CN104728764A - 分光接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自然光照明分光接头，是利用透镜阵列(Lens-Array)的特征制作。一般自然光引导入室内可透过导光管直接传输，但是导光管直接输出光源效果不佳，采取接头本体方式，将该接头本体的进口端连接大直径的该输入端导光管，该接头本体的出口端接小直径的该输出端导光管或光纤，由该接头本体所包含的导光透镜或分光透镜，可以将大口径导光管输入的光线进行分光至小的导光管或光纤。本发明可以将阳光直接收集作为室内照明之用，其使用效率较高。

Description

分光接头

技术领域

本发明涉及照明领域，具体地说是一种将自然光分光传输且可直接收集作为室内照明之用，以提升自然光使用率的分光接头。

背景技术

目前无论是国内、国外，为减少对能源的贪婪需求，以及减少对自然环境的破坏，各国政府都不遗余力的推广绿建筑，以求建立永续生活的优良环境。

有关绿建筑的首要条件，即在于照明方面的节能工作。由于建筑物的体积愈趋硕大，建筑物之间的距离却日渐缩减，导致建筑群密集，阳光的自然照明条件无法达成，而需采取人工光源，形成能源损耗的主要原凶。

目前全球照明用电比例：商业用电占43%、住家占31%。若这些建筑能改采阳光照明，则能大幅减少对能源的需求。欧美各国阳光照明技术推广着重于在学校、住家、办公大楼、商场、医院及艺术建筑，欧盟Building计划预估欧盟国家使用阳光照明每年可节能148Mtoe，约占欧盟国家总能源供应量的8%，成果不容小觑。而国内阳光照明技术虽然在初步阶段，但由于能源短缺、价格不断攀升，故加速发展阳光照明系统技术及商业化产品，除为环保尽力，亦可促进产业发展。

有关于自然光照明的技术，主要是利用大面积的阳光收集元件，将阳光收集并导入室内。阳光收集元件的最佳方式是利用光纤，但光纤的制造成本昂贵，尤其但大直径光纤，故实际应用普及率不高。另法是采取导光管方式，导光管虽然可以将阳光导入室内，但是导光管缺乏有效分光与转向接头，致使光线传导效果不佳，仍待加以改进。

因此，如何在降低建置成本的基础下，仍然能够达成高效率的集光功能，乃为业界所重视的课题。惯用技术我国专利第M358263号的“棱镜阵列及其耦合接头”，其采取棱镜阵列的方式，即由复数集光棱镜组收集外部光线，做为室内照明、太阳能电池与其他类型应用之用。所述集光棱镜组包括导光稜镜、反射稜镜形状均为三角柱，且该导光稜镜彼此相平行，该导光棱镜更包括进光面、反光面、集光面、输光面以及出光面，故其设计相当复杂，致使成本增加、维护困难。

另一惯用技术如我国专利第M282163号的“光纤阵列装置”，其考虑采用光纤阵列的方法，以将复数光纤的光线集中在可透光的基板达成较佳的光线照射效果。但该惯用技术需在单一基板上设置大量容置区，若再考虑于容置区中设置有聚光元件，会使该基板的制作形成困难，当该基板使用上稍有毁损，即需更换整块基板，造成资源浪费。

又一惯用技术如我国专利第M284002号的“光纤阵列”，其同样采取光纤阵列，每一光纤嵌固在一容置槽中，该容置槽具有弧面以达成聚光效果，即由分散的设计提供可在环境温度变动下正常运作的光纤阵列。但该惯用技术需将大量的容置槽固定为阵列排列的底座，以有效达成聚光功能，但该底座同样会有制作成本较高，无法更换单一容置槽而增加维修成本的问题。

因此，前述各习知技术存有缺失，而有待加以改进。

本案发明人有鉴于此，加以改良创新，成功研发完成本件用以传输自然光的分光接头，希望能为绿建筑的自然光照光提供良好帮助。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种分光接头，具利用接頭本体分光至多个导管或光线，可将阳光分光传输且可直接收集作为室内照明之用，以降低阳光传输时的损失而提高使用效率。

本发明的另一目的在于提供一种分光接头，其利用接头本体结合导光管及分光管的设计，和以前所知的单一光线系统相比，制造成本低，但仍能维持使用效率。

本发明实施例提供的一种分光接头，考量采取大直径光线成本过高，增加设置成本，故考虑搭配不同直径的导光管或光纤进行光路系统配置，即由大直径导光管可以作为主干道，能够大幅降低系统建置成本。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种分光接头包含：一接头本体具有相对的一入光面及一出光面，且该入光面及该出光面相接有一环周面，该入光面设有一导光孔及数分光孔，该导光孔连通于该出光面，该数分光孔则连通于该环周面；一导光透镜，设于该出光面并对应该导光孔，用来连接大直径的一第一光传输件；以及，数分光透镜，布设该环周面并对应该分光孔，用来连接小直径的一第二光传输件；其中，自该分光孔透入的光线与自该分光透镜透出的光线间形成一转向角。

该接头本体装置在大直径的第一光传输件以及小直径的第二光传输件之间。经由大直径的第一光传输件全面收集阳光，然后经由该出光面的该第二光传输件导出经该导光孔所传递的光线，以及经由该环周面的该分光透镜导出经该分光孔所传递的光线，最后经由第二光传输件进行输出。

连通该入光面与该环周面的该分光孔，在该接头本体内形成一转角，该转角具有一反射面，该反射面为一离轴(off-axis)非球面，或一自由曲面(Freeform)。该反射面系用以使自该分光孔透入的光线与自该分光透镜透出的光线间所形成的转向角为90度，用以导出经该分光孔所传递的光线。

由此导光加分光的结构，当外部阳光收集后，可以同时以中间该导光透镜进行直接导光，以及由外环复数个该分光透镜进行分光，借以达成收集阳光并分光至室内照明之用，减少传输损耗并具有较高使用效率。

该接头本体亦可全面设置复数的分光透镜，即该出光面与该环周面设置数分光透镜，且该分光透镜对应该分光孔。经由该出光面的该分光透镜导出经出光面的该分光孔所传递的光线，以及经由该环周面的该分光透镜导出经该环周面的该分光孔所传递的光线，以将该大直径的第一光传输件所收集的阳光，经由该出光面与该环周面的分光孔将光线分散，最后经由第二光传输件输出以用于室内空间以供照明使用。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.结构简单，利用接头本体结合导光管或光线的设计，较以前熟知的单一光线系統制造成本低，但效能仍能有效维持。

2.透过接头本体分光至多个导光管或光线，可以提升导光管或光线的便利性，减少因系统设计导致的光源损失。

3.可有效传输阳光至屋内阳光无法照射的地方，或者应用于立体式植栽培养的光源

附图说明

图1是本发明的实施例图；

图2是本发明的结构部份剖视图；

图3是本发明的反射结构示意图；

图4是本发明的另一实施例图；

图5是本发明的另一实施例的结构部份剖视图。

其中：

1     接头本体        11    入光面

12    出光面          13    环周面

14    导光透镜        15    分光透镜

16    反射面          21    导光孔

22    分光孔          3     第一光传输件

4     第二光传输件    L1    透入的光线

L2    透出的光线      α    转向角

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如第1图、第2图所示，本发明是提供一种自然光照明分光接头，主要是利用透镜阵列(Lens-Array)所制作成型的接头本体1，用以收集阳光并分光至室内照明，降低传输的损耗，以及提高使用效率。

该接头本体1具有相对的一入光面11及一出光面12，且该入光面11及该出光面12相接有一环周面13，该入光面11设有一导光孔21及数分光孔22，该导光孔21连通于该出光面12，该数分光孔22则连通于该环周面13。该出光面12设有一大直径的导光透镜14，且该导光透镜14对应该导光孔21，用以导出经该导光孔21所传递的光线；该环周面13的各分光孔22设置有小直径的分光透镜15，用以导出经该分光孔22所传递的光线。其中，该导光透镜14的径宽大于该分光透镜15的径宽，且自该分光孔透入的光线与自该分光透镜透出的光线间形成有一转向角α。

由此导光加分光的结构，当外部阳光收集后，可以同时以中间该导光透镜14进行直接导光，以及由外环多个该分光透镜15进行分光，以达成收集阳光并分光至室内照明之用。

该接头本体1应用时配合有大直径的第一光传输件3以及小直径的第二光传输件4，本实施例所载光传输件可以为输出端导光管或光线。将该接头本体1装置在该第一光传输件3以及第二光传输件4之间。经由大直径的第一光传输件3全面收集阳光，然后经由该出光面12的该导光透镜14导出经该导光孔21所传递的光线，以及经由该环周面13的该分光透镜15导出经该分光孔22所传递的光线，最后经由第二光传输件4进行输出。

如图3所示，在本实施例中，连通该入光面11与该环周面13的该分光孔22在该接头本体1内形成一转角，该转角具有一反射面16，该反射面16特別为一离轴(off-axis)非球面，或一自由曲面(Freeform)。该反射面16是用以使自该分光孔22透入的光线L1与自该分光透镜15透出的光线L2间所形成的转向角α为90度，此经该分光孔22所传递的光线便能发散于居家室内空间，以作为照明之用。

如图4、图5所示，本发明的另一设计特别系作用于使用终端，以将该大直径的第一光传输件3所收集的阳光，经由该出光面12与该环周面13的分光孔22将光线分散，最后经由第二光传输件4输出以用于室内空间以供照明使用。

该接头本体1同样具有相对的一入光面11及一出光面12，且该入光面11及该出光面12相接有一环周面13，该入光面11设有数分光孔22，并使该数分光孔22分别连通于该出光面12与该环周面13。

该出光面12与该环周面13设置数分光透镜15，且该分光透镜15对应该分光孔22。经由该出光面12的该分光透镜15导出经出光面12的该分光孔22所传递的光线，以及经由该环周面13的该分光透镜15导出经该环周面13的该分光孔22所传递的光线。

同样的，连通该入光面11与该环周面13的该分光孔22，于该接头本体1内形成一转角，该转角具有一反射面16，该反射面16用以使自该分光孔22透入的光线L1与自该分光透镜15透出的光线L2间所形成的转向角α为90度，用以导出经该分光孔22所传递的光线。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种分光接头，其特征在于：包括一接头本体，具有相对的一入光面及一出光面，且所述入光面及所述出光面相接有一环周面，所述入光面设有一个导光孔及多个分光孔，所述导光孔连通于所述出光面，所述多个分光孔则连通于该环周面；一导光透镜，设于所述出光面，且对应所述导光孔，用以导出经所述导光孔所传递的光线；多个分光透镜，布设于所述环周面，且对应所述多个分光孔，用以导出经该分光孔所传递的光线，自所述分光孔透入的光线与自所述分光透镜透出的光线间形成一转向角。

2.根据权利要求1所述的分光接头，其特征在于：所述多个分光孔在所述接头本体内形成一转角，该转角具有一反射面，该反射面用以使自该分光孔透入的光线与自该分光透镜透出的光线间所形成的转向角为90度。

3.根据权利要求2所述的分光接头，其特征在于：所述反射面为一离轴非球面，或一自由曲面。

4.根据权利要求1所述的分光接头，其特征在于：所述导光透镜的径宽大于该分光透镜的径宽。

5.一种分光接头，其特征在于：包括一接头本体，具有相对的一入光面及一出光面，且所述入光面及所述出光面相接有一环周面，所述入光面设有多个分光孔，所述多个分光孔分别连通于该出光面与该环周面；多个分光透镜，布设于该出光面与该环周面，且对应所述多个分光孔，用以导出经该分光孔所传递的光线，自所述环周面的该分光孔所透入的光线与自所述环周面的该分光透镜透出的光线间形成一转向角。

6.根据权利要求5所述的分光接头，其特征在于：布置于所述环周面的所述多个分光孔在所述接头本体内形成一转角，该转角具有一反射面，该反射面用以使自该环周面的该分光孔透入的光线，与自该环周面的该分光透镜透出的光线间所形成的转向角为90度。

7.根据权利要求6所述的分光接头，其特征在于：所述反射面为一离轴非球面，或一自由曲面。