[发明专利]一种高效率的面板式自然光收集器

权利要求书

1.一种高效面板式自然光收集器，其特征在于，其单元结构由主体平面面板、第二抛物面反射器、收光出射通道、第一抛物面反射器及调光反射器组成；所述第一抛物面反射器位于主体平面面板下表面，第二抛物面反射器位于主体平面面板上表面，其焦点与第一抛物面反射器焦点重合；第一抛物面反射器与第二抛物面反射器形状相似，且第二抛物面反射器尺寸较小，主体平面平板的上表面除了第二抛物面反射器占据较少的面积之外，其余大部分平面用于入射的自然光入射窗口，调光反射器位于第一抛物面反射器正上方，其水平宽度与第二抛物面反射器水平宽度相同；所述的收光出射通道位于平面面板一端，用于收集各个方向反射来的光线并将其导出收集器；其中：

垂直入射的自然光透过主体平面面板在第一抛物面反射器反射会聚到焦点处，再经过第二抛物面反射器准直出射，再经过调光反射器反射至主体平面面板上表面，在其上表面全反射至收光出射通道处，或者调整调光反射器的反射面，使每一个调光反射器的光直接会聚到出射通道，同时适当调整出射通道的光束出口适合光的出射；第一抛物面反射器与第二抛物面反射器主光轴重合，调光反射器的中点也位于上述主光轴上，从而实现对自然光的高效收集；

其中，所述的调光反射器，位于第一抛物面反射器中部设置的凹槽上，水平宽度5～12mm，根据调光反射器倾斜度与水平宽度，斜面长度与之匹配,靠近收光出射通道与远离收光出射通道的调光反射器斜面倾斜度不一样, 靠近收光出射通道的调光反射器斜面倾斜度较小,斜面长度较短，斜面的角度与斜面中点到收光出射通道的距离相关，如果收集光是通过上表面一次反射到达光出射通道，收光出射通道中心与斜面中心在同一高度，其具体的计算公式为：

如果收集光是直接到达收光出射通道，收光出射通道中心与上表面在同一高度，其具体的计算公式为：

如果收集光是直接到达收光出射通道，收光出射通道中心在d/2高度，其具体的计算公式为：

其中，θ为斜面与水平面的夹角，L为调光反射器中点到收出光通道的水平距离，d为调光反射器中点到平面面板上表面的垂直距离；调光反射器内表面采用高反射率镜面镀膜。

2.根据权利要求1所述的高效面板式自然光收集器，其特征在于，根据光路的可逆性，在收光出射通道处放置光源，在主体平面面板上表面全反射至调光反射器上，再经过调光反射器反射至第二抛物面反射器上，经第二抛物面反射器反射会聚在其焦点处，再经过第一抛物面反射器反射实现准直出射，形成面板式光源垂直配光；其余的未能经过主体平面面板全反射至调光反射器上的光束反射到下表面第一抛物面反射器上，这部分反射光也从主体平面面板上表面出射，形成面板不同方位的照射。

3.根据权利要求1所述的高效面板式自然光收集器，其特征在于，所述第一抛物面反射器与第二抛物面反射器，两者均是标准的抛物面反射器；或者，两个反射器均是自由曲面构成的反射器，或者一个是标准的抛物面反射器，一个是自由曲面反射器，两者的组合；结构上均是第一抛物面反射器的光聚集点与第二抛物面反射器的光聚集点重合。

4.根据权利要求1所述的高效面板式自然光收集器，其特征在于，所述第一抛物面反射器位于平面面板下表面，其焦距略低于平面面板厚度最大处；第二抛物面反射器位于平面面板上表面，其焦距为第一抛物面反射器的1/5～1/10；使两抛物面反射器有效组合与匹配。

5.根据权利要求1所述的高效面板式自然光收集器，其特征在于，所述收光出射通道为基于光束分布设计的倾斜收光出射通道或者基于内置抛物面反射器设计的竖直收光出射通道，使得收集的自然光沿着面板方向与导光管耦合，或者使收集的自然光沿着垂直于面板方向与导光管耦合。

6.根据权利要求1所述的高效面板式自然光收集器，其特征在于，所述调光反射器为斜面反射器或者自由曲面构成的反射器，或者为斜面反射器和自由曲面构成的反射器的组合；对于面板较大、远离光束出口的调光反射器，采取自由曲面构成的反射器调光。