CN106642007A - 一种阳光输送系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阳光输送系统及其应用，从上往下依次包括聚光镜、调光镜和反光镜，太阳光线经聚光镜聚光后射入调光镜，此时转换为增强太阳光，再从调光镜射入反光镜，从反光镜射入隧道内；聚光镜和调光镜分别安装在追踪调整机架的上侧面和下侧面，追踪调整机架位于反光镜上方，追踪调整机架与水平面的夹角可调，并且构成为：以聚光镜的中心点为基点，该基点向四周任一方向延伸的延长线与水平面的夹角可调。本发明的优点：相对于普通光‑电‑光照明方式，其太阳能利用率提高了十倍；自适应性强，且有效回避了太阳光直接照明系统时有时无稳定性差的固有性能缺陷。

Description

一种阳光输送系统及其应用
技术领域
本发明涉及太阳光输送技术领域，具体的说是一种阳光输送系统及其应用，主要应用在隧道进出口、房屋、厂房和车库等进出口位置。
背景技术
对于公路隧道来说，除了必须安装昼夜照明系统保证基本照明亮度要求外，还有一个很大的特点，就是汽车驾驶员特别要求隧道进出口一段距离内(简称亮度过渡区间)的亮度梯度(亮度变化率)必须限制在一定范围内，否则将会出现“黑洞”和“白洞”现象而造成事故，即在这个重要的也是最危险的区段内亮度(相比于外面环境亮度)是一个相比于外面环境亮度的相对值而非绝对值；一旦经过这个亮度过渡区间后驾驶员已经适应灯光亮度的变化，驾驶员眼睛的视力已经恢复正常后也就不存在上述问题了。例如汽车驾驶员从中午太阳光很强(如60000Lx)的公路上一旦以较高速度进入(光线较弱(200Lx)的)隧道内(200Lx)的很短时间内，由于亮度变化梯度太大，往往会引起驾驶员眩晕感甚至在短时间内失去视力而发生事故。而在阴雨天，即隧道外面光线比较弱(如5000Lx)的时候，对于相同或者更低的隧道内照明亮度，驾驶员则不存在上述问题。特别是这种情况的极端现象——夜晚，对于驾驶员来说，隧道外公路上的亮度相对隧道内部照明对于驾驶员来说，甚至是从光线暗处进入亮处，就根本不存在不适应问题。根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)技术标准关于目前隧道照明系统中过渡区间的亮度设计要求，一般把隧道进出口分为入口区、过渡区、中间区和出口区等四个区段，并要求在进出口区根据隧道外面的亮度(太阳光强度)变化而自动调节照明光源的强度，以达到节省能源的目标。但是由于自动控制系统工作环境太差等原因而导致故障率高，其系统维修保养又有很大困难，所以实际工程中大部分仍然采用固定亮度照明方案：即隧道过渡区的亮度梯度值必须小于夏天中午最强太阳光照射下的亮度梯度极限，这个极限数据显然对光照较弱的(于夏天以外的三个季节，特别是)冬天、阴雨天以及晚上来说，在亮度过渡区间照明光源就存在着能源浪费现象。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供了一种可提高光照使用效率的阳光输送系统。
为了达到本发明的目的，技术方案如下：
一种阳光输送系统，其特征在于，从上往下依次包括聚光镜、调光镜和反光镜，太阳光线经聚光镜聚光后射入调光镜，再从调光镜射入反光镜，从反光镜射入隧道内；
聚光镜和调光镜分别安装在追踪调整机架的上侧面和下侧面，追踪调整机架位于反光镜上方，
追踪调整机架与水平面的夹角可调，并且构成为：以聚光镜的中心点为基点，该基点向四周任一方向延伸的延长线与水平面的夹角可调。
优选地，还包括位于追踪调整机架下方的反射追踪机架。
优选地，追踪调整机架与反射追踪机架之间设有支撑杆以及至少两根第一调节杆，第一调节杆的长度可调，支撑杆的上端和第一调节杆的上端与追踪调整机架铰接、支撑杆的下端和第一调节杆的下端与反射追踪机架铰接，
第一调节杆与和支撑杆分别与追踪调整机架不同的侧部铰接。
优选地，多个第一调节杆与追踪调整机架的一个或多个侧面铰接，第一调节杆通过第一驱动电机带动调节长度。
优选地，所述反光镜的底部与反射追踪机架之间设有若干根连接杆，所述连接杆中至少有一根为长度可调的第二调节杆；第二调节杆的上端与反光镜底部铰接。
优选地，所述连接杆包括一根支撑杆和至少两根第二调节杆，反光镜与水平面的夹角可调，并且构成为：以反光镜的中心点为基点，该基点向四周任一方向延伸的延长线与水平面的夹角可调。
优选地，所述追踪调整机架与反射追踪机架之间设有调整机构立架，调整机构立架的上端设有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与调整机构立架的下端连接。
所述反光镜的底部与反射追踪机架之间设有若干根第二调节杆，第二调节杆的上端与反光镜底部铰接，反射追踪机架上端设有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与反光镜底部连接
优选地，还包括太阳追踪器、PLC控制器，太阳追踪器将太阳光照射信号传输给PLC控制器，PLC控制器与第一驱动电机电连接并发送信号控制第一驱动电机运转，第一驱动电机的输出端与第一调节杆连接并控制第一调节杆的伸缩、或者第一驱动电机的输出端直接带动追踪调整机架转动。
优选地，还包括角度传感器、隧道外光路信号采集器和隧道内光路信号采集器；角度传感器安装在反光镜的背部，
隧道外光路信号采集器设于反光镜和隧道口之间、并用于采集反光镜射出的位于隧道外部的光路信号；隧道内光路信号采集器设于隧道内部、并用于采集反光镜射出的位于隧道内部的光路信号；
隧道外光路信号采集器、隧道内光路信号采集器、角度传感器和太阳追踪器的信号同时发送给PLC控制器，PLC控制器处理信号并驱动电路，PLC控制器控制电机输出进而让第二调节杆伸缩运动，调整反光镜的角度，将光线送入隧道，光线通过漫反射镜组反射到地面。
优选地，所述第二调节杆的下端与支撑杆或者反射追踪机架连接。
本发明具有的有益效果：
相对于普通光-电-光照明方式，其太阳能利用率提高了十倍；自适应性强，且有效回避了太阳光直接照明系统时有时无稳定性差的固有性能缺陷。无论因季节或时间改变使得照射阳光角度发生变化，通过光路信号采集、角度传感器以及总PLC控制器，聚光镜和反光镜的角度能对应的发生改变，无论太阳角度变化，反光镜反射的光线始终能平行射入隧道内的漫反射镜组上，大大提高了光照的使用效率。
附图说明
图1是本发明阳光输送系统实施例1的结构示意图；
图2是图1的主视结构示意图；
图3为图1的侧视结构示意图；
图4为本发明的阳光输送原理图；
图5为本发明导光器调节的原理图；
图6为本发明装置在实际使用时的示意图；
图7为本发明阳光输送系统实施例2的结构示意图；
图8为图7的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。
结合图1-图3所示，一种阳光输送系统，从上往下依次包括聚光镜1、调光镜2和反光镜6，聚光镜1和调光镜2组成了增光系统，可增强太阳光，太阳光线经聚光镜1聚光后射入调光镜2，增强平行太阳光到反光镜6，反光镜6把来自不同方向平行太阳光定向反射方式通过隧道上部2.7米高度的拱形截面空间进入内部，再经过安装于顶部不同高度的漫反射镜组均匀反射到路面上实现加强照明功能，有效解决因太阳光强变化导致进、进出口亮过渡区产生的“黑洞”和“白洞”现象。
聚光镜1和调光镜2分别安装在追踪调整机架3的上侧面和下侧面，追踪调整机架3位于反光镜上方。追踪调整机架3的下方设有反射追踪机架10，追踪调整机架3与反射追踪机架10之间设有一根支撑杆11以及两根第一调节杆5，第一调节杆5的长度可调。支撑杆11的上端和第一调节杆5的上端与追踪调整机架3的底部铰接、支撑杆11的下端和第一调节杆5的下端与反射追踪机架10铰接。
第一调节杆5与和支撑杆11分别与追踪调整机架3不同的侧部铰接，在本实施例中，两个第一调节杆5、以及一个支撑杆11分别与追踪调整机架3的三个侧部铰接。两个第一调节杆5、以及一个支撑杆11排布成三角形，这既能更稳固的支撑追踪调整机架3、又能起到多方位调节聚光镜1角度的作用。支撑杆11作为支点，因此支撑杆11可以是可伸缩的、或者不可伸缩的，当任意一个第一调节杆5伸缩时，都会带动追踪调整机架3以支撑杆11为支点转动。当如图1所示的靠左侧那根第一调节杆5伸缩时，追踪调整机架3会带着聚光镜1以图2所示的W1方向转动；当如图1所示的靠右侧那根第一调节杆5伸缩时，追踪调整机架3会带着聚光镜1以图3所示的W2方向转动。当两根第一调节杆5同时伸缩、或者一个伸一个缩时，聚光镜1以W1和W2方向都有转动。
因此，追踪调整机架3与水平面的夹角可调，并且构成为：若以聚光镜1的中心点为基点，该基点向四周任一方向延伸的延长线与水平面的夹角均可调。这是因为太阳光垂直照射在聚光镜1上是最佳的，而太阳会东升西落，并且季节不同太阳会偏南或者偏北，因此其照射角度是随时间不同变化的，因此需要聚光镜1能够以任意一个角度和方位接收太阳光。
反光镜6的底部与反射追踪机架10之间设有若干根连接杆，所述连接杆中至少有一根为长度可调的第二调节杆8；第二调节杆8的上端与反光镜6底部铰接。优选地，连接杆包括一根支撑杆和至少两根第二调节杆8，在本实施例中，第二调节杆8为两根，两根第二调节杆8以及一根支撑杆排布成三角形。
反光镜6与水平面的夹角可调，并且构成为：以反光镜的中心点为基点，该基点向四周任一方向延伸的延长线与水平面的夹角可调。而反光镜6的角度调节原理与追踪调整机架3的角度调节原理是相似的，第二调节杆8转动，可使得反光镜分别以W1方向、W2方向或者在两个方向上都有转动，以让反光镜6能够充分接受调光镜2上的光线。
第二调节杆8的下端与支撑杆或者反射追踪机架铰接，为了节省成本，第二调节杆8的下端可直接铰接在反光镜6底部的支撑杆上。第二调节杆8的两端、第一调节杆5的两端和支撑杆的两端均安装有铰链9。
反光镜6及其下方的第二调节杆8和支撑杆组成了整个装置的导光器。
整个装置还包括太阳追踪器12、角度传感器4、PLC控制器、隧道外光路信号采集器13、隧道内光路信号采集14和第一驱动电机，第一调节杆5的调节受第一驱动电机的控制。
结合图4和图5所示，太阳跟踪器12内的芯片处理器采用天文时钟追踪太阳光线方位，转化输出电信号，输出信号发送给PLC控制器，PLC控制器控制第一驱动电机输出进而让第一调节杆5伸缩运动，调节追踪调整机架3的角度。
结合图6所示，隧道外光路信号采集器13设于反光镜6和隧道口之间，可采集反光镜6射出的位于隧道外部的光路信号；隧道内光路信号采集器14设于隧道内部，可采集反光镜6射出的位于隧道内部的光路信号。角度传感器4安装在反光镜6的背部，隧道外光路信号采集器13、隧道内光路信号采集器14、角度传感器4和太阳追踪器12的信号同时发送给PLC控制器，PLC控制器处理信号并驱动电路，PLC控制器控制电机输出进而让第二调节杆8伸缩运动，调整反光镜6的角度，将光线送入隧道，通过漫反射镜组15反射到地面。
结合图7和图8所示，在另一种实施例中，追踪调整机架3的角度调节原理和结构有所不同，在追踪调整机架3与反射追踪机架10之间设有调整机构立架16，调整机构立架16的上端设有第一驱动电机20，第一驱动电机20的输出轴与调整机构立架16的下端连接。同样的，太阳跟踪器12内的芯片处理器采用天文时钟追踪太阳光线方位，转化输出电信号，输出信号发送给PLC控制器，PLC控制器控制第一驱动电机20输出，第一驱动电机20的输出端带动追踪调整机架3转动，进而调节追踪调整机架3的角度。
反光镜6的底部与反射追踪机架10之间设有若干根第二调节杆8，第二调节杆8的上端与反光镜6底部铰接。反射追踪机架10上端设有第二驱动电机18，第二驱动电机18的输出轴17与反光镜6底部连接。同样的，隧道外光路信号采集器13、隧道内光路信号采集器14、角度传感器4和太阳追踪器12的信号同时发送给PLC控制器，PLC控制器处理信号并驱动电路，PLC控制器控制第二驱动电机18输出，进而通过输出轴17带动反光镜6转动，输出轴17和第二调节杆8可单独或同时运转，调整反光镜6的角度，将光线送入隧道，通过漫反射镜组15反射到地面。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种阳光输送系统，其特征在于，从上往下依次包括聚光镜(1)、调光镜(2)和反光镜(6)，太阳光线经聚光镜聚光后射入调光镜，再从调光镜射入反光镜，从反光镜射入隧道内；
聚光镜(1)和调光镜(2)分别安装在追踪调整机架(3)的上侧面和下侧面，追踪调整机架位于反光镜上方，
追踪调整机架与水平面的夹角可调，并且构成为：以聚光镜的中心点为基点，该基点向四周任一方向延伸的延长线与水平面的夹角可调，
追踪调整机架下方设有反射追踪机架(10)。
2.根据权利要求1所述的阳光输送系统，其特征在于，追踪调整机架与反射追踪机架之间设有支撑杆(11)以及至少两根第一调节杆(5)，第一调节杆的长度可调，支撑杆的上端和第一调节杆的上端与追踪调整机架铰接、支撑杆的下端和第一调节杆的下端与反射追踪机架铰接，
第一调节杆与和支撑杆分别与追踪调整机架不同的侧部铰接，
并且，多个第一调节杆分别铰接在追踪调整机架的一个或多个侧面上，
第一调节杆通过第一驱动电机带动调节长度。
3.根据权利要求2所述的阳光输送系统，其特征在于，所述反光镜的底部与反射追踪机架之间设有若干根连接杆，所述连接杆中至少有一根为长度可调的第二调节杆(8)；第二调节杆的上端与反光镜底部铰接。
4.根据权利要求3所述的阳光输送系统，其特征在于，所述连接杆包括一根支撑杆和至少两根第二调节杆，反光镜与水平面的夹角可调，并且构成为：以反光镜的中心点为基点，该基点向四周任一方向延伸的延长线与水平面的夹角可调。
5.根据权利要求1所述的阳光输送系统，其特征在于，所述追踪调整机架与反射追踪机架之间设有调整机构立架(16)，调整机构立架的上端设有第一驱动电机(20)，第一驱动电机的输出轴与调整机构立架的下端连接。
6.根据权利要求5所述的阳光输送系统，其特征在于，所述反光镜的底部与反射追踪机架之间设有若干根第二调节杆(8)，第二调节杆的上端与反光镜底部铰接，
反射追踪机架上端设有第二驱动电机(18)，第二驱动电机的输出轴(17)与反光镜(6)底部连接。
7.根据权利要求2或6所述的阳光输送系统，其特征在于，还包括太阳追踪器(12)、PLC控制器，太阳追踪器将太阳光照射信号传输给PLC控制器，PLC控制器与第一驱动电机电连接并发送信号控制第一驱动电机运转，第一驱动电机的输出端与第一调节杆连接并控制第一调节杆的伸缩、或者第一驱动电机的输出端直接带动追踪调整机架转动。
8.根据权利要求7所述的阳光输送系统，其特征在于，还包括角度传感器(4)、隧道外光路信号采集器(13)和隧道内光路信号采集器(14)；角度传感器安装在反光镜的背部，
隧道外光路信号采集器设于反光镜和隧道口之间、并用于采集反光镜射出的位于隧道外部的光路信号；隧道内光路信号采集器设于隧道内部、并用于采集反光镜射出的位于隧道内部的光路信号；
隧道外光路信号采集器、隧道内光路信号采集器、角度传感器和太阳追踪器的信号同时发送给PLC控制器，PLC控制器处理信号并驱动电路，PLC控制器控制电机输出进而让第二调节杆伸缩运动，调整反光镜的角度，将光线送入隧道，光线通过漫反射镜组(15)反射到地面。
9.根据权利要求6所述的阳光输送系统，其特征在于，所述第二调节杆的下端与支撑杆或者反射追踪机架连接。
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