[发明专利]采光聚光匀光一体化透镜

说明书

本发明涉及一种采光聚光匀光一体化透镜，包括向外凸起的入光层，向内凹陷的出光层，入光层具有光滑的外表面，出光层上设有n个独立均布的折射和反射体，n等于大于5。该透镜可实现采光、聚光、漫射匀光一体化；水平和低角度照射光透射率高；匀光效果好。可广泛用于日光采照和其它杂乱光源的聚光均光场所。

技术领域

本发明涉及光学元件，特别是用于导光照明系统的采光、聚光、匀光一体化透镜和提高低角度光利用率的技术。

背景技术

对自然光进行采集照明是一项既有利于健康又节能减排的方式。现有导光管采光系统主要分以下三大部分：一是，采光区：利用透射和折射的原理通过室外的采光装置高效采集太阳光并将其导入系统内部；二是，传输区：对导光管内部进行反光处理，以保证光线的传输距离更长、更高效；三是，匀光漫射区：由匀光漫射器将比较集中或带有光斑的自然光均匀、大面积地照到室内需要光线的地方。

经过大量专利检索、文献检索（检索关键词：采光聚光匀光，采光匀光，聚光匀光，集光匀光，采光匀光透镜，聚光匀光透镜，集光匀光透镜，采光匀光罩，聚光匀光罩，集光匀光罩，集光器... ...。）和对市场应用产品的考察，我们发现，目前的工业化采光照明产品具有以下特点：一是，采光聚光是由透明的各种形式的采光罩（透镜）独立安装在导光管的上端的，匀光漫射是由匀光板或漫射镜是独立安装在导光管的下端的，例如专利号201920198260.2的钻石型集光器，“其特征在于：设有集光器柱身，所述集光器柱身为一圆柱形柱台与一个圆椎体叠加的组合体，所述集光器柱身外表面为光滑的平面结构，所述集光器柱身在内部为一中空的结构，所述集光器柱身在内表面上设置有多道光学螺纹透镜，所述圆椎体在顶部中心设有一球形的球弧面，所述圆椎体在侧面设置有5至9个扇形的平面，所述扇形的平面与圆柱形柱台侧面的夹角在20～70度，所述圆柱形柱台在底部外侧设置有一基座加强固定柱，所述基座加强固定柱为一直径为10mm的座加强固定柱，所述基座加强固定柱固定在一防雨帽板上，所述防雨帽板正下方设有导光管，所述导光管下方装有一漫射器”。再如：广东佛山正能量节能科技有限公司、盛旦节能技术（北京）有限公司、北京东方风光新能源技术有限公司等企业的专利和生产的阳光导入照明产品，采光聚光罩与匀光漫射器都是在导光筒两端分立安装的。又如：申请号 201910936593.5的一种强化匀光功能的二级复合聚光器及其应用，“其特征在于，所述二级复合聚光器包括沿光线传播方向依次连接的第一聚光器和第二聚光器，其中所述第一聚光器呈渐缩抛物型，所述第二聚光器呈渐扩抛物型，并且所述第一聚光器的聚光比大于所述第二聚光器的聚光比”。能够有效地均匀非平行聚光光源，提供的二级复合聚光器发出光线的均匀性可以提升50％以上”，该结构的轴向尺寸较高，材料用量多。二是，除了在采光照明产品上加装单独的电控机械反射装置外，采光器件的采光机理都是靠透镜材料本身的透射和折射原理实现的，经过检索没有发现同时利用透镜的材料和结构本身实现透射、折射和反射一体化实现采光、聚光、匀光的采光罩技术方案。

总之，现有技术方案的结构均存在采光照明系统的采光聚光与匀光部件都是分立设置的，结构复杂，材料用量多，特别是早晨和傍晚的水平和低角度照射光透射率低等问题。不符合中华人民共和国行业标准《导光管采光系统技术规程》JGJ/T374-2015中强调的采光罩要“限制高角度的直射日光，提高低角度的阳光利用率，以保证室内相对稳定的光输出。”的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种：（1）既能采光聚光，又能同时匀光的一体化透镜；（2）该透镜能实现水平和低角度照射光透射率高；（3）无光斑，无阴影，匀光效果好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种采光聚光匀光一体化透镜，是一凸透镜，包括向外凸起的入光层，向内凹陷的出光层，入光层具有光滑的外表面，其特征在于：所述出光层上设有n个独立均布的折射和反射体，所述n等于大于5。

所述入光层和出光层是分别具有一定厚度的导光材料制成，入光层和出光层都具有外表面（入光层的上表面）和内表面（出光层的下表面）。