本發(fā)明涉及光導(dǎo)照明設(shè)備領(lǐng)域，具體地說，涉及一種新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩。

背景技術(shù)：

光導(dǎo)日光照明系統(tǒng)是近年來較為提倡的一種無電照明系統(tǒng)，采用這種系統(tǒng)的建筑在白天可以直接利用太陽光進(jìn)行室內(nèi)照明。其基本原理是，通過采光罩高效采集室外自然光線并導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)重新分配，再經(jīng)過具有高反射率的導(dǎo)光管傳輸后由底部的漫射裝置把自然光均勻高效的照射到任何需要光線的地方，具有節(jié)能、健康、安全和環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)。

采光罩是光導(dǎo)照明系統(tǒng)的重要部件，起到采集光線，保護(hù)光導(dǎo)系統(tǒng)的重要作用，由于半球形采光罩優(yōu)良的采光效率、不積水與具有一定的自潔能力的特性，使得半球形采光罩成為光導(dǎo)照明系統(tǒng)上最主流的集光器選用形式。但傳統(tǒng)的半球形采光罩均為內(nèi)外表面光滑的壁面，忽略了由于日間太陽高度角隨時(shí)間變化而導(dǎo)致采光罩可采集到的光線強(qiáng)弱亦隨時(shí)間變化的影響，例如正午時(shí)候陽光直射入采光罩，使得光導(dǎo)管輸出光線過強(qiáng)，而到了傍晚，陽光幾乎與地面水平穿透采光罩，使得光導(dǎo)管輸出光線嚴(yán)重不足。

為了解決以上問題，現(xiàn)有的技術(shù)方案主要是在采光罩內(nèi)表面增加菲涅爾透鏡形式的齒狀結(jié)構(gòu)，使得任意方向的光線經(jīng)過采光罩時(shí)，均能通過齒結(jié)構(gòu)折射入光導(dǎo)管內(nèi)，增加或減少輸入光通量，達(dá)到日間較為均勻的出光效果；例如專利CN201520951816.2所描述的采光罩沿軸線方向分段布置了一圈全周向的均勻齒結(jié)構(gòu)，具有較好的勻光效果，但由于齒數(shù)較密，影響了其采集散射光的能力，且現(xiàn)有的折光齒方案均為周向全排布，只考慮到太陽高度角變化，未考慮到太陽的方位角亦有所差異。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩，以解決現(xiàn)有采光罩沒有同時(shí)考慮日間不同時(shí)段太陽高度角及方位角對(duì)采光效率影響并且無法兼顧散射光與直射光的采集效率的問題。為此，本發(fā)明采用的具體方案如下：

一種新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩，其內(nèi)表面具有菲涅爾透鏡的周向折光齒狀結(jié)構(gòu)，其中，所述采光罩分為具有較大球面半徑的上球面體部分和具有較小球面半徑的下球面體部分，所述上球面體部分中的所述折光齒狀結(jié)構(gòu)的豎向傾角相同，并形成下疏上密的非均勻折光齒狀結(jié)構(gòu)，且所述下球面體部分中的所述折光齒狀結(jié)構(gòu)的豎向傾角相同，并形成下疏上密的非均勻折光齒狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述上球面體部分中的所述折光齒狀結(jié)構(gòu)的豎向傾角大于所述下球面體部分中的所述折光齒狀結(jié)構(gòu)的豎向傾角。

進(jìn)一步地，所述采光罩設(shè)置有“Y”型筋條結(jié)構(gòu)，該“Y”型筋條結(jié)構(gòu)將所述采光罩分成一個(gè)較小上端區(qū)域以及較大的左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域。

進(jìn)一步地，所述較小上端區(qū)域的內(nèi)表面沒有設(shè)置所述折光齒狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述采光罩在北半球的安裝方向?yàn)樗觥癥”型筋條結(jié)構(gòu)左右兩端為東西朝向，所述“Y”型筋條結(jié)構(gòu)底端朝向南，而在南半球的安裝方向?yàn)樗觥癥”型筋條結(jié)構(gòu)左右兩端為東西朝向，所述“Y”型筋條結(jié)構(gòu)底端朝向北。

進(jìn)一步地，所述的采光罩外表面均勻涂抹有自清潔納米涂料。

本發(fā)明采用上述方案，具有的有益效果是：

1、采光罩的內(nèi)表面采用下疏上密的非均勻折光結(jié)構(gòu)，在保證與平面均勻齒相同的直射陽光折光效果情況下，兼顧了對(duì)散射光的采集效率；

2、采光罩表面的“Y”型筋條結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了采光罩的整體剛度，大大提高了其抗變形能力，并且便于確定安裝方向，外形美觀；

3、非均勻齒結(jié)構(gòu)沿“Y”型筋條結(jié)構(gòu)左右兩端排布，綜合考慮了太陽高度角及方位角的變化，最大限度的利用采光罩內(nèi)表面非均勻齒結(jié)構(gòu)的折光效果，同時(shí)兼顧對(duì)散射光的采集效率，避免采光浪費(fèi)；

4、采光罩外表面涂抹的自清潔納米涂料使采光罩具有更佳的去污防塵能力，避免粉塵積灰，保持整體美觀高透，延長(zhǎng)采光罩的使用壽命。

附圖說明

圖1 示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩整體結(jié)構(gòu)圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩整體結(jié)構(gòu)圖；

圖4示出了圖3所示的采光罩的剖視圖；

圖5示出了圖4中的A處的放大示意圖；

圖6示出了圖4中的B處的放大示意圖；

圖7示出了圖3所示的采光罩安裝后的太陽路徑圖；

圖8示出了陽光直射時(shí)圖3所示的采光罩北面的全反射示意圖；

圖9示出了陽光直射時(shí)圖3所示的采光罩的光導(dǎo)照明系統(tǒng)的光路圖；

圖10示出了陽光平射時(shí)圖3所示的采光罩的光導(dǎo)照明系統(tǒng)的光路圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說明各實(shí)施例，本發(fā)明提供有附圖。這些附圖為本發(fā)明揭露內(nèi)容的一部分，其主要用以說明實(shí)施例，并可配合說明書的相關(guān)描述來解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號(hào)通常用來表示類似的組件。

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1 示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩1。采光罩1包括具有較大球面半徑的上球面體部分11和具有較小球面半徑的下球面體部分12，由諸如聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）等的高透光材料一體成型。但其也可以是僅單一球面直徑的球面體結(jié)構(gòu)或由多個(gè)不同球面直徑的球面體部分構(gòu)成。上球面體部分11和下球面體部分12的內(nèi)表面均設(shè)有菲涅爾透鏡的折光齒狀結(jié)構(gòu)111、121，其中，上球面體部分11中的折光齒狀結(jié)構(gòu)111的豎向傾角相同，并形成下疏上密的非均勻折光齒狀結(jié)構(gòu)111，且下球面體部分12中的折光齒狀結(jié)構(gòu)121的豎向傾角相同，并形成下疏上密的非均勻折光齒狀結(jié)構(gòu)121。

圖2 示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩1。與圖1所示實(shí)施例相比，采光罩1設(shè)置有“Y”型筋條結(jié)構(gòu)13，該“Y”型筋條結(jié)構(gòu)將采光罩分成三個(gè)區(qū)域，即，較小上端區(qū)域以及較大的左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域。具體地說，上球面體部分11和下球面體部分12分別由該“Y”型筋條結(jié)構(gòu)13分成三個(gè)區(qū)域112、113、114和122、123、124，其中上端區(qū)域114、124較小，左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域112、113、122、123較大。三個(gè)區(qū)域的內(nèi)表面都設(shè)置有所述折光齒狀結(jié)構(gòu)111、121?！癥”型筋條結(jié)構(gòu)13可以增強(qiáng)采光罩1整體的抗變形能力，提高采光罩1的剛度，同時(shí)外觀更美觀。

圖3 示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的新型光導(dǎo)照明系統(tǒng)采光罩1。與圖2所示實(shí)施例相比，較小上端區(qū)域114、124的內(nèi)表面沒有設(shè)置折光齒狀結(jié)構(gòu)，而較大的左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域112、113、122、123的內(nèi)表面設(shè)有所述折光齒狀結(jié)構(gòu)111、121。這是由于在“Y”型筋條結(jié)構(gòu)13上端的較小區(qū)域布置折光齒狀結(jié)構(gòu)效果并不明顯，并且取消該位置折光齒狀結(jié)構(gòu)更有利于提升對(duì)散射光的采集效率。因此圖3所示的實(shí)施例是最優(yōu)選的，下面描述均參照該實(shí)施例進(jìn)行。

參照?qǐng)D4、5和6，進(jìn)一步說明折光齒狀結(jié)構(gòu)111和121。上球面體部分11中的折光齒狀結(jié)構(gòu)111的豎向傾角保持角度相同，即a1=a2=a3。同樣，下球面體部分12中的折光齒狀結(jié)構(gòu)121的豎向傾角保持角度也相同，即b1=b2=b3。在這種情況下，上球面體部分11中的折光齒狀結(jié)構(gòu)111的豎向傾角大于下球面體部分12中的折光齒狀結(jié)構(gòu)121的豎向傾角，即a1大于b1。由于齒狀結(jié)構(gòu)111、121位于采光罩1的內(nèi)球面上，因此在豎向傾角相同的情況下，形成下疏上密的非均勻齒狀結(jié)構(gòu)。其折光效果基本與平面均勻齒結(jié)構(gòu)相同，但部分較疏的齒間距可以提高采光罩對(duì)散射光的采集效率。

參照?qǐng)D7和8，描述將采光罩1安裝于北半球的情況?！癥”型筋條結(jié)構(gòu)13除了可以增強(qiáng)采光罩1整體的抗變形能力，提高采光罩1的剛度外，還可以用于指示安裝方向。采光罩1的安裝方向?yàn)椋骸癥”型筋條結(jié)構(gòu)左右兩端為東西朝向，而“Y”型筋條結(jié)構(gòu)底端朝向南。若安裝在南半球，則“Y”型筋條結(jié)構(gòu)底端朝向北。采光罩1的這種安裝方向綜合考慮到太陽高度角及方位角變化對(duì)采光罩采光效率的影響，以北半球?yàn)槔?，太陽一年大多?shù)時(shí)間的日間路徑走向?yàn)闁|西方向偏南方，當(dāng)陽光直射在采光罩1在較小上端區(qū)域114、124時(shí)，其一般具有較大的入射角度，受到采光罩材料的影響，大多數(shù)光線經(jīng)過較小上端區(qū)域114、124時(shí)會(huì)出現(xiàn)反射（如圖8所示），因此在該較小上端區(qū)域114、124設(shè)置折光齒狀結(jié)構(gòu)無法達(dá)到有效的折光效果。并且取消該較小上端區(qū)域114、124的折光齒狀結(jié)構(gòu)更有利于采光罩對(duì)散射光的采集效率，因此，優(yōu)選地較小上端區(qū)域114、124不設(shè)置折光齒狀結(jié)構(gòu)。

圖9和10分別示出了太陽垂直照射采光罩1時(shí)（中午）和太陽水平照射采光罩1時(shí)（傍晚或早晨）的太陽光經(jīng)過采光罩1和光導(dǎo)管2的光路圖。從中看出，不管是太陽高度角和方位角如何變化，本發(fā)明的采光罩1都能夠很好的采集陽光，具有較高的陽光采集效率。

此外，采光罩的外表面均勻涂抹有自清潔納米涂料（未示出），使雨水落在采光罩上時(shí)，更容易將采光罩上面的灰塵等臟污帶走，保持采光罩美觀、高透。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。