本發(fā)明涉及一種與光能傳輸有關(guān)的技術(shù)，技術(shù)內(nèi)容涉及：傳輸路徑(conveyancepath)、光能傳輸鏡片(lightenergyconveyancelenses)、散射區(qū)(scatterregion)以及散射程度(scatterlevels)；所述散射程度能通過雙向散射分布函數(shù)模型來描述(intermsofbidirectionalscatterdistributionfunctionmodels,bsdfmodels)，旨在解決光能傳導時由前向后能量遞減的問題，進而有效傳輸及分配傳輸路徑上的光能。

背景技術(shù)：

利用自然光來輔助照明是一種可以節(jié)省照明用電的方法，但自然光會因為建筑物的室內(nèi)格局，例如：無法采光的建筑物地下室，或者隔間墻的阻隔，使得建筑物內(nèi)的自然光采光設計受到諸多條件上的限制。因此，若能將采集到的自然光傳導到室內(nèi)或其他需要照明的地方，將能夠有效提高自然光的利用率。

在與光能傳導相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，us4,246,477公開了一種能夠收集太陽光，并且通過一傳輸通道將光能傳導分布到建筑物內(nèi)的系統(tǒng)，對于光能的傳輸，傳輸通道內(nèi)采用了聚焦透鏡(focusinglenses)來收束光能，然后在傳輸信道上的特定位置設置反射鏡片，通過反射鏡片將光能反射到特定位置進行照明。

us6,691,701及ep2385297a1專利公開了以大的主反射鏡收集太陽光，再投射到次反射鏡，接著再利用可調(diào)節(jié)的平面反射鏡將光 能導入建筑物內(nèi)部，使光能可以用來照明。類似文獻如：建筑物日光照明系統(tǒng)(sunportal,themostinnovativebuildingintegrateddaylightingsystem,brochurereceivedonsep.22,2011.)等，均采用了類似原理。

上述各種現(xiàn)有技術(shù)固然可以將外部的光能傳輸?shù)浇ㄎ飪?nèi)，但最大的問題是，采集到的光能在傳輸通道上傳導的過程中，能量會不斷地損失和遞減。例如，傳輸通道上單一反射鏡片約有8％反射光提供給照明使用，初始100％的光能通過前方的鏡片后，在經(jīng)過第2片、第3片、…第10片時，其傳輸能量依序遞減，約為原始能量的84％、77％、…43％，則經(jīng)過各反射鏡反射出來提供照明的光能也越少。也就是說，光能在傳輸通道上傳輸?shù)木嚯x越遠，能量就越少，能夠提供的照明能力也越差。

上述光能傳輸過程中的能量損失和遞減是一種物理現(xiàn)象無法避免，因此us4,246,477的技術(shù)方案中包含了人工照明元件，以克服這個問題。理論上，人工光源所發(fā)出的光能強度的確是可以精確控制的，但是控制人工光源時，必須考慮傳輸通道上照明能力遞減的現(xiàn)象，才能讓光傳輸通道的前端與后端所釋放出來的自然光加上人工光源后，其照明亮度保持一致，如此一來，將使得整體照明系統(tǒng)的建置以及控制趨于復雜，實施上也相當困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光能傳輸控制系統(tǒng)，主要是利用多片間隔排列的光能傳輸鏡片來界定出一由前向后傳輸光能的傳輸路徑，而且各光能傳輸鏡片所散射出的光能大小能夠進行控制，進而解決光能傳輸時由前向后能量遞減的問題，并且將光能均勻分配到整個傳輸路徑，或者在傳輸路徑上以不同比例分配光能，以解決 光能傳輸時由前向后能量遞減的問題。

為了達到上述光能分配的目的，本發(fā)明提供的光能傳輸控制系統(tǒng)，包含多片間隔排列的光能傳輸鏡片，該多片光能傳輸鏡片界定出一能供光能由前向后傳輸?shù)膫鬏斅窂?，其中：每一光能傳輸鏡片上設置有一能散射光能以提供照明的散射區(qū)，且所述各光能傳輸鏡片的散射區(qū)能依散射面積及/或散射程度大小變化散射出不同大小的光能，散射區(qū)的散射面積及/或散射程度越小，散射出的光能越少，通過該光能傳輸鏡片傳輸?shù)较乱黄饽軅鬏旂R片的光能損失越少，反之，散射區(qū)的散射面積及/或散射程度越大，散射出的光能越多，通過該光能傳輸鏡片傳輸?shù)较乱黄饽軅鬏旂R片的光能損失越多。

通過上述系統(tǒng)，由于各光能傳輸鏡片上散射區(qū)的散射面積大小能夠加以設定，散射程度的大小亦能夠能通過雙向散射分布函數(shù)模型(bsdfmodels)來描述，并且加以精確控制，因此能自由分配傳輸路徑上所散射出來的光能大小，進而將光能均勻分配到整個傳輸路徑，或者在傳輸路徑上以不同比例分配光能，解決光能傳輸時由前向后能量遞減的問題。

實施時，所述各光能傳輸鏡片上散射區(qū)所散射出來的光能大小與散射區(qū)的面積大小及/或散射程度大小呈正相關(guān)(positivecorrelation)。

實施時，相鄰的兩片光能傳輸鏡片的散射區(qū)中，接近光源的散射區(qū)散射面積小于遠離光源的散射區(qū)散射面積，或者接近光源的散射區(qū)散射程度小于遠離光源的散射區(qū)的散射程度。當傳輸路徑上的光能由前向后序通過各光能傳輸鏡片而逐漸減弱時，后方光能傳輸鏡片雖然接收較少的光能，但仍然能通過該后方光能傳輸鏡片上散射區(qū)較大的散射面積及/或散射程度來散射出幾乎接近于前方光能 傳輸鏡片等量的光能，以使傳輸路徑上的光能能夠均勻地分配。

實施時，所述散射區(qū)的散射程度大小是以各光能傳輸鏡片散射區(qū)表面的不同平滑度(smoothness)來定義，且所述該平滑度與散射程度為負相關(guān)。

實施時，各光能傳輸鏡片上的散射區(qū)分別在每一光能傳輸鏡片表面貼靠一具有散射能力的散射片(scattersheet)所構(gòu)成。

實施時，所述多片光能傳輸鏡片設置在一傳輸通道或一中空傳輸管內(nèi)部的軸向空間內(nèi)，使傳輸路徑上的光能被約束在該傳輸通道或中空傳輸管內(nèi)部；所述傳輸通道或中空傳輸管上設置有至少一個供光能進入該軸向空間內(nèi)的光源入口。

實施時，該傳輸通道或中空傳輸管的全部或局部為可透光的外壁，使散射區(qū)所散射出的光能通過該可透光的外壁折射到傳輸通道或中空傳輸管的外部而形成照明光。

實施時，可透光的外壁上設置有能夠散射出柔和照明光的光學結(jié)構(gòu)。

實施時，該傳輸通道或中空傳輸管具有不透光的外壁，該外壁在相對于每一片光能傳輸鏡片的位置設置有一透光孔，每一光能傳輸鏡片上散射區(qū)所散射出的光能通過其相對應的透光孔進行照明。

實施時，該光源入口的光能來源包括太陽光及/或人工光源。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用多片間隔排列的光能傳輸鏡片來界定出一光能傳輸路徑，而且每一光能傳輸鏡片上設置有一能散射光能以提供照明的散射區(qū)，通過控制各散射區(qū)的散射面積及/或散射程度大小，能夠自由分配傳輸路徑上的光能，進而將光能均勻分配到整個傳輸路徑，或者在傳輸路徑上以不同比例分配光能，以解決 光能傳輸時由前向后能量遞減的問題，具有極高的產(chǎn)業(yè)價值。

以下依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)手段，列舉出適于本發(fā)明的實施方式，并配合圖式說明如后：

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明利用多片光能傳輸鏡片傳輸光能的示意圖；

圖3為本發(fā)明中的光能傳輸鏡片及散射區(qū)的第一實施例圖；

圖4為本發(fā)明中的光能傳輸鏡片及散射區(qū)的第二實施例圖；

圖5為本發(fā)明中的光能傳輸鏡片及散射區(qū)的第三實施例圖；

圖6為本發(fā)明中的光能傳輸鏡片及散射區(qū)的第四實施例圖；

圖7為本發(fā)明中的光能傳輸鏡片及散射區(qū)的第五實施例圖；

圖8為本發(fā)明中的光能傳輸鏡片及散射區(qū)的第六實施例圖；

圖9為本發(fā)明中的光能傳輸鏡片及散射區(qū)的第七實施例圖；

圖10為本發(fā)明中的中空傳輸管的實施例示意圖；

圖11為本發(fā)明中的中空傳輸管外壁的實施例示意圖；

圖12為本發(fā)明以人工光源提供光能的實施例示意圖。

附圖標記說明：100-中空傳輸管；101-光源入口；102-外壁；103-光學結(jié)構(gòu)；104-透光孔；105-照明裝置；10-傳輸路徑；20、20a、20b、20c-光能傳輸鏡片；21、21a、21b、21c-散射區(qū)；22-散射片。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供的光能傳輸控制系統(tǒng)包括一能夠供光能傳輸?shù)膫鬏斅窂?0，該傳輸路徑10是由多片間隔排列的光能傳輸鏡片20所界定，當光能由前向后依序通過各光能傳輸鏡片20時， 即形成該傳輸路徑10。

實施時，所述多片間隔排列的光能傳輸鏡片20設置在一傳輸通道或中空傳輸管100內(nèi)部的軸向空間，使傳輸路徑10上的光能被約束在該傳輸通道或中空傳輸管100內(nèi)部通行。圖1以一中空傳輸管100為例，傳輸通道(圖未示)的設置則可以配合建筑物來實施，例如制作一u型長槽結(jié)合在室內(nèi)天花板上，該u型長槽具有用來設置多片光能傳輸鏡片20的軸向空間。

如圖所示，該傳輸通道或中空傳輸管100上設置有至少一個供光能進入到傳輸路徑10上的光源入口101；各光能傳輸鏡片20實施時分別為聚焦透鏡，通過各聚焦透鏡所構(gòu)成的光能傳輸鏡片20將擴散的光能收束后再向后傳輸。因此，當光能由光源入口101進入傳輸通道或中空傳輸管100的軸向空間后，即能夠通過光能傳輸鏡片20在傳輸路徑10上由前向后傳輸。

本發(fā)明的特征在于：每一光能傳輸鏡片20上設置有一能散射出光能以提供照明的散射區(qū)21，且所述各光能傳輸鏡片20的散射區(qū)21能依散射面積及/或散射程度大小變化散射出不同大小的光能，該散射區(qū)21的散射面積及/或散射程度越小，散射出的光能越少，通過該光能傳輸鏡片傳輸?shù)较乱黄饽軅鬏旂R片的光能損失越少，反之亦然。

舉例而言，如圖2到圖5所示，當光能通過第一光能傳輸鏡片20a上的第一散射區(qū)21a，并且散射出一部分光能來進行照明后，傳輸?shù)降诙饽軅鬏旂R片20b的光能就減弱。此時，如果第二光能傳輸鏡片20b上的第二散射區(qū)21b的散射面積及/或散射程度與第一散射區(qū)21a相同，則第二散射區(qū)21b散射出的光能將會較弱，造成傳輸路徑10的照明能力由前向后遞減。

本發(fā)明實施時，在散射程度不變的情形下，將第一散射區(qū)21a的散射面積設計為小于第二散射區(qū)21b的散射面積時，第二光能傳輸鏡片20b雖然接收較少的光能，但仍然能通過散射面積較大的第二散射區(qū)21b來散射出幾乎接近于第一散射區(qū)21a等量的光能來進行照明；依此類推，當?shù)谌饽軅鬏旂R片20c上的第三散射區(qū)21c散射面積大于第二散射區(qū)21b時，亦能散射出幾乎接近于第二散射區(qū)21b等量的光能來進行照明，進而將光能均勻分配到整個傳輸路徑10。

當然，除了將光能均勻分配到整個傳輸路徑10以外，通過上述散射面積的大小的控制，本發(fā)明亦能夠自由分配整個傳輸路徑10提供照明的光能。例如：第二散射區(qū)21b的散射面積遠大于第一散射區(qū)21a時，第二光能傳輸鏡片20b雖然接收較少的光能，但仍然能通過其散射面積遠大于第一散射區(qū)21a的第二散射區(qū)21b，來散射出比第一散射區(qū)21a更多的光能來進行照明。

須說明的是，上述散射程度能夠通過雙向散射分布函數(shù)模型(bsdfmodels)來描述，圖2到圖5是以散射程度不變，并通過散射面積的大小來控制散射區(qū)所散射出的光能大小，且散射區(qū)21a、21b、21c的面積大小與散射出的光能大小為正相關(guān)。例如相鄰的第一光能傳輸鏡片20a的第一散射區(qū)21a與第二光能傳輸鏡片20b的第二散射區(qū)21b之間，第二散射區(qū)21b的面積大于第一散射區(qū)21a，其散射程度亦大于第一散射區(qū)21a。

本發(fā)明中的光能傳輸鏡片20上散射區(qū)21的另一種實施方式，如圖6所示，是在散射區(qū)21面積不變的情形下，通過控制散射程度的大小來讓散射區(qū)21散射出不同大小的光能。散射程度大小的具體實施方式，較簡單的方式是利用散射區(qū)21表面的平滑度來決 定散射程度；在相同的面積下，散射區(qū)21平滑度越高，散射程度越小。同樣的，若相鄰的兩片光能傳輸鏡片20的散射區(qū)21的平滑度，接近光源的散射區(qū)21平滑度小于遠離光源的散射區(qū)21的平滑度時，即能夠讓傳輸路徑上的光能能夠均勻地分配。

除此之外，散射面積和通過雙向散射分布函數(shù)模型來描述的散射程度，二者還能夠同時作為變量來計算出各散射區(qū)所散射出的光能大小。例如：前方傳輸鏡上的散射區(qū)與后方傳輸鏡上的散射區(qū)相比較，前方的散射面積較大，但散射程度較小，則同時以散射面積和散射程度大小比例加以計算，即可以計算出前后兩個散射區(qū)所散射出的光能大小，并藉此來自由分配傳輸路徑上的光能。

至于散射區(qū)21的設置方式，可以直接在各光能傳輸鏡片20成形時，在傳輸鏡片20表面一體設置不同面積或平滑度來分別形成散射區(qū)21，或者，如圖7所示，可以先設置一具有散射能力的散射片22后，將該散射片22貼靠在光能傳輸鏡片20的表面，使散射片22能夠在該光能傳輸鏡片20上形成散射區(qū)21。

如圖8所示，所述光能傳輸鏡片20實施時，其外輪廓形狀不限于圓形，任何一種幾何形狀皆能實施。此外，散射區(qū)21亦不限于只能均勻分布在光能傳輸鏡片20的周圍，如圖9所示，散射區(qū)21中心點位于光能傳輸鏡片20中心偏上方的位置，使該光能傳輸鏡片20下方散射出來的光能較多，這樣的實施方式適合將傳輸路徑設置在室內(nèi)的上方，并能夠向下散射出較多的光能來進行照明。

如圖1所示，前述每一光能傳輸鏡片20上的散射區(qū)21散射出光能來進行照明的方式，可以將傳輸通道或中空傳輸管100的外壁102全部以可透光的材質(zhì)實施，使散射區(qū)21所散射出的光能能夠通過該可透光的外壁102折射到傳輸通道或中空傳輸管100的外部， 從而讓整個傳輸通道或中空傳輸管100透出光能。

實施時，如圖10所示，亦可以將傳輸通道或中空傳輸管100的外壁102局部以可透光的材質(zhì)實施，讓光能傳輸鏡片20上散射區(qū)21散射出光能只能局部向外折射來提供照明。如圖10所示中，中空傳輸管100的外壁102只有在下方透光。實施時，亦不排除外壁102在中空傳輸管100的軸向以間隔方式透光；至于外壁102局部不透光的部分則可以利用反射或漫反射來減少光能的損失，并且讓光較為柔和。

如圖11所示，為了讓可透光外壁102折射出較柔和、均勻的光能，實施時該外壁102上可以進一步設置光學結(jié)構(gòu)103，光學結(jié)構(gòu)103可以利用任何一種已知或未知的技術(shù)來達成，例如圖示中可以將光能向下折射的紋路。

如圖12所示，實施時，中空傳輸管100的外壁102設置為不透光材質(zhì)，并且在相對于每一片光能傳輸鏡片20的位置設置一透光孔104，使每一光能傳輸鏡片20上的散射區(qū)21散射出的光能通過其相對應的透光孔104散射來進行照明。此外，中空傳輸管100的光源入口101可以視需要設置兩個或兩個以上，例如圖中所示的光源入口101為兩個，分別設置在中空傳輸管100的兩端。

另外，通過光源入口101進入中空傳輸管100內(nèi)的光能來源，除了太陽光以外，亦可以由人工光源即照明裝置105來提供光能；實施時，太陽光及人工光源可以分別或同時提供光能。至于如何采集到更多的太陽光或照明裝置105的實施方式，則可以應用任何一種已知或未知的技術(shù)，其并非本發(fā)明的特點，故在此不另贅述。

以上說明及圖式所示，僅為舉例說明本發(fā)明的較佳實施例，并非以此局限本發(fā)明的實施范圍；舉凡與本發(fā)明的目的及特征近似或 相雷同者，均應屬本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。