一种基于空芯柔性光导管的太阳光收集传导装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光导照明技术领域，更具体地，涉及一种基于空芯柔性光导管的 太阳光收集传导装置。
【背景技术】
[0002] 在倡导绿色资源、追求可持续发展的国际化浪潮下，充分利用太阳能这一清洁能 源成为人们关注的话题。由于目前光伏发电技术的能量转化效率低，直接将太阳光通过光 导管引入室内照明的技术受到各方青睐。
[0003] 目前光导照明中多采用大口径钢结构光导管，其优点是无论以何入射角进入光导 管的光线都可在内壁进行反射从而传入室内。这种方法不需要光导照明装置的采光面实时 随太阳精准移动，从一定程度上降低了装置的故障率和维护成本；其缺点是由于导光管道 口径大，需要在楼层中占用较大空间，且无法柔性导光，同时阳光损耗较大导致无法长距离 传输。
[0004] 另一种光导照明技术是采用石英光纤作为传光介质。其优点是石英光纤损耗低， 阳光可以长距离传输；其缺点是光纤的收光孔径角很小且很难增大（由其纤芯和包层的折 射率差确定），因此需要光导照明装置的采光面必须实时十分精准的正对阳光入射方向以 保证经透镜聚焦后的光线能够进入光纤传输，从一定程度上加大了装置的故障率和维护成 本。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种基于空芯柔性光导管的太阳光收集 传导装置，目的在于保持光导管的柔性传光和低传输损耗的前提下，极大地增加太阳光收 集的孔径角，提高光导管耦合效率，实现低成本、高效率、长距离的太阳光传导照明。
[0006] 本实用新型提供了一种基于空芯柔性光导管的太阳光收集传导装置，包括采光导 管，其内壁附着有第一光学反射膜，用于为太阳光提供180度广角的入射端面，采集的太阳 光在导管中进行反射式传播；聚光导管，其为倒锥形结构，一端与采光导管的出射端面连 接，内壁附着有第二光学反射膜，用于对采集的太阳光耦合聚光后进行反射式传播；以及柔 性传光导管，其前端与聚光导管的另一端固定连接，内壁附着有第三光学反射膜，用于接收 所有进入柔性传光导管内的光线并实现长距离无损传输。
[0007] 作为本实用新型的一个实施例，采光导管包括由硬质材料形成的第一导管、设置 于所述第一导管顶部的承重结构以及设置于所述第一导管尾部的卡槽。
[0008] 作为本实用新型的另一个实施例，采光导管包括由硬质材料形成的第一导管、设 置于所述第一导管顶部的承重结构以及设置于所述第一导管尾部的骨架。其中，骨架为扇 形网格状结构或者圆形网孔结构。
[0009] 其中，第一导管外表面设置有螺纹，所述第一导管中上部设置有环形卡槽。第一导 管的口径范围为50cm~200cm。
[0010] 在本实用新型实施例中，柔性传光导管包括第二导管、设置在第二导管前端且用 于与所述聚光导管固定的卡槽、设置在第二导管的尾端且用于与后级扩束照明灯罩连接的 连接件。
[0011] 其中，第二导管为可弯折的塑料管。
[0012] 在本实用新型实施例中，第一光学反射膜的反射率大于50%、第二光学反射膜的 反射率大于50%、第三光学反射膜的反射率大于75%。
[0013] 在本实用新型实施例中，聚光导管包括锥形腔体和导管连接器；所述锥形腔体的 锥面倾角y的范围为0-30°。
[0014] 优选地，锥形腔体的锥面倾角Y的范围为0-10°。
[0015] 作为本实用新型的一个实施例，聚光导管还包括设置在所述锥形腔体顶部的耦合 透镜，用于对光束进行聚焦。
[0016] 本实用新型在光导照明领域提出了全新的导光方式，通过对柔性光导管内表镀层 的方式实现了允许全角度光线在导管内部进行几乎无损传播的目标；具有以下优点：
[0017] (1) 180度全角通光。现有光纤由于利用光纤材料的全反射特性进行传光，受到光 纤内外折射率限制，其收光孔径小且很难增大，必须使用精度极高的日光追踪、对准装置， 这就导致了系统易老化、精准度不够、维护成本高的问题，本实用新型利用柔性材料内表的 化学薄膜进行不同于全反射原理的高反射无损导光，不受全反射临界角限制，允许全角度 通光，解决了目前光纤导光所遇到的技术难题。
[0018] (2)柔性导光。目前市面上不同于光纤导光的另一种太阳光收集传导装置为利用 钢制管道直接收光进行传导，进入所需照明区域。此种装置由于钢制管道的口径一般设置 得较大，不需进行日光实时追踪，但管道口径大，占用空间大，无法实现柔性弯曲，只能进入 室内最高层进行照明。本实用新型由于使用柔性材料，允许柔性导光，且导光口径小、安装 方便，适于多楼层、较长距离、可弯折式导光。本实用新型在选材上使用柔性材料，可根据实 际情况进行弯折以便于将日光导入室内。
[0019] (3)新增聚光导管以保证低损耗。传统的阳光收集传导装置仅是在采光结构后耦 合导管直接进行传光。而本实用新型在结构上新增一级锥形聚光导管，可根据实际情况选 择透镜透射式、反射膜反射式或二者相结合。一方面对光束进行聚焦，减小装置总的传光口 径，另一方面根据实际需求决定锥形体具体参数以求达到最低传光损耗。
[0020] (4)减少机械结构运动次数。传统的日光追踪式阳光收集传导装置需要使用控制 器控制电机带动采光面跟随太阳实时移动以确保能够将不同角度照射到地球上的光的入 射角控制在光纤的全反射临界角之内，从而在光纤中进行传播。这就导致装置的机械结构 运动次数和精准度要求相应增大。而本实用新型由于不存在全反射临界角的限制，可适当 降低机械装置的运动次数和对准精度要求，从而降低了机械结构故障率、大大提高了装置 的寿命，维护成本极低，便于进行市场推广。
[0021] (5)轻便易安装。本实用新型在结构上将大口径硬质集光管道通过锥形耦合聚光 管道逐步过渡至小口径柔性传光导管，轻巧方便，占用空间小，简化安装，在基本不影响当 前空间设施排列的情况下进行绿色日光照明。本实用新型设置前后级连接件及卡槽，安装 工人仅需在楼层中进行钻孔安装和器件组装，简化施工工程。
【附图说明】
[0022] 图1为本实用新型结构组成示意图；
[0023] 图2 (a)为本实用新型反射式聚光导管光路图；
[0024] 图2 (b)为本实用新型透射式聚光导管光路图；
[0025] 图3(a)为普通光纤传光光路图；
[0026] 图3(b)为本实用新型传光导管传光光路图；
[0027] 图4为本实用新型采光导管剖面图；
[0028] 图5为本实用新型米光导管下底横截面图；
[0029] 图6 (a)为本实用新型透射式锥形聚光导管横截面图；
[0030] 图6 (b)为本实用新型反射式锥形聚光导管横截面图；
[0031] 图7为本实用新型柔性传光导管剖面图；
[0032] 其中，1为大口径采光导管；2为倒锥形聚光导管；3为柔性传光导管；11为太阳 能集光器固定锁环；12为太阳能集光器固定卡槽；13为太阳能集光器支撑杆；14为收光管 道外壁；15为收光管道内壁；16为收光管道支撑架；17为收光导管底面骨架；21为收束透 镜上表面；22为收束透镜下表面；23为锥形聚光导管外表面；24为固定螺钉；25为传光导 管连接器；31为传光导管外层外表面；32为传光导管外层内表面；33为传光导管内侧镀膜 层。
【具体实施方式】
[0033] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0034] 本实用新型实施例提供了一种新型太阳光收集传导装置，在保持光导管的柔性传 光和低传输损耗的前提下，极大地增加太阳光收集的孔径角，提高光导管耦合效率，实现低 成本、高效率、长距离的太阳光传导照明。
[0035] 本实用新型提供了一种基于空芯柔性光导管的太阳光收集传导装置，如图1所 示，由大口径采光导管1、锥形聚光导管2和柔性传光导管3三部分构成。采光导管1是一 种内壁镀制光学反射膜的硬质管道，口径较大，使得通光量较大以采集太