CN107404852B - 用于园艺以及其它应用的照明 - Google Patents

Abstract

一种凸面反射表面，诸如镜子(1)或等效的辐射偏转器，其设计成适合特定位置或特定类型的位置，固定就位并且不需要调整，可以在整个日历年度或者可以被选择的这样的更短的操作时间段，将太阳辐射(2,3)向下重新定向到选定的目标区域上，以最小化包括化石燃料在内的支出，使温室内的或露天的植物生长以及其它人类活动受益。

Description

用于园艺以及其它应用的照明

背景技术

本发明涉及用于通过反射的太阳辐射来改善照明的静止装置。本发明主要针对通过增加最终会到达露天地或在保护下生长的植物的、源自太阳的辐射的强度，来改善植物的生长和健康，尽管本发明可以同样地起到了增加用于其它目的的太阳辐射的强度的作用。

绿色植物的生长取决于接收足够的合适波长的光：用来通过将太阳光反射到植物上来改善植物生长的装置成为专利的主题已经远超过100年。其它条件相同并且在光强度低的情况下，光合作用的速率与照明强度几乎成正比直到一个限度，超过此限度，就没有更多的利益，并且可能会受到局部过热(烧焦)、缺水或温度过高的损害。因而，当初始光强度和温度都相对低时，发现增加光强度获得最大利益。出现复杂化是因为植物物种和种类通过进化或选择已经适应于不同范围的温度、湿度、光强度和暴露于光的持续时间，例如长日照植物和短日照植物，所以园艺师需要花大部分照顾和劳动来将植物物种或种类与位置匹配。然而，如果针对任意特定的植物光强度太低或照明时期太短，无论其位于何处，都可以通过更好的照明来改善，这是本发明的主要动机。

“温室效应”是为了捕获短波长的辐射能，并且防止能量以更长的波长不可避免地再次辐射而逸出，并且通过这种方式增加温度。建设温室的首要动机是通过提高室内的温度来益于植物的生长。此外，存在比露天所可能的情形密切地多的防风保护和控制植物环境的各个方面的能力。增加用于光合作用的光强度不是原动力，并且许多技术文献关注到温室遮荫或通风、或者处理多余的热量，以防止过多的太阳照明引起的温度升高。另一方面，仍然需要足够的光来支持植物生长。

商业温室实践更多地利用仔细和昂贵地设计以产生确切的期望效果的人工照明，并且在相对较少的情况下，关注力才被放置在增加太阳光照明上。增加这种照明可能具有商业利益，条件是当光强度是限制植物生长的重要因素的时候这种做法可以廉价地完成，尽管这恰好取决于什么植物将要被种植，因此也取决于最终产品的市场。

通过偏转太阳光来改进照亮生长中的植物或者室内或室外空间的手段几个世纪以来已经成为伟大的创造性活动的主题。

在温室发展史上(“The Glasshouse”(“玻璃屋”)，Phaidon Press(菲登出版社)，伦敦，1996年，第58页)Hix描述了1737年的来自荷兰的促成温床(forcing frame)，其中倾斜的上部玻璃板可以被提高以使内部通风并且将一些额外的光向下反射到植物。

相当多的文件描述了在温室内使用反射表面来改善生长植物的光的分布。

收集来自外部的光并且将其引入温室的装置也是已知的。

在刚刚讨论的例子中的一些例子中，以及在其中目标不是园艺而是为了改善建筑物内的照明以支持人类活动的其他例子中，辐射能的主要收集器在白天被受控地移动，以便始终朝向太阳，并且因而将收集的能量的量最大化。这是众所周知的，名叫“定日镜”(heliostat)。这种装置的太阳跟踪机制和控制必须适应一天中的时间和一年中季节：因此它们相当麻烦，昂贵并且复杂，这将其排除在与本发明的比较之外。

发明内容

在本申请(PCT/GB2015/00005)的优先权申请中，以下文件被引用：

·CN200953774公开了一种凸面镜，其内部地布置在温室的两侧，其将温室内的光线侧向转向。当太阳光被温室接收时，这提供更有效的光捕获，并且增加多于通过直接接收的太阳光所提供的、温室的照明，但是当温室没有接收直射太阳光时，不提供额外的光。

·WO00/66947公开了一种镜子，用于将光侧向地反射到房屋的侧面以提供增加的照明，并且包括传感器/电机布置，用于移动镜子以提供照明均匀性。

·FR2837261公开了一种镜子，用于将侧向地反射光以提供增加的照明，其被安装用于运动以移动镜子从而提供照明均匀性。

·JPH0286004公开了布置为将光反射进入建筑物的镜子，自动调整镜子以确保反射进入建筑物。

·FR2843185公开了一种布置为将光反射进入建筑物的凸面(球)镜。

·JPH09265815旨在改善建筑物内的照明，并且没有显示固定的镜子。

·US2009/308377公开了改善的太阳能转换器。

·DE4225007公开了一种天窗，其包括可以是菲涅耳透镜的许多个光偏转分段。

US 2007/230209公开了光透射元件。

所引用的技术中没有一个公开了用于通过提供静止的凸面反射表面来增加用于植物的光合作用的光的可用性的方法，该静止的凸面反射表面布置成将接收到的太阳光竖直地或倾斜地向下反射到位于强度小于接收的太阳光处的目标区域中的植物上。申请人已经意识到，这种布置实际上延长了目标地区的白天的长度。

申请人进一步认识到，提供不具有恒定曲率的凸面反射表面具有优势。“恒定”是指随着位置变化的“一致”或不变。球体或部分球体具有恒定曲率，许多形状具有不恒定曲率。

本发明起源于考虑到在城市环境中户外生长的植物的状态，在该城市环境中，在该地点周围的建筑物的持续建设逐渐减少了到达这些植物的太阳光的时间。发明人意识到，镜子可以如此设计和如此安装，使得其在白天或甚至整整一年内不需要调整，却能在太阳位于地平线上方并且不被云、霾、相邻的高楼或其它物体遮蔽的所有时间，都能通过偏转的太阳光提供照明。进一步认识到，如果偏转的辐射在一天和一年中的某些时间是不期望的，则其可以在设计阶段或之后简单地而被消除，通过去除或遮蔽固定镜子的相应部分。有些后果不可避免地源自这些最初的创造性；另一些则具有补充创造性的性质。

定义：

太阳高度角是在该位置和时间处的在无障碍地平线上方的太阳的角度高度。

方位角是投射到水平面上的太阳的方向，这里以罗盘方位的度数表示，而不是根据天文学的惯例。

罗盘方位，地理方向被表示为以度数为单位的罗盘方位，使得真正的北方为0°或360°，东为90°，南为180°等。

“菲涅耳镜”之前在专利文献中已经被使用过，其含义与本说明书中的含义相同，也就是说，一起具有一元化镜的效果的表面的任何集合，无论是平面的、凹面的或凸面的。最初“菲涅耳”仅被适用于由奥古斯丁·让·菲涅尔(Augustin-Jean Fresnel)引进的用于在灯塔中使用的那种类型的透镜，并且其含义通过类比而得以延伸。

温室是指，用于在遮蓬下或在完全或部分透光的围隔中使植物生长的任何装置，无论是否有附加装置用于加热或照明。

园艺是指除结果完全留给自然外的使植物生长的任何方法和目标，并且包括园林，使植物在盆、窗台花箱或任何容器中种植植物，无论有没有土壤、室内或室外、温室内或温室外。在操作的规模或性质达到排除使用本发明的情况下，可以代替地使用“农业”。

倾角是指在水平面之上的镜子的反射表面在特定点处的角度，无论表面弯曲与否，以度表示。

辐射强度是如根据本领域已知的任何方法所测量的、并以任何单位表示的，但总是好像落在被测量的辐射的行进方向成法向(成90°)的表面上。低强度意味着这种辐射强度水平，任何增加都会导致可能放置在目标区域中的任何植物的光合作用速率的增加；条件是波长合适于光合作用；；或者如果不是，那么以假设波长是合适的来计算。

光由人眼可以理解的那些波长的辐射能组成。辐射能是本说明书中用于大多数目的的优选的术语，并且可以在上下文不需要对可见波长做限制的地方被词语“光”代替。照明和辐射是指任何波长的辐射能。

镜子，除非从上下文中另有规定或显而易见，是指本发明的镜子，包括镜子装配件或这种装配件的组件镜。组件镜是指这样的表面的反射表面或部分，该表面在与其它表面组合时成为本发明的镜子。

目标是指意图被本发明的装置照亮的区域，并且在未经限定的情况下“区域”具有相同的内涵。“斑块”是指目标区域或其它区域内的小分区。

三脚架是指可用于将本发明的装置连接到任何种类的地面上结构或连接到地面本身的、具有三个可调整的支柱的系统。

附图说明

在以下非限制性公开中，参考附图(图)，其中：

图1示意性地示出了来自弯曲表面的反射；

图2示意性地示出了在不同方位角上的一系列镜子；

图3示意性地示出了来自上述的反射弯曲表面；

图4A和4B示意性地示出了恒定曲率的镜子；

图5示意性地示出了在特定位置的本发明的操作；

图6示意性地示出了用于本发明的可调整镜；

图7示意性地示出了不均匀曲率的镜子。

具体实施方式

每当太阳照耀时，除非它是在头顶直射，平面镜可以以这样的定向和倾角布置，使得来自太阳的辐射被竖直向下反射，并有适中的强度损失，但很明显，为了保持一整天来自该源对目标的照明，平面镜将必须关于罗盘方位和倾角不断地移动，同样很明显，对于某一天完美的设置对于下一天不会太完美，因为在一天中的任何给定时间的太阳的太阳高度角或方位角一天一天地按季节顺序变化。出于同样原因，给定的太阳高度角出现的方位角值和一天中的时间一天一天地按季节顺序变化。然而，请注意，罗盘方位和太阳高度角的这些变化以完全可预测的方式发生。因此，可行的是设计和固定朝向给定罗盘方位的凸面镜，当太阳在其日常行进期间达到方位角时，将在一年中的太阳在所关注的方位角处在地平线之上的每一天，将一些太阳光竖直向下反射条件是有一个晴朗的天空而且没有遮蔽。图1以最简单的可能方式说明了这一原则，显示纬度为52°，在夏至(太阳高度角61.5°)和冬至(太阳高度角14.5°)以及之间的所有日期，一些入射辐射被直接向下反射。

很明显，必须允许有一点余地，但原则上75.8°以上和52.3°以下的镜子倾角在这个位置和罗盘方位是无用的。镜子区段显示为圆的分段(这不是强制性限制)，并且这种镜子是有水平轴线的基本上圆柱体的，但不是完整的圆柱体。圆柱体圆周的相当小的一部分就足够了，因为在给定方位角处的太阳高度角在一年内在最大范围为±23.5°、总共47°内变化。

在这里和整个说明书中，方位角、太阳高度角、镜子倾角以及在北纬处的镜子的竖直和水平尺寸都是通过为此目的而设计的计算机APP而计算的，根据要求可以用来在之后被扩展到南半球，并且用于偏转的辐射，除了直接向下以外。

一系列类似图1所示的镜子，彼此相似但合适地成形用于相关的太阳高度角范围，被放置成使得各自依次地朝向下一个罗盘方位，这是本发明的一个实施例，并且将在一年中每一天的整个日照期间向着预定的目标区域向下反射光，尽管由于分开的镜子的离散的罗盘方位之间的间隙，而不是连续地到目标区域内的任何特定的选定的斑块。为了避免遮蔽彼此，镜子必须放置成曲线。图2仅示出了一系列镜子的顶部边缘，每个镜子以其所朝向的罗盘方位标记，间隔20°。如果没有障碍物，这种特别的布置可以在50°N左右、在仲夏的整个上午，并且针对在冬季的月份期间的较小的时间段，提供向下的辐射。

优选地，这些分开的反射表面被具有合适曲率的单个镜子取代，该曲率在水平面以及竖直方向上连续变化。北极圈北部(或南极南部)，本发明的镜子可以在夏季的短暂时期内24小时地持续地提供向下辐射(图3)。

图4A和4B是相同镜子的分别从上方看和从东部看的两个示意图，尽管比例有所不同。该实施例被固定到在纬度52度朝向东的墙壁，以将辐射向下偏转到在墙角的目标区域，但是仅在上午的时间期间，因为镜子本身在下午期间在阴凉里。对于本领域技术人员显而易见的是，当将本发明的镜子附接到无论什么的任何物体时，不涉及任何原理的改变，并且任何弧度的罗盘方位都可以被使用。

本发明的附加方面：

本发明的某些方面遵循关键的创造性，要么不可避免地，要么包括辅助创造性。

a]使用凸面镜的一个后果是偏转的辐射的强度比入射在镜子上的辐射强度小。这在本发明的最常见用途中被认为是一个优点，即在强度的缺乏被限制到任何增加都有益的程度的情况下提供额外的辐射能。

b]本发明的镜子的表面被制成足够粗糙以散射偏转的辐射能，使得在目标区域不存在过度照明的斑块。这种特性有助于减少落在目标上的辐射能的强度，尽管在另一方面，如下文[i]所讨论的，一些辐射“散射回来”。

c]从已经讨论的实施例可以清楚，不要求在所有罗盘方位处提供每个想得到的镜子倾角。不可能有用的镜子的那些部分可以在制造中被省略，节省费用，在稍后阶段切割掉，被屏幕遮蔽或通过合适的表面处理使其不反射。定制镜子形状的这个原理也可以延展到任何位置，通过省略、遮蔽或去除可能产生不必要或有害的偏转辐射的任何分段。在本发明的一些实施例中，镜子由能够被容易地切割和修改的材料制成是一个期望的特性。

d]弯曲表面可能受到强大的气动力，例如抬升。为此原因，并且为了最小化雪或雨水的加载，在一些实施例中可能期望在镜子中提供间隙。这种间隙会增加[b]中提到的表面粗糙度效果。

e]辐射向下偏转，但不一定竖直向下，并且在有些位置，提供倾斜向下的路径是确定有利的，例如以避免不透明的阻挡物体或装置本身的不期望的遮蔽。在这种情况下，镜子的优选形状、曲率和整体定向不同于那些竖直向下偏转的镜子的形状、曲率和整体定向，尽管使用标准形式的镜子并仅调整其定向通常是足够的。

f]在某些位置可能有利的是，装置本身在一天和一年中的某些时间也用作遮阳物，除了在其它时间作为照明器的主要功能之外。这可能适用于园艺应用，但也可能适用于其它应用，一个具有重大意义的例子是具有玻璃屋顶的游泳池，其在某些时间需要加热和额外照明，或者在其它时间需要被遮蔽以避免过度受热。

g]安装包括定向镜子，使得该镜子最优化地提供用于在特定位置安装的目的。镜子所附接的建筑结构可以是许多不同的形式，并且在制造时提供与所有可能形式的精确匹配是不可能的。因此，除非精确地预知如何安装镜子，否则期望的是镜子具有易于调整的安装而被提供，并且这种安装的一种期望形式是三脚架，并且其中每个臂可以被延伸或缩回并且然后以新的长度锁定，并且其中每个臂的每个端部提供有万向节，例如球窝接头，其在一端又附接到镜子(或镜子本身的框架)，并且在另一端附接到建筑支撑结构。这种安装方式在本领域中是众所周知的，并且允许在所有三个正交平面内调整到期望的定向，在由三脚架的臂的实际可能长度和相邻障碍物所施加的限度内。使用“三脚架”一词并没有对这种辅助支撑装置的整体定向做出任何暗示。在许多安装中，相较于垂直方向，臂更接近水平方向，这就是为什么使用“臂”这个词而不是“支腿”。

h]尽管到目前止所描述的期望的实施例中，镜子被固定就位，但有利的是提供镜子以可调整和可拆卸，例如，为了清洁，这在有时是被期望的，也许是一年一次地，或者，有利地是改变镜子的定向。本发明的镜子在其操作期间不需要移动或调整。然而，在一些安装中，期望在局部情况发生变化或跟随季节的情况下提供偶然的调整，从而允许在某些位置使用较小且因此成本较低的镜子。在商业运作中，调整导致了劳动成本，因此在需要偶尔调整的较小的镜子和更大、更昂贵，永久固定的镜子之间可能存在“权衡”。图6的实施例每年调整2次，在或接近春分和秋分的时候。

i]镜子是凸面的，并且包括具有不同倾角的弯曲表面，在任何时候它都会将入射辐射的部分向下偏转到目标。但是在给定的方位角处，大部分弯曲表面将辐射偏转到不属于目标的部分的相邻区域。在这种情况下，期望考虑这种“杂散”(stray)偏转的辐射是有害的或者是一个危害，如果是这样，可以通过辅助镜子或屏幕将其转向或阻挡，而不影响本发明的有用性。表面粗糙度将一些辐射向着期望目标“散射回来”，否则这些辐射会在其它地方发生偏转。

j]在凸面镜的情况下，到达目标的偏转辐射的强度比会使用相同表面区域区域的确切定向的平面镜的情况更小，并且在本发明中通常小得更多，尽管这取决于镜子的多少表面区域在考虑的时刻在期望方向上偏转辐射；相较于一个更大的更柔和地弯曲镜子，小的高度弯曲的镜子产生较低的强度。镜子的尺寸和曲率可以在制造时进行调整，以适合在特定安装时的需求。例如，如果只需要在日出时一小时的照明，并且仅在一年中的某些日子需要照明，则通过具有限定范围的凸曲率、朝向限定范围的方位角的大镜子来更有效地提供这种照明。此外，旨在用于在某些期望的时间和日子的曲率可以被“拉伸”，以便提供更大强度的偏转的辐射(如按照定义的每单位面积的基准)。这些特性对于某些商业园艺操作可能是重要的。图7示出了在这种镜子的方位角平面中的部分，不具有恒定曲率半径，即不是圆的分段。

k]尽管有其它的评论，镜子的结构的机械基础不以任何方式周到限制，并且包括附接到框架的多个组件，在框架之上延伸的膜，以及通过气体压力保持其形状的膜(要么以球囊的方式内部限制，要么由相对膜导向的气流维持)。在一些实施例中，镜子组件可以是平坦的或甚至略微凹入的，而不偏离本发明的原理，即镜子作为一个整体是凸的。在一些实施例中，镜子优选在暴风雨天气期间拆卸，尽管其它情况下不需要任何调整或注意。

l]还有许多其它光学装置能够以与本发明的镜子相同的方式偏转和分散辐射能，并且使用这种其它光学装置代替镜子包括在本发明的范围内，尽管镜子可能具有在成本以及制造安装和维护简单性方面的优势。

本发明的镜子将更多的光线投射到较暗的地方、户外的地方而不是室内，包括植物在受保护的“温室”型条件下生长的区域。它并非旨在匹配充足的太阳光的强度，或提供加热(尽管可能有贡献)或收集太阳能用于发电，而是旨在向由此可以获得改善的区域增加一些附加的辐射能。它以廉价和简单的方式实现了这一点，没有运动部件或控制机构，零或最小的调整(在工作日内完全没有)和最少的维护。本发明与对照明强度一样多、或者更多地关注延伸照明时间。

一个特别的应用是在小的永久性地或过度遮蔽的城市地区进行园林工作，其中本发明的装置安装在墙壁上或者在目标物之上的其他地方，每天几个小时提供辐射能，此能量可能是不安装此装置的抵达目标的强度的几倍，尽管还低于太阳光直射。

另一个特别的应用是在太阳太阳高度角低的时间、对高纬度中的温室提供附加辐射，例如每天很短的时间，即使只是在日出之后的一两个小时，在那时，附加辐射的加热效应也是有益的，并节省燃料或电力的成本。这样的镜子可以被安装成以便允许以类似于图6所示的方式，不时地旋转以朝向每个期望方向。通常将其设置在温室的一侧，以免在一天的其它时间遮蔽温室，并且其曲率和倾角适于允许这样操作。

对于本领域技术人员来说，进一步的应用将是显而易见的，并且包括以低成本提供用于户外工作或休闲活动的愉悦条件。

在要求保护的发明中包括：用于室内或室外的非园艺的用途；使用增加本发明的有效性的附加特性或装置，而不改变与所要求保护的发明相关联地原理和操作，例如通过进一步偏转已经由本发明的装置偏转的辐射；非镜子的装置，其以足够像凸面镜使得可以被本要求保护的发明中的镜子所替代的方式产生辐射的偏转；装置，其选择或修改投射在其上的辐射的波长，使得除了所要求保护的那样偏转辐射之外，到达目标的偏转的辐射的波长还从投射在装置上的辐射的波长发生改变；所要求保护的装置的制造部件，不受材料限制；针对支撑结构的安装、调整和固定的方法，包括，具体而言，“三脚架”支撑的使用。

图1示出了在纬度52°N朝向180°的凸面镜1的竖直区段。来自太阳的光在夏至时、在当地太阳时正午时，具有太阳高度角61.5°(参见附图标记2)，并且通过镜子表面的以75.8°倾斜的部分直接向下反射。类似地，在冬至时，在当地太阳时正午时(太阳高度角14.5°，参见附图标记3)来在太阳的光通过镜子表面的以52.3°倾斜的部分直接向下反射。如图所示，镜子区段是圆的分段。

图2仅示出了镜子阵列的顶部边缘，每个类似于图1的镜子，除了要使用的最大和最小镜子倾角，其特定于每个镜子，设置成曲线以便避免彼此遮蔽，每个朝向指示的罗盘方位，间隔20°，近似纬度50°N，仲夏黎明的方位角在50°附近。

图3是从上方观察的的纬度70°N处的“最大圆周镜”。从中心4到镜子的圆周5的辐射是在指示的罗盘方位上的线条：最大和最小可用镜子倾角如下：-(360°)45°-47°，(90°，270°)45°-57.6°，(180°)45°-67°。镜子的圆周距离中心在水平面是等距的。在这个例子中，镜子的半径不是恒定的。使用适用于图4A和4B中的命名法，图3以恒定H绘制，镜子的曲率半径不是恒定的，而是随罗盘方向变化。

这样的镜子可以从单个中央桅杆或塔架悬挂，并且有利地通过附接到围绕圆周的的保持器来平衡。

在图4A和4B的例子中，纬度是52°N，固定在朝向东的墙壁上的镜子形状为中空球的切片，从镜子倾角45°直到每个方位角处的最大镜子倾角，下面提到的H或V的长度单位是球体的曲率半径。在图4A中，从上方观察镜子，所以我们看到背面，非反射表面。方位角线从球体中心4辐射出，它位于镜子上方的墙壁上。它们被标有罗盘方位角度，以及(在括号中)沿那个纬度的方位角的最大和最小有用镜子倾角。镜子的上边缘6处于从中心到(在仲夏)发现最大可用镜子倾角的位置的水平距离(H_max)。镜子的下边缘7和8处于从中心到(在仲冬)最小可用镜子倾角发生位置的水平距离(H_min)。在50°至130°的方位角处的该最小有用镜子倾角等于45°(参见附图标记7)，而在大于130°的方位角处，太阳高度角总是大于0°，因此在该区域中，最小有用镜子倾角大于45°并且其位置由曲线8表示。阴影线区域示出了镜子的有用区域，而图中的点画区域9示出了，如果提供镜子表面将会是没有用处的位置，从而这个部分在制造过程中可以被省略或在安装时被切掉。现在用表格列出了图中建造中使用的数量。表格以10°的间隔示出方位角，沿该方位角的有用镜子倾角的度数范围，H_max，以及最小有用倾角大于45°的位置，还有H_min。

方位角°	镜子°	H<sub>max</sub>	方位角°	镜子°	H<sub>max</sub>	H<sub>min</sub>
							50	45	0.71	120	45-70	0.94
60	45-48	0.75	130	45-72	0.95	0.71
							70	45-52	0.79	140	48-73	0.96	0.74
80	45-56	0.83	150	50-74	0.96	0.76
							90	45-60	0.87	160	51-75	0.97	0.78
100	45-64	0.90	170	52-76	0.97	0.79
							110	45-67	0.92	180	52-76	0.97	0.79

图4B是与4A相同的镜子，但比例不同，在水平面从东面观察。中心4是镜子上方墙壁上的点，并且方位角线向下与它们的相交点成角度，其中镜子顶部边缘特别拥挤在南端并且在北端稍微少些，这是由于观察者的立足点。在仲夏发现最大可用镜子倾角的位置处，镜子的上边缘6在中心下方的竖直距离处与每个方位角相交。在这个图中没有区分由于太低的倾角而没有的镜子区域。表格显示了10°间隔的方位角，沿该方位角的镜子倾角范围、以及刚刚描述的竖直距离(V_max)。在方位角大于130°时，太阳的太阳高度角总是大于0°；V_min(图中未示出)是与相应的最小镜子倾角相对应的下列数据中竖直距离。

方位角°	镜子°	V<sub>max</sub>	方位角°	镜子°	V<sub>max</sub>	V<sub>min</sub>
							50	45	0.71	120	45-70	0.34
60	45-48	0.66	130	45-72	0.31	0.71
							70	45-52	0.62	140	48-73	0.29	0.68
80	45-56	0.55	150	50-74	0.26	0.65
							90	45-60	0.50	160	51-75	0.26	0.63
100	45-64	0.44	170	52-76	0.25	0.62
							110	45-67	0.39	180	52-76	0.25	0.61

图5示意性地示出了本发明在受限制空间中的效果。在图5中，目标区域50布置在两个墙壁51、52之间。在该位置，甚至在其最高处，来自太阳53的光不会直接照亮整个目标区域50，阴影区域60处于来自墙壁51的阴影中。凸面反射表面56安装到墙壁52，使得来自太阳53的光54被反射进入阴影区域60。虚线还示出了天空中较低位置处的太阳53'，光54'被反射进入到更大的阴影区域60'。因而，凸面反射表面56在不接收直射太阳光的阴影区域60中提供反射光，并且向阴影区域60'提供反射光，从而有效地延长太阳光被接收的时间。尽管被显示为在墙壁之间，但显而易见的是，相同的原理适用于空旷的地面，并且被植物70遮蔽了直接太阳辐射的区域可以通过来自凸面反射表面56的反射的太阳辐射而被照亮。

图6仅显示了设计为在春分和秋分作调整的镜子的顶边缘10，以分别在夏季月份(虚线)和冬季月份(实线)中最佳地起作用，通过调整至少两个三脚架的臂11和12的长度，使得镜子大致朝向分别为60°至120°和120°至180°的方位角。显示的是在大约纬度50°N的镜子，固定在朝向东面的墙壁上，如图4A和4B所示。在这里，我们假设在这个镜子的特定位置，在仲夏中午附近不需要向下反射光，但清晨的光的反射是有利的。在仲冬，所有可能的太阳光应该向下反射。

图7示出了镜的一部分的方位角区段，其中镜子表面不符合圆的分段，但是在较低的镜子倾角处更多地延伸，使得当太阳的太阳高度角接近水平时，较大的面积是有用的。圆形区段被示出用于比较，还示出了在大约45°处两条曲线共同的切线。

设想了两种主要的应用模式，尽管本发明不限于此。第一种，小元件被安装以将辐射向下偏转到阴影区域，特别是家庭院子或花园。这些可以通过在诸如发泡聚苯乙烯的材料中铸造而大量生产，并且在铸造过程期间或者之后通过用含金属的箔或涂料的表面处理使得可以反射。由较强材料制成的框架也包括在内以允许安装装置的附接。该元件的形状将部分地由其将被使用的位置处的纬度确定，部分地由在建议位置处可用于日照的方位角的范围确定。通过利用所提供的可调整性，有限的形状和尺寸的范围就足够了，并且标准元件的不必要或不期望的部分在安装之前可以切除，切除连同元件的选择最好由经过专门培训和装备的经销商人员完成，以确保角度正确。

第二种应用模式是以商业应用为主的定制设计的元件，相较于小批量生产的单元，更大，通常需要更强和更重的材料；在其它例子中，重量极其轻，包括气球或其它基于膜的设计，或者多个组件镜子，个体又小又轻类似于批量生产类型的，和几乎或完全平坦，安装在分开制造的框架上。单个组件镜可以单独地弯曲。考虑到可能的燃料成本节省，包括在可能的情况下避免化石燃料的规划需求，确切的使用日子和时间等等，这些大型元件将被单独地设计，例如使用数学或计算机工具(如上述APP)。用于铸造的模具可以被容易地扭曲以产生在不同的场合产生各种形状，这种模具被证明是有用的。安装通常是在专门设计的钢塔上，允许偶尔调整或拆卸，以便清洁、维护、维修和更换，并且这种塔可能是任何安装中最昂贵的部分。

可以通过提供与凸面反射表面或组件反射表面的限定的角度关系的对准特性来辅助镜子或其它凸面反射表面的对准。例如，可以提供平面，使得可以用水平仪进行对准。

本发明有助于在设计和咨询、元件制造、分销、新技术人员安装、改善园艺生产力和改善休闲活动等多个层面的经济活动，同时将有助于通过节省园艺中的电功率的使用而最小化化石燃料的使用，无论是商业还是业余爱好，以及其它方面。

总之，公开了根据权利要求的凸面镜或其等效反射表面，包括菲涅耳镜或具有与凸面镜相同效果的镜子装配件，其特征在于具有这样的结构，形状，曲率，尺寸和构成部分的相对布置，并且能够在所选择的位置被定向和安装，使得在多达一个日历年的操作期间不被移动或调整，它将放射自太阳的辐射直接地或倾斜地向下偏转以落在选定的目标区域上，强度小于或等于落在镜子本身上的强度，无论是在太阳高于地平线并且镜子本身不在阴影中的所有时间还是被选择以适合安装的特定目标的时间。

所述镜子可以具有能够充分扩散偏转的辐射的以避免在目标区域内的任何点处的辐射的有害集中的、粗糙的或中断的反射表面，并且可以在其反射表面中提供有间隙，并且在其它方面也可以成形为最小化气流的气动效应。所述镜子在制造期间或在安装时或在安装之后是可适应的，通过遮蔽或移除其反射表面的针对进行安装的目的不必要的或适得其反的分段。所述镜子可以被设计成可以在初始安装时调整定向，固定就位，并且随后根据需要重新调整和重新固定，包括足以适应太阳的方向和太阳高度角在一年的不同季节的变化，并且可以提供有补充的辐射偏转部件或屏幕，以防止偏转的辐射到达在任何时间或在选定时间不应该接收该辐射的区域。

镜子和组件镜子可以是任何机械结构的，包括轻质膨胀塑料材料，铸造，切割或模制成期望的一个形状或多个形状，并用诸如金属箔或金属基漆但不限于此的反射材料在一个或多个表面上涂覆，结合或附接到允许固定到固体支撑物的框架，合适地定向，固定在所选择的设置中，并且随后根据需要重新调整。可替换地，所述镜子可以由这样的膜构成，该膜通过在框架或成形器上被拉伸或通过气体压力保持就位并且以正确形状，包括系留气球，但是同样能够定向、固定和调整，如同其它实施例。

除了镜子之外或包括一个或多个不是镜子的组件的装置可以通过除了反射之外的其它方法来全部或部分地偏转辐射，但是具有等同于凸面反射表面的功能，包括偏转的辐射的扩散，空气动力的最小化效果，安装后的适应性和调整。

Claims (18)

1.一种用于增加用于植物的光合作用的光的可用性的方法，所述方法包括在目标区域上方以固定的定向静态地安装凸面反射表面，以将所接收的太阳光竖直地或倾斜地向下反射到所述目标区域上，其中所述反射表面的最大和最小倾角和/或曲率半径随罗盘方向而变化，从而所述凸面反射表面在白天期间不需要调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述凸面反射表面包括镜子。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述凸面反射表面具有能够扩散所偏转的辐射的粗糙的反射表面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述凸面反射表面具有中断的反射表面。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述凸面反射表面的曲率适应于特定位置处的需求。

6.一种用于增加用于植物的光合作用的光的可用性的方法，所述方法包括在目标区域上方以固定的定向静态地安装凸面反射表面的等效物，以将所接收的太阳光竖直地或倾斜地向下反射到所述目标区域上，其中所述等效物的反射表面的最大和最小倾角和/或曲率半径随罗盘方向而变化，从而所述等效物在白天期间不需要调整。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述等效物包括菲涅尔镜子。

8.根据权利要求6所述的方法，所述等效物的曲率适应于特定位置处的需求。

9.一种照明设备，包括凸面反射表面，其适应于以固定的定向安装在目标区域上方，以将所接收的太阳光竖直地或倾斜地向下反射到所述目标区域，其中所述反射表面的最大和最小倾角和/或曲率半径随罗盘方向而变化，从而所述凸面反射表面在白天期间不需要调整。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述凸面反射表面的曲率适应于其要被安装的位置。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的设备，其中所述凸面反射表面具有中断的反射表面。

12.根据权利要求9至10中任一项所述的设备，其中所述凸面反射表面包括多个反射表面。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述多个反射表面包括平面镜子。

14.根据权利要求9至10中任一项所述的设备，其中所述凸面反射表面在至少两个正交平面中弯曲。

15.根据权利要求9至10中任一项所述的设备，其中提供有与所述凸面反射表面有限定的角度关系的对准特性。

16.一种照明设备，包括凸面反射表面的等效物，其适应于以固定的定向安装在目标区域上方，以将所接收的太阳光竖直地或倾斜地向下反射到所述目标区域，其中所述等效物的反射表面的最大和最小倾角和/或曲率半径随罗盘方向而变化，从而所述等效物在白天期间不需要调整。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述等效物包括菲涅尔镜子。

18.根据权利要求16所述的设备，其中所述等效物的曲率适应于其要被安装的位置。

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