一种光纤光导一体化的照明系统的制作方法

本实用新型涉及一种太阳光照明系统，尤其涉及一种光纤光导一体化的照明系统。

背景技术：

自然采光是建筑设计中非常重要的部分，直接影响到建筑物的外观、内部空间生活品质、能源消耗、建筑成本等，随着全社会节能环保意识和人们对生活质量要求的不断提高，太阳光作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源，具有人工光源所无法取代的舒适、健康、安全、节能环保的独特优势，历来是建筑采光设计的重点。现代建筑大都使用大量的玻璃幕墙来获得足够的室内采光，但同时也带来了严重的城市光污染、建筑隔热保温能耗大、维护成本高等问题，更为突出的是玻璃幕墙仍然无法解决大进深空间的采光问题，以及受光线角度影响和无法控制光线强弱的问题。

近些年发展起来的光导和光纤照明系统完全克服了玻璃幕墙自然采光的不足，其基本原理是通过采光装置高效地采集室外自然光，再经过导光管或光纤将自然光传输和分配到安装在室内的漫射装置，由漫射装置将自然光均匀高效地照射到需要光线的地方，从而实现室内照明。但是，对于传输距离长、安装空间受限、照射面积大、且需要长时间有效照明的大进深建筑和地下建筑而言，单一的光导或光纤照明都无法满足。

目前，光导和光纤照明各有各自的优点，都具有能解决大进深建筑和地下建筑采光问题、大幅降低建筑隔热保温能耗、维护成本低、自然采光时间长、可控制光照强度等多种优势，将两者进行仔细的比较，由以下明显的区别，见下表1。

表1

由表1可见，两种照明方式各有其优缺点，分别适用于不同的照明场合，如光导照明适用于传输距离短、安装空间大、照明面积大的区域，而光纤照明适用于传输距离长、安装空间受限、照明面积小的区域。但实际的建筑照明是一套复杂的系统，有很多的大进深建筑和地下建筑需要大面积的长时间照明，这些区域的采光就不是单一的光导照明或光纤照明能够满足的，需要开发一种能够综合光导和光纤两种照明方式优点的新的自然采光照明系统。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种光纤光导一体化的照明系统，综合利用光导照明的有效照明时间长、照射面积大，以及采光装置的安装方便、成本低，和光纤照明的传输距离长、安装空间小、布置灵活、施工方便的双重优势，来实现大进深建筑的大面积长时间阳光照明。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种光纤光导一体化的照明系统，其包括采光装置、第一导光管、光纤束、第二导光管和漫射构件，所述第一导光管内依次设有平行光装置、聚光构件、光纤接收构件；

所述第二导光管内依次设有光纤发射构件和散光构件，所述采光装置与第一导光管的设有平行光装置的一端连接，所述第一导光管的另一端与光纤束的一端连接，所述光纤束的另一端与第二导光管的设有光纤发射构件的一端连接，所述第二导光管的另一端与漫射构件连接；

太阳光通过采光装置进入到第一导光管内，通过平行光装置后平行射向聚光构件进行汇聚，通过光纤接收构件进入光纤束，太阳光经光纤束传输到第二导光管，经过光纤发射端出来的光源经散光构件成为发散光，再从漫射构件传输出去，用于照明。

其中，所述采光装置安装在室外，用于采集太阳光；所述平行光装置将采集到的太阳光变成平行光在第一导光管内进行传输。平行光经过聚光构件汇聚成点光源，汇聚的点光源通过光纤接收构件进入光纤束中，大大减少阳光的损失。点光源沿光纤束传输到第二导光管中，到达光纤发射构件的点光源经散光构件后成为发射光，再经连接在第二导光管的末端的漫射构件进一步漫射后提供大面积照明。采用此技术方案，结构简单，成本低，而且安装不受限制，运行维护费用低，可与景观、绿化带、道路等结合，同时有效照明时间长的多重优势。

作为本实用新型的进一步改进，所述聚光构件的光轴与第一导光管的轴向平行。采用此技术方案，具有更好的聚光效果，且通过聚光构件将太阳光汇聚成很细的光束进行传输，光损失更小。

作为本实用新型的进一步改进，所述采光装置包括第一凹面镜和第二凹面镜，所述第一凹面镜和第二凹面镜的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同。采用此技术方案，可以更大范围的采集太阳光。进一步的，所述第二凹面镜位于第一凹面镜的上方。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二凹面镜的焦距小于第一凹面镜的焦距。

作为本实用新型的进一步改进，所述平行光装置包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜和第二凸透镜的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同。采用此技术方案，实现了光纤照明需要的平行入射光要求，相比于现有光纤照明采用的复杂追光系统和聚光系统，本实用新型的装置结构简单、造价低、安装容易、运行维护费用低。

进一步的，所述第一凸透镜位于第二凸透镜的上方。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一凸透镜的外形尺寸大于第二凹面镜的外形尺寸，第二凸透镜的外形尺寸大于第一凸透镜的外形尺寸，所述第二凸透镜的外径与第一导光管的内径相当。采用此技术方案，将采集到的太阳光都转换成平行光。

作为本实用新型的进一步改进，所述采光装置和第一导光管之间通过防雨套圈连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一导光管内设有第一固定架，所述聚光构件、光纤接收构件设在第一固定架上；所述第二导光管内设有第二固定架，所述光纤发射构件和散光构件设在第二固定架上。

作为本实用新型的进一步改进，所述聚光构件为聚光镜盘，所述聚光构件包括非球面透镜、凸透镜、双胶合透镜中的至少一种或至少两种组合的透镜组。

作为本实用新型的进一步改进，所述散光构件为散光镜盘；所述的散光构件包括凹透镜、凸透镜中的至少一种或至少两种组合的透镜组。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

第一，本实用新型技术方案的光纤光导一体化的照明系统综合利用了光导照明的有效照明时间长、照射面积大，以及采光装置的安装方便、成本低，和光纤照明的传输距离长、安装空间小、布置灵活、施工方便的双重优势。

第二，采用本实用新型的技术方案，只是在采光和散光部分用到了导光管，且所用导光管较短，太阳光的传输主要靠光纤进行，因此传输距离较长(可达100米)，导光系统造价较低；另外，本实用新型采用有两个凹面镜组成的采光装置和有两个凸透镜组成的平行光装置实现了光纤照明需要的平行入射光要求，相比于现有光纤照明采用的复杂追光系统和聚光系统，本实用新型的装置结构简单、造价低、安装容易、运行维护费用低；

第三，采用本实用新型的技术方案，将光纤的聚光和接收装置安装在导光管内，相比于现有需要安装在室外无遮光高台上的光纤采光装置而言，极大简化了施工要求，降低了成本和维护费用；另外，相比于导光管的大直径尺寸而言，本实用新型技术方案的光纤束的尺寸要小得多，基本不受安装空间的限制，安装灵活方便，施工难度小、费用低；

第四，采用本实用新型的技术方案，光纤传输的点光源经过散光镜和漫射器的发散作用，能够实现大面积的照明需要；相比于现有光纤照明的采光要求高、有效照明时间短，本实用新型的光纤光导一体化照明系统具有采光装置安装不受限制，可与景观、绿化带、道路等结合，同时有效照明时间长的多重优势。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一种实施例的聚光镜盘的结构示意图。

图3是本实用新型一种实施例的散光镜盘的结构示意图。

附图标记包括：1-采光装置，2-防雨套圈，3-第一导光管，4-平行光装置，5-聚光镜盘，6-光纤接收器，7-第一固定架，8-光纤束，9-第二导光管，10-光纤发射端，11-散光镜盘，12-第二固定架，13-漫射器，21-第一凹面镜，22-第二凹面镜，41-第一凸透镜，42-第二凸透镜，51-聚光镜，100-太阳光，111-散光镜。

具体实施方式

下面对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1～图3所示，一种光纤光导一体化的照明系统，其包括安装在室外的采光装置1、第一导光管3、光纤束8、第二导光管9和漫射器13，所述第一导光管3内依次设有平行光装置4、聚光镜盘5、光纤接收器6；所述第二导光管9内依次设有光纤发射端10和散光镜盘11，所述采光装置1与第一导光管3的设有平行光装置4的一端连接，所述第一导光管3的另一端与光纤束8的一端连接，所述光纤束8的另一端与第二导光管9的设有光纤发射端10的一端连接，所述第二导光管9的另一端与漫射器13连接。所述采光装置1和第一导光管3之间连接由防雨套圈2，所述第一导光管3内设有第一固定架7，所述聚光镜盘5、光纤接收器6设在第一固定架7上；所述第二导光管9内设有第二固定架12，所述光纤发射端10和散光镜盘11设在第二固定架12上。所述聚光镜盘5包括若干聚光镜51，所述聚光镜盘5的光轴与第一导光管3的轴向平行。所述散光镜盘11包括散光镜111。

如图1～图3所示，安装在室外的采光装置1用于采集太阳光100，所述采光装置1包括第一凹面镜21和第二凹面镜22，所述第一凹面镜21和第二凹面镜22的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同。所述第二凹面镜22位于第一凹面镜21的上方。所述第二凹面镜22的焦距小于第一凹面镜21的焦距。这样，从任何方向入射到第一凹面镜21的太阳光100在焦点汇聚，并入射到第二凹面镜22，经第二凹面镜22反射后，沿第一导光管的轴向平行入射到第一导光管中。

如图1～图3所示，所述平行光装置4包括第一凸透镜41和第二凸透镜42，所述第一凸透镜41和第二凸透镜42的焦点重合、且二者从焦点出发的锥角大小相同。第一凸透镜41的外形尺寸大于第二凹面镜22的外形尺寸，第二凸透镜42的外形尺寸大于第一凸透镜41的外形尺寸，所述第二凸透镜42的外径与第一导光管3的内径相当。所述第一凸透镜41位于第二凸透镜42的上方。采光装置1采集并汇聚的平行光束经过第一凸透镜41的聚集、和第二凸透镜42的发散后，充满整个第一导光管、且平行于聚光镜51的光轴。经聚光镜51汇聚成一点，通过光纤接收器6进入光纤束8，太阳光100经光纤束8长距离传输到第二导光管9，从光纤发射端10出来的点光源经散光镜111成为发散光，再从漫射器13传输出去，用于照明。

所述聚光镜51为非球面透镜、凸透镜、双胶合透镜中的至少一种或至少两种组成的透镜组。所述散光镜111为凹透镜、凸透镜中的至少一种或至少两种组成的透镜组。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。