[发明专利]一种基于空芯柔性光导管的太阳光收集传导装置

说明书

技术领域

本发明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

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。

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。

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。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明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。

本发明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。

作为本发明的一个实施例，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。

作为本发明的另一个实施例，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。

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。

在本发明实施例中，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。

其中，第二导管为可弯折的塑料管。

在本发明实施例中，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％。

在本发明实施例中，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γ的范围为0-30°。

优选地，锥形腔体的锥面倾角γ的范围为0-10°。

作为本发明的一个实施例，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。

本发明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：

(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，本发明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。

(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。本发明由于使用柔性材料，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。本发明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。