一种拼合式具反射柄的固定的透射-反射型阳光传输装置的制作方法

本发明专利涉及一种固定式阳光传输装置，尤其涉及一种拼合式具反射柄的固定的透射-反射型阳光传输装置，是一种家用的无活动部件的阳光传输装置。

背景技术：

目前，市场少见家用型阳光传输装置，文献记载的阳光传输装置的特点是：具有复杂的阳光自动跟踪系统，阳光利于率高；其不足是：自动跟踪系统故障率高，安装复杂，价格昂贵，维修保养成本高，不利于推广应用。

技术实现要素：

本发明专利的目的是提出一种不需要活动部件，不需要按时刻和季节调整设置，能将各种角度入射的阳光传输至室内，同时具备方便运输和安装的简易阳光传输装置。其具有体积小，安装后不需要调整的特点，可置于屋顶或外墙墙面，适于家用。

为实现本发明专利之目的，采用具反射柄的透射-反射聚光设计方案，其特征在于：单层或多层菲涅耳透镜组（单层或多层透镜组）将阳光聚集为集中平行光束，反射柄将各种可能角度的入射光束反射至柄端，经反射柄端凸透镜和反射柄端凹透镜，将集中平行光束输入柄端光纤或光管。

其有益效果是无活动部件与结构，制造与维护成本低。

采用拼合式设计方案，其特征在于：拼合式具反射柄的固定的透射-反射型阳光传输装置由阳光传输单元矩阵式拼合而成。

其有益效果是，具有可拼合特征，方便运输与安装；易于推广。

附图说明

图1是阳光传输单元的组成部分及其位置关系示意图。

图2是单层或多层透镜组的两种不同设计示意图。

图3是阳光传输单元的坐标轴示意图。

图4是包含单层或多层透镜组设计一的阳光传输单元的阳光传输路径示意图。

图5是包含单层或多层透镜组设计二的阳光传输单元的阳光传输路径示意图。

图6是拼合式具反射柄的固定的透射-反射型阳光传输装置的拼合方式示意图。

1：前单层或多层菲涅耳透镜（凸透镜）；2：后单层或多层正或反菲涅耳透镜（凸或凹透镜）；2-1：后单层或多层反菲涅耳透镜（凹透镜）；2-1：后单层或多层菲涅耳透镜（凸透镜）；3：反射柄；4：反射柄柄端前凸透镜；5：反射柄柄端后凹透镜或后凸透镜；6：光纤；7：单层或多层透镜组；8：反射柄柄端透镜组合；9：阳光传输单元；10：拼合式具反射柄的固定的透射-反射型阳光传输装置。

a：单层或多层透镜组宽；b：单层或多层透镜组长；d：反射柄柄端到反射柄与单层或多层透镜组接触面距离；e：单层或多层透镜组厚；g：反射柄尾部长度。

具体实施方式

图6示意的显示了本发明的拼合式具反射柄的固定的透射-反射型阳光传输装置10由阳光传输单元9拼合而成。

图1示意的显示了本发明的阳光传输单元9，包括前单层或多层菲涅耳透镜（凸透镜）1、后单层或多层正或反菲涅耳透镜（凸或凹透镜）2、反射柄3、反射柄柄端前凸透镜4、反射柄柄端后凹透镜或后凸透镜5和光纤6。

单层或多层菲涅耳透镜组（单层或多层透镜组）7是将阳光聚集为聚集平行光束的装置。图2示意的显示了单层或多层菲涅耳透镜组（单层或多层透镜组）的两种设计方法：1）单层或多层菲涅耳透镜-反菲涅耳透镜组（单层或多层凸透镜-凹透镜组），其中前单层或多层菲涅耳透镜1焦点与后单层或多层反菲涅耳透镜2-1虚焦点重合；和 2）单层或多层菲涅耳透镜-菲涅耳透镜组（单层或多层凸透镜-凸透镜组），其中前单层或多层正菲涅耳透镜1焦点与后单层或多层菲涅耳透镜2-2焦点重合。

反射柄3是将各种角度的入射聚集平行光束反射至柄端光纤（或光管）的装置。反射柄背面可以根据不同的长宽比进行设计。反射柄将从单层或多层菲涅耳透镜组（单层或多层透镜组）入射的集中平行光束反射至柄端光纤（或光管）。不同角度的入射阳光通过单层或多层菲涅耳透镜组后，集中平行光束将射入反射柄的不同区域。通过设计的特殊角度的反射面将集中平行光束反射至反射柄柄端光纤。图4和图5分别示意了是包含单层或多层透镜组设计一和单层或多层透镜组设计二的阳光传输单元的阳光传输路径。

本发明专利的关键在于：反射柄3的设计。根据光学原理，应用反射柄背面反射面的法向量求取公式可求取反射柄背面不同位置反射面的法向量。将反射柄面划分为等距或不等距的网格，采用由左右两边向中间，由上到下的顺序依次填入符合反射面法向量的反射面即可形成完整的反射柄背面。反射柄前表面可采用与反射柄背面相似的形状以利于拼合。反射柄端透镜组合将最大角度入射光线调整至光纤（或光管）临界入射较范围内。

反射柄背面反射面的法向量求取公式为：图3示意了阳光传输单元的坐标轴。以后单层或多层菲涅耳透镜平行于反射柄的边的方向为X轴方向，反射柄勺部方向为正方向；以后单层或多层菲涅耳透镜组7与反射柄3的接触面中垂直于X轴的边的方向为Y轴方向；以垂直于后单层或多层菲涅耳透镜组7与反射柄3的接触面的方向为Z轴方向；Y轴和Z轴正方向由右手法则确定；以后单层或多层菲涅耳透镜与反射柄的接触面的对称中心点为原点建立坐标系。

1）对于单层或多层透镜组7设计一，反射柄背面反射面中心点坐标为 (x,y,-h)，则反射柄的法向量为(v*f1*x/(z*u(h))-w*x,v*f₁*y/(z*u(h))-w*(g+b/2+y),v*f2+w*(h-d))。其中u(h)=[h*f₁+f₂*(f₁-f₂)]/(z*f₂)；v={[f₁*x/(z*u(h))]²+[f₁*y/(z*u(h))]²+f₂²}^-0.5; w=[x²+(g+b/2+y)²+(h-d)²]^-0.5；f₁和f₂分别为前单层或多层菲涅耳透镜(凸透镜)的焦距和后单层或多层反菲涅耳透镜(凹透镜)的虚焦距。b、d、g见附图图1说明，h为反射柄上对应的反射区中心位置点反射柄厚度（由设计而定）。

2）对于单层或多层透镜组7设计二，反射柄背面反射面中心点坐标为 (x,y,-h)，则反射柄的法向量为(-v*f1*x/(z*u(h))-w*x,-v*f₁*y/(z*u(h))-w*(g+b/2+y),-v*f2+w*(h-d))。其中u(h)=[-h*f₁+f₂*(f₁+f₂)]/(z*f₂)；v={[f₁*x/(z*u(h))]²+[f₁*y/(z*u(h))]²+f₂²}^-0.5; w=[x²+(g+b/2+y)²+(h-d)²]^-0.5；f₁和f₂分别为前单层或多层菲涅耳透镜(凸透镜)的焦距和后单层或多层菲涅耳透镜(凸透镜)的焦距。b、d、g见附图图1说明，h为反射柄上对应的反射区中心位置点反射柄厚度（由设计而定）。