专利名称:一种楼宇照明系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种楼宇照明系统，包括一光能收集装置、一光能传输装置、一光能存储装置和一光能使用装置，光能存储装置与光能收集装置、光能传输装置、光能使用装置分别相连。与现有技术相比，本实用新型采用的一种新型楼宇照明结合光线收集、储存、释放、照明和空气清新五项功能，一次性解决楼宇照明的问题，在光能盈余时储存光能，在光能匮乏时配合辅助光源保证照明的效果，对于保护环境，最大化的利用资源具有重大的意义，免去了再接线路及提供备用灯光设备的麻烦，并在照明同时，对室内空气净化，提供健康舒适的环境，因此应用前景十分广阔。
【专利说明】一种楼宇照明系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能照明领域，特别是一种楼宇照明系统。
【背景技术】
[0002]太阳光作为大自然馈赠于人类的宝贵财富，是一种取之不竭，用之不尽的绿色能源，同时也是人类长期进化过程中最为适应的光源，但在很长的一段时间内曾被人忽视。伴随着近年来能源危机、环境恶化等问题的不断出现，太阳光能源才日益引起了世人的关注。随着我国经济的飞速发展，用电紧张问题日益受到社会各界的关注，而照明用电在电能消耗中占有相当比重，根据统计表明我国照明用电约占全国总用电量的12%，2004年北京市照明用电为49亿千瓦小时，也占到全市用电总量的11 %。因此照明节能具有十分重要的实际的经济、社会以及环境效益。开发节能产品、充分利用天然光资源无疑是解决能源紧张的重要途径。
[0003]为了节约照明用电和改善地下或无窗建筑的室内光环境，国外很早就开展了天然导光技术方面的研宄。早在1977年，美国的D.Micheal发表了题为“有太阳跟踪器的阳光照明，，(Lighting with sunlight using sun tracking concentrators) 一文，一些学者认为这篇文章标志着地下与无窗建筑天然采光方法的形成。美国、前苏联、日本、英国等国的学者在天然导光技术方面做了大量的研宄工作。国际照明委员会CIE TC3-38，加拿大国家研宄会，英国利物浦大学等都对这种导光管系统进行了深入的研宄，并提出了较为完整的设计和计算方法，与天然采光中的采光系数相对应在导光系统管理论中提出了 DaylightPenetrat1n Factor(昼光穿透系数DPF)以表征导光管系统的采光效果。中国建筑科学研宄院肖辉乾教授等人在1991年开展了导光管系统技术的研宄，利用主动式集光器(定日镜技术)收集阳光，通过导光筒、漫射器将光线引入至无窗空间，并已经应用于河南平顶山电厂机房照明取得了良好的实际效果。中国建筑科学研宄院设有采光实验室、照明实验室、光度实验室，拥有光度积分球、分光光度计、分光测色仪等先进的实验设备，从而可以保证我们完成对于建筑材料光学性能以及采光照明器具的照明参数的测试分析工作。同时近年来我们采用计算机模拟技术，对导光管与光气候、日照等因素条件的结合作了进一步的分析和探讨。从全球的范围来看，天然光导光管系统在实际工程上得到了广泛的应用，各国研宄机构也对相关的采光及导光基础理论研宄开展了积极的研宄，在设计方法和理论计算上已比较成熟。目前，各国将更多的研宄重点放在了并致力于提高导光管系统效率和采用主动导光技术等方面，以进一步推动导光管技术的发展。节约能源、保护环境，提高照明品质是绿色照明的宗旨，在能源日益紧张的今天，充分利用天然光，把太阳光通过导光管系统方式直接传输到室内需要照明的地方，特别是一些地下或无窗建筑，必然是未来太阳能综合利用很好的一种方式，更有利于实现可持续发展战略。
[0004]中国专利200610031300.1公开的一种利用储存太阳光的光导传导作为照明的方法及装置，该专利具体为:采集太阳光，通过光导介质内部全反射，至光源分束支光器中，再分配至储光器中，储光器由若干个由铝酸盐体系、硅酸盐体系、硫化物体系蓄光型材料制成。该发明虽然解决了太阳能储能的部分问题，但是，仍存在许多问题，比如:该发明太阳能的存储时间只有720分钟，且存储质量不高，收集效率低，且光能在存储过程中容易流失，以致造成不必要的损失。不仅如此，国内的该类产品在导光装置的设计、光能的储存和释放以及人机工程结合方面，均有值得改进或有待改进的地方。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种楼宇照明系统，收集太阳光并能长久储存太阳光，同时配合辅助灯作为照明源，解决照明问题，提高太阳光使用率，节约能源。
[0006]为实现上述实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]一种楼宇照明系统，包括一光能收集装置、一光能传输装置、一光能存储装置和一光能使用装置，光能存储装置与光能收集装置、光能传输装置、光能使用装置分别相连。光能收集装置包括一集光器、两LED辅助电源和一导光筒，集光器设置在导光筒顶部，两LED辅助电源分别安装在导光筒的两侧；光能传输装置包括一光传输开关阀门、一传输管和一传输通道，光传输开关阀门设置在导光筒和传输管之间，传输管与传输通道连通；光能存储装置包括一光子晶体和一存储管，存储管的一端部连接在光子晶体底部，存储管的另一端部与传输通道连通；光能使用装置包括一使用管、一光使用开关阀门和一照明设备，使用管、光使用开关阀门和照明设备依次连接，使用管与传输通道连通。
[0008]优选地，所述光传输开关阀门和光使用开关阀门均为谐振腔，通过谐振腔选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。
[0009]更优选地，每一个谐振腔进一步包括内壁涂有高反射材料的导光管和间隔排列设置在导光管内部的多个半透半反棱镜，在半透半反棱镜的导光管的底部开有出光口，出光口处安装有漫射器，一部分光透过半透半反棱镜从导光管内穿出，并由漫反射器漫反射，另一部光在导光管内继续增殖光子。
[0010]更优选地，所述导光管为能够任意弯曲且反射率不小于90%的塑料导光管。
[0011]更优选地，多个所述半透半反棱镜均通过黏胶固定连接在导光管内壁上。
[0012]更优选地，所述漫射器为由塑料材料制成的表面凹凸不平的照明漫射器。
[0013]更优选地，所述半透半反棱镜和漫射器的数量为3?10个。
[0014]更优选地，所述导光管的直径为300mm?1200mm。
[0015]优选地，所述的集光器进一步包括多个复眼集光元件，复眼集光元件呈圆弧形分布，从而收集更宽角度的收集散射的自然光。
[0016]优选地，所述的LED辅助光源为人造辅助光源，两LED辅助光源分别呈对称安装在导光筒的两侧，当自然光不足时，两LED辅助光源补充存储光子的不足，继续提供照明。
[0017]优选地，所述的导光筒为一金属反射型导光筒。
[0018]更优选地，导光筒的内壁上镀有一层高反射率的金属涂层，通过多次反射将光传送到光传输开关阀门。
[0019]更优选地，所述导光筒的形状为圆柱体。
[0020]优选地，所述光能收集装置和光能传输装置通过导光筒和光传输开关阀门相连接。
[0021]优选地，所述的存储管、传输管和使用管都为类似弹簧的连续盘型弯管。
[0022]更优选地，所述的存储管、传输管和使用管的横截面都为圆形。
[0023]更优选地，所述的存储管、传输管和使用管都采用光纤材料制成，存储管、传输管和使用管用于保证光线进出存储管、传输管和使用管方向的有序和统一。
[0024]优选地，传输通道为环形通道，环形通道首尾相接，且横截面为圆形。
[0025]更优选地，所述传输通道为一有屏蔽功能的光纤回路，即光子在光纤回路内可以达到传播不受损，且光子能不断以折射的方式循环下去。
[0026]更优选地，所述的传输通道采用非真空管，降低了生产成本，节约了能耗。
[0027]优选地，所述的光能传输装置通过传输通道分别与光能存储装置和光能使用装置相连通，光能传输装置的传输管、光能存储装置的存储管和光能使用装置的使用管分别与传输通道连通。
[0028]更优选地，光能传输装置的传输管、光能存储装置的存储管和光能使用装置的使用管在传输通道上的分布角度为120度。
[0029]优选地，所述的光能存储装置的光子晶体设在在传输通道的一端通过存储管与传输通道相连。
[0030]更优选地，所述光子晶体是由光的折射率指数的周期性变化产生了光带隙结构，从而由光带隙结构控制着光在光子晶体中的运动；光子晶体用于压缩存储光子，将在传输通道中的光子控制直到传输通道中光子数量不够时开始输出光子。
[0031]本实用新型另一目的在于提供一种楼宇照明系统，该楼宇照明系统在照明的同时对室内空气净化，提供健康舒适的居住环境，因此该楼宇照明系统进一步包括一空气净化装置，空气置换装置经光能收集装置、光能传输装置和光能使用装置传输对室内空气净化，从而使室内空气净化，提供健康舒适的居住环境。
[0032]优选地，空气置换装置包括一室外置换元件和一室内置换元件，室外置换元件设置在集光器和导光筒之间，室内置换元件设置在光使用开关阀门和照明设备之间，室外置换元件收集室外空气，室内置换元件收集室内空气，经光能收集装置、光能传输装置和光能使用装置，室内空气更新为室外空气。
[0033]与现有技术相比，本实用新型采用的一种楼宇照明系统克服了传统太阳能照明系统的弊端，结合光线收集、储存、释放、照明和空气清新五项功能，一次性解决楼宇照明的问题，即使在光能不足的情况下，也能借用LED辅助光源的帮助，完成照明的目的，免去了再接线路及提供备用灯光设备的麻烦；同时，本实用新型采用了自动控制的集光器以及光线材料制成的传输通道，配合光子晶体技术，有效地提高了光能的收集过程中的效率，降低了光能运输过程中的损失，在光能盈余时储存光能，在光能匮乏时配合辅助光源保证照明的效果，对于保护环境，最大化的利用资源具有重大的意义，并在照明同时，对室内空气净化，提供健康舒适的环境，因此，应用前景十分广阔。
【附图说明】
[0034]图1为本实用新型提供的一种楼宇照明系统实施例的示意图；
[0035]图2为本实用新型提供的一种楼宇照明系统实施例的谐振腔的示意图；
[0036]1、光能收集装置；2、光能传输装置；3、光能存储装置；4、光能使用装置；5、空气置换装置；101、集光器；102、导光筒；103、LED辅助电源；201、光传输开关阀门；202、传输管；203、传输通道；301、光子晶体；302、存储管；401、使用管；402、光使用开关阀门；403、照明设备；501、室外置换元件；502、室内置换元件；2011、导光管；2012、半透半反棱镜；2013、
漫射器。
【具体实施方式】
[0037]图1为本实用新型提供的一种楼宇照明系统较佳实施方式的结构示意图，如图1所示:该系统包括一光能收集装置1、一光能传输装置2、一光能存储装置3和一光能使用装置4，光能存储装置3与光能收集装置1、光能传输装置2、光能使用装置4分别相连。
[0038]光能收集装置I包括一集光器101、两LED辅助电源103和一导光筒102，集光器101设置在导光筒102顶部，两LED辅助103分别安装在导光筒102的两侧；光能传输装置2包括一光传输开关阀门201、一传输管202和一传输通道203，光传输开关阀门201设置在导光筒102和传输管202之间，传输管202与传输通道203连通；光能存储装置3包括一光子晶体301和一存储管302，存储管302的一端部连接在光子晶体301底部，存储管302的另一端部与传输通道203连通；光能使用装置4包括一使用管401、一光使用开关阀门402和一照明设备403，使用管401、光使用开关阀门402和照明设备403依次连接，使用管401与传输通道203连通。
[0039]结合图1和图2，光传输开关阀门201和光使用开关阀门401均为谐振腔，通过谐振腔选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。每一个谐振腔进一步包括内壁涂有高反射材料的导光管2011和间隔排列设置在导光管2011内部的多个半透半反棱镜2012，在半透半反棱镜2012的导光管2011的底部开有出光口，出光口处安装有漫射器2013，一部分光透过半透半反棱镜2012从导光管2011内穿出，并由漫反射器2013漫反射，另一部光在导光管2011内继续增殖光子。导光管2011为能够任意弯曲且反射率不小于90%的塑料导光管。3个半透半反棱镜2012均通过黏胶固定连接在导光管2011内壁上。漫射器2013为由塑料材料制成的表面凹凸不平的照明漫射器。半透半反棱镜2012和漫射器2013的数量为3个。导光管2011的直径为300mm。
[0040]集光器101进一步包括多个复眼集光元件，复眼集光元件呈圆弧形分布，从而收集更宽角度的收集散射的自然光。LED辅助光源103为人造辅助光源，两LED辅助光源103分别呈对称安装在导光筒102的两侧，当自然光不足时，两LED辅助光源103补充存储光子的不足，继续提供照明。
[0041]光能收集装置I和光能传输装置2通过导光筒102和光传输开关阀门201相连接。导光筒102为一金属反射圆柱型导光筒，其内壁上镀有一层高反射率的金属涂层，通过多次反射将光传送到光传输开关阀门201。
[0042]存储管302、传输管202和使用管401都为类似弹簧的连续盘型弯管。存储管302、传输管202和使用管401的横截面都为圆形。存储管302、传输管202和使用管401都采用光纤材料制成，存储管302、传输管202和使用管401用于保证光线进出存储管302、传输管202和使用管401方向的有序和统一。光能传输装置2通过传输通道203分别与光能存储装置3和光能使用装置4相连通，光能传输装置2的传输管202、光能存储装置3的存储管302和光能使用装置4的使用管401分别与传输通道203连通。光能传输装置2的传输管202、光能存储装置3的存储管302和光能使用装置4的使用管401在传输通道203上的分布角度为120度。传输通道203为环形通道，环形通道首尾相接，且横截面为圆形。传输通道203为一有屏蔽功能的光纤回路，即光子在光纤回路内可以达到传播不受损，且光子能不断以折射的方式循环下去。传输通道203采用非真空管，降低了生产成本，节约了能耗。
[0043]光能存储装置3的光子晶体301设在在传输通道203的一端通过存储管302与传输通道203相连。光子晶体301是由光的折射率指数的周期性变化产生了光带隙结构，从而由光带隙结构控制着光在光子晶体301中的运动；光子晶体301用于压缩存储光子，将在传输通道203中的光子控制直到传输通道203中光子数量不够时开始输出光子。
[0044]为了在照明的同时对室内空气净化，提供健康舒适的居住环境，发明人在上述结构基础上，在楼宇照明系统进一步设置了空气置换装置5，空气置换装置经光能收集装置、光能传输装置和光能使用装置传输对室内空气净化，从而使室内空气净化，提供健康舒适的居住环境。空气置换装置5进一步包括一室外置换元件501和一室内置换元件502，室外置换元件501设置在集光器101和导光筒102之间，室内置换元件502设置在光使用开关阀门402和照明设备403之间，室外置换元件501收集室外空气，室内置换元件502收集室内空气，经光能收集装置1、光能传输装置2和光能使用装置4，室内空气更新为室外空气。
[0045]整个楼宇照明系统的具体实施流程是:光线较强时，光线通过集光器101收集，经过室外置换元件501通过导光筒102多次反射至光传输开关阀门201 (也就是谐振腔)，光线弱时，由两个LED辅助光源103补足光强，按上述路径传输至光传输开关阀门201。光线经谐振腔筛选，选出固定频率的光子再经由存储管302、传输管202和使用管401和传输通道203分别传输至光能存储装置3和光能使用装置4。当传输通道203内光子充足时，光子晶体301充能压缩光子；当传输通道203内光子匮乏时，光子晶体301输出光子。同时空气置换装置5经光能收集装置1、光能传输装置2和光能使用装置4传输，室外置换元件501和室内置换元件502对室内空气净化和更新。
[0046]上述只是本发明的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用于限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可以利用上述解释的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种楼宇照明系统，其特征在于:包括一光能收集装置、一光能传输装置、一光能存储装置和一光能使用装置，光能存储装置与光能收集装置、光能传输装置、光能使用装置分别相连；光能收集装置包括一集光器、两LED辅助电源和一导光筒，集光器设置在导光筒顶部，两LED辅助电源分别安装在导光筒的两侧；光能传输装置包括一光传输开关阀门、一传输管和一传输通道，光传输开关阀门设置在导光筒和传输管之间，传输管与传输通道连通；光能存储装置包括一光子晶体和一存储管，存储管的一端部连接在光子晶体底部，存储管的另一端部与传输通道连通；光能使用装置包括一使用管、一光使用开关阀门和一照明设备，使用管、光使用开关阀门和照明设备依次连接，使用管与传输通道连通。2.根据权利要求1所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:所述光传输开关阀门和光使用开关阀门均为谐振腔，每一个谐振腔进一步包括内壁涂有高反射材料的导光管和间隔排列设置在导光管内部的多个半透半反棱镜，在半透半反棱镜的导光管的底部开有出光口，出光口处安装有漫射器。3.根据权利要求2所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:所述导光管为能够任意弯曲且反射率不小于90%的塑料导光管。4.根据权利要求3所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:所述多个所述半透半反棱镜均通过黏胶固定连接在导光管内壁上。5.根据权利要求4所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:所述漫射器为由塑料材料制成的表面凹凸不平的照明漫射器。6.根据权利要求5所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:半透半反棱镜和漫射器的数量为3?10个。7.根据权利要求6所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:所述导光管的直径为300mm ?1200mmo8.根据权利要求1所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:所述的集光器进一步包括多个复眼集光元件，复眼集光元件呈圆弧形分布。9.根据权利要求1所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:所述的导光筒为一金属反射型导光筒，导光筒的内壁上镀有一层高反射率的金属涂层。10.根据权利要求1所述的一种楼宇照明系统，其特征在于:楼宇照明系统进一步包括一空气置换装置，空气置换装置经光能收集装置、光能传输装置和光能使用装置传输净化空气；空气置换装置包括一室外置换元件和一室内置换元件，室外置换元件设置在集光器和导光筒之间，室内置换元件设置在光使用开关阀门和照明设备之间。
【文档编号】F21V13-12GK204300967SQ201420738373
【发明者】章驰 [申请人]湘潭市精晟知识产权服务有限公司