集光裝置制造方法
【專利摘要】一種集光裝置包括至少兩集光單元及一導(dǎo)光單元。第一集光單元具有相互鄰接的第一入光面、第一反射面及第一出光面。第一入光面與第一出光面形成第一頂角，而第一入光面與第一反光面形成第二頂角。第二集光單元設(shè)置于第一出光面的一側(cè)。第二集光單元具有相互鄰接的第二入光面、第二反射面及第二出光面。第二入光面與第二出光面形成第三頂角，而第二入光面與第二反光面形成第四頂角。第一頂角等于第三頂角，第四頂角等于第二頂角。導(dǎo)光單元設(shè)置于第一出光面與第二反射面之間。導(dǎo)光單元具有相互鄰接的第三入光面、第三出光面及底面。第三入光面與底面形成第五頂角，而第三出光面與底面形成第六頂角。第五頂角等于第一頂角，第六頂角大于第二頂角。
【專利說明】集光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種集光裝置，特別涉及一種利用棱鏡結(jié)構(gòu)來增加自然光集光效率的集光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于工業(yè)的快速發(fā)展，石化燃料逐步耗竭與溫室效應(yīng)氣體排放問題日益受到全球關(guān)切，能源的穩(wěn)定供應(yīng)已成為全球性的重大課題。其中，太陽能是一種豐富、安全、零無染的可再生能源，其的能量產(chǎn)生過程并不會造成環(huán)境污染，也不會消耗其它地球資源，亦無導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)等等問題。故其對于目前資源已日漸缺乏的地球而言，是一種絕佳的能源來源。特別地是針對于如何將太陽能應(yīng)用于建筑業(yè)中，以提供更健康的自然光照明，并同時有效節(jié)約能源以實(shí)現(xiàn)永續(xù)發(fā)展來說，更是目前極力發(fā)展的目標(biāo)。
[0003]目前在建筑業(yè)中，提供節(jié)能照明的方式大致有兩種:一種是利用太陽能能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，藉由進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換來提供電力，然而它的轉(zhuǎn)換效率及其成本考慮是一大問題；另一種是利用適當(dāng)光學(xué)設(shè)計(jì)的集光器及導(dǎo)光裝置的自然導(dǎo)光系統(tǒng)，以將太陽光導(dǎo)引至室內(nèi)來增加室內(nèi)亮度，進(jìn)而達(dá)到降低照明電力的目的。
[0004]然而，自然導(dǎo)光系統(tǒng)在集光、傳光、放光的過程中，光能量必定會發(fā)生損耗，因此，如何增加集光器的光集中率，并達(dá)成高效率光線收集與傳輸并進(jìn)的效果，是本【技術(shù)領(lǐng)域】亟欲解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型之一目的在于提供一種利用簡單棱鏡結(jié)構(gòu)來增加集光效率的集光裝置。
[0006]本實(shí)用新型之另一目的在于提供一種同時高效率的收集與傳輸光線的集光裝置。
[0007]為了達(dá)成上述之一或全部或其他目的，本實(shí)用新型提供一種集光裝置，其包括至少兩集光單元及一導(dǎo)光單元。第一集光單元具有相互鄰接的一第一入光面、一第一反射面及一第一出光面。第一入光面與第一出光面形成一第一頂角，而第一入光面與第一反光面形成一第二頂角。第二集光單元設(shè)置于第一集光單元的第一出光面的一側(cè)。第二集光單元具有相互鄰接的一第二入光面、一第二反射面及一第二出光面，第二反射面面對該第一出光面且平行于第一反射面。第二入光面與第二出光面形成一第三頂角，而第二入光面與該第二反光面形成一第四頂角，第一頂角的角度等于第三頂角的角度，第四頂角的角度等于第二頂角的角度。導(dǎo)光單元設(shè)置于第一集光單元的第一出光面與第二集光單元的第二反射面之間。導(dǎo)光單元具有相互鄰接的一第三入光面、一第三出光面及一底面，底面位于該第一入光面與第二入光面的對面且平行于第一入光面與第二入光面，第三入光面面對第一出光面,第三出光面面對第二反射面。第三入光面與底面形成一第五頂角，而第三出光面與底面形成一第六頂角，第五頂角的角度等于第一頂角的角度，第六頂角的角度大于第二頂角的角度。[0008]在一實(shí)施例中，第一集光單元與第二集光單元的體積大小與結(jié)構(gòu)皆相同。
[0009]在一實(shí)施例中，第一頂角、第三頂角以及第五頂角皆為一鈍角。
[0010]在一實(shí)施例中，第二頂角、第四頂角以及第六頂角皆為一銳角。
[0011]在一實(shí)施例中，第一集光單元的第一出光面與導(dǎo)光單元的第三入光面結(jié)合。
[0012]在一實(shí)施例中，第一集光單元的第一出光面與導(dǎo)光單元的第三入光面之間具有一第一間隙。
[0013]在一實(shí)施例中，第一集光單元的第一入光面平行于第二集光單元的第二入光面，且第一入光面與第二入光面位于同一水平面。
[0014]在一實(shí)施例中，導(dǎo)光單元與第二集光單元之間具有一第二間隙。
[0015]在一實(shí)施例中，第一集光單元的第一入光面平行于第二集光單元的第二入光面，第二入光面與第一入光面之間具有一高度差，且第二入光面位于第一入光面的上方。
[0016]在一實(shí)施例中，集光裝置更包括一第二導(dǎo)光單元，其設(shè)置于第二集光單元的第二出光面的一側(cè)，且第二導(dǎo)光單元的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)光單元的結(jié)構(gòu)相同。
[0017]在一實(shí)施例中，第一入光面及第二入光面皆為一曲面，且這些曲面具有相同的一
第一曲率半徑。
[0018]在一實(shí)施例中，第一反射面及第二反射面皆為一曲面，且這些曲面具有相同的一
第二曲率半徑。
[0019]在一實(shí)施例中，第一出光面及第二出光面皆為一曲面，且這些曲面具有相同的一
第三曲率半徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1A及IB為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的集光裝置。
[0021]圖2為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的集光裝置。
[0022]圖3為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的集光裝置。
[0023]圖4A為本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的集光裝置。
[0024]圖4B為本實(shí)用新型的第五實(shí)施例的集光裝置。
[0025]附圖標(biāo)記列表:
[0026]集光裝置l、la、lb、lc、ld
[0027]集光單元100、200
[0028]第一入光面IlOUlOa
[0029]第一反射面120、120a
[0030]第一出光面130、130a
[0031]第二入光面210、210a
[0032]第二反射面220、220a
[0033]第二出光面230、230a
[0034]導(dǎo)光單元3OCK3OOa
[0035]第三入光面310、310a
[0036]底面320
[0037]第三出光面330、330a[0038]第一間隙410
[0039]第二間隙420
[0040]第一頂角a
[0041]第二頂角b
[0042]第三頂角c
[0043]第四頂角d
[0044]第五頂角e
[0045]第六頂角f
【具體實(shí)施方式】
[0046]有關(guān)本實(shí)用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是用于參照隨附圖片的方向。因此，該等方向用語僅是用于說明并非是用于限制本實(shí)用新型。
[0047]請參閱圖1A及1B，其為本實(shí)用新型之一實(shí)施例的集光裝置I。一種集光裝置，其包括至少兩集單元100、200及一導(dǎo)光單元300。第一集光單元100具有相互鄰接的一第一入光面110、一第一反射面120及一第一出光面130。第一入光面110與第一出光面130形成一第一頂角a,而第一入光面110與第一反光面120形成一第二頂角b。第二集光單兀200設(shè)置于第一集光單元100的第一出光面130的一側(cè)。第二集光單元200具有相互鄰接的一第二入光面210、一第二反射面220及一第二出光面230。第二反射面220面對第一出光面130且平行于第一反射面120。第二入光面210平行于第一入光面110。第二入光面210與第二出光面230形成一第三頂角C，并且與第二反光面220形成一第四頂角d。其中，第一頂角a的角度等于第三頂角c的角度，且第四頂角d的角度等于第二頂角b的角度。并且在本實(shí)施例中，第一集光單元100與第二集光單元200的體積大小及結(jié)構(gòu)皆相同。
[0048]導(dǎo)光單元300設(shè)置于第一集光單元100的第一出光面130與第二集光單元200的第二入光面210之間。導(dǎo)光單元300具有相互鄰接的一第三入光面310、一第三出光面330及一底面320。底面320位于第一入光面110與第二入光面210的對面且平行于第一入光面110與第二入光面120,換句話說,底面320與第一入光面110位于集光裝置I相對的兩端，而第一入光面110與第二入光面210位于集光裝置I相同的一端。第三入光面310面對第一出光面130，而第三出光面330面對第二反射面220。第三入光面310與底面320形成一第五頂角e，而第三出光面330與底面320形成一第六頂角f。第五頂角e的角度等于第一頂角a的角度,第六頂角f的角度大于第二頂角的角度。
[0049]在本實(shí)施例中，第一頂角a、第三頂角c以及第五頂角e皆為一鈍角。而第二頂角b、第四頂角d以及第六頂角e皆為一銳角。第一集光單元100的第一入光面110與第二集光單兀200的第二入光面210位于同一水平面。由于底面320平行于第一入光面110與第二入光面120，又，第五頂角e的角度等于第一頂角a的角度，因此當(dāng)導(dǎo)光單元300與第一集光單元100結(jié)合時，第一出光面130與第三入光面310之間不會產(chǎn)生間隙。然而在另一實(shí)施例中，將導(dǎo)光單元300與第一集光單元100分離使得第一出光面130與第三入光面310之間產(chǎn)生第一間隙410，導(dǎo)光單元300與第二集光單元之間亦具有一第二間隙420。此外，第六頂角f的角度需大于第二頂角b的角度，也就是說導(dǎo)光單元300的體積大小與結(jié)構(gòu)與第一集光單元100及第二集光單元200相異，傳遞光線時得以發(fā)揮最佳效果。在一較佳實(shí)施例中，第五頂角e的角度與第一頂角a的角度皆為108.45度，第二頂角的角度為42.15度，而第六頂角f的角度為42.7度,可得到較佳的集光效果。
[0050]請繼續(xù)參照圖1，光線藉由第一集光單元100的第一入光面110進(jìn)入集光裝置1，由第一反光面120反射后由第一出光面130射出，光線在經(jīng)過第一間隙410、導(dǎo)光單兀300及第二間隙420修正后進(jìn)入第二集光單元200。同時，光線亦會由第二集光單元200的第二入光面210進(jìn)入集光裝置1，并經(jīng)由第二反光面220反射后由第二出光面230射出。因此第二集光單元200會比第一集光單元100收集更多的光線來達(dá)到集光的效果。
[0051]如圖2，其為本實(shí)用新型之一實(shí)施例的集光裝置la。觀察圖1可發(fā)現(xiàn)，光線在集光裝置I內(nèi)的傳遞有水平向上移動的趨勢，因此調(diào)整集光裝置I而得到圖2的集光裝置la。在本實(shí)施例中，第二集光單元200的第二入光面210與第一集光單元100的第一入光面110具有一高度H，且第二入光面210位于第一入光面110的上方，該高度H較佳為I毫米。導(dǎo)光單元300與第二集光單元200之間第二間隙420之較佳距離D為0.7毫米。集光裝置Ia更包括一第二導(dǎo)光單兀300a,其設(shè)置于第二集光單兀200的第二出光面230的一側(cè)。上述該等集光單元與該等導(dǎo)光單元為一棱鏡，其材質(zhì)可為塑料，玻璃，壓克力等。將本實(shí)用新型的集光裝置I作一序列性排列，利用光線由密介質(zhì)到疏介質(zhì)之特性，再定義出棱鏡的各個角度，將自然光或太陽光收集并傳輸。而在棱鏡的表面上，例如第一出光面130、第二出光面230、第三入光面310及第三出光面330，鍍上抗反射的薄膜，來達(dá)到光線收集后還具有高效率傳光的效果。
[0052]如圖3，其為本實(shí)用新型之一實(shí)施例的集光裝置lb。在本實(shí)施例中，集光裝置Ib的集光單元及導(dǎo)光單元不限于是鈍角三角形，其亦可為銳角三角形或直角三角形或其它形狀。如圖4A，其為本實(shí)用新型之一實(shí)施例的集光裝置lc，而圖4B，其為本實(shí)用新型之一實(shí)施例的集光裝置Id。集光裝置Ic的第一反射面120a、第二反射面220a及第三入光面310a分別為一凸出的曲面，而第一出光面130a、第二出光面230a及第三出光面330a分別為一凹陷的曲面。在另一實(shí)施例中，第一入光面IlOa及第二入光面210a分別為一凸出的曲面，而上述的曲面例如但不限于為圓面、橢圓面、雙曲面或拋物面。當(dāng)太陽在不同時刻，會對應(yīng)不同角度入射光線，在本實(shí)施例中，對棱鏡的表面分別設(shè)計(jì)曲率，針對不同時段的太陽光做有效率的收集，使本實(shí)用新型之集光裝置對于任何時段的太陽光有更高的容忍角，藉此提升集光裝置的整體集光效率。
[0053]惟以上所述者，僅為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例而已，但不能以此限定本實(shí)用新型實(shí)施之范圍，即大凡依本實(shí)用新型申請專利范圍及實(shí)用新型說明內(nèi)容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實(shí)用新型專利涵蓋之范圍內(nèi)。另外本實(shí)用新型的任一實(shí)施例或申請專利范圍不須達(dá)成本實(shí)用新型所揭露之全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來輔助專利文件檢索之用，并非用來限制本實(shí)用新型的權(quán)利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種集光裝置，其特征在于，包括: 一第一集光單元，其具有相互鄰接的一第一入光面、一第一反射面及一第一出光面，該第一入光面與該第一出光面形成一第一頂角，而該第一入光面與該第一反光面形成一第二頂角； 一第二集光單元，其設(shè)置于該第一集光單元的該第一出光面的一側(cè)，該第二集光單元具有相互鄰接的一第二入光面、一第二反射面及一第二出光面，該第二反射面面對該第一出光面且平行于該第一反射面，該第二入光面與該第二出光面形成一第三頂角，而該第二入光面與該第二反光面形成一第四頂角，該第一頂角的角度等于該第三頂角的角度，該第四頂角的角度等于該第二頂角的角度；以及 一導(dǎo)光單元，其設(shè)置于該第一集光單元的該第一出光面與該第二集光單元的該第二反射面之間，該導(dǎo)光單元具有相互鄰接的一第三入光面、一第三出光面及一底面，該底面位于該第一入光面與該第二入光面的對面且平行于該第一入光面與該第二入光面，該第三入光面面對該第一出光面，該第三出光面面對該第二反射面，該第三入光面與該底面形成一第五頂角，而該第三出光面與該底面形成一第六頂角，該第五頂角的角度等于該第一頂角的角度，該第六頂角的角度大于該第二頂角的角度。
2.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其特征在于，該第一集光單元的該第一出光面與該導(dǎo)光單兀的該第三入光面結(jié)合。
3.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其特征在于，該第一集光單元的該第一出光面與該導(dǎo)光單兀的該第三入光面之間具有一第一間隙。
4.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其特征在于，該第一集光單元的該第一入光面平行于該第二集光單兀的該第二入光面，且該第一入光面與系與該第二入光面位于同一水平面。
5.如權(quán)利要求3所述的集光裝置，其特征在于，該導(dǎo)光單元與該第二集光單元之間具有一第二間隙。
6.如權(quán)利要求5所述的集光裝置，其特征在于，該第一集光單元的該第一入光面平行于該第二集光單兀的該第二入光面，該第二入光面與該第一入光面之間具有一高度差，且該第二入光面位于該第一入光面的上方。
7.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一第二導(dǎo)光單元，其設(shè)置于該第二集光單元的該第二出光面的一側(cè)，且該第二導(dǎo)光單元的結(jié)構(gòu)與該導(dǎo)光單元的結(jié)構(gòu)相同。
8.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其特征在于，該第一入光面及該第二入光面皆為一曲面，且這些曲面具有相同的一第一曲率半徑。
9.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其特征在于，該第一反射面及該第二反射面皆為一曲面，且這些曲面具有相同的一第二曲率半徑。
10.如權(quán)利要求1所述的集光裝置，其特征在于，該第一出光面及該第二出光面皆為一曲面，且這些曲面具有相同的一第三曲率半徑。
【文檔編號】F21S11/00GK203759284SQ201420043373
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】黃忠偉, 趙世民, 蘇韋少 申請人:黃忠偉