光能照明系統的制作方法

專利名稱：光能照明系統的制作方法
光能照明系統
技術領域：
本發明涉及一種照明系統，特別是涉及一種光能照明系統。背景技術：
自從愛迪生發明電燈泡后，照明裝置己成為現代人生活中不可 或缺的設備。而目前，所有照明裝置的作動都是將輸入的電能經電 光轉換的過程轉換成光能的形式，以供照明使用。但是，在電光轉 換過程中，勢必有部分能量被損耗掉而無法有效利用，且電能的來 源大多是來自于地球中的有限資源，這樣經年累月累積下來的損 耗，必定導致居住在地球的我們，在不久的將來遭遇能源危機。
因此，近幾年來專家學者們提出利用太陽能的建議，其方法是 先利用特殊機制，例如太陽能電池，吸收太陽能后，再經光電轉換 過程形成電能的形式儲存，當欲使用照明裝置作動時，再將電能經 電光轉換過程形成光能的形式使用。此方法借由利用外來的能源確 實可節約地球上的有限資源，但是同樣地，在電光轉換過程中，勢 必有部分能量被損耗掉，且在上述利用太陽能使照明裝置發光的過 程中，將經過兩次的電光轉換過程，其中，第一次太陽能轉換成電
能的轉換率約12%，第二次電能轉換成光能的轉換率約25%，因而 使得太陽能的使用率僅3%，無法被善加運用。
當務之急，提升能源的使用效率是節約能源的必要手段，同時 善加運用外來能源，才可使得地球上的資源得以延續。

發明內容
本發明的目的是在提供一種可以提高能源使用效率的光能照 明系統。于是，本發明光能照明系統是包含一光源、 一可接收該光 源發出的光的光能輸入裝置、 一光連接該光能輸入裝置并以全反射
的方式傳輸該光能輸入裝置接收的光的傳輸裝置；及一光連接該傳 輸裝置并將來自于該傳輸裝置的光向外散射的光能輸出裝置。
本發明的有益效果在于直接接收、傳遞、輸出該光源發出的
光，完全不經能量轉換過程，因此可避免在能量轉換過程當中導致 的能量損失，相對的可提高能源的使用效率。


圖1是一示意圖，說明本發明光能照明系統的一第一較佳實施
例；
圖2是一示意圖，說明本發明光能照明系統的一第二較佳實施
例；
圖3是一示意圖，說明本發明光能照明系統的一第三較佳實施
例；
圖4是一示意圖，說明本發明光能照明系統的一第四較佳實施
例；
圖5是一示意圖，說明本發明光能照明系統的光能輸出裝置的 另一形態；
圖6是一示意圖，說明本發明光能照明系統的光能輸出裝置的 又一形態；
圖7是一示意圖，說明本發明光能照明系統的光能輸出裝置的 一清洗裝置。
具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明
參閱圖1，本發明光能照明系統的一第一較佳實施例包含一光
源l、 一輔助光源2、 一調控裝置3、 一光能輸入裝置4、 一傳輸裝 置5，及一光能輸出裝置6。 該光源1是太陽。
該輔助光源2是人造光源，例如復金屬放電燈光源。
該調控裝置3可依據該光源1的照度調變該輔助光源2的照度， 借由該輔助光源2的搭配使用，而可因應在太陽光照度不足的情況 下，借由該調控裝置3的控制以提供適當的照度。
該光能輸入裝置4同時可接收該光源1及該輔助光源2發出的 光，且可循該光源1的方向轉動，并包括一片可會聚該光源l及該 輔助光源2發出的光的聚光件41、 一個位于鄰靠近該片聚光件41 的焦點并可供該片聚光件41會聚的光匯入的輸入件42、 一層形成 于該片聚光件41上并可反射紅外線與紫外線的反射膜43、 一層形 成于該個輸入件42鄰近于該片聚光件41的端面上并可防止可見光 反射的防反射膜44，及一個用于控制該片聚光件41接收的光通量 的控制件45，其中，該個輸入件42鄰近于該片聚光件41的截面積 大于遠離于該片聚光件41的截面積，且該個輸入件42鄰近于該片 聚光件41的端面可以是呈平坦形或呈弧凹形，且截面積略大于該 片聚光件41會聚的光束的截面積，該控制件45則可應用變色太陽 眼鏡的鹵素玻璃，或是照相機中的可調光圈遮板，用以防止夏季、 晴天、正午時過量的日照量傳入室內；在本例中，聚光件41的面 積是依據全年平均的日照值設計的，而在夏季、晴天、或正午時的 日照值是最高的，故須再配合控制件45的調控以限制傳入的光通 量，進而避免夏季與冬季，或正午與其它時段照度的對比過大，而 導致室內明亮度差異過大。
該傳輸裝置5包括一個光連接該個輸入件42，可折射來自于該
個輸入件42的光以小于15度的入射角射入，再以全反射的方式傳 輸來自于該個輸入件42的光的傳輸件51。
該光能輸出裝置6包括一個光連接該個傳輸件51的輸出件61、 一個供該個輸出件61穿設并呈半球形的燈罩62、 一片封閉該個燈 罩62的開口端的配光透板63，及一個容置于該燈罩62中的擴散透 鏡64，其中，該個輸出件61的截面積是往遠離于該個傳輸件51的 方向逐漸增大，并將來自于該個傳輸件51的光向外擴散，且該個 輸出件61遠離于該個傳輸件51的端面可以是呈平面形或是呈弧凹 形。
該光源1及該輔助光源2發出的光是分別依序通過該片聚光件 41、該個輸入件42，并以小于15度的入射角射入該個傳輸件51， 再由該個傳輸件51以全反射的方式將光傳輸至該個輸出件61而向 外散射，而自該個輸出件61射出的光將經該個擴散透鏡64發散后， 由該片配光透板63向外射出。
該第一較佳實施例借由該光能輸入裝置4、該傳輸裝置5、該 光能輸出裝置6直接接收、傳輸、輸出該光源1及該輔助光源2發 出的光，完全不須經由能量轉換過程即可直接利用該光源1及該輔 助光源2發出的光，因此，可避免因能量轉換過程而造成的能量損 失，相對地，即提高了能源的使用效率；再者，利用太陽作為光源 1，即可緩和過度使用地球上有限資源的情形，進而也能使得地球 上的資源得以延續；此外，借由該輔助光源2的搭配使用，而可因 應在太陽光照度不足的情況下(例如夜間、陰天等)，借由該調 控裝置3的控制以提供適當的照度。
反觀目前的照明裝置，均需透過電光轉換過程，使能量在電能 與光能的形式之間轉換，而能量轉換過程勢必導致能量的損耗，因 此降低了能量的使用效率，且當能量是來自于地球上的有限資源 (例如核能發電、火力發電)時，損耗能量無疑就是浪費資源， 對資源有限的地球來說，又不斷地浪費有限的資源，必使資源加速 耗盡；而該第一較佳實施例借由該光能輸入裝置4、該傳輸裝置5、 光能輸出裝置6直接接收、傳輸、輸出該光源l產生的光，不須經 任何能量轉換過程，因此，可避免能量轉換過程導致的能量損耗， 相對的即提高能源的使用效率，且又善加利用地球外的資源一太陽 一作為該光源1，而在提高能量的使用效率同時，開發運用外來資 源，還有助于延續地球上的有限資源的使用壽命。
參閱圖2，本發明光能照明系統的第二較佳實施例大致上類似 于該第一較佳實施例，其不同點是在于還包含一輔助光能輸入裝置 7，及該傳輸裝置5的結構。
該輔助光能輸入裝置7可接收該輔助光源2發出的光(因此該 光能輸入裝置4將主要用于接收該光源1發出的光)，并包括一片 可會聚該輔助光源2發出的光的輔助聚光件71、 一個位于鄰靠近該 片輔助聚光件71的焦點并可供該片輔助聚光件71會聚的光匯入的 輔助輸入件72、 一層形成于該片輔助聚光件71上并可反射紅外線 與紫外線的輔助反射膜73，及一層形成于該個輔助輸入件72鄰近 于該片輔助聚光件71的端面上并可防止可見光反射的輔助防反射 膜74，其中，該個輔助輸入件72鄰近于該片輔助聚光件71的截面 積大于遠離于該片輔助聚光件71的截面積，且該個輔助輸入件72 鄰近于該片輔助聚光件71的端面可以是呈平坦形或呈弧凹形，且 截面積略大于該片輔助聚光件7 1會聚的光束的截面積。
該傳輸裝置5包括一個匯集件52，及一個傳輸件51，該個匯 集件52具有一光連接該個輸入件42的第一支部521、 一光連接該 個輔助輸入件72的第二支部522，及一光連接該第一、二支部521、 522的集合部523，該個傳輸件51的相反端分別光連接該集合部523
及該個輸出件61，且該第一、二支部521、 522以同方向且不超過 約10°的夾角相匯集，并以全反射的方式傳輸匯入該集合部523的 光至該個輸出件61。
該光源1發出的光是依序通過該片聚光件41、該個輸入件42、 該第一支部521，并匯入該集合部523，該輔助光源2發出的光是 依序通過該片輔助聚光件71、該個輔助輸入件72、該第二支部522， 并匯入該集合部523，而后，進一步由光連接該集合部523的該個 傳輸件51以全反射的方式將光傳輸至該個輸出件61而向外散射， 而自該個輸出件61射出的光將經該個擴散透鏡64發散后，由該片 配光透板63向外射出。
參閱圖3，本發明光能照明系統的第三較佳實施例大致上類似 于該第一較佳實施例，其不同點是在于該光能輸入裝置4包括多個 分別接收該光源1及該輔助光源2發出的光的接收單元40，該傳輸 裝置5包括多個分別光連接該多個接收單元40并以全反射的方式 傳輸該多個接收單元40接收的光的傳輸件51，該光能輸出裝置6 包括多個分別光連接該多個傳輸件51并將來自于該多個傳輸件51 的光向外散射的輸出單元60。
其中，該每一接收單元40具有如該第一較佳實施例中所介紹 的一片聚光件41、 一個輸入件42、 一層反射膜43、 一層防反射膜 44，及一個控制件45，該每一輸出單元60具有也如該第一較佳實 施例中所介紹的一個輸出件61、 一個燈罩62、 一片配光透板63， 及一個擴散透鏡64，該每一傳輸件51的相反端是分別光連接該相 對應的輸入件41及輸出件61。
參閱圖4，本發明光能照明系統的第四較佳實施例大致上類似 于該第二較佳實施例，其不同點是在于該光能輸入裝置4包括多個 分別接收該光源1發出的光的接收單元40，該輔助光能輸入裝置7
包括多個分別接收該輔助光源2發出的光的輔助接收單元70，該個 匯集件52的第一支部521分別光連接該多個接收單元40，第二支 部522分別光連接該多個輔助接收單元70，該傳輸裝置5包括多個 光連接該集合部523并以全反射的方式傳輸匯入該集合部523的光 的傳輸件51，該光能輸出裝置6包括多個分別光連接該多個傳輸件 51并將來自于該多個傳輸件51的光向外散射的輸出單元60。
其中，該每一接收單元40具有如該第一較佳實施例中所介紹 的一片聚光件41、 一個輸入件42、 一層反射膜43、一層防反射膜 44，及一個控制件45，該每一輔助接收單元70具有如該第二較佳 實施例中所介紹的一片輔助聚光件71、 一個輔助輸入件72、 一層 輔助反射膜73，及一層輔助防反射膜74，該每一輸出單元60具有 也如該第一較佳實施例中所介紹的一個輸出件61、 一個燈罩62、 一片配光透板63，及一個擴散透鏡64，該每一傳輸件51的相反端 是分別光連接該集合部523及該相對應的輸出件61。
再者，該光源l除了如該第三及第四較佳實施例所述是太陽以 外，也可以是人造光源，且該光能照明系統不需再包含該輔助光源 及該調控裝置，并且借由該光源產生大功率的光后，再經由該光能 輸入裝置、傳輸裝置、光能輸出裝置將該光源產生的光分送至各輸 出單元，由于該光源產生大功率的光可減少能源的損耗，例如市售 1200W的復金屬放電燈源約可輸出120000流明的光束，約相當于 IOO個IOOW的白熾燈的輸出，因此，本發明光能照明系統的發明概 念確實可達到有效利用能源的目的。
此外，該光能輸出裝置6除了如該第一較佳實施例中所述的形 態外，還可以有如圖5、圖6所示的形態，其中，圖5的光能輸出 裝置6是包括一個輸出件61、 一個供該輸出件61穿設并呈半球形 的燈罩62，及一個容置于該個燈罩62中的擴散反射鏡65，自該個
輸出件61射出的光將入射至該個擴散反射鏡65，再反射至該個燈 罩62并向外射出；圖6的光能輸出裝置6大致上類似于圖5所示 的光能輸出裝置6，但是還包括一個介于該個輸出件61與該個擴散 反射鏡65間的擴散透鏡64，自該個輸出件61射出的光將經該個擴 散透鏡64發散后，部分直接向外射出，部分入射至該個擴散反射 鏡65再反射至該個燈罩62并向外射出，由于光能輸出裝置6的形 態種類繁多，且為熟知此項技術領域者可因應實際需要加以變化使 用，因此，不再一一詳加敘述。
參閱圖7，此外，本發明光能照明系統的光能輸入裝置，還可 以設置一組臨靠近該聚光件的清洗裝置8，是可往返地清潔該聚光 件41接收該光源1發出的光的表面，該組清洗裝置8具有一組沿 該聚光件41相反兩側緣設置的軌道81、 一組可沿著該軌道81來回 往返的噴灑清洗組件82，及一組沿著該聚光件41的一側緣設置的 排水件83，該組噴灑清洗組件82并包括有一個可以噴灑液體的灑 水頭821，及一個可以刷洗該聚光件41表面的刷洗頭822，借著由 該噴灑組件82沿著軌道81來回往返的同時，由灑水頭821噴灑例 如清潔液、清水，并配合刷洗頭822刷洗該聚光件41表面，而可 清潔該聚光件41表面，使得采光效率不因落塵、臟污等而降低， 同時，清洗后的液體并集中由排水件83收集排放，而不造成環境 的負擔。
綜上所述，本發明光能照明系統借由該光能輸入裝置4、該傳 輸裝置5及該光能輸出裝置6直接接收、傳輸、輸出該光源l產生 的光，而不須經由任何能量轉換過程，可避免在能量轉換過程當中 導致的能量損耗，相對的即提高能量的使用效率，此外，又善用地 球外的資源一太陽一作為該光源1，而可減少地球上的有限資源被 過度使用，在提升能量使用效率的同時，開發運用外來資源，還有助于延長地球上的有限資源的壽命，確實達到本發明的創作目的。
權利要求
1.一種光能照明系統，其特征在于該光能照明系統包含一光源、一可接收該光源發出的光的光能輸入裝置、一光連接該光能輸入裝置并以全反射的方式傳輸該光能輸入裝置接收的光的傳輸裝置，及一光連接該傳輸裝置并將來自于該傳輸裝置的光向外散射的光能輸出裝置。
2. 如權利要求l所述的光能照明系統，其特征在于該光能照明系 統還包含一輔助光源，且該光能輸入裝置同時接收該輔助光源發出 的光。
3. 如權利要求l所述的光能照明系統，其特征在于該光能照明系 統還包含一輔助光源，及一用于接收該輔助光源發出的光并光連接 該傳輸裝置的輔助光能輸入裝置，該傳輸裝置同時以全反射的方式 傳輸該輔助光能輸入裝置接收的光。
4. 如權利要求2或3所述的光能照明系統，其特征在于該光能照 明系統還包含一依據該光源的照度調變該輔助光源的照度的調控 裝置。
5. 如權利要求l所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸入裝 置包括一片可會聚該光源發出的光的聚光件，及一個位于鄰靠近該 片聚光件的焦點并光連接該傳輸裝置的輸入件，且該個輸入件鄰近 于該片聚光件的截面積大于遠離于該片聚光件的截面積，該光源發 出的光是依序通過該片聚光件、該個輸入件，并以小于15度的入射 角射入該傳輸裝置。
6. 如權利要求5所述的光能照明系統，其特征在于該個輸入件鄰 近于該片聚光件的端面是呈弧凹形。
7. 如權利要求2所述的光能照明系統，其特征在于該傳輸裝置包括一個相反端分別光連接該光能輸入裝置及該光能輸出裝置，并以 全反射的方式傳輸該光能輸入裝置接收的光至該光能輸出裝置的 傳輸件。
8. 如權利要求l所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸出裝 置包括一個光連接該傳輸裝置，且截面積往遠離于該傳輸裝置的方 向逐漸增大，并將來自于該傳輸裝置的光向外擴散的輸出件。
9. 如權利要求8所述的光能照明系統，其特征在于該個輸出件遠 離于該傳輸裝置的端面是呈弧凹形。
10. 如權利要求8所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸出 裝置還包括一個供該個輸出件穿設并呈半球形的燈罩、 一片封閉該 個燈罩的開口端的配光透板，及一個容置于該燈罩中的擴散透鏡， 自該個輸出件射出的光將經該個擴散透鏡發散后，由該片配光透板 向外射出。
11. 如權利要求l所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸入 裝置包括多個分別接收該光源發出的光的接收單元，該傳輸裝置包 括多個分別光連接該多個接收單元并以全反射的方式傳輸該多個 接收單元接收的光的傳輸件，該光能輸出裝置包括多個分別光連接 該多個傳輸件并將來自于該多個傳輸件的光向外散射的輸出單元。
12. 如權利要求l所述的光能照明系統，其特征在于該光源是太 陽。
13. 如權利要求12所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸 入裝置可循該光源的方向轉動。
14. 如權利要求5所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸入 裝置還包括一個用于控制該片聚光件接收的光通量的控制件。
15. 如權利要求5所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸入 裝置還包括一層形成于該片聚光件上并可反射紅外線與紫外線的 反射膜。
16. 如權利要求5所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸入 裝置還包括一層形成于詼個輸入件鄰近于該片聚光件的端面上并 可防止可見光反射的防反射膜。
17. 如權利要求3所述的光能照明系統，其特征在于該輔助光能 輸入裝置包括一片可會聚該輔助光源發出的光的輔助聚光件，及一 個位于鄰靠近該片輔助聚光件的焦點并光連接該傳輸裝置的輔助 輸入件，且該個輔助輸入件鄰近于該片輔助聚光件的截面積大于遠 離于該片輔助聚光件的截面積，該輔助光源發出的光是依序通過該片輔助聚光件、該個輔助輸入件，并以小于15度的入射角輸入該傳輸裝置。
18. 如權利要求17所述的光能照明系統，其特征在于該個輔助輸入件鄰近于該片輔助聚光件的端面是呈弧凹形。
19. 如權利要求3所述的光能照明系統，其特征在于該傳輸裝置包括一個匯集件，及一個傳輸件，該個匯集件具有一光連接該光能 輸入裝置的第一支部、 一光連接該輔助光能輸入裝置的第二支部， 及一光連接該第一、二支部的集合部，該個傳輸件的相反端分別光 連接該集合部及該光能輸出裝置，并以全反射的方式傳輸匯入該集 合部的光至該光能輸出裝置。
20. 如權利要求17所述的光能照明系統，其特征在于該輔助光能輸入裝置還包括一層形成于該片輔助聚光件上并可反射紅外線 與紫外線的輔助反射膜。
21. 如權利要求17所述的光能照明系統，其特征在于該輔助光能輸入裝置還包括一層形成于該個輔助輸入件鄰近于該片輔助聚 光件的端面上并可防止可見光反射的輔助防反射膜。
22. 如權利要求8所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸出 裝置還包括一個供該輸出件穿設并呈半球形的燈罩，及一個容置于 該個燈罩中的擴散反射鏡，自該個輸出件射出的光將入射至該個擴 散反射鏡，再反射至該個燈罩并向外射出。
23. 如權利要求22所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸 出裝置還包括一個介于該個輸出件與該個擴散反射鏡間的擴散透 鏡，自該個輸出件射出的光將經該個擴散透鏡發散后，部分直接向 外射出，部分入射至該個擴散反射鏡再反射至該個燈罩并向外射出
24. 如權利要求l所述的光能照明系統，其特征在于該光能照明系統還包含一輔助光源，及一輔助光能輸入裝置，該光能輸入裝置 包括多個分別接收該光源發出的光的接收單元，該輔助光能輸入裝 置包括多個分別接收該輔助光源發出的光的輔助接收單元，該傳輸 裝置包括一個匯集件，及多個光連接該個匯集件的傳輸件，該個匯 集件具有一光連接該多個接收單元的第一支部、 一光連接該多個輔 助接收單元的第二支部，及一光連接該第一、二支部的集合部，該 多個傳輸件是以全反射的方式傳輸匯入該集合部的光，該光能輸出 裝置包括多個分別光連接該多個傳輸件并將來自于該多個傳輸件 的光向外散射的輸出單元。
25. 如權利要求5所述的光能照明系統，其特征在于該光能輸入裝置還包括一組臨靠近該聚光件設置的清洗裝置，是可往返地清潔 該聚光件接收該光源發出的光的表面。
全文摘要
一種光能照明系統包含光源、用于接收光源發出的光的光能輸入裝置、光連接光能輸入裝置并以全反射的方式傳輸光能輸入裝置接收的光的傳輸裝置，及光連接傳輸裝置并將來自于傳輸裝置的光向外散射的光能輸出裝置，借由光能輸入裝置、傳輸裝置及輸出裝置直接接收、傳輸并輸出光源產生的光，而不須經任何能量轉換過程，避免了能量轉換過程導致的能量損耗，相對的即提高能量的使用效率，此外，善用地球以外的資源—太陽—作為光源，而可在提高能量的使用效率的同時，開發運用外來資源，還有助于延長地球上的有限資源的壽命。
文檔編號F21V13/00GK101349399SQ20071013681
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月17日 優先權日2007年7月17日
發明者怡 朱 申請人:怡 朱