專利名稱：同軸排列的集光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種同軸排列的集光裝置，尤指一種適用于日光照 明設(shè)備的集光裝置。
背景技術(shù)：
隨著溫室效應(yīng)的日趨嚴(yán)重，并伴隨著京都議定書(shū)的執(zhí)行，各國(guó)無(wú) 不致力于減少二氧化碳的排放量。而目前為減少二氧化碳的排放的能 源替代方案中，又以太陽(yáng)能最為廣泛的運(yùn)用。再者，照明為人類生活 中絕不可或缺的要件之一，而自古以來(lái)陽(yáng)光提供了人類照明最好的來(lái) 源。以往室內(nèi)利用太陽(yáng)光照明的手段，不外乎利用天窗、窗戶、或是 于屋頂安裝采光罩等方式，然而這類傳統(tǒng)方式不僅照明程度有限而且 照明位置亦受到很大的限制。
因此，能節(jié)省能源直接取用太陽(yáng)光照射于室內(nèi)的異地光源系統(tǒng)便 油然而生。以目前技術(shù)而言，太陽(yáng)光集光導(dǎo)引的異地光源系統(tǒng)主要是 利用集光裝置收集光源，接著以光纖傳導(dǎo)光源至室內(nèi)的照明裝置產(chǎn)生 照明功效。雖然，此類系統(tǒng)在市場(chǎng)上已有相當(dāng)商業(yè)化的成果，但是其 中的集光裝置仍需輔助電力，無(wú)法真正達(dá)成無(wú)耗費(fèi)能源的目的。
請(qǐng)參閱圖l，圖中顯示一習(xí)知集光裝置5，其包括多個(gè)集光元件51 用以收集光源，及一個(gè)追蹤感應(yīng)器52用以追蹤太陽(yáng)方位，并包括有控 制模塊及驅(qū)動(dòng)裝置，藉由外在電力驅(qū)動(dòng)而使集光元件51得以隨著太陽(yáng) 方位而轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使集光元件51能隨時(shí)面向太陽(yáng)，收集到最大的光源。 惟上述旋轉(zhuǎn)式集光裝置5的類似技術(shù)已揭露于如美國(guó)專利公告第 4,477,145號(hào)、第5，581，447號(hào)、及日本專利公開(kāi)第7043535號(hào)、及第 3064804號(hào)等。
然而，上述的集光裝置5的驅(qū)動(dòng)裝置仍需耗費(fèi)電源，且內(nèi)部機(jī)構(gòu) 復(fù)雜不僅成本較高、容易發(fā)生故障而且維修也相當(dāng)麻煩。當(dāng)然，先前技術(shù)中另外也揭露有固定式的集光裝置，如日本專利公開(kāi)第1146203 號(hào)、及第2239505號(hào)等。其中第1146203號(hào)是采用單一魚(yú)眼透鏡(fish-eye lens)來(lái)收集光源，如此雖毋須任何電力輔助，但集光效果較差。另外， 第2239505號(hào)是采用三個(gè)分支(3-branchtype)的采光部，其中個(gè)別固 定于三個(gè)方向如東方、西方、及南方，利用此三個(gè)采光部分別集光， 惟如此不僅耗費(fèi)成本較高且集光效果亦不理想。
由此可知，如何達(dá)成一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、集光效果佳，且 又無(wú)需耗費(fèi)任何電力或能源的集光裝置，實(shí)在是產(chǎn)業(yè)上的一種迫切需 要。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種同軸排列的集光裝置， 其可提供高質(zhì)量的光，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、集光效果佳，又無(wú) 需耗費(fèi)任何電力或能源，并且整個(gè)集光過(guò)程光源可毫無(wú)漏泄地完全提 供利用，其并可不受時(shí)間限制隨時(shí)采光，或可接收來(lái)自周遭環(huán)境的光 源，并傳輸一段距離以提供適量的照明。
本發(fā)明為一種同軸排列的集光裝置，包括 一第二集光透鏡、一 集光罩、以及一配光器。其中，集光罩是設(shè)置于第二集光透鏡的上方 位置，集光罩包括多個(gè)開(kāi)孔、及多個(gè)第一集光透鏡，多個(gè)第一集光透 鏡是嵌固于多個(gè)開(kāi)孔中。其中，多個(gè)第一集光透鏡并非設(shè)置于同一平 面上。而主要是將集光罩上多個(gè)第一集光透鏡所分別聚集的光線，再 經(jīng)由第二集光透鏡作一次匯集聚光。另外，配光器是設(shè)置于第二集光 透鏡的下方位置，配光器則包括一凹透鏡、及多條光纖。
其中，凹透鏡、及上述第二集光透鏡的中心點(diǎn)是設(shè)置于同一軸心 線上。藉由同軸心的設(shè)置，配光器的凹透鏡可毫無(wú)漏泄地完全接收由 第二集光透鏡聚集的光源。而凹透鏡包括一上凹面、及一下凹面，且 多條光纖的一端位于于凹透鏡下凹面的一側(cè)。其中，凹透鏡主要是將 來(lái)自于第二集光透鏡的光源均勻發(fā)散至多條光纖。如上所述，本發(fā)明 同軸排列的集光裝置俾能提供高質(zhì)量的自然光，而且集光效果佳，同 時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單而成本低廉，并且完全無(wú)需耗費(fèi)任何電力或能源。另外，本發(fā)明的集光罩可為曲面、弧面、半球面、多面體表面， 或其它可視實(shí)際需求的非平面板。其主要目的在于可隨時(shí)正面接收來(lái) 自太陽(yáng)的光源，無(wú)須隨著太陽(yáng)所在方位進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，可整日不受 限制隨時(shí)采光。另外，除太陽(yáng)光源外亦可接收來(lái)自周遭環(huán)境的光源。 尤其于日光不足的陰天或甚至完全無(wú)日光的夜晚，只要環(huán)境光源的明 亮度夠，本發(fā)明亦可提供適量的照明。除此之外，本發(fā)明的集光罩中 心線位置可相同于第二集光透鏡、及凹透鏡的軸心線位置，并藉由中 心位置相同的設(shè)置，集光罩上多個(gè)第一集光透鏡所聚集光源的可毫無(wú) 漏泄地完全匯集第二集光透鏡。較佳的是，本發(fā)明可進(jìn)一步包括一第三集光透鏡，第三集光透鏡 是設(shè)置于第二集光透鏡及配光器之間，且第三集光透鏡、配光器的凹 透鏡、及第二集光透鏡是設(shè)置于同一軸心線上。當(dāng)然，同軸心的設(shè)置 如同前面所述，亦即第三集光透鏡可毫無(wú)漏泄地完全接收來(lái)自第二集 光透鏡的光源再進(jìn)行一次集光，藉此可達(dá)到更佳的聚光效果。另外， 第三集光透鏡可設(shè)置于除了第二集光透鏡的焦點(diǎn)位置以外的位置，主 要是因?yàn)榧馔哥R除了聚集光源外，同時(shí)亦會(huì)聚集伴隨光源而來(lái)的熱 能，光與熱的聚集點(diǎn)為焦點(diǎn)。焦點(diǎn)位置容易產(chǎn)生高熱，而造成元件或 設(shè)備損壞。據(jù)此，本發(fā)明配光器的凹透鏡同樣地可設(shè)置于除了第三集 光透鏡的焦點(diǎn)位置以外的位置，避免因高熱造成毀損。此外，本發(fā)明集光罩的多個(gè)第一集光透鏡的直徑、及厚度可相同， 如此可大量生產(chǎn)制造同一規(guī)格的第一集光透鏡，藉此不僅組裝容易、 制造成本可大幅降低。反之，其中多個(gè)第一集光透鏡的直徑、及厚度 等規(guī)格亦可不同，可隨著第一集光透鏡所設(shè)置的位置搭配不同規(guī)格的 第一集光透鏡，用以將透過(guò)多個(gè)第一集光透鏡的光線具有相同的焦點(diǎn) 位置，以便取得較佳的聚光效果。其中，本發(fā)明的配光器可進(jìn)一步包括有一光纖固定器，多條光纖 是穿設(shè)于光纖固定器內(nèi)，光纖固定器主要是用于保護(hù)、及便于整理固 定器內(nèi)的光纖。當(dāng)然，光纖固定器可為撓性，藉以容易配合裝配或布 置。


圖l是習(xí)知集光裝置的立體圖。圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的立體圖。 圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的剖視圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明1第二集光透鏡211第一集光透鏡311上凹面321光纖一端51集光元件2集光罩3配光器312下凹面4第三集光透鏡52追蹤感應(yīng)器201開(kāi)孔31凹透鏡32光纖5集光裝置軸心線具體實(shí)施方式
請(qǐng)同時(shí)參閱圖2、及圖3，圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的立體圖， 而圖3為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的剖視圖。圖中顯示有一種同軸排列的 集光裝置，其中包括一第二集光透鏡l，在本實(shí)施例中為一雙凸透鏡。 另有一個(gè)類似雨傘形狀的弧面的集光罩2，其設(shè)置于第二集光透鏡1 的上方位置。又集光罩2表面開(kāi)設(shè)有多個(gè)開(kāi)孔201，并包括有多個(gè)第一 集光透鏡211，而多個(gè)第一集光透鏡211是個(gè)別嵌固于多個(gè)開(kāi)孔201中。 其中，本實(shí)施例集光罩的多個(gè)第一集光透鏡采兩種規(guī)格，以直徑較大的雙凸透鏡為主。在較大雙凸透鏡的排列間隙，另外在設(shè)置直徑較小 的雙凸透鏡，充分利用集光罩2的表面空間，藉此可達(dá)成最佳的集光此外，多個(gè)第一集光透鏡211并沒(méi)有位于同一平面上，如此不管太陽(yáng)于任何方位時(shí)，都能接收到正面最大光源。而集光罩2主要功用 在于，將集光罩2上的多個(gè)第一集光透鏡211所分別聚集光線，聚集 于第二集光透鏡1上。接著，由集光罩2所聚集的光線再經(jīng)由第二集 光透鏡1進(jìn)行另一次匯整集光。此外，如圖中所示，在本實(shí)施例中另 外還具有一第三集光透鏡4，第三集光透鏡4亦為一雙凸透鏡，其設(shè)置 在第二集光透鏡1的下方位置。第三集光透鏡4主要作用是將來(lái)自第二集光透鏡1的光源再進(jìn)行 另一次集光，本實(shí)施例藉由多次集光收斂可達(dá)到更佳的聚光效果。但 是，第三集光透鏡4所設(shè)置的位置應(yīng)避免位于第二集光透鏡1的焦點(diǎn) 位置，因焦點(diǎn)位置會(huì)同時(shí)聚集大量熱源，容易造成第三集光透鏡4因 高溫而損壞。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，圖中還顯示有一配光器3，其設(shè)置于該第三集光 透鏡4的下方。同樣地，配光器3所設(shè)置的位置應(yīng)避免位于上方第三 集光透鏡4的焦點(diǎn)位置，因焦點(diǎn)位置除了會(huì)聚光外，同時(shí)也會(huì)聚集大 量熱源，容易造成元件或設(shè)備的損壞。其中，配光器3還包括一凹透 鏡31、多條光纖32、及光纖固定器。凹透鏡31為雙凹透鏡，其包括 一上凹面311、及一下凹面312。而多條光纖32的一端321是位于凹 透鏡31下凹面312的一側(cè)。本實(shí)施例中，集光罩2的中心線與第二集光透鏡1、第三集光透鏡 4、及配光器3的凹透鏡31具有相同軸心線位置，藉此光源可自集光 罩2經(jīng)由第二集光透鏡1、及第三集光透鏡4而至凹透鏡31，整個(gè)過(guò) 程可毫無(wú)漏泄地將光源完全傳送至光纖32。再者，藉由雙凹透鏡的特 性，將來(lái)自第三集光透鏡4的光源均勻發(fā)散至多條光纖32，接著再透 過(guò)光纖32傳輸，將光源送至室內(nèi)任何位置的照明裝置，進(jìn)而產(chǎn)生照明 效果。而光纖固定器則是提供保護(hù)、及便于整理光纖32的功效，當(dāng)然 本實(shí)施例的光纖固定器具可撓性的特性，藉以方便光纖32的配置。上述實(shí)施例僅是為了方便說(shuō)明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利 范圍自應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所述范圍為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種同軸排列的集光裝置，其特征在于，包括一第二集光透鏡；一集光罩，其設(shè)置于該第二集光透鏡的上方位置，該集光罩包括多個(gè)開(kāi)孔、及多個(gè)第一集光透鏡，該多個(gè)第一集光透鏡嵌固于該多個(gè)開(kāi)孔，該多個(gè)第一集光透鏡非位于同一平面上，該集光罩是將該多個(gè)第一集光透鏡所分別集光線于第二集光透鏡；以及一配光器，其設(shè)置于該第二集光透鏡的下方，該配光器包括一凹透鏡、及多條光纖，該凹透鏡、及該第二集光透鏡的中心點(diǎn)設(shè)置于同一軸心線上，該凹透鏡包括一上凹面、及一下凹面，該多條光纖的一端位于該凹透鏡的該下凹面的一側(cè)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸排列的集光裝置，其特征在于，該集光罩為弧面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸排列的集光裝置，其特征在于，該 集光罩的中心線位置相同于該第二集光透鏡、及該凹透鏡的軸心線位 置。 '
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的同軸排列的集光裝置，其特征在于，進(jìn) 一步包括一第三集光透鏡，該第三集光透鏡設(shè)置于該第二集光透鏡及 該配光器的間，該第三集光透鏡、該凹透鏡、及該第二集光透鏡是設(shè) 置于同一軸心線上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的同軸排列的集光裝置，其特征在于，該 第三集光透鏡設(shè)置于除了該第二集光透鏡的焦點(diǎn)位置以外的位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的同軸排列的集光裝置，其特征在于，該 配光器的該凹透鏡設(shè)置于除了該第三集光透鏡的焦點(diǎn)位置以外的位 置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的同軸排列的集光裝置，其特征在于，該 配光器進(jìn)一步包括有一光纖固定器，該多條光纖是穿設(shè)于該光纖固定 器內(nèi)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的同軸排列的集光裝置，其特征在于，該多個(gè)第一集光透鏡的直徑、及厚度相同。
9、根據(jù)權(quán)利要求l所述的同軸排列的集光裝置，其中，該多個(gè)第 一集光透鏡的直徑、及厚度不同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種同軸排列的集光裝置，包括有一第二集光透鏡、一集光罩、以及一配光器。其中，集光罩是設(shè)置于第二集光透鏡的上方，集光罩包括多個(gè)開(kāi)孔、及多個(gè)第一集光透鏡，多個(gè)第一集光透鏡是嵌固于多個(gè)開(kāi)孔中，又其并非設(shè)置于同一平面上。另外，配光器是設(shè)置于第二集光透鏡的下方，配光器包括凹透鏡、及多條光纖，其中凹透鏡、及第二集光透鏡是設(shè)置于同一軸心線上。多條光纖位于凹透鏡的下凹面的一側(cè)。因此，本發(fā)明俾能提供高質(zhì)量的自然光，而且集光效果佳，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單而成本低廉，并且完全無(wú)需耗費(fèi)任何電力或能源。
文檔編號(hào)G02B19/00GK101515062SQ200810080450
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者李建德, 游朱義 申請(qǐng)人:臺(tái)灣基材科技股份有限公司