CN108826209A - 一种太阳光室内照明光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳光室内照明光学系统，包括太阳能聚光器和电子照明模块，所述太阳能聚光器包括聚光模块、分光模块和导光模块，所述电子照明模块包括控制核心、照度检测模块、辅助照明模块、非可见光转换模块、蓄电池和匀光模块，所述太阳能聚光器安装在楼顶天台、室外受阳外墙面上，所述电子照明模块安装在楼顶天台以及建筑物内，所述太阳能聚光器和电子照明模块使用光纤连接。该太阳光室内照明光学系统节能环保，可以极大地减少照明方面的能源消耗，将太阳能聚光器与电子照明模块结合，利用太阳光与LED混合进行室内照明，不论在晴朗还是阴雨的天气条件下，都能实现室内稳定照明。
Description
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种太阳光室内照明光学系统。
背景技术
目前室内照明普遍采用人造光源，主要是荧光灯和节能灯。虽然人造光源在发展中一直朝着节能方向发展，但在使用过程中依然会消耗大量能源，而且废弃的荧光灯如果处理不当，还会对环境造成污染。在当今全球面临能源危机的情况下，为了减少人造光源的使用量，使建筑物室内照明系统更加节能环保，采用太阳光进行室内照明是个不错的选择。
随着社会的不断发展，提高生活质量已经成为了当今人们的不懈追求。自然界的太阳光是最健康、最环保、最舒适的自然光源，取之不尽，用之不竭。然而到目前为止，人们对于阳光照明的利用绝大多数还停留在很少一部分方面，甚至很多城市高层建筑的室内终年不见阳光。即使室外阳光明媚，室内也需要使用人造光源进行照明。众所周知，人体的健康和生长发育离不开阳光，适当的日照，可以促进人体新陈代谢，提高工作效率，同时能调整生物钟，改善睡眠质量，对身体健康起着良好的作用。因此，采用具有节能、环保的太阳光室内照明将是社会发展的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳光室内照明光学系统，可以为无法直接得到太阳光的场所提供自然光照明，具有节能、环保等优点。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
构建一种太阳光室内照明光学系统，包括太阳能聚光器和电子照明模块，所述太阳能聚光器包括聚光模块、分光模块和导光模块，所述太阳能聚光器安装在楼顶天台、室外受阳外墙面上，所述电子照明模块包括控制核心、照度检测模块、辅助照明模块、非可见光转换模块、蓄电池和匀光模块，所述电子照明模块安装在楼顶天台以及建筑物内，所述太阳能聚光器和电子照明模块使用光纤连接。
进一步的，所述聚光模块的核心器件为菲涅尔透镜。
进一步的，所述分光模块的核心器件为多层介质涂层的分光板，可反射绝大部分的非可见光，透射绝大部分的可见光。
进一步的，所述导光模块的核心器件为阶梯型导光板，其出光口连接光纤，光纤另一端为匀光模块，实现太阳光在室内进行照明。
进一步的，所述照度检测模块的核心器件是照度计，其检测信号发送给控制核心。
进一步的，所述辅助照明模块的核心器件为LED模组，其亮度由控制核心控制。
进一步的，所述非可见光收集模块的核心器件为太阳能电池，其将由分光模块反射的非可见光转换成电能，为辅助照明模块供电。
本发明和现有技术相比具有以下优点：
首先，该太阳光室内照明光学系统通过将太阳能聚光器和电子照明系统结合，利用太阳光和LED光的混合光进行室内照明。分光模块将非可见光分离反射到非可见光转换模块上，非可见光被转化为电能，储存到蓄电池。蓄电池给辅助照明模块进行供电，辅助照明模块进行补充照明。该系统优点之一在于充分利用了太阳光中的非可见光部分，转化为电能并用于辅助照明，从而避免了太阳能资源的浪费，节能环保。
其次，太阳光室内照明光学系统内置照度检测模块，能实时判断出光口光照度，并把电信号发送给控制核心。控制核心实时智能控制电子照明系统进行补充照明，实现了该太阳光室内照明光学系统即使在阴雨等太阳光不足天气时，也可保持室内照明稳定。
附图说明
图1为太阳光室内照明光学系统结构示意图
图2为太阳光室内照明光学系统左视图
图3为太阳光室内照明光学系统连接示意图
具体实施方式
为了使本发明技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示，一种太阳光室内照明光学系统，包括太阳能聚光器2和电子照明模块3，所述太阳能聚光器2包括聚光模块201、分光模块202、导光模块203，所述电子照明模块3包括非可见光转换模块301、蓄电池302、控制核心303、辅助照明模块304、照度检测模块305和匀光模块306，太阳能聚光器2和电子照明模块3之间光纤连接。为了能清楚显示太阳光1在太阳光室内照明光学系统的光路走向，在图1和图2中标注出了太阳光1的光线方向。
聚光模块201的核心器件为菲涅尔透镜，菲涅尔透镜相比于传统打磨的光学透镜，在极大地降低成本的同时可以实现光学透镜功能。如果投射光源是平行光，汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。
分光模块202的核心器件为多层介质涂层的分光板，可反射绝大部分的非可见光，透射绝大部分的可见光。
导光模块203的核心器件为阶梯型导光板，其出光口连接光纤，光纤另一端连接有匀光模块306。光线从导光模块203的出光口出射，经光纤传输进入匀光装置306后被均匀化，从而实现太阳光在室内进行照明。阶梯型导光板出光口的部分光纤与照度检测模块305连接，用来进行出光口处的照度检测。阶梯型导光板的各阶梯斜面位置在各聚光模块201的各焦点处。阶梯斜面倾斜程度能够保证来自聚光模块201并经过分光模块202的可见光光线满足全反射条件，从而使来自聚光模块201并经过分光模块202的可见光光线都在阶梯型导光板处发生全反射而改变光线传播方向，进而将光线导向阶梯型导光板的出光口。
非可见光转换模块301的核心器件为太阳能电池，其将分光模块202反射的非可见光转换成电能，为辅助照明模块304提供电能。
蓄电池302与多个非可见光转换模块301连接，将非可见光转换模块301转化的电能储存起来。同时蓄电池302与控制核心303、辅助照明模块304连接，由控制核心303控制蓄电池302给辅助照明模块304供电。蓄电池302与家用供电系统连接，防止因电力不足造成照明系统输出光不满足照明条件。
控制核心303的核心元件为单片机，接收来自照度检测模块305的电信号。当光照度不足时，控制核心303发送电信号给蓄电池302，蓄电池302给辅助照明模块304供电，达到补充照明目的，以满足室内照明条件。
辅助照明模块304的核心器件为LED模组，其作用是补充照明。LED模组工作电流由控制核心303控制蓄电池302输出电流大小完成，从而实现调节补充照明光照强度的功能。
照度检测模块305的核心器件是照度计。照度计实时检测导光模块203的核心元件阶梯型导光板出光口的光照度，其检测信号发送给控制核心303。
匀光模块306安装在室内天花板上，给室内各个房间进行照明。匀光模块306的输入端连有光纤。光纤的另一端连接导光模块203的核心元件阶梯型导光板出光口，将出光口的光导入匀光模块306。匀光模块的作用是将输入端光纤的光均匀化以满足室内均匀照明的需要。
整个电子照明系统2对于光照度的检测和补充调控过程是实时的，能根据导光模块203的出光口光照度的实时检测结果，不断调整辅助照明模块的补充照明强度，实现导光模块203的出光口光照度稳定在一个恒定值附近，即实现了室内照明稳定。
在本发明中，太阳光1经过位于太阳光室内照明光学系统最上方的聚光模块201，被收集进入光学系统。分光模块202以45°倾角分别安装在各聚光模块对应正下方，将太阳光1分为可见光和非可见光。可见光透过分光模块202进入导光模块203，在导光模块203的各阶梯斜面处发生全反射，传输方向改变并导向导光模块203的出光口。出光口连接有光纤，光纤另一端连接安装于室内各房间天花板的匀光模块306，光线从导光模块203的出光口出射进入光纤，导入匀光模块306，被均匀化后进行室内照明。非可见光被分光模块301反射，非可见光转换模块301接收并转化为电能，电能传输至蓄电池302进行储存。导光模块203的出光口处连接的光纤部分导入照度检测模块305，照度检测模块305对出光口的输出光照度进行实时检测，并由照度检测模块305发送电信号给控制核心303。控制核心303检测到电信号后，智能判断出光口光照度是否满足室内所有房间照明光照度要求。当出光口光照度不足时，控制核心303发送电信号控制蓄电池302给辅助照明模块304供电，蓄电池302输出电流大小由控制核心303控制，直至控制核心303检测到出光口光照度达到室内所有房间照明要求，并实时调节补充照明强度来保持出光口光照度稳定，而不至于室内忽明忽暗。
太阳光室内照明光学系统中的太阳能聚光器2安装于室外，电子照明模块3安装于室内，匀光模块306安装于室内各房间天花板上。该太阳光室内照明光学系统可以广泛地安装在居民室内、办公室、学校、商场、车库、隧道等场所，在满足照明要求的前提下，提高生活质量并减少大量能源消耗。因此，采用节能、环保、可持续的太阳光室内照明光学系统满足当今乃至未来的社会发展需求，具有巨大的社会效益。
以上内容结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而非限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种太阳光室内照明光学系统，其特征在于：包括太阳能聚光器和电子照明模块；
所述太阳能聚光器包括聚光模块、分光模块和导光模块，所述太阳能聚光器安装在楼顶天台、室外受阳外墙面上；
所述电子照明模块包括控制核心、照度检测模块、辅助照明模块、非可见光转换模块、蓄电池和匀光模块，所述电子照明模块安装在楼顶天台以及建筑物内；
所述太阳能聚光器和电子照明模块使用光纤连接。
2.根据权利要求1所述的太阳光室内照明光学系统，其特征在于：所述聚光模块的核心器件为菲涅尔透镜。
3.根据权利要求1所述的太阳光室内照明光学系统，其特征在于：所述分光模块的核心器件为多层介质涂层的分光板，可反射绝大部分的非可见光，透射绝大部分的可见光。
4.根据权利要求1所述的太阳光室内照明光学系统，其特征在于：所述导光模块的核心器件为阶梯型导光板，其出光口连接光纤，光纤另一端为匀光模块，实现太阳光在室内进行照明。
5.根据权利要求1所述的太阳光室内照明光学系统，其特征在于：所述照度检测模块的核心器件是照度计，其检测信号发送给控制核心。
6.根据权利要求1所述的太阳光室内照明光学系统，其特征在于：所述辅助照明模块的核心器件为LED模组，其亮度由控制核心控制。
7.根据权利要求1所述的太阳光室内照明光学系统，其特征在于：所述非可见光收集模块的核心器件为太阳能电池，其将分光模块反射的非可见光转换成电能，为辅助照明模块供电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181116 |