基于双凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置

本发明涉及一种自然光匀化照明装置，属于照明系统。

背景技术：

1、我国对自然光照明技术的研发起步于二十世纪六、七十年代，自1996年“绿色照明”工程推广至今，自然光照明这一绿色能源理念正逐渐进入大众视野，随着对太阳能照明技术的研究不断深入，人们对自然光采集照明系统也有了更深层次的认识。由于石油、燃煤等自然资源逐渐消耗殆尽，有关太阳能的研究发展愈来愈多，而太阳能应用技术的缺点在于太阳能的转换效率偏低，但相较于其它传统的转换能量方式，在成本上却高出许多，故提高太阳能的利用效率以及降低太阳能转换成本遂成为近年来研究上的重要目标。

2、为了提高对于太阳光的利用效率，其中一种方法便是使用结合导光组件模块的太阳能集光器，将太阳光通过导光组件的引导，传导至太阳能电池或热传导组件，以增加太阳光的收集效能，进而提升太阳能转换装置的生产效率。已知的太阳能转换装置需要通过太阳能集光器，以将入射的太阳光聚集至出光侧的多个焦点，以供太阳能电池或热传导组件使用。然而，其汇聚光线的焦距造成了已知太阳能转换装置的巨大体积，大体积的太阳能转换装置不仅需要耗费较高的制作及材料成本、较难精密移动控制太阳追踪，而且还需要大面积的装设区域，目前占据市场主流的光导管效率低、采光均匀性差、且在安装过程张可能对原有建筑结构造成破坏，不利于推广和普及。

3、因此，如何在不改变原有建筑结构的基础上进行高效的太阳能采光是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明为解决目前占据市场主流的光导管效率低、采光均匀性差、且在安装过程张可能对原有建筑结构造成破坏，不利于推广和普及的问题，进而提出基于双凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括理想双凹透镜组合和理想半凸透镜组合；理想双凹透镜组合和理想半凸透镜组合并排设置，且理想双凹透镜组合位于室外，理想半凸透镜组合位于室内。

3、进一步的，理想半凸透镜组合的焦距是理想双凹透镜组合焦距的1-5倍。

4、进一步的，理想双凹透镜组合由多个理想双凹透镜呈阵列状设置组成，理想半凸透镜组合由多个理想半凸透镜呈阵列状设置组成。

5、进一步的，理想半凸透镜的焦点落在与其相对应的理想双凹透镜的中心。

6、进一步的，理想双凹透镜和理想半凸透镜均是高透射率材料制作的。

7、进一步的，多个理想双凹透镜的阵列形式为高填充率的方形全孔径阵列。

8、进一步的，多个理想半凸透镜的阵列形式为高填充率的方形全孔径阵列。

9、本发明的有益效果是：本发明可高效收集入射进窗户的自然光，将光线均匀发散至室内各个方向，匀化室内照明，充分利用自然光进行室内照明，节能减排，提高能量利用率。并且由于采用透镜阵列组合结构，打破了光传输的对称性，可以有效保护室内隐私。该器件材料选择多样，器件环保无污染，可替代照明窗帘、室内百叶窗以及窗户玻璃等，获得更好的室内照明效果。

技术特征：

1.基于双凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，其特征在于：所述基于双凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置包括理想双凹透镜组合(1)和理想半凸透镜组合(2)；理想双凹透镜组合(1)和理想半凸透镜组合(2)并排设置，且理想双凹透镜组合(1)位于室外，理想半凸透镜组合(2)位于室内。

2.根据权利要求1所述的基于双凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，其特征在于：理想半凸透镜组合(2)的焦距是理想双凹透镜组合(1)焦距的1-5倍。

3.根据权利要求1所述的基于双凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，其特征在于：理想双凹透镜组合(1)由多个理想双凹透镜(101)呈阵列状设置组成，理想半凸透镜组合(2)由多个理想半凸透镜(201)呈阵列状设置组成。

4.根据权利要求3所述的基于平凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，其特征在于：理想半凸透镜(201)的焦点落在与其相对应的理想双凹透镜(101)的中心。

5.根据权利要求3所述的基于平凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，其特征在于：理想双凹透镜(101)和理想半凸透镜(201)均是高透射率材料制作的。

6.根据权利要求1或3所述的基于平凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，其特征在于：多个理想双凹透镜(101)的阵列形式为高填充率的方形全孔径阵列。

7.根据权利要求1或3所述的基于平凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，其特征在于：多个理想半凸透镜(201)的阵列形式为高填充率的方形全孔径阵列。

技术总结
基于双凹透镜与半凸透镜组合的自然光匀化照明装置，它涉及一种自然光匀化照明装置。本发明为了解决目前占据市场主流的光导管效率低、采光均匀性差、且在安装过程张可能对原有建筑结构造成破坏，不利于推广和普及的问题。本发明包括理想双凹透镜组合和理想半凸透镜组合；理想双凹透镜组合和理想半凸透镜组合并排设置，且理想双凹透镜组合位于室外，理想半凸透镜组合位于室内。本发明属于照明系统技术领域。

技术研发人员：丁旭旻,王新伟,刘俭
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12