集光装置制造方法
【专利摘要】一种集光装置包括至少两集光单元及一导光单元。第一集光单元具有相互邻接的第一入光面、第一反射面及第一出光面。第一入光面与第一出光面形成第一顶角，而第一入光面与第一反光面形成第二顶角。第二集光单元设置于第一出光面的一侧。第二集光单元具有相互邻接的第二入光面、第二反射面及第二出光面。第二入光面与第二出光面形成第三顶角，而第二入光面与第二反光面形成第四顶角。第一顶角等于第三顶角，第四顶角等于第二顶角。导光单元设置于第一出光面与第二反射面之间。导光单元具有相互邻接的第三入光面、第三出光面及底面。第三入光面与底面形成第五顶角，而第三出光面与底面形成第六顶角。第五顶角等于第一顶角，第六顶角大于第二顶角。
【专利说明】集光装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种集光装置，特别涉及一种利用棱镜结构来增加自然光集光效率的集光装置。
【背景技术】
[0002]由于工业的快速发展，石化燃料逐步耗竭与温室效应气体排放问题日益受到全球关切，能源的稳定供应已成为全球性的重大课题。其中，太阳能是一种丰富、安全、零无染的可再生能源，其的能量产生过程并不会造成环境污染，也不会消耗其它地球资源，亦无导致地球温室效应等等问题。故其对于目前资源已日渐缺乏的地球而言，是一种绝佳的能源来源。特别地是针对于如何将太阳能应用于建筑业中，以提供更健康的自然光照明，并同时有效节约能源以实现永续发展来说，更是目前极力发展的目标。
[0003]目前在建筑业中，提供节能照明的方式大致有两种:一种是利用太阳能能源转换技术，藉由进行光电转换来提供电力，然而它的转换效率及其成本考虑是一大问题；另一种是利用适当光学设计的集光器及导光装置的自然导光系统，以将太阳光导引至室内来增加室内亮度，进而达到降低照明电力的目的。
[0004]然而，自然导光系统在集光、传光、放光的过程中，光能量必定会发生损耗，因此，如何增加集光器的光集中率，并达成高效率光线收集与传输并进的效果，是本【技术领域】亟欲解决的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型之一目的在于提供一种利用简单棱镜结构来增加集光效率的集光装置。
[0006]本实用新型之另一目的在于提供一种同时高效率的收集与传输光线的集光装置。
[0007]为了达成上述之一或全部或其他目的，本实用新型提供一种集光装置，其包括至少两集光单元及一导光单元。第一集光单元具有相互邻接的一第一入光面、一第一反射面及一第一出光面。第一入光面与第一出光面形成一第一顶角，而第一入光面与第一反光面形成一第二顶角。第二集光单元设置于第一集光单元的第一出光面的一侧。第二集光单元具有相互邻接的一第二入光面、一第二反射面及一第二出光面，第二反射面面对该第一出光面且平行于第一反射面。第二入光面与第二出光面形成一第三顶角，而第二入光面与该第二反光面形成一第四顶角，第一顶角的角度等于第三顶角的角度，第四顶角的角度等于第二顶角的角度。导光单元设置于第一集光单元的第一出光面与第二集光单元的第二反射面之间。导光单元具有相互邻接的一第三入光面、一第三出光面及一底面，底面位于该第一入光面与第二入光面的对面且平行于第一入光面与第二入光面，第三入光面面对第一出光面,第三出光面面对第二反射面。第三入光面与底面形成一第五顶角，而第三出光面与底面形成一第六顶角，第五顶角的角度等于第一顶角的角度，第六顶角的角度大于第二顶角的角度。[0008]在一实施例中，第一集光单元与第二集光单元的体积大小与结构皆相同。
[0009]在一实施例中，第一顶角、第三顶角以及第五顶角皆为一钝角。
[0010]在一实施例中，第二顶角、第四顶角以及第六顶角皆为一锐角。
[0011]在一实施例中，第一集光单元的第一出光面与导光单元的第三入光面结合。
[0012]在一实施例中，第一集光单元的第一出光面与导光单元的第三入光面之间具有一第一间隙。
[0013]在一实施例中，第一集光单元的第一入光面平行于第二集光单元的第二入光面，且第一入光面与第二入光面位于同一水平面。
[0014]在一实施例中，导光单元与第二集光单元之间具有一第二间隙。
[0015]在一实施例中，第一集光单元的第一入光面平行于第二集光单元的第二入光面，第二入光面与第一入光面之间具有一高度差，且第二入光面位于第一入光面的上方。
[0016]在一实施例中，集光装置更包括一第二导光单元，其设置于第二集光单元的第二出光面的一侧，且第二导光单元的结构与导光单元的结构相同。
[0017]在一实施例中，第一入光面及第二入光面皆为一曲面，且这些曲面具有相同的一
第一曲率半径。
[0018]在一实施例中，第一反射面及第二反射面皆为一曲面，且这些曲面具有相同的一
第二曲率半径。
[0019]在一实施例中，第一出光面及第二出光面皆为一曲面，且这些曲面具有相同的一
第三曲率半径。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1A及IB为本实用新型的第一实施例的集光装置。
[0021]图2为本实用新型的第二实施例的集光装置。
[0022]图3为本实用新型的第三实施例的集光装置。
[0023]图4A为本实用新型的第四实施例的集光装置。
[0024]图4B为本实用新型的第五实施例的集光装置。
[0025]附图标记列表:
[0026]集光装置l、la、lb、lc、ld
[0027]集光单元100、200
[0028]第一入光面IlOUlOa
[0029]第一反射面120、120a
[0030]第一出光面130、130a
[0031]第二入光面210、210a
[0032]第二反射面220、220a
[0033]第二出光面230、230a
[0034]导光单元3OCK3OOa
[0035]第三入光面310、310a
[0036]底面320
[0037]第三出光面330、330a[0038]第一间隙410
[0039]第二间隙420
[0040]第一顶角a
[0041]第二顶角b
[0042]第三顶角c
[0043]第四顶角d
[0044]第五顶角e
[0045]第六顶角f
【具体实施方式】
[0046]有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，仅是用于参照随附图片的方向。因此，该等方向用语仅是用于说明并非是用于限制本实用新型。
[0047]请参阅图1A及1B，其为本实用新型之一实施例的集光装置I。一种集光装置，其包括至少两集单元100、200及一导光单元300。第一集光单元100具有相互邻接的一第一入光面110、一第一反射面120及一第一出光面130。第一入光面110与第一出光面130形成一第一顶角a,而第一入光面110与第一反光面120形成一第二顶角b。第二集光单兀200设置于第一集光单元100的第一出光面130的一侧。第二集光单元200具有相互邻接的一第二入光面210、一第二反射面220及一第二出光面230。第二反射面220面对第一出光面130且平行于第一反射面120。第二入光面210平行于第一入光面110。第二入光面210与第二出光面230形成一第三顶角C，并且与第二反光面220形成一第四顶角d。其中，第一顶角a的角度等于第三顶角c的角度，且第四顶角d的角度等于第二顶角b的角度。并且在本实施例中，第一集光单元100与第二集光单元200的体积大小及结构皆相同。
[0048]导光单元300设置于第一集光单元100的第一出光面130与第二集光单元200的第二入光面210之间。导光单元300具有相互邻接的一第三入光面310、一第三出光面330及一底面320。底面320位于第一入光面110与第二入光面210的对面且平行于第一入光面110与第二入光面120,换句话说,底面320与第一入光面110位于集光装置I相对的两端，而第一入光面110与第二入光面210位于集光装置I相同的一端。第三入光面310面对第一出光面130，而第三出光面330面对第二反射面220。第三入光面310与底面320形成一第五顶角e，而第三出光面330与底面320形成一第六顶角f。第五顶角e的角度等于第一顶角a的角度,第六顶角f的角度大于第二顶角的角度。
[0049]在本实施例中，第一顶角a、第三顶角c以及第五顶角e皆为一钝角。而第二顶角b、第四顶角d以及第六顶角e皆为一锐角。第一集光单元100的第一入光面110与第二集光单兀200的第二入光面210位于同一水平面。由于底面320平行于第一入光面110与第二入光面120，又，第五顶角e的角度等于第一顶角a的角度，因此当导光单元300与第一集光单元100结合时，第一出光面130与第三入光面310之间不会产生间隙。然而在另一实施例中，将导光单元300与第一集光单元100分离使得第一出光面130与第三入光面310之间产生第一间隙410，导光单元300与第二集光单元之间亦具有一第二间隙420。此外，第六顶角f的角度需大于第二顶角b的角度，也就是说导光单元300的体积大小与结构与第一集光单元100及第二集光单元200相异，传递光线时得以发挥最佳效果。在一较佳实施例中，第五顶角e的角度与第一顶角a的角度皆为108.45度，第二顶角的角度为42.15度，而第六顶角f的角度为42.7度,可得到较佳的集光效果。
[0050]请继续参照图1，光线藉由第一集光单元100的第一入光面110进入集光装置1，由第一反光面120反射后由第一出光面130射出，光线在经过第一间隙410、导光单兀300及第二间隙420修正后进入第二集光单元200。同时，光线亦会由第二集光单元200的第二入光面210进入集光装置1，并经由第二反光面220反射后由第二出光面230射出。因此第二集光单元200会比第一集光单元100收集更多的光线来达到集光的效果。
[0051]如图2，其为本实用新型之一实施例的集光装置la。观察图1可发现，光线在集光装置I内的传递有水平向上移动的趋势，因此调整集光装置I而得到图2的集光装置la。在本实施例中，第二集光单元200的第二入光面210与第一集光单元100的第一入光面110具有一高度H，且第二入光面210位于第一入光面110的上方，该高度H较佳为I毫米。导光单元300与第二集光单元200之间第二间隙420之较佳距离D为0.7毫米。集光装置Ia更包括一第二导光单兀300a,其设置于第二集光单兀200的第二出光面230的一侧。上述该等集光单元与该等导光单元为一棱镜，其材质可为塑料，玻璃，压克力等。将本实用新型的集光装置I作一序列性排列，利用光线由密介质到疏介质之特性，再定义出棱镜的各个角度，将自然光或太阳光收集并传输。而在棱镜的表面上，例如第一出光面130、第二出光面230、第三入光面310及第三出光面330，镀上抗反射的薄膜，来达到光线收集后还具有高效率传光的效果。
[0052]如图3，其为本实用新型之一实施例的集光装置lb。在本实施例中，集光装置Ib的集光单元及导光单元不限于是钝角三角形，其亦可为锐角三角形或直角三角形或其它形状。如图4A，其为本实用新型之一实施例的集光装置lc，而图4B，其为本实用新型之一实施例的集光装置Id。集光装置Ic的第一反射面120a、第二反射面220a及第三入光面310a分别为一凸出的曲面，而第一出光面130a、第二出光面230a及第三出光面330a分别为一凹陷的曲面。在另一实施例中，第一入光面IlOa及第二入光面210a分别为一凸出的曲面，而上述的曲面例如但不限于为圆面、椭圆面、双曲面或抛物面。当太阳在不同时刻，会对应不同角度入射光线，在本实施例中，对棱镜的表面分别设计曲率，针对不同时段的太阳光做有效率的收集，使本实用新型之集光装置对于任何时段的太阳光有更高的容忍角，藉此提升集光装置的整体集光效率。
[0053]惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，但不能以此限定本实用新型实施之范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或申请专利范围不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。
【权利要求】
1.一种集光装置，其特征在于，包括: 一第一集光单元，其具有相互邻接的一第一入光面、一第一反射面及一第一出光面，该第一入光面与该第一出光面形成一第一顶角，而该第一入光面与该第一反光面形成一第二顶角； 一第二集光单元，其设置于该第一集光单元的该第一出光面的一侧，该第二集光单元具有相互邻接的一第二入光面、一第二反射面及一第二出光面，该第二反射面面对该第一出光面且平行于该第一反射面，该第二入光面与该第二出光面形成一第三顶角，而该第二入光面与该第二反光面形成一第四顶角，该第一顶角的角度等于该第三顶角的角度，该第四顶角的角度等于该第二顶角的角度；以及 一导光单元，其设置于该第一集光单元的该第一出光面与该第二集光单元的该第二反射面之间，该导光单元具有相互邻接的一第三入光面、一第三出光面及一底面，该底面位于该第一入光面与该第二入光面的对面且平行于该第一入光面与该第二入光面，该第三入光面面对该第一出光面，该第三出光面面对该第二反射面，该第三入光面与该底面形成一第五顶角，而该第三出光面与该底面形成一第六顶角，该第五顶角的角度等于该第一顶角的角度，该第六顶角的角度大于该第二顶角的角度。
2.如权利要求1所述的集光装置，其特征在于，该第一集光单元的该第一出光面与该导光单兀的该第三入光面结合。
3.如权利要求1所述的集光装置，其特征在于，该第一集光单元的该第一出光面与该导光单兀的该第三入光面之间具有一第一间隙。
4.如权利要求1所述的集光装置，其特征在于，该第一集光单元的该第一入光面平行于该第二集光单兀的该第二入光面，且该第一入光面与系与该第二入光面位于同一水平面。
5.如权利要求3所述的集光装置，其特征在于，该导光单元与该第二集光单元之间具有一第二间隙。
6.如权利要求5所述的集光装置，其特征在于，该第一集光单元的该第一入光面平行于该第二集光单兀的该第二入光面，该第二入光面与该第一入光面之间具有一高度差，且该第二入光面位于该第一入光面的上方。
7.如权利要求1所述的集光装置，其特征在于，进一步包括一第二导光单元，其设置于该第二集光单元的该第二出光面的一侧，且该第二导光单元的结构与该导光单元的结构相同。
8.如权利要求1所述的集光装置，其特征在于，该第一入光面及该第二入光面皆为一曲面，且这些曲面具有相同的一第一曲率半径。
9.如权利要求1所述的集光装置，其特征在于，该第一反射面及该第二反射面皆为一曲面，且这些曲面具有相同的一第二曲率半径。
10.如权利要求1所述的集光装置，其特征在于，该第一出光面及该第二出光面皆为一曲面，且这些曲面具有相同的一第三曲率半径。
【文档编号】F21S11/00GK203759284SQ201420043373
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】黄忠伟, 赵世民, 苏韦少 申请人:黄忠伟