專利名稱：光輻射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光輻射器，它能夠把透鏡等聚焦的太陽光線引導(dǎo)入導(dǎo)光纜，通過這些導(dǎo)光纜將它們發(fā)送到遙遠的地方，并把光纜中光線輻射到物體，例如植物上。
近年來，對太陽能及其有效利用方面的興趣日益增長。
實際上，太陽能的利用一直在研究，并在各個領(lǐng)域中得以發(fā)展。眾所周知，當(dāng)太陽能作光能使用，而不是轉(zhuǎn)換成熱能或電能，即沒有轉(zhuǎn)換的能量損失時，最有效的利用太陽能就實現(xiàn)了。收集室外的太陽光線，并通過導(dǎo)光纜將它們發(fā)送到需要光的任何地方已經(jīng)被提出，例如，用于在房子中照明或栽培植物，在海水中養(yǎng)魚和養(yǎng)殖植物，或者作為繁殖小球藻類和增進人類健康的光源。無論哪種情況下，當(dāng)從光導(dǎo)纜的一端發(fā)射的光線用于照明或類似目的時，都需要將光線相對光導(dǎo)纜的軸成較寬的角度傳播出去。然而，要獲得較寬發(fā)散的、并具有均勻或合乎需要分布的光輻射是困難的。
本發(fā)明的目的是提供一種能有效地和均勻地輻射通過透鏡系統(tǒng)收集的太陽光線的光輻射器，并通過導(dǎo)光纜將它們發(fā)送出去。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的申請人提出一種光輻射器，它包括一個半透明的管狀容器;大量透明的板，這些板串行安置在該管狀容器的內(nèi)部，相對該容器的軸線在同一方向傾斜;在容器的一端有一連接部分，用于連接導(dǎo)光纜的光發(fā)送端;一個插在連接部分和透明板之間的透鏡和一個用于轉(zhuǎn)動管狀容器的電機。這種光輻射器的特征在于，各塊透明板至少有部分反射表面，其特征還在于，它們的反射表面由于離透鏡較遠，所以有較大的尺寸，以反射出基本上均勻的光線，并且也構(gòu)成導(dǎo)光纜的連接部分，使能旋轉(zhuǎn)地固定其中的導(dǎo)光纜并旋轉(zhuǎn)地支持其上的管狀容器。管狀容器的不釋放光的端部構(gòu)造成差不多是半園的，作為反射表面。進一步說，光輻射器包括一個半透明的管狀容器;大量的透明板，它們同軸地串行固定在該管狀容器的透明的中心軸上，這些透明板相對于該管狀容器的軸在同一方向上傾斜;一個裝在該容器一端的，用于連接導(dǎo)光纜的光發(fā)送端的導(dǎo)光纜連接部分;一個插在連接部分和透明板之間的透鏡和一個用于旋轉(zhuǎn)管狀容器中心軸的電機。這種光輻射器的特征在于，這些透明板各自至少有部分的反射表面，這些反射表面由于離透鏡較遠，所以有較大的尺寸，以反射出基本上均勻數(shù)量的光線。下面將參照附圖敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


圖1是說明實施本發(fā)明的光輻射器的正視圖;
圖2是該光輻射器的側(cè)視圖;
圖3是表示該光輻射器的導(dǎo)光部分的剖視圖;
圖4是解釋本發(fā)明申請人先前提出的太陽光線收集設(shè)備的實施例的視圖;
圖5是解釋將太陽光導(dǎo)入纖維光纜的原理的視圖。
圖1是解釋權(quán)利要求1至3中敘述的光輻射器的正視圖，圖2是該光輻射器的側(cè)視圖，圖3是該光輻射器的光接收部分的剖視圖。根據(jù)本發(fā)明，這個光輻射器由下面部分組成導(dǎo)光纜1，光接收部分2，透明的管狀容器3，凸透鏡4，具有透明部分5a和反射部分5b的透明板5，支持底座6，電機7，旋轉(zhuǎn)軸8，透明的中心軸9，透明的支持板10，導(dǎo)光纜的固定器11，管狀容器的支持架12和軸承13。通過一透鏡系統(tǒng)(未示出)聚焦的太陽光線通過導(dǎo)光纜1射出，穿過聚焦點位于導(dǎo)光纜1的光發(fā)射端上的凸透鏡4，基本上被轉(zhuǎn)換成平行的光線，然后，這些光線被導(dǎo)入管狀容器3，在管狀容器3中，大量的透明板5傾斜地互相有一定間距地安裝，如圖2所示。在本實施例中，管狀容器做成圓筒形式，其中包括橢圓形的透明板5和圓形的支持板10。在這種情況下，所有透明板5和支持板10都預(yù)先使用膠合劑或類似物質(zhì)被粘在透明的中心軸9上，做成一個集成元件插入園形容器3中。支持板10起著為該元件加固的作用。每塊透明板5都有透明部分5a和反射部分5b，它們可以通過蒸鍍一層金屬膜，或者通過焊一金屬板到透明板5的給定部分來形成。將單獨的反射板和單獨的透明板組合起來形成一塊板5也是可能的。如圖1所示，在離光引導(dǎo)(接收)部分2較遠處的板5逐級有更大的反射面。有弦形狀的部分反射面的板在圖中已畫出，它們的反射部分可能是同心的園，弓形或其他合適的形狀。管狀容器并不總是做成圓形狀，也可以把容器的截面做成任何其它形狀，例如方形。透明板應(yīng)與管狀容器的形狀相一致。從導(dǎo)光纜1的光發(fā)送端發(fā)射的、并轉(zhuǎn)換成基本并行的光線被板5的反射面5b部分反射，最終穿過管狀容器3的側(cè)面全部發(fā)射出去。
由于透明板5的反射面5b在光線方向上互相均勻地隔開和重迭，所以沒有被前面的反射面反射的光線就被后面的反射面反射，從而全部光線都能穿過管狀容器的側(cè)壁向外發(fā)射。因此，通過合理的設(shè)計透明板的反射面尺寸，獲得穿過管狀容器側(cè)壁的均勻分布的光輻射是可能的。
植物利用太陽能以二氧化碳和水合成它們自己的養(yǎng)料，并將這些養(yǎng)料分配到它們的技體、果實等等中去。植物中養(yǎng)料的傳輸可以在沒有光和/或有氧和/或溫度較低的條件下有效地完成。換句話說，為了有效地培養(yǎng)植物就要促進植物中養(yǎng)料的光合作用和傳輸。為這種目的，按給定的時間間隔周期性地供給光線是有效的，即交替地重復(fù)光輻射周期(為了光合作用)和沒有光輻射的黑暗周期(為了傳輸養(yǎng)料目的)。此外，在培養(yǎng)植物的情況下，對植物的間歇光輻射(在幾個微秒到幾個毫秒的間隔內(nèi))比連續(xù)的光輻射更可取。也就是說，通過與黑暗作用相結(jié)合的光作用可以促進光合作用，通過在光作用期把強烈的光輻射提供給植物，在黑暗作用期不提供光輻射或只提供弱光輻射，也可以促進植物的生長。與從固定的光輻射器輻射植物的情況相比，移動光輻射器對于把光線廣泛地分布在植物上以增加效率和充分利用光能方面是有效的。換句話說，在使用相同功率的光輻射器的情況下，移動光輻射器能在更廣闊的耕作區(qū)內(nèi)促進植物生長。此外，由于光輻射器在植物上方移動時，植物被周期地輻射和互相成形(Shaped)，所以亮和暗周期的反復(fù)也能有效地促進植物的生長。
圖3是通過例子表示光輻射器的光引導(dǎo)部件的視圖。在圖3中在導(dǎo)光纜支持部件11中裝入導(dǎo)光纜的輸出端，并固定到一個合適的部件上。在所述的支持部件的周圍有軸承13，以便可旋轉(zhuǎn)地支持管狀容器3的上部。管狀容器3的下部由旋轉(zhuǎn)軸8支持，軸8可被轉(zhuǎn)動機構(gòu)的電機7驅(qū)動。因此，當(dāng)光輻射器安裝在蔬菜園的中央時，它可以通過電機7作四周(360°)旋轉(zhuǎn)，以便將光線提供給所有的植物。當(dāng)光輻射器安裝在蔬菜園的一個角上時，它通過電機7在一個給定的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)，只把光線提供給耕作植物的區(qū)域。在圖示的情況，每個管狀容器(光輻射器)都有一驅(qū)動電機。然而，也可能使用單個電機同時旋轉(zhuǎn)多個管狀容器。在圖示情況雖然光輻射器被垂直安裝，但它也可以水平安裝在天花板上或地面上。在這樣的情況下，可以限制電機的旋轉(zhuǎn)角，使從輻射器來的光線只向上或只向下地輻射到植物上。
當(dāng)管狀容器3的不輻射光線的半園部分(如圖2所示)做成反射面時，引入管狀容器的幾乎均勻數(shù)量的光線可以在箭頭所指的方向上輻射，從而可以更有效地利用光能。
在上面所述的實施例中，雖然把透明板固定到能旋轉(zhuǎn)的管狀容器上，但也可以把光輻射器設(shè)計成如權(quán)利要求4所敘述的那樣，其中，管狀容器與導(dǎo)光纜支持部件牢固地固定在一起，且透明板安裝在管狀容器內(nèi)可旋轉(zhuǎn)的中心軸9上。
從前面所述很明顯，按照本發(fā)明，提供低成本和設(shè)計簡單的光輻射器是可能的，該光輻射器能接收通過導(dǎo)光纜發(fā)射的光能，也能均勻地和有效地將光能輻射到植物上。
圖4是通過一個例子說明由本申請人先前提出的太陽光線收集設(shè)備的結(jié)構(gòu)視圖。在圖4中，數(shù)字20是一個透明的保護盒，21是菲涅耳透鏡，22是透鏡固定器，23是太陽的位置檢測器，24是許多光纖或由許多放在菲涅耳透鏡焦平面上的光線組成的纖維光纜，25是光纖或纖維光纜固定器，26是支架，27是脈沖電機，28是由所述脈沖電機27旋轉(zhuǎn)的水平軸，29是其上安裝保持盒20的底座，30是脈沖電機，31是由所述脈沖30旋轉(zhuǎn)的垂直軸，1是纖維光纜24的束。
通過太陽位置檢測器23檢測太陽的方向，此檢測信號分別控制轉(zhuǎn)動水平軸28和垂直軸31的脈沖電機27和30，使太陽位置檢測器23總是朝向太陽。由每個透鏡21聚焦的太陽光穿過位于該透鏡焦點上的光導(dǎo)端面引入相應(yīng)的光導(dǎo)24。這些其端面位于相應(yīng)的透鏡的焦平面上的光導(dǎo)24一起被束成纖維光纜1。纖維光纜1從太陽光線接收設(shè)備中引出，并敷設(shè)在照明，耕作植物，訓(xùn)練動物和人類日光浴等需要光線的任何地方。
圖5是解釋怎樣把由透鏡21接收的光線導(dǎo)入光導(dǎo)的視圖。
在圖5中，21是菲涅耳透鏡或類似的器件，24是接收由該透鏡聚焦的太陽光，并將它們發(fā)送到任何需要地方去的光導(dǎo)。在通過透鏡系統(tǒng)聚焦太陽光的情況下，太陽的圖象有一個幾乎是白光組成的中央部分和其中包含大量波長相應(yīng)于透鏡系統(tǒng)焦點的光分量的周圍部分。即在通過透鏡系統(tǒng)聚焦太陽光的情況下，焦點和太陽的圖象的大小將根據(jù)光分量的波長改變。例如，短波長的蘭色光在位置P1產(chǎn)生直徑為D1的太陽圖象。此外，綠色光在位置P2產(chǎn)生直徑為D2的太陽圖象，紅色光在位置P3產(chǎn)生直徑為D3的太陽圖象。
因此，如圖5所示，當(dāng)光導(dǎo)的光接收端面放在位置P1時，很可能收集的太陽光的周圍部分上包含大量蘭色分量。當(dāng)光導(dǎo)的光接收端面放在位置P2時，很可能收集的太陽光的周圍部分上包含大量綠色分量。當(dāng)光導(dǎo)的光接收端面放在位置P3時，很可能收集的太陽光的周圍部分上包含許多紅色分量。在每種情況下，光導(dǎo)的直徑都可以根據(jù)要收集的光分量來選擇。例如，根據(jù)所要求的光線顏色，例如蘭色、綠色或紅色，光導(dǎo)所需要的直徑分別是D1、D2和D3。通過這樣的方法，可以節(jié)省所需的纖維光纜的量，從而可以最有效地接收其中包含大量所希望顏色分量的太陽光。
此外，如圖5所示，如果纖維光纜的光接收端面的直徑擴大到D0，則很可能收集的光中包含所有可見波長分量，但不包含任何紫外或紅外線的光。
光導(dǎo)24的光接收面可以預(yù)先由制造商固定在透鏡系統(tǒng)的焦平面上，或者該光導(dǎo)的接收面可以做成在光軸方向上可調(diào)整的，并且由用戶來調(diào)整，以便可能獲得所希望顏色的光分量。
如上所述，當(dāng)太陽光通過透鏡系統(tǒng)聚焦時，太陽的圖像有一白色光的中央部分和一周圍部分，周圍部分的成份根據(jù)到透鏡系統(tǒng)的距離而改變。即在距透鏡系統(tǒng)短的距離上，收集蘭色光，在距透鏡系統(tǒng)較遠的距離上，收集紅色光。通過調(diào)整光導(dǎo)的光接收面放置的位置可消除紅外和紫外光線，從而能獲得適合于日光浴和培養(yǎng)動植物的太陽光。
權(quán)利要求
1.一光輻射器，它包含半透明的管狀容器，大量的串行安裝在該管狀容器內(nèi)部的相對該容器的軸在相同方向傾斜的透明板，裝在該容器一端以連接導(dǎo)光纜輸出端的導(dǎo)光纜連接部分，插在導(dǎo)光纜連接部分和透明板之間的透鏡以及用于轉(zhuǎn)動該管狀容器的電機，該光輻射器的特征在于，各塊透明板至少有部分的反射面，它們的反射面由于離透鏡較遠，所以有更大的尺寸，以便反射出基本上均勻的光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光輻射器，其特征在于，所述導(dǎo)光纜連接部分的構(gòu)造可旋轉(zhuǎn)地固定導(dǎo)光纜和可旋轉(zhuǎn)地支持管狀容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光輻射器，其特征在于，所述管狀容器的不能發(fā)射光線的近乎半園的端部分被做為反射面。
4.一光輻射器，它包含一半透明的管狀容器;許多相對該管狀容器的軸在同一方向傾斜的一組透明板，并同心和集成地固定到可旋轉(zhuǎn)地裝在該管狀容器內(nèi)部的透明中心軸上;裝在該容器一端的用于在那里連接導(dǎo)光纜一端的導(dǎo)光纜連接部分;插在該連接部分和透明板之間的透鏡;以及用于旋轉(zhuǎn)管狀容器中心軸的馬達，該光輻射器的特征在于，所述透明板各塊至少有部分反射面，它們的反射面由于離透鏡較遠，所以有更大的尺寸，以便反射出基本上均勻的光線。
全文摘要
一光輻射器包括半透明管狀容器，大量相對該容器的軸在同一方向串行斜放在其內(nèi)的透明板，裝在該容器一端用于連接導(dǎo)光纜輸出端的導(dǎo)光纜連接部分，插在導(dǎo)光纜連接部分和透明板之間的透鏡，和轉(zhuǎn)動管狀容器的電機。各塊透明板至少有部分反射面，由于其距透鏡較遠，所以尺寸較大，以反射出基本均勻的光。光輻射器能夠把透鏡聚焦的太陽光引入導(dǎo)光纜并能把通過導(dǎo)光纜的光輻射到植物等上。
文檔編號F21V8/00GK1045867SQ9010131
公開日1990年10月3日 申請日期1990年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月13日
發(fā)明者森敬 申請人:森敬