CN103123085A - 一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统 - Google Patents

一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统 Download PDF

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张晓哲
许婷
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Xian Boyu Green Energy Co Ltd
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    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
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    • F21S11/005—Non-electric lighting devices or systems using daylight characterised by the means for collecting or concentrating the sunlight, e.g. parabolic reflectors or Fresnel lenses with tracking means for following the position of the sun
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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Abstract

一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，包括太阳跟踪装置，安装在太阳跟踪装置上的抛物面反射镜，安装在与抛物面反射镜同轴共焦地方的透镜，透镜、抛物面反射镜以及太阳跟踪装置相连接，固定在透镜出射光线端反射板，固定在反射板出射光线端的平面反射镜，安装在隧道内壁上的导光管，安装在导光管上的半反半透镜，安装在半反半透镜下方的散射器和全反射镜，半反半透镜反射的光线经散射器出射；采用光学组件将太阳光直接引入隧道照明，两端入口处光照较强，依次隧道中间，光强不断减弱，符合隧道照明要求，且此方法简单易行，无需再将光能转化为电能使用，这样大大提高了能量利用率。

Description

一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统
技术领域
本发明属于太阳光照明的光学系统技术领域，具体涉及一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统。
背景技术
随着经济迅猛发展，我国电力需求以每年超过20％的速度增长，按照目前的经济发展趋势和中国资源情况，2010年以后电力供应存在紧张状况。而随着我国公路交通的迅速发展，公路隧道也日趋增多，国家规定，长度超过400m的公路隧道必须安装照明系统，目前，应用于隧道照明最多的是采用高压Xe灯，或者led灯等其它灯具，由于很多隧道地势复杂、里程相对较长，对用电要求和灯具寿命很高，因此利用太阳能为隧道照明是一种非常有效的方法。太阳能具有安全可靠、使用寿命长、不需要燃料、不污染环境等优点。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统；本系统直接利用太阳光进行隧道照明的系统，无需将光能转化成电能使用，这样能量利用效率更高。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，包括太阳跟踪装置1，安装在太阳跟踪装置1上的抛物面反射镜2，安装在与抛物面反射镜2同轴共焦地方的透镜4，透镜4、抛物面反射镜2以及太阳跟踪装置1相连接，固定在透镜4出射光线端反射板5，固定在反射板5出射光线端的平面反射镜6，安装在隧道内壁上的导光管10，安装在导光管10上的半反半透镜7，安装在半反半透镜7下方的散射器8和全反射镜9，半反半透镜7反射的光线经散射器8出射。
  1-太阳跟踪装置；   2-抛物面反射镜；   3-太阳光线；
所述抛物面反射镜2是一个内涂高反介质的反射镜。
所述透镜4采用菲涅尔透镜，抛物面反射镜2、透镜4以及太阳跟踪装置用刚性架进行固定。
所述太阳跟踪装置1由一个四象限探测器与步进电机组成，保证反射镜始终面向太阳。
所述反射板5由多个小反射镜组成，每个小反射镜可根据入射光线自动发生偏转。
半反半透镜7由多个半反半透镜和一个全反射镜组成。
隧道口南北向出入口处各安置一套太阳光接收装置，每个装置负责隧道一半距离的照明。
采用光学组件将太阳光直接引入隧道照明，两端入口处光照较强，依次隧道中间，光强不断减弱，符合隧道照明要求，且此方法简单易行，无需再将光能转化为电能使用，这样大大提高了能量利用率。
附图说明
附图为一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统示意图
附图标记说明：
  4-透镜；   5-反射板；   6-平面反射镜；
  7-半反半透镜；   8-散射器；   9-全反射镜；
  10-导光管；
具体实施方式
如附图所示，一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，包括太阳跟踪装置1，安装在太阳跟踪装置1上的抛物面反射镜2，安装在与抛物面反射镜2同轴共焦地方的透镜4，透镜4、抛物面反射镜2以及太阳跟踪装置1相连接，固定在透镜4出射光线端反射板5，固定在反射板5出射光线端的平面反射镜6，安装在隧道内壁上的导光管10，安装在导光管10上的半反半透镜7，安装在半反半透镜7下方的散射器8和全反射镜9，半反半透镜7反射的光线经散射器8出射。
所述抛物面反射镜2是一个内涂高反介质的反射镜。
所述透镜4采用菲涅尔透镜，抛物面反射镜2、透镜4以及太阳跟踪装置用刚性架进行固定，随着太阳跟踪装置的转动而转动。
所述太阳跟踪装置1由一个四象限探测器与步进电机组成，保证反射镜始终面向太阳，使收集效率最高。透镜4随太阳跟踪装置1转动而转动。
所述反射板5由多个小反射镜组成，每个小反射镜可根据入射光线自动发生偏转，小反射镜可将来自不同方向的光线反射到固定区域处，反射板5固定在透镜4的出射光线端，反射板5和平面反射镜6位置固定，将不同位置透镜4出射的光束以平行光反射到导光管10的入口处。
半反半透镜7由多个半反半透镜和一个全反射镜组成。半反半透镜7将经导光管10入射的光线，一部分经过反射到达散射器8，再经过散射器8把光线均匀的发散到隧道内，另一部分经过投射，光线传输到下一级半反半透镜7，直至传输到最后一级的全反射镜9，全反射镜9将光线全部反射，后经散射器8将光线散射到隧道内。
隧道口南北向出入口处各安置一套太阳光接收装置，每个装置负责隧道一半距离的照明。
反射板5由多个小反射镜组成，固定在透镜4的出射光线端，反射板5固定不动，将不同位置透镜出射的光束反射到平面反射镜6上，再由平面反射镜6改变光束方向，将平行光束反射到导光管10的入口处，导光管10沿隧道方向固定，半反半透镜7安装在导光管10上，每个半反半透镜7及全反射镜9底部安装有散射器8。当光线经导光管10内部反射到半反半透镜7镜面，一部分光线经过反射到达散射器8，从而经过散射器8将光线均匀的照射在隧道内，另一部分光线经过透射及导光管10的传导，沿隧道方向依次向下一级传导，直至最后一级全反射镜9，将入射的光线全部反射，照射在隧道内。
隧道照明要求隧道入口和出口短距离处为过渡段，此处光亮度高，隧道中间区域亮度稍低，这样可以避免入口处因突然变暗而带来的人眼不适。采用半反半透镜组更符合隧道照明特征，在隧道入口处，光束光强较大，经半反半透镜和漫射器发出的光通量大，光束经过光学系统(导光管、半反半透镜组)的传输，光衰严重，总光通量不断下降，直至传输到最后一级采用全反射镜将光线全部反射。

Claims (7)

1.一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，包括太阳跟踪装置(1)，安装在太阳跟踪装置(1)上的抛物面反射镜(2)，安装在与抛物面反射镜(2)同轴共焦地方的透镜(4)，透镜(4)、抛物面反射镜(2)以及太阳跟踪装置(1)相连接，固定在透镜(4)出射光线端反射板(5)，固定在反射板(5)出射光线端的平面反射镜(6)，安装在隧道内壁上的导光管(10)，安装在导光管(10)上的半反半透镜(7)，安装在半反半透镜(7)下方的散射器(8)和全反射镜(9)，半反半透镜(7)反射的光线经散射器(8)出射。
2.根据权利要求1所述的一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，其特征在于：所述抛物面反射镜(2)是一个内涂高反介质的反射镜。
3.根据权利要求1所述的一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，其特征在于：所述透镜(4)采用菲涅尔透镜，抛物面反射镜(2)、透镜(4)以及太阳跟踪装置(1)用刚性架进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，其特征在于：所述太阳跟踪装置(1)由一个四象限探测器与步进电机组成，保证反射镜始终面向太阳。
5.根据权利要求1所述的一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，其特征在于：所述反射板(5)由多个小反射镜组成，每个小反射镜可根据入射光线自动发生偏转。
6.根据权利要求1所述的一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，其特征在于：半反半透镜(7)由多个半反半透镜和一个全反射镜组成。
7.根据权利要求1所述的一种新型南北方向隧道口的太阳光照明的光学系统，其特征在于：隧道口南北向出入口处各安置一套太阳光接收装置，每个装置负责隧道一半距离的照明。
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