盘的俯视结构示意图。

图3是本发明一种实施例的灯具的结构示意图。

附图标记包括：1-采光装置，2-导光管，3-平行光装置，4-聚光镜盘，5-光纤接收器，6-光纤，7-灯具，8-防雨套圈，9-固定架，11-第一凹面镜，12-第二凹面镜，31-第一凸透镜，32-第二凸透镜，41-聚光镜，71-灯具凹面镜，72-灯具凸透镜，100-太阳光。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1～图3所示，一种光纤6光导一体化的射灯照明系统，其包括采光装置1、导光管2和灯具7，所述导光管2内依次设有平行光装置3、聚光镜盘4和光纤接收器5，所述光纤接收器5的输出端通过多根光纤6与灯具7连接；太阳光100通过采光装置1进入到导光管2内，通过平行光装置3后平行射向聚光镜盘4进行汇聚，汇聚的光线通过光纤接收器5后进入光纤6，并沿光纤6传输到灯具7中漫射出去提供照明。所述聚光镜盘4包括聚光镜41，所述聚光镜41的光轴与导光管2的轴向平行。

如图1所示，所述采光装置1包括第一凹面镜11和第二凹面镜12，所述第一凹面镜11和第二凹面镜12的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同；所述第二凹面镜12位于第一凹面镜11的上方。所述第二凹面镜12的焦距小于第一凹面镜11的焦距。这样，从任何方向入射到第一凹面镜11的太阳光100在焦点汇聚，并入射到第二凹面镜12，经第二凹面镜12反射后，沿导光管2的轴向平行入射到导光管2中。

如图1所示，所述平行光装置3包括第一凸透镜31和第二凸透镜32，所述第一凸透镜31和第二凸透镜32的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同；所述第一凸透镜31位于第二凸透镜32的上方。所述第一凸透镜31的外形尺寸大于第二凹面镜12的外形尺寸，第二凸透镜32的外形尺寸大于第一凸透镜31的外形尺寸，所述第二凸透镜32的外径与导光管2的内径相当。采光装置1采集并汇聚的平行光束经过第一凸透镜31的聚集、和第二凸透镜32的发散后，充满整个导光管2、且平行于聚光镜41的光轴。经聚光镜41汇聚成一点，通过光纤接收器5进入光纤6，太阳光100经光纤6长距离传输到灯具7。

如图1和图3所示，所述灯具7包括灯具凹面镜71和灯具凸透镜72，所述灯具凹面镜71位于灯具凸透镜72的上方，所述灯具凹面镜71和灯具凸透镜72的焦点重合，光纤6的出光端设在重合的焦点处。光纤6输出的太阳光点光源依次经过灯具凹面镜71的反射和灯具凸透镜72的折射作用后发射出去用于照明。

如图1所示，所述采光装置1和导光管2之间通过防雨套圈8连接。所述导光管2内设有固定架9，所述聚光镜盘4、光纤接收器5设在固定架9上。所述聚光镜41为非球面透镜、凸透镜、双胶合透镜中的至少一种或至少两种透镜的组合的透镜组。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。