CN106594665A - 一种太阳光室内传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳光室内传输装置，包括聚光器，聚光器定点输出平行光束至第二导光器，第二导光器将平行光束转变为竖直光束，竖直光束朝下通过漫反射镜；所述聚光器的下方设置有第一导光器。能够有效解决现有技术中太阳光传输效率低，降低了装置的成本，同时降低了人们的电力消耗，有效提高了人们的生活质量。
Description
技术领域
本发明属于太阳光利用技术领域，涉及一种太阳光室内传输装置。
背景技术
随着社会经济快速发展和人们生活水平不断提高，对于原生态太阳光同步照射房间内特定区域空间的要求也越来越迫切。利用简单有效的装置实现一定强度太阳光照射住房内特定区域空间：如阴面房间、盆景区、医院骨科床位以及客厅的会客区等，那么将使得阴面房间变换成阳面房间；盆景不再需要定期搬到室外而直接进行光合作用；行动不便的骨科病人也不再被艰难的抬到病房阳台或者室外晒太阳促进康复，而是躺在在自己病床上直接享受原生态太阳光照射来加快恢复健康；在会客厅与客人交谈的空间若处于一束自然太阳光照射下，那又将是使得客人显得多么的尊贵和惬意，…….。因为对于人类来说，太阳光是最好的自然光源，方便快捷的获取原生态太阳光照射对于有效提高人们在住宅内的生活质量至关重要。而取之不尽的太阳能本身就是以光能呈现的。而目前不管是光纤式或者光导管式阳光输送机直接采集太阳光同步照射的方式都由于传输过程中波长选择性损失导致其无法实现室内原生态太阳光照射，而更重要的是利用可见光部分实现同步照明功能。然而处于室内的生物不管是动物还是植物，不仅需要享受太阳光中的可见光实现直接照明使得室内更加亮堂，而且对于病人更需要利用其中紫外光消毒杀菌，红外光取暖并促进体内钙的吸收等功能；盆景中的植物同样需要紫外光与红外光进行光合作用。并且此种方式大于40％的太阳能利用效率比目前普遍采用的通过光伏发电后再利用电光源来实施照射方法4％的效率大一个数量级。
另外，住宅房间内太阳光直接照射的需求实际上属于锦上添花型而非必须型，即是人们在购买房屋选择户型及位置朝向时所强调的阳面房间也仅是白天有太阳时段通过玻璃窗户实现比阴面房间有着更好的采光效果—太阳光照射；因此该系统作为一种理想的照射光源的同时，其本身存在着时有时无工作稳定性差的性能缺陷(如当在晚上或者尽管是白天但被云层遮挡时呈现无光状态)在此应用场合中作为锦上添花应用时则有效回避这一本身固有的技术问题。
再仔细分析住宅中房间自然采光情况。即使对于板式建筑结构来说，通常也有一半房间处于阴面位置；而且对于大城市中更多高层点式建筑结构的房间来说更突出，白天采集不到太阳光的阴面房间所占的比例更大，有些位置不好的一套房屋中阴面房间甚至高达3/4。但是如果通过一种高性价比的阳光输送机能够使得这些阴面房间一旦能够获得与太阳同步的自然阳光照射，就实现了把阴面房间变换成为阳面房间的目标，而这种基本需求又正是人们高质量生活所必然首先追求的，因此具有很大的市场需求。
然而目前其市场上的太阳光直接照明系统主要有光纤式和光导管式二种，分别为光纤式和光导管式。但是不管哪一种在市场竞争中由于都存在着传输效率低、成本高以及距离有限等致命缺陷而成为其推广应用中的技术瓶颈。如以光纤作为介质传输太阳光型的阳光输送机中，其塑料光纤(因其具有成本低优势)为50米长度时占到系统成本的2/3,且其传输效率仅20％左右；另外，对于常用的PMMA型塑料光纤仅能够传输波长为400-670nm的可见光，而将紫外光和红外光部分全部过滤掉而非原生态；而利用高反射率的光导管组成的太阳光照射系统除了传输距离受到限制外，传输效率低导致性价比低也直接限制了推广应用。
综上所述，提出一种新方法，在有效解决太阳光传输低、系统成本高导致其性价比低的基础上，又能够对于阴面房间等特定区域实现原生态太阳光同步照射功能，则将对于有效提高人们的生活质量以及实施国家节能减排的战略目标有着重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳光室内传输装置；能够有效解决现有技术中太阳光传输效率低，降低了装置的成本，同时降低了人们的电力消耗，有效提高了人们的生活质量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种太阳光室内传输装置，包括聚光器，聚光器定点输出平行光束至第二导光器，第二导光器将平行光束转变为竖直光束，竖直光束朝下通过漫反射镜；所述聚光器的下方设置有第一导光器。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中聚光器包括菲涅尔透镜，聚光器上设置有第一极轴式自动跟踪装置。
其中第一极轴式自动跟踪装置为闭环式自动跟踪装置，且第一极轴式自动跟踪装置上设置有光传感器。
其中第一导光器包括平面反射镜，平面反射镜上具有第二极轴式自动跟踪装置，第二极轴式自动跟踪装置上设置有球关节驱动结构。
其中聚光器设置在太阳光照射下；所述第二导光器和漫反射镜组设置在阴面室内。
其中第二导光器和漫反射镜组具有多个。
其中平行光束穿过若干个透明玻璃。
其中漫反射镜组为凸面反射镜或镀有反射膜的光伏玻璃。
本发明的有益效果是：聚光器能够将分散的太阳光集中之后定点输出为平行太阳光，再通过第二导光器导向至需要的地方，例如阴暗面的房间，植物盆景，客厅或需要照晒的病人；第二导光器将平行光束导向为竖直光束，然后经过漫反射镜组将其反射为自然分布的光线，使光线更加自然，且光照面积更大，本装置的光照使用率高，且装置成本小。
更进一步的，使用菲涅尔透镜，且两个菲涅尔透镜在同一光轴和焦点、空间上平行，且距离为焦距之和；并且使用与之配套的极轴式闭环自动跟踪装置形成透射式点聚光型，光传感器能够根据光线的转移控制第一极轴式自动跟踪装置使聚光器转向；从而实现了自然太阳光的光路变换为定点输出增强平行太阳光之第一导光器。
更进一步的，平面反射镜能够实现不同方向入射的太阳光或者增强平行太阳光按照设定的方向以反射方式在空气介质中高效率传输；同时第二极轴式自动跟踪装置能够根据光线的变化通过球关节驱动结构转换平面放射镜的方向。
更进一步的，第二导光器和漫反射镜组设置在阴暗的室内，同时第二导光器和漫反射镜组可设置为多组，同时为一个或多个阴暗室内的不同地点提供自然光照。
更进一步的，当平行光束需要穿过一个或多个墙壁时，需要在墙壁上打孔，从而使平行光束穿过墙壁，到达不见光的室内；但是这样做会使得打孔墙壁的房间的密闭性不好，因此，在打孔处安装透明玻璃，即保证了房间的密闭性，又满足了平行光照的穿行。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的使用效果图。
其中：1为聚光器；2为第一导光器；3为第二导光器；4为漫反射镜组；5为平行光束；6为第一极轴式自动跟踪装置；7为第二极轴式自动跟踪装置；8为C形架；9为伸缩吊杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明提供了一种太阳光室内传输装置，如图2所示，包括聚光器1，聚光器1用于接收自然太阳光，并且将太阳光增强后进行定点输出至第一导光器2，第一导光器2将增强后的光束转变为平行于水平面的平行光束；其中聚光器1和导光器2均设置在室外，太阳光能够直接照射的位置；平行光束与第二导光器3连接，第二导光器3将平行光束转换为竖直光束，竖直光束朝下传送，并且通过漫反射镜组4，形成大面积的自然分散的光线，为盆景植物，行动不便的病人，客厅等提供自然光照。
如图1所示，聚光器1包括两个菲涅尔透镜，聚光器1上还设置有第一极轴式自动跟踪装置6，第一极轴式自动跟踪装置6与两个菲涅尔透镜配套使用，第一极轴式自动跟踪装置6为极轴式闭环自动跟踪装置，菲涅尔透镜能够使自然太阳光线形成点聚光，并且第一极轴式自动跟踪装置6能够使聚光器1进行转向，随着太阳光的移动而移动；第一导光器2和第二导光器3均为一个平面反射镜，且平面反射镜上设置有第二极轴式自动跟踪装置7，第二极轴式自动跟踪装置7上还设置有球关节驱动结构。
本发明中聚光器1的主要功能是实现自然太阳光汇聚的基础上形成增强的平行光束，然后定点输出给导向器；其中使用以菲涅尔透镜作为光路变换器件；其中使用第一极轴式自动跟踪装置6驱动聚光器1的转向。导光器的主要功能是将来自于不同方向的增强平行光束按照室内的结构穿过墙壁或阳面房间，最后到达阴面房间内的上方，导光器为平面反射镜，且使用球关节驱动结构实现平面镜的转向。漫反射镜组4的主要功能使将导光器导向的光束根据实际需要反射至一定区域空间，从而完成阴面房间的太阳光在无光线条件下与太阳同步直接照射的功能。通常可以采用镀有反射膜的平面光伏玻璃或者凸面反射镜来实现。
如图3所示，为本发明在医疗方面上的应用，腿部骨折或者行动不便的病人，在处于阴暗面的房间时，由于其行动不便，外出晒太阳需要花费很大力气。在本实施例中，使用在室外设置C形架8，C形架8用于固定聚光器1和第一导光器2，第一导光器2到处水平的平行光束，平行光束朝向房间内照射，且平行光束经过之处，在墙壁上开孔，然后在开孔处安装透明玻璃；在房间内需要导出太阳光照射的部位的上方设置伸缩吊杆9，伸缩吊杆9下方连接有第二导光器3和漫反射镜组4，漫反射镜组4将光束朝下反射，供病人使用；其中第二导光器3和漫反射4可以设置多组，分别向不同的位置反射太阳光线。
本发明的太阳光室内传输装置结构简单，太阳光利用效率高；并且尽管其聚光器1和第一导光器2安装在室外，如阳台上等，但是扔可以通过窗户，或墙壁开孔将光照导入阴暗面的房间，减少了阴暗面房间的电力消耗，有效提高了人们的生活质量。
Claims (8)
1.一种太阳光室内传输装置，其特征在于，包括聚光器(1)，聚光器(1)定点输出平行光束至第二导光器(3)，第二导光器(3)将平行光束转变为竖直光束，竖直光束朝下通过漫反射镜组(4)；所述聚光器(1)的下方设置有第一导光器(2)。
2.根据权利要求1所述的太阳光室内传输装置，其特征在于，所述聚光器(1)包括菲涅尔透镜，聚光器(1)上设置有第一极轴式自动跟踪装置(6)。
3.根据权利要求2所述的太阳光室内传输装置，其特征在于，所述第一极轴式自动跟踪装置(6)为闭环式自动跟踪装置，且第一极轴式自动跟踪装置(6)上设置有光传感器。
4.根据权利要求1所述的太阳光室内传输装置，其特征在于，所述第一导光器(2)包括平面反射镜，平面反射镜上具有第二极轴式自动跟踪装置(7)，第二极轴式自动跟踪装置(7)上设置有球关节驱动结构。
5.根据权利要求1所述的太阳光室内传输装置，其特征在于，所述聚光器(1)设置在太阳光照射下；所述第二导光器(3)和漫反射镜组(4)设置在阴面室内。
6.根据权利要求5所述的太阳光室内传输装置，其特征在于，所述第二导光器(3)和漫反射镜组(4)具有多个。
7.根据权利要求1所述的太阳光室内传输装置，其特征在于，所述平行光束穿过若干个透明玻璃。
8.根据权利要求1所述的太阳光室内传输装置，其特征在于，所述漫反射镜组(4)为凸面反射镜或镀有反射膜的光伏玻璃。
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Cited By (1)
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| JP2013143369A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Yuichi Hasegawa | 太陽光採光装置（室内照明用） |
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2016
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