一种聚光装置的制作方法

本实用新型涉及一种聚光装置，属于光学技术应用领域。

背景技术：

传统自然光的传导装置包括反射聚光或透镜折射聚光装置，导光光纤或导光管，加上自动跟踪阳光的机械自动控制装置。传统装置存在的问题包括，第一聚光扩充能力差，一旦安装完毕再增加采光能力非常困难；第二采用了自动控制加光纤传导的装置成本高昂，相对使用电力采光方案不具备成本优势；第三在使用自然采光中缺少冗余保障能力，一旦设备意外损坏会失去全部照明，对需要照明的场所有风险。现代建筑中由于缺乏廉价有效的自然光照明方式，在阳光资源丰富的条件下，电力照明仍然是消耗能源的一个重要方面，如何更有效的直接利用太阳光资源是一个需要解决的问题。

本实用新型提供了一种聚光装置，融合电子系统在内，可以利用自然光提供有效的聚光和室内照明。

技术实现要素：

本实用新型提出的技术方案是：聚光装置包括模块式聚光箱，复合灯箱和分光灯箱。其特征在于：模块式聚光箱包含隔热玻璃、导热层、支撑玻璃、反光碗、可转动基座、可转动支架、抛物面反射镜、采光抛物面透镜以及采光抛物面透镜直接引出的导光束组成的集光模块系统，各部件间有序联结固定，基座和支架内置电机，通过单片机控制的机械运动来帮助聚光箱对准光源；聚光模块数量可根据需要灵活增加并固定；复合灯箱包含箱体、一级导光出射透镜、LED光源、凸透镜、灯箱抛物面透镜、光圈、光照度传感器、光圈控制装置和灯箱抛物面透镜直接引出的导光玻璃纤维，其中一级导光出射透镜与采光抛物面透镜通过导光玻璃丝束以熔接方式连接并与LED光源一起固定在箱体一侧，形成二级光源，在通过凸透镜汇聚后入射灯箱抛物面透镜，光圈控制装置与光圈装置和光照度传感器连接；分光灯箱包含箱体、二级导光出射透镜、半透镜和两个出射口，二级导光出射透镜固定于箱体一侧，出射光被45度角放置的半透镜均分后从两个出射口射出，用于直接或间接照明。

本实用新型中，集光模块系统可以依靠基座和支架的转动有效对准自然光源，比如太阳或天空，并可以根据需要灵活增加模块数量以增加采光能力；复合灯箱具有光圈控制功能，可以根据照明的光照度进行手动或自动调整，以保持稳定的照明；在复合灯箱中包含LED光源，方便电力与自然光的转换；在分光灯箱，被等分的出射光可与来自其他装置的出射光同时组成照明光源，形成互为备份，在个别装置出现故障失去功能时，能保证维持照明，并在光圈控制装置作用下实现稳定照明。

本实用新型的隔热层采用高透光性隔热玻璃，即有效吸收太阳光光谱红外成分并对可见光部分具有高通透性的玻璃材料，同时与支撑玻璃一起构成导热层，允许使用气体或液体进行冷却，以提高装置可靠性。

在本实用新型中所采用的光学部件如凸透镜23，经过简单镀膜如增透膜处理，就可以大大提高综合效率。

附图说明

图1是本实用新型的模块式聚光层示意图

图中：3-导热层入口；4-导热层出口；5-导热层边框；9-反射镜；10-反光碗；21-采光抛物面透镜；61-支撑玻璃；62-隔热玻璃；63-支撑架；64-可转动支架；65-可转动基座

图2是本实用新型的复合灯箱和分光灯箱内部结构示意图

图中：11-LED光源；12-复合灯箱；13-光圈装置；14-光圈装置控制器；15-光照度传感器；21-采光抛物面透镜；22-一级导光出射透镜；23-凸透镜；24-灯箱抛物面透镜；25-二级导光出射透镜；31-导光玻璃丝；32-半透镜；50-分光灯箱；51-分光灯箱出射口

图3是本实用新型的聚光模块的组合示意图

图中：2-蜂窝状支撑框架；10-反光碗；12-反光碗底部开口

具体实施方式

利用模具制造反光碗-10，内部设计为抛物面，其焦距与碗口高度相比相对较小但接近，在反射面进行镀铝处理，在碗底预留小的开口，在碗口端设计成圆形向正六边形的过渡，成为一个模块，根据需要可以增加模块使用量。

模块式聚光箱结构按图1方式设计，支撑架-63设计为正六边形的蜂窝状，与反光碗-10配合，并与支撑玻璃-61一起构成支撑结构，依靠可转动支架-64与可转动基座-65相连接。反射镜-9安装并固定在在支撑玻璃-61之上，允许位置纵向方向上可微调，反射镜-9的反射面同样设计为抛物面形状，在安装时使反射镜-9的焦点与反光碗-10的焦点重合。入射光首先透过隔热玻璃-62、导热层和支撑玻璃-61，被反光碗-10汇聚，光线经反射后变成接近平行光束，入射到安装于反光碗-10底部小口处固定的采光抛物面透镜-21，并通过在制造过程中延伸出的导光玻璃丝向外传导。在制造采光抛物面透镜-21的过程中通过熔融拉伸，形成导光漏斗形状，延伸出的导光玻璃丝导光束-31可以传导光的同时具有一定的柔性，在传导光线的同时允许进行一定程度的弯曲，在玻璃丝的另一端连接复合灯箱-12的一级导光出射透镜-22，将传导的光重新透射进入空气介质，并通过凸透镜-23进行汇聚后，再次入射灯箱抛物面透镜-24，经导光玻璃丝传导至分光灯箱-50的二级导光出射透镜-25，经半透镜-32的均分后，两部分光从分光灯箱出口-51射出，在出口处设置光照度传感器-15。各部位间的结构关系参考图2。

在复合灯箱-12中，设计一个光圈装置-13和光圈装置控制器-14，并连接光照度传感器-15，目的为通过照明的反馈来控制光圈，实现照明的稳定控制。在自然光源不存在时，可以启动LED光源-11，进行照明。

聚光模块的组合可以根据需要进行增加，将反光碗-10按图3方式安装在蜂窝状支撑框架-2上，在反光碗底部开口-12处，放置并固定采光抛物面透镜-21。

为了降低红外线对设备的影响，可以用水作为冷却剂，从在导热层边框-5处设置的导热层入口-3流动到导热层出口-4，以对隔热玻璃-62进行降温。

本装置作为太阳能聚光装置适用地下空间大面积采光等应用场所。