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CN111895363B - 一种室内日照系统 - Google Patents

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CN111895363B CN202010745089.XA CN202010745089A CN111895363B CN 111895363 B CN111895363 B CN 111895363B CN 202010745089 A CN202010745089 A CN 202010745089A CN 111895363 B CN111895363 B CN 111895363B
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Abstract

本发明公开一种室内日照系统，属于节能照明技术领域，解决了现有技术中室内日照系统建造和维护成本高的技术问题。一种室内日照系统，包括集光组件、导光组件及散光组件，所述集光组件包括聚焦透镜、反光杯和透镜固定套筒，所述聚焦透镜和反光杯固定安装在透镜固定套筒上，所述导光组件包括导光管，所述透镜固定套筒与导光管固定连接，所述导光管与散光组件固定连接；所述聚焦透镜将室外阳光聚集在一个焦点上，所述反光杯将聚集在焦点的光反射为平行光，所述平行光经过导光管传导到散光组件，散光组件将传导来的光线散射到室内。本发明所述系统实现了室内日照，降低了室内日照系统的建造和维护成本，能够实现热能转换为电能，以进行节能补光。

Description

一种室内日照系统
技术领域
本发明涉及节能照明技术领域，尤其是涉及一种室内日照系统。
背景技术
现代社会建筑规模在不断变大的同时照明需求也不断提升，利用传统的方式照明会耗费巨大的电力能源。因此将阳光引入房间进行室内照明的方式应运而生，该照明方式不同于传统采光它不受建筑地理位置甚至窗户门洞位置和角度的影响能够将阳光均匀的铺满整个房间，提升房间温度减少能源的消耗。
但是现有的导管照明系统存在建造成本高昂、占用建筑面积过大和使用昂贵材料使得维护成本增加的问题使得该照明方式在国内应用并不普及。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种室内日照系统，以解决现有技术中室内日照系统建造和维护成本高的技术问题。
本发明提供了一种室内日照系统，包括集光组件、导光组件及散光组件，所述集光组件包括聚焦透镜、反光杯和透镜固定套筒，所述聚焦透镜和反光杯固定安装在透镜固定套筒上，所述导光组件包括导光管，所述透镜固定套筒与导光管固定连接，所述导光管与散光组件固定连接；所述聚焦透镜将室外阳光聚集在一个焦点上，所述反光杯将聚集在焦点的光反射为平行光，所述平行光经过导光管传导到散光组件，散光组件将传导来的光线散射到室内。
进一步地，所述室内日照系统还包括蓄电池，所述集光组件还包括热电材料和散热片，所述散光组件还包括LED补光灯和光线感应开关，所述热电材料安装在反光杯外侧，所述散热片安装在热电材料外侧，所述散热片与外界相通，所述散热片与热电材料形成温差，使热电材料进行发电，所述热电材料与蓄电池电性连接，所述蓄电池与LED补光灯与蓄电池电性连接，所述LED补光灯由光线感应开关控制，所述光线感应开关暴露于室内，并用于检测室内的光线强度，当室内光线强度低于设定阈值时，所述光线感应开关使蓄电池与LED补光灯导通，LED补光灯提供光照。
进一步地，所述热电材料的内径与反光杯的外径相同，所述散热片的内径则与热电材料的外径相同。
进一步地，所述热电材料与反光杯之间加涂导热硅脂，所述散热片与热电材料之间加涂导热硅脂。
进一步地，所述集光组件还包括防尘罩，所述防尘罩安装于透镜固定套筒上端。
进一步地，所述集光组件的透镜固定套筒靠近上侧的内壁上设有凸台，所述聚焦透镜放置于所述凸台上，所述凸台上方圆筒内壁上有数圈螺纹，所述数圈螺纹与聚焦透镜圆周侧壁上的螺纹吻合，所述聚焦透镜能够实现紫外线过滤功能。
进一步地，所述透镜固定套筒内部设有隔板，所述隔板上有带螺纹的圆孔，所述圆孔与反光杯小开口端进行螺纹连接，将反光杯进行固定，在透镜固定套筒下侧四周开设散热孔。
进一步，所述室内日照系统还包括热电材料以及连接热电材料热端与冷端的支撑结构，所述支撑结构的厚度方向与光线垂直，支撑结构在反光杯内侧向上延伸，高度高于反光杯小开口端，之后向四周进行伸长，垂直向下穿过隔板上的预留孔洞，与热电材料的冷端进行连接；所述热电材料的热端放置于反光杯中，所述热电材料的热端为圆锥形结构，当聚焦透镜产生的光斑照射在圆锥形表面时会将光斑反射在反光杯的内壁上，由反光杯折射为平行光。
进一步地，所述导光组件还包括折射透镜，所述导光管包括直管和两通管，管道连接均为螺纹连接，在两通管内侧转角处设有卡槽，所述卡槽大小刚好能够固定折射透镜，所述折射透镜用于对光线方向进行转变；所述导光管的管道内壁涂有反光隔热材料，形成光线反射层；当所述导光管管道大于设定长度阈值或者光束传导直径大于设定直径阈值时，在导光管中设置集光组件，该集光组件的外径等于导光管的内径。
进一步地，所述散光组件包括透镜固定架、一级散光透镜和至少一个二级散光透镜，所述一级透镜安装在固定架上部，将导光管内的光线进行初步的散射，所述二级透镜安装固定架下部，将经过初步散射后的光线，再次散射。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过将所述聚焦透镜和反光杯固定安装在透镜固定套筒上，所述透镜固定套筒与导光管固定连接，所述导光管与散光组件固定连接；所述聚焦透镜将室外阳光聚集在一个焦点上，所述反光杯将聚集在焦点的光反射为平行光，所述平行光经过导光管传导到散光组件，散光组件将传导来的光线散射到室内；实现了室内日照，降低了室内日照系统的建造和维护成本。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的室内日照系统的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1所述的室内日照系统的剖面示意图；
图3为本发明实施例1所述的集光组件剖面图；
图4为本发明实施例1所述的聚焦透镜示意图；
图5为本发明实施例1所述的固定套筒示意图；
图6为本发明实施例1所述的反光杯示意图；
图7为本发明实施例1所述的热电材料剖面图；
图8为本发明实施例1所述的散热片剖面图；
图9为本发明实施例1所述的防尘罩示意图；
图10为本发明实施例1所述的导光组件剖面图；
图11为本发明实施例1所述的散光组件剖面示意图；
图12为本发明实施例1所述的LED补光灯示意图；
图13为本发明实施例2所述的室内日照系统的整体剖面图；
图14为本发明实施例2所述的集光组件剖面图；
图15为本发明实施例2所述的热电材料示意图；
图16为本发明实施例2所述的散光组件剖面图；
图17为本发明实施例2所述的LED补光灯示意图。
附图标记：100-集光组件；110-聚焦透镜；120-反光杯；121-反光杯小开口端；122-反光杯大开口端；130-透镜固定套筒；131-套筒内侧凸台；132-套筒内侧隔板；133-散热孔；140-防尘罩；150-热电材料；160-散热片；200-导光组件；210-导光管；220-折射透镜；230-蓄电池；300-散光组件；310-透镜固定架；321-一级散光透镜；322-二级散光透镜；330-LED补光灯；340-光线感应开关；400-集光组件；410-聚焦透镜；420-反光杯；421-反光杯小开口端；422-反光杯大开口端；430-透镜固定套筒；431-套筒内侧凸台；432-套筒内侧隔板；4321-隔板预留孔洞；433-散热孔；440-防尘罩；450-热电材料；451-热点材料热端；452-热电材料冷端；453-热电材料支撑结构；500-导光组件；510-导光管；520-折射透镜；530-蓄电池；600-散光组件；610-透镜固定架；621-一级散光透镜；622-二级散光透镜；630-LED补光灯；640-光线感应开关。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供了一种室内日照系统，包括集光组件100、导光组件200及散光组件300，所述集光组件100包括聚焦透镜110、反光杯120和透镜固定套筒130，所述聚焦透镜110和反光杯120固定安装在透镜固定套筒130上，所述导光组件200包括导光管210，所述透镜固定套筒130与导光管210固定连接(螺纹连接)，所述导光管210与散光组件300固定连接(螺纹连接)；所述聚焦透镜110将室外阳光聚集在一个焦点上，所述反光杯120将聚集在焦点的光反射为平行光，所述平行光经过导光管210传导到散光组件300，散光组件300将传导来的光线散射到室内；
一个具体实施例中，室内日照系统的整体结构示意图，如图1所示，室内日照系统的剖面示意图，如图2所示，所述室内日照系统包括集光组件100、导管组件200以及散光组件300；如图3所示，集光组件100包括聚焦透镜110、反光杯120、套筒130、防尘罩140、热电材料150、散热片160；所述聚光透镜和反光杯120固定安装在透镜固定套筒130上，用于收集室外阳光；所述集光组件的剖面示意图，如图3所示，
聚焦透镜示意图、固定套筒示意图、反光杯示意图、热电材料剖面图、散热片剖面图、防尘罩示意图，分别如图4-9所示，聚焦透镜110放置于套筒130内侧设置的凸台上，所述聚焦透镜110为凸透镜，可以将太阳光进行聚集，减少传播时所占的空间，所述聚焦透镜110在外层含有卤化银的化合物可以有效的调节光线强弱使室内亮度不受外界影响，同时能够有效阻挡紫外线的进入；在聚焦透镜110上方有高透光材料制成的薄壳结构，以防止风沙对聚焦透镜110的损害以及雨水的渗入，与套筒的连接为螺纹连接便于后期的维修与安装；
套筒上侧安装有防尘罩140，防尘罩由高透光材料制成，防止风沙和雨水对系统的损害；保证整个集光组件100在工作时外界的雨水和灰尘不会进入集光组件内部影响透镜的工作性能；反光杯120安装在套筒130上，用于将聚焦的太阳光反射为平行光便于光线的传播；透镜聚集的光线在反光杯120中进行折射使其再次变为平行光减少传导时光线的散失；
导光组件剖面图，如图10所示，导光管210通过螺纹与集光组件100相连接将平行光传导在需要的房间，在转角地方在导光管210内设置转角折射透镜220进行光线方向的转变，导光管210之间通过螺纹连接方便后续的安装维修；所述导光管为中空材质，其直径大小依据房间面积大小而定，管道内壁涂有反光隔热材料减少传播过程能量散失；
散光组件剖面示意图、LED补光灯示意图，分别如图11-12所示，散光组件300包括透镜固定架310、一级散光透镜321、二级散光透镜322、LED补光灯330和光线感应开关340；一级透镜321安装在固定架310上部将导光管210的光线进行初步的散射，二级透镜322安装在下部数量可以根据房间的进光量进行调节；光线感应开关340与LED补光灯330相连接，同时还连接于蓄电池230，当屋内光线变暗时光线感应开关340自动打开进行补光照明，从而保证屋内光线强度；
优选的，所述集光组件还包括热电材料和散热片，所述散光组件还包括LED补光灯和光线感应开关，所述热电材料150安装在反光杯120外侧，所述散热片160安装在热电材料150外侧，所述散热片与外界相通，所述散热片160与热电材料150形成温差，使热电材料150进行发电，所述热电材料150与蓄电池230电性连接，所述蓄电池230与LED补光灯330与蓄电池230电性连接，所述LED补光灯330由光线感应开关340控制，所述光线感应开关340暴露于室内，并用于检测室内的光线强度，当室内光线强度低于设定阈值时，所述光线感应开关使蓄电池与LED补光灯330导通，LED补光灯330提供光照；
需要说明的是，反光杯120将光斑形成的热量传递给热电材料使紧贴反光杯120的一侧温度不断升高，所述散热片160为片状结构，以最大限度的接触空气，一侧紧贴热电材料150一侧外界相接触，从而使热电材料150一侧的温度接近室外温度；热电材料利用温差进行发电，通过电线将电能储存在蓄电池以便后续的补光照明；
一个具体实施例中，采用了补光技术，通过热电材料150进行发电，之后将电能储存在蓄电池230内，LED补光灯330与蓄电池230相连接并由光线感应开关340控制，光线感应开关340暴露于室内，并检测室内的光线强度，当室内光线强度不够时(即室内光线强度低于设定阈值时)，光线感应开关340打开，利用蓄电池230进行补光照明，充分保障室内光线强度；
优选的，所述热电材料的内径与反光杯的外径相同，所述散热片的内径则与热电材料的外径相同；
优选的，所述热电材料与反光杯之间加涂导热硅脂，所述散热片与热电材料之间加涂导热硅脂；
一个具体实施例中，所述热电材料150与散热片160的外形与反光杯120类似，如图7～8所示，其热电材料150的内径与反光杯120的外径相同，而散热片160的内径则与热电材料150的外径相同，从而能够保证三者进行紧密贴合，三种中间可加涂导热硅脂使热量进行更高效地传导；由于阳光在透镜110的作用下在反光杯120内部出现光斑使得反光杯120内部温度很高，从而加热热电材料150靠近反光杯120的一侧，另一侧与散热片160相连接温度接近室外温度，使热电材料150产生较大温差来产生电能；
优选的，所述集光组件还包括防尘罩，所述防尘罩安装于透镜固定套筒上端；
优选的，所述集光组件的透镜固定套筒靠近上侧的内壁上设有凸台，所述聚焦透镜110放置于所述凸台上，所述凸台上方圆筒内壁上有数圈螺纹，所述数圈螺纹与聚焦透镜110圆周侧壁上的螺纹吻合，所述聚焦透镜能够实现紫外线过滤功能；
一个具体实施例中，如图5所示，集光组件100的固定圆筒130靠近上侧的内壁上设有凸台131，所述凸台131便于透镜的固定放置，同时，所述凸台131上方圆筒内壁上有数圈螺纹与聚焦透镜110圆周侧壁上的螺纹吻合，使聚焦透镜110能够更加稳定；固定圆筒130内部设有隔板132，隔板132上有带螺纹的圆孔便于与反光杯小开口端121进行螺纹连接将反光杯120进行固定；在固定圆筒130下侧四周开设散热孔133，便于空气的流通使构件的热量尽快的散失；反光杯120由导热系数高的材料制成以便热量的传导降低内部温度；
优选的，所述透镜固定套筒内部设有隔板，所述隔板上有带螺纹的圆孔，所述圆孔与反光杯小开口端进行螺纹连接，将反光杯进行固定，在透镜固定套筒下侧四周开设散热孔。
实施例2
一个具体实施例中，室内日照系统的整体剖面图，如图13所示，将热电材料的热端451放入反光杯420中，如图14所示，使聚焦透镜410产生的光斑能够直接的照射在热电材料的热端451上，让热电材料450获得做大限度的热量，大幅度提升发电量，如图15所示，热电材料的热端451为圆锥形结构，当聚焦透镜410产生的光斑照射在锥形表面时会将阳光反射在反光杯420的内壁上，再由反光杯420折射为平行光进行传导，热电材料示意图，如图15所示；
优选的，所述室内日照系统还包括热电材料以及连接热电材料热端与冷端的支撑结构，所述支撑结构的厚度方向与光线垂直，支撑结构在反光杯内侧向上延伸，高度高于反光杯小开口端，之后向四周进行伸长，垂直向下穿过隔板上的预留孔洞，与热电材料的冷端进行连接；所述热电材料的热端放置于反光杯120中，所述热电材料的热端为圆锥形结构，当聚焦透镜110产生的光斑照射在圆锥形表面时会将光斑反射在反光杯120的内壁上，由反光杯120折射为平行光；
为避免影响光线在反光杯420内的传播，连接热电材料热端451与冷端452的支撑结构453为超薄构件，使构件的厚度方向与光线垂直，使得极少的光线的传播受到影响；同时，支撑结构453在反光杯420内侧向上延伸，高度略微高于反光杯小开口端421，之后向四周进行小距离伸长，然后垂直向下穿过固定圆筒隔板432上的预留孔洞4321与热电材料的冷端452进行连接，热电材料的冷端452也为薄片结构，这结构能最大限度的保证热量的散失，从而使冷端与热端形成大的温差，以产生足够的电量；
优选的，所述导光组件还包括折射透镜，所述导光管包括直管和两通管，管道连接均为螺纹连接，在两通管内侧转角处设有卡槽，所述卡槽大小刚好能够固定折射透镜，所述折射透镜用于对光线方向进行转变；所述折射透镜由高透光材料制成，安装在导光管的转角处，实现光线方向的改变；所述导光管的管道内壁涂有反光隔热材料，形成光线反射层；当所述导光管管道大于设定长度阈值或者光束传导直径大于设定直径阈值时，在导光管中设置集光组件，该集光组件的外径等于导光管的内径；
一个具体实施例中，在导光组件200中，导光管210分为直管与两通管，管道连接均为螺纹连接，便于安装与维修，在两通管内侧转角处设有卡槽，所述卡槽大小刚好能够固定转角折射透镜220；导光管210在转角处可根据房间数量设置两通管、三通管或者四通管；所述导光组件中，如果光线传播距离较远，可以再其中加装小型的集光组件以进一步减少光线的散失；所述折射透镜由高透光材料制成，遇到转角时该透镜可以实现平行光束传导方向的转变，保证阳光能够传导到任意房间；
当传导光束距离远或直径较大时，可利用较小尺寸的集光组件，将阳光进行进一步聚焦后在反射为平行光使得光束直径变小进一步减少能量的散失同时减少传播过程所占用的空间；导光管内壁涂有反光隔热材料，以有效的较少光线的损失保证传播效率，
优选的，所述散光组件包括透镜固定架、一级散光透镜和至少一个二级散光透镜，所述一级透镜安装在固定架上部，将导光管内的光线进行初步的散射，所述二级透镜安装固定架下部，将经过初步散射后的光线，再次散射。
一个具体实施例中，所述散光组件剖面图，如图16所示，一级散光透镜将平行光，进行初步的散射，二级散射透镜将光线进一步的散射，以保证房间内的光照面积和光线的均匀分布；LED补光灯示意图，如图17所示。
本发明公开了一种室内日照系统，通过将所述聚焦透镜和反光杯固定安装在透镜固定套筒上，所述透镜固定套筒与导光管固定连接，所述导光管与散光组件固定连接；所述聚焦透镜将室外阳光聚集在一个焦点上，所述反光杯将聚集在焦点的光反射为平行光，所述平行光经过导光管传导到散光组件，散光组件将传导来的光线散射到室内；实现了室内日照，降低了室内日照系统的建造和维护成本；通过多级聚光有效的减少导光管占用的建筑面积，多级散光使得光线利用的更加充分；通过光伏和蓄电池使得本发明所述系统，能够在阴天或夜间也能通过LED灯进行室内照明，以节约能源。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种室内日照系统，其特征在于，包括集光组件、导光组件及散光组件，所述集光组件包括聚焦透镜、反光杯和透镜固定套筒，所述聚焦透镜和反光杯固定安装在透镜固定套筒上，所述导光组件包括导光管，所述透镜固定套筒与导光管固定连接，所述导光管与散光组件固定连接；所述聚焦透镜将室外阳光聚集在一个焦点上，所述反光杯将聚集在焦点的光反射为平行光，所述平行光经过导光管传导到散光组件，散光组件将传导来的光线散射到室内；
系统还包括热电材料以及连接热电材料热端与冷端的支撑结构，所述支撑结构的厚度方向与光线垂直，支撑结构在反光杯内侧向上延伸，高度高于反光杯小开口端，之后向四周进行伸长，垂直向下穿过隔板上的预留孔洞，与热电材料的冷端进行连接；所述热电材料的热端放置于反光杯中，所述热电材料的热端为圆锥形结构，当聚焦透镜产生的光斑照射在圆锥形表面时会将光斑反射在反光杯的内壁上，由反光杯折射为平行光；
所述导光组件还包括折射透镜，所述导光管包括直管和两通管，管道连接均为螺纹连接，在两通管内侧转角处设有卡槽，所述卡槽大小刚好能够固定折射透镜，所述折射透镜用于对光线方向进行转变，所述导光管的管道内壁涂有反光隔热材料，形成光线反射层；当所述导光管管道大于设定长度阈值或者光束传导直径大于设定直径阈值时，在导光管中设置集光组件，该集光组件的外径等于导光管的内径。
2.根据权利要求1所述的室内日照系统，其特征在于，还包括蓄电池，所述集光组件还包括散热片，所述散光组件还包括LED补光灯和光线感应开关，所述散热片安装在热电材料外侧，所述散热片与外界相通，所述蓄电池与LED补光灯与蓄电池电性连接，所述LED补光灯由光线感应开关控制，所述光线感应开关暴露于室内，并用于检测室内的光线强度，当室内光线强度低于设定阈值时，所述光线感应开关使蓄电池与LED补光灯导通，LED补光灯提供光照。
3.根据权利要求1所述的室内日照系统，其特征在于，所述集光组件还包括防尘罩，所述防尘罩安装于透镜固定套筒上端。
4.根据权利要求1所述的室内日照系统，其特征在于，所述集光组件的透镜固定套筒靠近上侧的内壁上设有凸台，所述聚焦透镜放置于所述凸台上，所述凸台上方圆筒内壁上有数圈螺纹，所述数圈螺纹与聚焦透镜圆周侧壁上的螺纹吻合，所述聚焦透镜能够实现紫外线过滤功能。
5.根据权利要求4所述的室内日照系统，其特征在于，所述透镜固定套筒内部设有隔板，所述隔板上有带螺纹的圆孔，所述圆孔与反光杯小开口端进行螺纹连接，将反光杯进行固定，在透镜固定套筒下侧四周开设散热孔。
6.根据权利要求1所述的室内日照系统，其特征在于，所述散光组件包括透镜固定架、一级散光透镜和至少一个二级散光透镜，所述一级散光透镜安装在固定架上部，将导光管内的光线进行初步的散射，所述二级散光透镜安装固定架下部，将经过初步散射后的光线，再次散射。
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