CN105899999A - 自然采光装置用像素镜式反光镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供自然采光装置用像素镜式反光镜。本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜用于设置于自然采光装置使流入的光向照射区域反射，上述自然采光装置用像素镜式反光镜包括：支撑板，具有规定面积；多个反射单元，由具有规定面积的板状的平面镜构成，上述多个反射单元与上述支撑板的一面相邻地进行配置；以及至少一个紧固部件，用于将上述多个反射单元分别固定于上述支撑板的一侧，上述多个反射单元通过上述紧固部件来单独地调节初始设定角度，上述多个反射单元利用太阳光的扩散特性来放大太阳光面积并进行传递。

Description

自然采光装置用像素镜式反光镜
技术领域
本发明涉及自然采光装置，更详细地，涉及如下自然采光装置用像素镜式反光镜(PIXEL MIRROR-TYPE REFLECTION MIRROR)，由制造简单且可利用最大的反射效率的平面镜构成的多个反射单元通过紧固部件来单独地调节反射角度，并且，可利用相对于太阳光和像素镜导出的特征关系来传递太阳光，从而可进行采光区域的照度设计及自由的分散/集中。
背景技术
现今，人们生活在公寓、大厦等高层建筑中的情况较多。这种公寓或大厦等高层建筑的前面(北半球的情况下为南向)面向太阳的一侧，可时常形成采光，然而与太阳相反的建筑物的后面(北向)一侧，由于建筑物自身的影子遮住太阳光，因此位于该建筑物的后方的其他建筑物，由于建筑物前面无法传递到太阳光而受到日照权的侵害。因此，当前现代人生活在没有南向设置窗户的空间，或因前方建筑物而日照权受到侵害的地方时，由于缺乏日照量，患诸如“日照不足综合症”等现代疾病的概率非常高。
因此，为了解决如上所述问题，不断的致力于在建筑物屋顶等比较高的区域设置自然采光装置来确保日照量，而且这种自然采光装置，是向室内一部分区域局限性地提供太阳光，或设置于公寓、大厦等的高层建筑物的屋顶，来向无法传递太阳光的建筑物的一部分区域补偿阳光的装置。
为了放大向采光区域传递的太阳光，这种自然采光装置使用了表面以扩散太阳光的方式形成的反射板或凸镜。
然而，当使用以扩散太阳光的方式形成表面的反射板时，在太阳光被反射的过程中，太阳光还向除了采光区域之外的区域散射，因此存在采光效率大大降低的问题。并且，当使用凸镜时，存在需要根据自然采光装置与采光区域之间的距离及放大率来定制的额外的模具。并且，共同地存在无法自由设定对于采光区域的太阳光的分散或集中的问题。
发明内容
技术问题
本发明用于解决如上所述的问题，提供如下自然采光装置用像素镜式反光镜，由制造简单且可利用最大的反射效率的平面镜构成的多个反射单元通过紧固部件来单独地调节反射角度，并且，可利用相对于太阳光和像素镜导出的特征关系来传递太阳光，从而可进行采光区域的照度设计及自由的分散/集中。
解决问题的手段
为了实现如上所述的目的，本发明提供自然采光装置用像素镜式反光镜，用于设置于自然采光装置，使流入的光向照射区域反射，其特征在于，上述自然采光装置用像素镜式反光镜包括：支撑板，具有规定面积；多个反射单元，由具有规定面积的板状的平面镜构成，上述多个反射单元与上述支撑板的一面相邻地进行配置；以及至少一个紧固部件，用于将上述多个反射单元分别固定于上述支撑板的一侧，上述多个反射单元通过上述紧固部件来单独地调节初始设定角度，上述多个反射单元利用太阳光的扩散特性来放大太阳光面积并进行传递。
优选的，上述反射单元的大小为10cm×10cm时，在相距80m的位置可取得比上述反射单元的反射面积放大50～60倍的太阳光面积。
优选的，通过上述反射单元放大的太阳光面积可满足下列公式。
放大的太阳光面积(cm2)＝7.7×反射单元的反射面积(cm2)+4900(cm2)
优选的，上述紧固部件可包括：螺纹杆，具有规定长度，沿着上述螺纹杆的外周面形成有螺纹部；调节螺母，紧固于上述螺纹杆的一侧；以及固定螺母，与上述反射单元的后部面相接触，并紧固于上述螺纹杆的长度方向中间部位。
优选的，在相向的支撑板与反射单元之间以包围上述螺纹杆的外周面的方式可插入配置有弹簧部件。
优选的，上述反射单元可具有圆形面或多边面或由它们组合而成的面形状。
优选的，上述多个反射单元可通过对上述调节螺母进行调节来单独地调节初始反射角度。
优选的，上述紧固部件具有3个，3个上述紧固部件可形成三角形。
发明的效果
根据本发明，具有如下优点：由平面镜构成的多个反射单元通过紧固部件来单独地调节反射角度，并且，利用相对于太阳光和像素镜导出的特征关系，从而制造简单且可利用最大的反射效率，并且，可自由地设定采光区域中的太阳光的分散或集中，因此可增大使用便利性，且可减少初始设置费用。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜的整体立体图。
图2为本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜中通过调节螺母来调节反射单元的设置角度的概念图。
图3为示出适用本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜的自然采光装置的整体立体图。
图4为图3的设置状态图。
图5a、图5b为示出图4中反射单元与采光区域之间的关系的概念图，其中，图5a为分散采光的情况，图5b为集中采光的情况。
图6为用于说明根据反射单元的反射面积和放大的太阳光面积相对于距离渐进的增减关系的简要图。
具体实施方式
以下，参照附图，更详细地说明本发明的优选实施例。
以下，为了有助于理解发明，在标注附图标记的过程中，对于相同的结构要素，即使标记于其他附图中，也使用相同的附图标记。
本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜100中，由平面镜构成的多个反射单元120通过紧固部件130来单独地调节反射角度，并且，可利用相对于太阳光和像素镜导出的特征关系来传递太阳光，从而可进行采光区域的照度设计及自由的分散/集中。
通常，在宇宙空间中的太阳光为从作为光源的太阳向四方扩散的泛光(Omni-Light)，由于与从太阳的距离的平方成反比，因此光的强度减弱。
然而，太阳与地球之间的距离非常遥远，因此地球上的互不相同的两个地点的距离之差可被忽视，因此，返回地球上的互不相同的两个地点的太阳光可视为不发生散乱且相互平行地直行的理想的聚光(Spot-Light)。
然而，进入镜子的太阳光包括太阳的大小和形状(圆形)的特性，因而虽相距较远但从呈圆形的太阳的诸多点射来的光向镜子传递，因此形成根据太阳的直径和太阳－镜子(地球上)之间的距离的关系的扩散角度。
进而，还具有流入地球上的太阳光从进入地球的大气层就与存在于大气层中的多种粒子相碰撞，从而自然地扩散的散射特性，因而掌握了如下特性：在被镜子反射之后的近距离中，反射光呈现镜子原来形状，然而，若距离变远，则具有根据太阳的圆形特性自然地扩散的圆形的反射光形状，镜子越小，以相同的距离为基准，太阳光的放大率显著增加。
本发明实施例中，导出这种太阳光与像素镜之间的特征关系，并利用太阳光与像素镜之间的特征关系可进行对于采光区域的照度(lux单位)设计及自由的分散/集中。
即，若利用平面镜在近距离的墙面反射太阳光，则上述墙面中取得与上述平面镜的反射面积几乎相同的大小的反射面积。然而，相同地，利用上述平面镜在远距离的墙面反射太阳光，则在远距离的墙面中反射的太阳光被大大放大。这是基于如上所述的太阳光的扩散特性的。
本发明实施例中，利用相对于这种太阳光和像素镜导出的特征关系解决前/后建筑物之间的日照权侵害问题及建筑物后侧的永久阴影问题。
为此，如图1及图2所示，本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜100包括支撑板110、多个反射单元120及紧固部件130。
上述支撑板110的一面为具有规定面积的平面，上述多个反射单元120固定于上述平面。这种支撑板110固定设置于自然采光装置200的一侧，是用于固定上述多个反射单元120，来使从太阳流入的光反射并传递至其他反射板或可使从其他反射板反射的光流入并向所需的采光区域侧传递光的支撑结构物。
上述多个反射单元120用于向用户所需的区域反射并传递流入的光，由具有规定面积的板状部件构成，且由平面镜构成。
另一方面，本申请人通过实验确认了如下情况：若在晴天利用大小为10cm×10cm的呈四边形的平面镜将太阳光照射至距离约80m的建筑物，则可取得放大50～60倍的反射面积。优选的，使用可取得放大约56倍的反射面积的平面镜。此时，可确认如下：如下列公式，放大的上述太阳光的照度由平面镜的反射率和放大比例确定。
数学公式1：
扩散的太阳光的照度＝太阳的直射光线照度×反射率/放大比例
如上所述，本发明中的反射单元120由大小为10cm×10cm的呈四边形的平面镜构成，并使用当将太阳光反射至距离约80m的建筑物时，可取得放大约56倍的反射面积的平面镜。
同时，本申请人通过多种测定从下列公式导出了反射单元120的反射面积与从照射距离80m取得的放大的太阳光面积的关系。
在此，上述反射单元120使用了横向及纵向的长度相同的呈正四边形的平面镜。
数学公式2：
放大的太阳光面积(cm2)＝7.7×反射单元的反射面积(cm2)+4900(cm2)
表1：
当照射距离为80m时，反射单元的反射面积和传递至采光区域并放大的太阳光面积
如通过上述表1可确认，反射单元120的反射面积越窄，从采光区域取得的放大的太阳光面积越窄，反射单元120的反射面积越宽，从采光区域取得的放大的太阳光面积越宽，相反，还可同时确认到反射单元120的反射面积越窄，太阳光面积的放大率越大。
这意味着反射单元120的反射面积越窄，传递至采光区域的光的放大率相对变大，而被传递的太阳光的照度就越低。因此，表明如下情况：在实际设置时根据本发明的反光镜与采光区域之间的照射距离及所需的放大率考虑上述数学公式2及根据以数学公式2为基准导出的反射单元的反射面积和放大的太阳光面积相对于距离渐进的增减关系(参照图6)可使用多种具有适当的反射面积的反射单元120。
同时，表明如下情况：在本发明中使用的反射单元120不局限于大小为10cm×10cm的呈四边形的平面镜，还可由具有如下面积的平面镜构成：不仅具有表1中例示的面积，还具有满足上述的数学公式2及根据以数学公式2为基准导出的反射单元的反射面积和放大的太阳光面积相对于距离渐进的增减关系的多种大小的面积。
作为一例，图6中图示根据反射单元的反射面积和放大的太阳光面积相对于距离渐进的增减关系。
在此，反射单元120的反射面积与四边形或圆形等的反射单元的形状无关地，换算成具有与反射单元的反射面积相同的面积的圆形的反射单元来进行设定。此概念为将流入反射单元的太阳光的量进行统一化。
此时，在本发明实施例中，以隔开80m的距离为基准导出了数学公式2及表1，因此当具有隔开40m的照射距离的采光区域的情况时，如图6所示，与其相关的太阳光面积可利用渐进的增减关系来准确地进行计算。
当然，对于更远于基准距离的照射距离，也可利用与隔开40m的照射距离中计算出放大的太阳光面积的方法相同的方法计算出放大的太阳光面积。与此同时，当以放大比例分配反射单元中的太阳光照度时，依然可计算出相应区域中的采光照度，通过细节性地调节反射单元的角度，来使按各个反射单元放大的太阳光进行集中或分散，从而可对采光区域进行照度调整。
如图1所示，本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反射单元120配置于上述支撑板110的一面，来使多个反射单元120相邻，自然采光装置用像素镜式反射单元120借助上述紧固部件130分别固定于上述支撑板110的一面。
在此，上述紧固部件130包括：螺纹杆131，具有规定长度，沿着上述螺纹杆的外周面形成有螺纹部；调节螺母133，以配置于上述支撑板110的后部面的方式紧固于上述螺纹杆131的一侧；以及固定螺母132，与各个上述反射单元120的后部面相接触，并紧固于上述螺纹杆131的长度方向中间部位。
并且，在上述螺纹杆131中插入设置有弹簧部件134，弹簧部件134的一端与上述支撑板110的一面相接触，弹簧部件134的另一端与上述反射单元120的后部面相接触。
此时，用于固定各个上述反射单元120的紧固部件130具有3个，3个上述紧固部件130形成三角形。
由此，如图2所示，反射单元120通过紧固部件130分别固定于上述支撑板110的一面，上述反射单元120通过拧紧和松开上述调节螺母133来分别单独地调节对上述支撑板110的设置角度。并且，3个上述紧固部件130形成三角形，从而可适当调节3个紧固部件130来调节成多种设置角度。在此，若拧紧上述调节螺母133，则上述弹簧部件134被压缩并存储弹力，之后，若松开上述调节螺母133，则借助存储于上述弹簧部件134的弹力将上述反射单元120推向单一方向，从而变更反射单元120的设置角度。
由此，本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜100中，多个反射单元120通过上述紧固部件130的调节，更详细地，通过调节螺母133的调节来单独地调节设置角度，从而可使反射的太阳光向所需的采光区域分散，来实现整体性的采光，也可进行集中于一处的采光。
具体地，作为一例，在上述支撑板110的一面配置有一百二十个反射单元120。并且，以使一百二十个反射单元120中的每十个反射单元120采光相同的区域的方式设定，从而设定为共对十二个设定区域进行采光。在此，十二个上述采光区域成为设置于需要进行采光的建筑物中的共十二个玻璃窗。
由此，使用设置有本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜100的一个自然采光装置200，受到日照权侵害的多个区域(窗户)中都能够以相同的太阳光的量进行采光。
另一方面，当在上述十二个设定区域之中的一部分区域中进行集中采光时，调节设定角度，来在上述十二个设定区域之中被选中的一部分设定区域中，反射单元120传递比其他设定区域更多的量的光，从而可简单地调节传递的光的量。
像这样，本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜100中，各反射单元120通过紧固部件130单独地调节反射角度，从而可在所需的区域中进行分散采光或集中采光。
需要表明的是，在此，在附图和说明中图示说明了各个上述反射单元120由具有大小为10cm×10cm的呈四边形的平面镜构成，但不局限于此，也可具有圆形或多边面及由它们组合而成的多种面形状。
另一方面，图3至图5a、图5b为适用本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜100的自然采光装置200。
这种自然采光装置200包括本体、第一反射部230及第二反射部100。在此，上述第二反射部100为本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜。
上述本体包括设置于建筑物屋顶的底面的底座部210以及以可旋转的方式与上述底座部111的上部相结合的支撑部220。
相对于使上述支撑部220固定于底面的底座部210，上述本体能够以Z轴为中心轴进行旋转。即，在上述底座部210设置有第一马达211，与上述第一马达211相连接的齿轮箱212与上述支撑部220相连接，通过上述齿轮箱，使上述支撑部220相对于底座部210进行旋转。
此时，上述第一马达211从控制机构250接收信号来控制驱动。由此，当太阳的位置(方位角/高度)随着时间而发生变化时，根据上述控制机构250的信号，上述第一马达211进行工作，且上述支撑部220进行旋转，从而位于上部的第一反射部230以与太阳的位置(方位角/高度)相对应的方式进行旋转，来使进入上述第一反射部230的太阳光的向第二反射部100的入射角保持与初始条件相同，从而可顺畅地进行聚光。
上述支撑部220的下部侧以可旋转的方式与上述底座部210相结合，上述支撑部220的上部侧与上述第一反射部230相连接，因此具有使上述第一反射部230从底座部210向上部隔开规定高度来进行支撑的作用。此时，上述第一反射部230与上述支撑部220的上部端相连接，可使上述第一反射部230向上下方向进行转动。
上述第一反射部230进行与随着时间变化的太阳的位置相对应的控制，来使从太阳入射的太阳光向上述第二反射部100侧反射。
这种第一反射部230由具有规定面积的板状的平面镜构成，以可相对于上述支撑部220进行旋转的方式连接。即，在上述支撑部220设置有在端部具有驱动齿轮的第二马达222，与上述驱动齿轮相啮合的谐波齿轮与设置于上述第一反射部230的旋转杆224相连接。在此，上述第二马达222也从上述控制机构250接收信号来控制驱动。
由此，若从上述第二马达222接收驱动力来使上述驱动齿轮进行旋转，则借助相啮合的谐波齿轮，上述旋转杆224进行旋转，从而使上述第一反射部230转动来调节倾斜度。由此，若太阳的位置(方位角/高度)随着时间而发生变化，则根据上述控制机构250的信号，上述驱动马达进行工作，来使第一反射部230进行上下转动，从而使进入上述第一反射部230的太阳光的向第二反射部100的入射角保持与初始条件相同，由此，顺畅地进行聚光。
上述第二反射部100借助从上述底座部210延伸的连接框架240设置于上述第一反射部230的上部。这种第二反射部100与如上所述的自然采光装置用像素镜式反光镜100相同，因此省略详细的说明。
以如上所述的方式构成的自然采光装置200可主要设置于加害建筑物101的屋顶。此时，上述第二反射部100以配置于上述第一反射部230的上部的方式进行固定设置，上述第一反射部230以使从太阳传递过来的太阳光向配置于上部的第二反射部100反射的方式设定。并且，设置于上述第二反射部100的多个反射单元120通过紧固部件130来单独地调节反射角度，从而对被害建筑物102的阴影区域S进行采光。
此时，如图5a所示，上述多个反射单元120可设定为大致相同量的反射单元120可分别分担被害建筑物102的多个阴影区域A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L来进行采光，如图5b所示，也可设定为多个反射单元120对阴影区域中的一部分区域A、B、C、D进行集中性的采光。
由此，当适用本发明一实施例的自然采光装置用像素镜式反光镜100时，利用制造简单且性能有效的一台自然采光装置200可同时对需要采光的多个阴影区域进行采光，从而可显著地减少初始设置费用，通过对调节螺母进行调节来单独地调节各个反射单元120的反射角度(或设置角度)，从而可实现多种方式的采光。
如上所述，参照附图，对本发明的特征实施例进行了详细的说明，但本发明不局限于这种特定结构。本发明所属技术领域的普通技术人员在不脱离如下所述的发明要求保护范围中记载的技术思想的情况下，也可简单地进行修改或变更。然而，预先表明的是，这种通过单纯的设计变形或修改的等同替代物、变形物及替代物都明确地属于本发明的发明要求保护范围内。

Claims (8)

1.一种自然采光装置用像素镜式反光镜，用于设置于自然采光装置，使流入的光向照射区域反射，其特征在于，
上述自然采光装置用像素镜式反光镜包括：
支撑板，具有规定面积；
多个反射单元，由具有规定面积的板状的平面镜构成，上述多个反射单元与上述支撑板的一面相邻地进行配置；以及
至少一个紧固部件，用于将上述多个反射单元分别固定于上述支撑板的一侧，
上述多个反射单元通过上述紧固部件来单独地调节初始设定角度，
上述多个反射单元利用太阳光的扩散特性来放大太阳光面积并进行传递。
2.根据权利要求1所述的自然采光装置用像素镜式反光镜，其特征在于，当上述反射单元的大小为10cm×10cm时，在隔开80m的位置取得比上述反射单元的反射面积放大56倍的太阳光面积。
3.根据权利要求2所述的自然采光装置用像素镜式反光镜，其特征在于，通过上述反射单元放大的太阳光面积满足下列公式及根据以下列公式为基准导出的反射单元的反射面积和放大的太阳光面积相对于距离渐进的增减关系，
放大的太阳光面积(cm2)＝7.7×反射单元的反射面积(cm2)+4900(cm2)。
4.根据权利要求1所述的自然采光装置用像素镜式反光镜，其特征在于，上述紧固部件包括：
螺纹杆，具有规定长度，沿着上述螺纹杆的外周面形成有螺纹部；
调节螺母，紧固于上述螺纹杆的一侧；以及
固定螺母，与上述反射单元的后部面相接触，并紧固于上述螺纹杆的长度方向中间部位。
5.根据权利要求4所述的自然采光装置用像素镜式反光镜，其特征在于，在相向的支撑板与反射单元之间，以包围上述螺纹杆的外周面的方式插入配置有弹簧部件。
6.根据权利要求1所述的自然采光装置用像素镜式反光镜，其特征在于，上述反射单元具有圆形面或多边面或由它们组合而成的面形状。
7.根据权利要求4所述的自然采光装置用像素镜式反光镜，其特征在于，上述多个反射单元通过对上述调节螺母进行调节，来单独地调节初始反射角度。
8.根据权利要求4所述的自然采光装置用像素镜式反光镜，其特征在于，上述紧固部件具有3个，3个上述紧固部件形成三角形。
CN201480071402.9A 2013-12-30 2014-12-29 自然采光装置用像素镜式反光镜 Active CN105899999B (zh)

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