【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于照明系统设计与电磁屏蔽，尤其涉及一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置。
技术介绍
1、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。
2、随着电子工业的发展和电子设备的广泛应用，电磁辐射被认为是继水污染、噪音污染、空气污染的第4大公害。各种通讯设备、网络以及电器所发射的电磁波可能诱发各种疾病，如睡眠不足、头晕、呕吐，严重的甚至可能诱发癌症、心血管病等。因此，电磁屏蔽方法的研究是近年来治理电磁污染的重要举措。
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，同时实现良好的电磁屏蔽功能是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置。所述装置
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，当基于自由曲面时，所述装置包括前后两个阵列形式的表面，第一个表面为单平面，面朝向自然光入射方向，单平面镜面法线与入射自然光角度成锐角；第二个表面为自由曲面阵列，通过折射将大部分光线折射于水平方向，其倾斜角度为20°～70°；所述单平面用于收集室外自然光，并经两表面间同等材质的中间介质传导至所述自由曲面阵列；所述自由曲面阵列用于将入射自然光通过倾斜表面折射后偏转至室内空间；金属丝网覆盖在单平面外，大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，使装置具备良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能。
3、进一步地，自由曲面对入射光附加的相位调制为(x,y)为自由曲面阵列入射波前的位置，f为自由曲面阵列中等效透镜焦距，λ为自然光中心波长，θ为入射光角度。
4、进一步地，所述自由曲面阵列的透镜形式为凸自由曲面或凹自由曲面，所述凸自由曲面上不同位置(x,y)的厚度d1表达式为n为折射率，θ为凸自由曲面的倾角，r为凸自由曲面的曲面半径，曲面半径为平面与凸自由曲面最小间距的1-5倍；所述凹自由曲面上不同位置(x,y)的厚度d2表达式为n为折射率，θ为凹自由曲面的倾角，r为凹自由曲面的曲面半径，曲面半径为平面与凹自由曲面最小间距的1-5倍。
5、本专利技术提出一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，当基于透镜阵列时，所述装置包括前后两个阵列形式的正透镜，第一个透镜阵列为正透镜阵列，透镜面朝向自然光入射方向，透镜镜面法线与入射自然光角度成锐角；第二个透镜阵列为正透镜阵列，第二个透镜阵列的焦距为第一个透镜阵列焦距的1-5倍；两透镜阵列中心间距大于两透镜阵列焦距之和，使光线发散至室内空间；室外大角度自然光由第一个正透镜阵列收集，经中间介质汇聚至第一个正透镜阵列的后焦面，经过第二个透镜阵列折射后，发散至室内空间；金属丝网覆盖在第一个正透镜阵列外，大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，使装置具备良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能。
6、进一步地，所述第二个透镜阵列为部分透镜阵列，单个单元结构只取正透镜的通光部分使光线发散。
7、进一步地，所述第二个透镜阵列与第一个透镜阵列错位排列，错位量是第二个透镜阵列单个透镜的通光孔径大小。
8、进一步地，第二个透镜阵列单元与第一个透镜阵列单元大小不相等，第二个透镜阵列透镜大小为单个透镜的通光孔径大小。
9、本专利技术还提出一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，当基于锯齿光栅时，所述装置包括前后两个阵列形式的表面，第一个表面为单平面，面朝向自然光入射方向，单平面镜面法线与入射自然光角度成锐角，第二个表面为锯齿表面阵列，通过折射将大部分光线折射于水平方向，其倾斜角度为20°～70°；所述单平面用于收集室外自然光，并经两表面间同等材质的中间介质传导至所述锯齿表面阵列；所述锯齿表面阵列用于将入射自然光通过倾斜表面折射后偏转至室内空间；金属丝网覆盖在单平面外，大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，使装置具备良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能。
10、进一步地，锯齿光栅对入射光附加的相位调制为θ为入射光角度。
11、进一步地，所述锯齿光栅阵列单个结构单元上的不同位置(x,y)的厚度d表达式为θ为锯齿倾斜角，n为折射率。
12、本专利技术具有的有益效果是：
13、本专利技术提供了一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，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，由于采用单平面和自由曲面组合结构(或由于采用透镜阵列组合结构，或由于采用单平面和锯齿光栅组合结构)，打破了光传输的对称性，可以有效保护室内隐私；由于在单平面(或第一个正透镜阵列，或单平面)外覆盖有金属丝网，使得大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，可以有效减小电磁辐射的影响，保护人们的身体健康。该装置为单片形式，轻薄易量产，并且材料选择多样，装置环保无污染，可替代照明窗帘、室内百叶窗以及窗户玻璃等，以获得更好的室内照明效果和电磁屏蔽效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，其特征在于，当基于自由曲面时，所述装置包括前后两个阵列形式的表面，第一个表面为单平面，面朝向自然光入射方向，单平面镜面法线与入射自然光角度成锐角；第二个表面为自由曲面阵列，通过折射将大部分光线折射于水平方向，其倾斜角度为20°～70°；所述单平面用于收集室外自然光，并经两表面间同等材质的中间介质传导至所述自由曲面阵列；所述自由曲面阵列用于将入射自然光通过倾斜表面折射后偏转至室内空间；金属丝网覆盖在单平面外，大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，使装置具备良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：自由曲面对入射光附加的相位调制为(x,y)为自由曲面阵列入射波前的位置，f为自由曲面阵列中等效透镜焦距，λ为自然光中心波长，θ为入射光角度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述自由曲面阵列的透镜形式为凸自由曲面或凹自由曲面，所述凸自由曲面上不同位置(x,y)的厚度d1表达式为n为折射率，θ为凸自由曲面的倾角，r为凸自由曲面的曲面半径，
4.一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，其特征在于，当基于透镜阵列时，所述装置包括前后两个阵列形式的正透镜，第一个透镜阵列为正透镜阵列，透镜面朝向自然光入射方向，透镜镜面法线与入射自然光角度成锐角；第二个透镜阵列为正透镜阵列，第二个透镜阵列的焦距为第一个透镜阵列焦距的1-5倍；两透镜阵列中心间距大于两透镜阵列焦距之和，使光线发散至室内空间；室外大角度自然光由第一个正透镜阵列收集，经中间介质汇聚至第一个正透镜阵列的后焦面，经过第二个透镜阵列折射后，发散至室内空间；金属丝网覆盖在第一个正透镜阵列外，大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，使装置具备良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第二个透镜阵列为部分透镜阵列，单个单元结构只取正透镜的通光部分使光线发散。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第二个透镜阵列与第一个透镜阵列错位排列，错位量是第二个透镜阵列单个透镜的通光孔径大小。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：第二个透镜阵列单元与第一个透镜阵列单元大小不相等，第二个透镜阵列透镜大小为单个透镜的通光孔径大小。
8.一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，其特征在于，当基于锯齿光栅时，所述装置包括前后两个阵列形式的表面，第一个表面为单平面，面朝向自然光入射方向，单平面镜面法线与入射自然光角度成锐角，第二个表面为锯齿表面阵列，通过折射将大部分光线折射于水平方向，其倾斜角度为20°～70°；所述单平面用于收集室外自然光，并经两表面间同等材质的中间介质传导至所述锯齿表面阵列；所述锯齿表面阵列用于将入射自然光通过倾斜表面折射后偏转至室内空间；金属丝网覆盖在单平面外，大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，使装置具备良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：锯齿光栅对入射光附加的相位调制为θ为入射光角度。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述锯齿光栅阵列单个结构单元上的不同位置(x,y)的厚度d表达式为θ为锯齿倾斜角，n为折射率。
...【技术特征摘要】
1.一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，其特征在于，当基于自由曲面时，所述装置包括前后两个阵列形式的表面，第一个表面为单平面，面朝向自然光入射方向，单平面镜面法线与入射自然光角度成锐角；第二个表面为自由曲面阵列，通过折射将大部分光线折射于水平方向，其倾斜角度为20°～70°；所述单平面用于收集室外自然光，并经两表面间同等材质的中间介质传导至所述自由曲面阵列；所述自由曲面阵列用于将入射自然光通过倾斜表面折射后偏转至室内空间；金属丝网覆盖在单平面外，大部分电磁辐射被反射，小部分电磁辐射被吸收，使装置具备良好的抗电磁干扰和防信息泄漏性能。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：自由曲面对入射光附加的相位调制为(x,y)为自由曲面阵列入射波前的位置，f为自由曲面阵列中等效透镜焦距，λ为自然光中心波长，θ为入射光角度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述自由曲面阵列的透镜形式为凸自由曲面或凹自由曲面，所述凸自由曲面上不同位置(x,y)的厚度d1表达式为n为折射率，θ为凸自由曲面的倾角，r为凸自由曲面的曲面半径，曲面半径为平面与凸自由曲面最小间距的1-5倍；所述凹自由曲面上不同位置(x,y)的厚度d2表达式为n为折射率，θ为凹自由曲面的倾角，r为凹自由曲面的曲面半径，曲面半径为平面与凹自由曲面最小间距的1-5倍。
4.一种基于自由曲面、透镜阵列或锯齿光栅与金属丝网的电磁屏蔽自然光匀化照明装置，其特征在于，当基于透镜阵列时，所述装置包括前后两个阵列形式的正透镜，第一个透镜阵列为正透镜阵列，透镜面朝向自然光入射方向，透镜镜面法线与入射自然光角度成锐角；第二个透镜阵列为正透镜阵列，第二个透镜阵列的焦距为第一个透镜阵列焦距的1-5倍；两透镜阵列中心间距大于两透镜阵列...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俭，丁旭旻，郝慧捷，赵一轩，
申请(专利权)人：荣仪尚科光电技术哈尔滨有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。