CN1040270A - 光辐射器 - Google Patents

Abstract

一种光辐射器包括光波导杆和透明管。该光波导杆在其本体的周边上有开槽部分和凹陷部分。该透明管紧配合在光波导管上，以便水密密封该杆的开槽部分或凹陷部分。该透明管是由热可收缩的材料制成的。

Description

本发明涉及一种能够在水中或其他颜色不鲜明的场合有效地散射经由光缆或类似物输送的光的光辐射器，特别涉及一种宜用作生产小球藻和其他类似有机物所需光合过程的光能源的光辐射器。

近年来，与节约能源的必要性有关，对太阳能的有效利用进行了积极的研究并在多方领域加以发展。太阳能的最有效利用是用作光能，而不是进一步将其转换成热能或电能。考虑到这一点，本申请人曾提出多种方法和系统，用来把利用透镜系统或类似物聚焦的太阳光引导进入光缆，并经由光缆把它们输送到需要用该光线来照明或用作其他用途的任何场所，例如，促进作物培育;繁殖小球藻;喂养鱼类;通过日光浴进行美容处理;通过光辐射进行医疗，等等。由于聚焦的光线有一定的指向性，所以，如果让光线从光缆的截断端放射出来，则只能在一个小的约为46°辐射角的范围内辐射。因此，如果光线是从光缆的截断端直接放射的话，可能就得不到所要求的供上述用途用的光辐射。为了解决该问题，本申请人还曾提出多种类型的光辐射器，这些辐射器可以有效地漫射经由光缆输送的光线，并且，将这些光线辐射到任何需要的空间。

养鱼场中，喂养小鱼需要大量浮游生物，后者吃小球藻来繁殖它自己。为了有效地繁殖小球藻，需要适当地向小球藻提供太阳光和二氧化碳。通常，当小球藻增殖时，光线受障碍而达不到在较深水域的小球藻，也就是说，受阻的光线不能均匀分布到所有的小球藻种植处。有鉴于此，过去本申请人曾提出多种小球藻培养装置，这些装置借助于在培养槽中适当地设置大量“点光源”（“pointed”）能够把光能均匀地提供给培养槽中所有的小球藻。

由本申请人先前提出的一种光辐射器包括光波导和刻在所述光波导杆表面上的螺旋形凹槽。

引入光波导的光线在它的凹槽部分反射，并从其中有效地辐射出来，以便如上所述供照明之用和用于其他预定的用途。

在这种情况下，如果把螺旋形凹槽制成这样的方式，即，在光线的方向上螺距逐渐变窄或凹槽本身逐渐加深，于是，可以在整个光波导上获得基本上均匀的光辐射。此外，当在光波导的端面设置反射板或类似物时，由反射板反射的光进入光波导，然后从其中辐射出来。

可将光波导不透气地密封在一个半透明或透明的容器中，使光波导免于受到撞击而损坏，同时也可排除人的手受其槽缝或凹的部分边缘损伤的可能性。此外，当这样保护在容器中的光波导应用于水中作为培育小球藻用的光源，或用于喂养鱼类时，使光波导的表面免于生成苔藓。

由于该光波导在容器中由空气层所包围，因此，可以使光线按要求的角度辐射出来和/或可按需要散射。

如果将没有保护容器的光波导应用于水中，其斜槽或凹槽部分充满了水，由于在斜槽或凹陷部分光反射系数几乎没有变化，结果，光线只从光波导的有限端面辐射出来。

上述光辐射器中，光波导与容器之间有间隙。在注满培养小球藻的溶液的槽中设置大量光辐射器的情况下，与上述间隙的总数相关地降低了光波导的密度。

本发明的一个目的是提供一种适合于作为培育小球藻和水生物、促进其光合过程的光源的光辐射器。

本发明的另一个目的是提供一种其直径近似于光波导的光辐射器。

图1是说明作为把光线引入光缆的装置的实施例的太阳光线采集装置图，

图2是说明用于把光线引入光缆的实用性实施例图，

图3是说明由本申请人先前提出的光辐射器的实施例图，

图4至6分别说明实施本发明的光辐射器，

图7和8是说明实施本发明的相应光辐射器的结构图。

图1是通过实例说明引导太阳光进入前述光缆的太阳光线采集装置的结构图。图1中，标号10是透明密封罩、11是菲涅耳透镜、12是透镜夹具、13是太阳方位传感器、14是由大量其受光端置于菲涅耳透镜系统焦面上的光纤组成的光纤或光缆、15是光缆夹具、16是托架、17是脉冲电机、18是由脉冲电机17驱动的水平旋转轴、19是用来支承防护密封罩10的底座、20是脉冲电机，以及21是由脉冲电机20驱动的垂直旋转轴。

利用太阳方位传感器13探测太阳的方位，并根据其探测信号分别控制水平和垂直旋转轴18和21的脉冲电机17和20，以便使太阳方位传感器总是朝向太阳，而由透镜11聚焦的太阳光线，经由置于各透镜焦点处的光缆端面，被引入光缆14中。分开安置于每个透镜处的全部光波导14在光缆束中被束紧在一起，其自由端被引导到上述需要光辐射的任何场所。

图2是说明如何把上述透镜11采集的太阳光引入光缆中的视图。图2中，11是菲涅耳透镜，而14是接收由透镜11聚焦的太阳光并把所述太阳光输送到任何需要的场所的光波导。在经由透镜系统聚焦太阳光线的情况下，太阳影象的中心部分几乎由白光组成，而其周围部分包含大量其波长对应于透镜系统焦点的光分量。换句话说，在经由透镜系统聚焦太阳光的情况下，太阳影象的焦点和大小将按照光的波长分量而变化。例如，波长短的兰光在位置P1形成直径为D1的太阳影象。此外，绿光在位置P2形成直径为D2的太阳影象，以及红光在位置P3形成直径为D3的太阳影象。因此，如图2所示，当将光波导的受光端面置于位置P1时，就可以在它的周围部分采集到包含许多兰色分量的太阳光。当将光波导的受光端面置于位置P2时，就可以在它的周围部分采集到包含许多绿色分量的太阳光。当将光波导的受光端面置于位置P3时，就可以在它的周围部分采集到包含许多红色分量的太阳光。在每种情况下，可按照待采集的光分量来选定光缆14的直径。例如，根据所侧重的光线的颜色，即兰、绿和红色，所要求的光缆的直径分别是D1、D2和D3。用这样一种方式，可节省光波导的需要量，从而，可以最有效地采集包含许多所要求的彩色分量的太阳光。

另外，如图2所示，如果把光波导的受光面的直径加大到D0，则可以采集到包含全部波长分量的可见光。光缆14可以在制造过程中预置于透镜系统的焦点处，或可将它们置于透镜系统轴向可调的状态中，使用户能根据准备获取的所需要的光的颜色而调整并固定所述光波导。通过选择待引入光缆的光分量的波长，可以更加有效地把所述光辐射系统应用于各种各样的用途。

图3是说明由本申请人先前提出的光辐射器的放大的剖面侧视图。图3中，1是光波导，2是刻在光波导本体表面上的螺旋形凹槽。

如上所述用透镜聚焦并导入光缆的太阳光线或人造光线由光缆传输并引入光波导1。

引入光波导1的光L在它的凹槽部分上被反射，并有效地从其中辐射，以便供照明之用和用于其他指定的用途。

在这种情况下，如果把螺旋形凹槽2制成这样的方式，即，沿光线L的方向使螺距P逐渐变窄或凹槽本身逐渐加深，于是就可从整个光波导获得基本上均匀的光L的辐射。此外，当在光波导的端面设置反射板3或类似物时，由反射板反射的光进入光波导1，然后从其中辐射出来。

如图3所示，可将光波导不透气地密封在半透明或透明的容器4中，使光波导免于受到撞击而损坏，同时也可排除人的手受其槽缝或凹槽边缘损伤的可能性。此外，当这样保护在容器中的光波导用于水中作为供培育小球藻用的光源时，可避免在其表面生成苔藓。

由于该光波导在容器中由空气层5所包围，因此，可以使光线按所要求的角度辐射出来和/或可按需要散射。

如果将没有保护容器的光波导应用于水中，其斜槽或凹陷部分2就会充满水，由于在斜槽或凹陷部分2光反射系数几乎没有变化，结果，光线只从光波导的有限端面辐射出去。

上述光辐射器中，在光波导1与容器4之间有间隙5。在注满培养小球藻的溶液的槽中设置大量光辐射器的情况下，与上述间隙的总数相关地降低了光波导的密度。

由于上述原因，一种适用于水中的，例如，作为培育小球藻的光源的光辐射器是长期以来所要求的。

图4展示实施本发明的光辐射器。图4中，标号4标志其上具有开槽部分或凹陷部分2的光波导。以先有技术所提及的相同方式，引入光波导1的光L在开槽部分或凹陷部分2被反射，并从其中辐射出来。

按照本发明，光波导杆紧配合在透明管6中，以排除锉削光波导杆开槽部分或凹陷部分的可能性，并因此实现光线经由透明管6的有效辐射。如果该透明管是热收缩型的，装配到光波导杆的表面上是容易的。

所述开槽部分或凹陷部分的结构和形状并不局限于图4示出的样式。

可以在杆体上任何需要的部位，以环形或不连续的凹槽的形式加工光波导杆的开槽部分，如图5所示。在上述实施例中，光波导杆1的整个表面被罩在透明管6中。也可以如图6所示粘合或装配反射元件8到每个开槽部分或凹陷部分上。当光波导杆的出口端备有反射镜3时（如以上先有技术实施例中所述），引入光波导杆1的全部光线可有效地沿杆1的方向辐射。

图7和8是用来说明实施体发明的相应光辐射装置的结构图。图7和8中，标号14是图1中提及的光缆，9是安装在光缆14的发光端的连接器，1是包括用丙烯酸树脂或类似物制成的光波导杆的光辐射器，以及6是热收缩型的透明管。如图7所示，连接器9至少在其开口端部有内螺纹9a，而辐射器1在其一端有外螺纹1a，借此将所述辐射器连接到所述连接器的螺纹9a上。在把辐射器螺纹部分1a拧入连接器螺纹部分9a后，就可以使用该辐射器了。

图7所示实施例中，包含锥形光波导杆1的光辐射器在大直径一端的周边有螺纹1a，而在其锥形部分有螺旋形凹槽2。可以适当地选择螺旋形凹槽2的长度和螺距。据此，通过选定锥形角θ、螺距P和螺旋形凹槽的恰当长度L，可以获得所需要的任何光分布特性。准确地说，倘若锥形的光波导杆1没有螺旋形凹槽2，则引入该杆的光线主要是从杆的顶部1b放射的。相反，当光波导杆具有螺旋形凹槽2时，则该光波导能够从包括顶部的宽的区段L放射光线。例如，在把辐射器插入人体开口（诸如嘴、鼻或肛门）中以便为指定的医疗在那里辐射光线的情况下，光不仅可从顶部向前辐射，而且，还可从光波导杆端部的圆柱面侧向辐射。尤其是，所述辐射器可容易地放入肛门内而更有效地进行计划中的医疗。

图8是说明本发明光辐射器的另一种实施例的视图。图8中，光辐射器包括带有周边螺旋形凹槽2的圆柱形光波导杆，该凹槽是按这种方式构造的，即，随着凹槽逐步接近杆顶部1b，其深度逐度加深或其螺距逐步变小。这种光辐射器可从其凹槽部分均匀辐射光线，因此，可将其用作线光源。

从上述说明显然可见按照本发明可以提供一种其直径近似于光波导杆的光辐器。在培育小球藻的情况下，有可能安装大量所述光辐射器，以便提高小球藻的产量。

Claims (4)

1、一种光辐射器，其特征在于包括：在其本体的周边上有开槽部分或凹陷部分的光波导杆，以及紧配合在光波导杆上以便水密密封该杆的开槽部分或凹陷部分的透明管。

2、按照权利要求1的光辐射器，其特征在于：所述管是热可收缩型的。

3、一种光辐射器，它包括在其本体的周边上有开槽部分或凹陷部分的光波导杆，其特征在于：一种光反射构件被装到光波导杆的开槽部分或凹陷部分上，并在所述开槽部分或凹陷部分上全部装配所述反射构件。

4、按照权利要求1的光辐射器，其特征在于：光波导杆的一个端面构成反射镜。

Images