CN114110520A - 一种日光照明系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及日光照明技术领域，尤其涉及一种日光照明系统及其控制方法。它包括采光罩(1)、导光筒(2)以及漫射器(3)，且所述采光罩(1)、导光筒(2)以及漫射器(3)依次连接，其特征在于：它还包括控制器、调节器(4)、光强度传感器(5)以及灯具(6)，所述灯具(6)、光强度传感器(5)、调节器(4)均与控制器电连接。这种日光照明系统照射效果较好。

Description

一种日光照明系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及日光照明技术领域，尤其涉及一种日光照明系统及其控制方法。
背景技术
随着煤炭、天然气、石油等化石能源的日益枯竭，人类社会面临这越来越严重的能源危机。于是人们渐渐将目光转向了清洁、可循环使用的太阳能资源。
照明能耗是建筑能耗较多的一项，日光照明技术是一种新兴的室内照明技术，它可以将室外的太阳光引入室内任何需要照明的地方。日光照明系统主要包括采光罩、导光筒以及漫射器，现有技术的日光照明系统有以下缺陷：
一、现有技术的日光照明系统只是依靠太阳光，这样当没有太阳光时就没有照明功能，
二、现有技术的日光照明系统照射的光线强度会随着太阳光的强度变化，这样导致室内用户体验较差；
三、现有技术的日光照明系统中的采光罩只是一个简单的半球形透明罩，这样采光率较低，使得采集到的光线照射到室内比较暗，同样会导致室内用户体验较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种照射效果较好的日光照明系统及其控制方法。
本发明所采用的一个技术方案是：一种日光照明系统，包括采光罩、导光筒以及漫射器，且所述采光罩、导光筒以及漫射器依次连接，它还包括控制器、调节器、光强度传感器以及灯具，所述灯具、光强度传感器、调节器均与控制器电连接，其中：
所述调节器，设置在导光筒内用于调节导光筒内的进光面积；
光强度传感器，设置在导光筒内，用于检测采光罩采集的太阳光的光强度；
控制器，用于接收光强度传感器传输过来的光强度信号，并且控制调节器以及灯具工作；
所述采光罩包括罩体，且所述罩体从下到上依次包括连接部、第一采光部以及第二采光部，所述连接部、第一采光部以及第二采光部一体成型且光滑过渡，且第一采光部内部连续设置多圈第一集光环，第二采光部内部连续设置多圈第二集光环。
作为优选，它还包括太阳能板以及蓄电池，所述太阳能板连接蓄电池，且所述蓄电池与控制器电连接。
作为优选，所述灯具为圆环状，且设置在漫射器内表面的圆周上，且灯具位于调节器的下方。
作为优选，所述调节器的下表面为镀涂有反射材料。
作为优选，所述导光筒内设有用于过滤红外线与紫外线的滤光片。
作为优选，它还包括反光板，且所述罩体内部沿圆周均匀设置有多个供反光板可拆式连接的安装件。
作为优选，所述连接部上设置有供导光筒连接的内环，且日光照明系统还包括防水帽，所述防水帽一端固定在内环与连接部之间，防水帽另一端固定在日光照明系统的安装位置。
本发明所采用的另一个技术方案是：一种日光照明系统的控制方法，用于控制上述的日光照明系统，它包括以下步骤：
S1、设定光强度阈值范围，同时设定调节器的起始进光量；
S2、打开开关，将调节器开启到设定的起始进光量状态，光强度传感器检测导光筒内的光强度，若检测到的光强度处于设定的阈值范围，则继续检测；若检测到的光强度大于设定的阈值范围，则跳转到步骤S3；若检测到的光强度小于设定的阈值范围，则跳转到步骤S4；
S3、调整调节器，使得进光量变小，同时光强度传感器持续检测光强度，若检测到光强度在设定的阈值范围，则停止调整调节器，然后返回步骤S2继续检测；
S4、调整调节器，使得进光量变大，同时光强度传感器持续检测光强度，若检测到光强度在设定范围，则停止调整调节器，然后返回步骤S2继续检测；若调节器调整到进光量最大时，光强度传感器检测到的光强度还是不在设定的阈值范围，则控制灯具启动。
作为优选，步骤S4中，控制灯具启动后，光强度传感器还需要检测光强度，若检测到的光强度处于设定的阈值范围，则返回步骤S2继续检测，若检测到的光强度处于设定的阈值范围之外，则调整灯具的光照强度，直到达到设定的阈值范围。
作为优选，步骤S1还需要设定光照时间范围，并且需要获取实际时间，若实际时间处于光照时间范围，则执行步骤S2；若实际时间不处于光照时间范围，则步骤S2打开开关之后是直接控制灯具点亮到设定的光强度阈值范围。
采用以上结构与方法，与现有技术相比，本发明具有以下优点：首先设置了灯具，这样在没有太阳光时可以通过内部设置的灯具来进行照明，其次设置了光强度传感器，这样可以根据光强度传感器来控制调节器以及灯具，使得照射到室内的光线强度始终保持在舒适的范围，而且对采光罩做了一定的改变，使得采光罩整体的采光效率较高。
附图说明
图1是本发明一种日光照明系统的结构示意图。
图2是本发明一种日光照明系统中采光罩的结构示意图。
图3是本发明一种日光照明系统中反光板的结构示意图。
图4是本发明一种日光照明系统的电路连接框图。
如图所示：1、采光罩；2、导光筒；3、漫射器；4、调节器；5、光强度传感器；6、灯具；7、连接部；8、第一采光部；9、第二采光部；10、第一集光环；11、第二集光环；12、太阳能板；13、滤光片；14、反光板；15、安装件；16、防水帽；17、内环。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例：
一种日光照明系统，包括控制器、采光罩1、导光筒2、漫射器3、调节器4、光强度传感器5、灯具6、滤光片13、太阳能板12、蓄电池以及防水帽16，调节器4、光强度传感器5、灯具6均与控制器电连接，其中：
采光罩1，包括罩体，罩体从下到上依次包括连接部7、第一采光部8以及第二采光部9，所述连接部7、第一采光部8以及第二采光部9一体成型且光滑过渡，它还包括反光板14，其中：
连接部7，其上设置有一圈内环17，并且内环17上设置有连接件，用于与导光筒2进行连接固定；
第一采光部8，其内部设置有多圈第一集光环10，并且多圈第一集光环10形成菲涅尔透镜，用于更好的采集光线，提高采光率；
第二采光部9，其内部设置有多圈第二集光环11，多圈第二集光环11形成菲涅尔透镜，用于更好的采集光线，提高采光率；
第一集光环10与第二集光环11的横截面均为锯齿形，而且第一采光部8的横截面侧边与水平面的夹角为A，A为60-80°，第二采光部9的横截面侧板与水平棉的夹角为B，B为30-60°，且A大于B；
反光板14，安装在罩体内，防止射入采光罩1内的光线反射散射或者反射出去；并且第一采光部8的内壁沿圆周分布设置有卡扣件，这个卡扣件是与反光板14匹配的，这样反光板14安装好之后是挡住一部分第一采光部8的，本具体实施例中反光板14安装好之后挡住了三分之一的第一采光部8的面积；并且反光板14上部设置有多个安装孔，与罩体内的卡扣件匹配，安装时只需要将安装孔扣入卡扣件内，然后反光板14另一端会与内环17相抵，实现反光板14的安装，拆卸时也只需要将安装孔从卡扣件内取出即可，拆装方便，可以根据安装地点以及具体时间来进行调节，灵活度较高；
导光筒2，为圆筒状，内部设置有反光膜，用于将采光罩1采集到的光线反射下去；
调节器4，设置在反光筒中下部，用于调节进光量，在本实施例中采用电机加蝶阀来实现，通过电机带动蝶阀转动，实现打开或者关闭，进而实现进光量的控制；
灯具6，用于在太阳光不足或者没有太阳光时进行补光作用的，为圆环状态，设置在漫射器3与调节器4之间的内壁圆周上，本实施主要采用可调的LED灯；
太阳能板12以及蓄电池，太阳能板12设置在日光照明系统的安装平台上，本实施例是安装在房顶，这样可以很好的接收到太阳光，然后将转化的电能储存在蓄电池中，供灯具6以及调节器4使用；
光强度传感器5，用于检测光强度，设置在导光筒2内，本具体实施例中采用光敏电阻来作为光强度传感器5，设置在漫射器3内部，这样可以很好的检测到即将射入室内的光强度；
防水帽16，连接部7上设置有供导光筒2连接的内环17，防水帽16一端固定在内环17与连接部7之间，防水帽16另一端固定在日光照明系统的安装位置，在本实施例中，防水帽16另一端固定在房顶上；
滤光片13，设置在导光筒2内，用于过滤阳光中的紫外线与红外线，这样照射出去的光线对人体无害，而且不会对室内加温，并且如果是冬天，需要对室内进行加温的，可以把滤光片13更换成只过滤紫外线的。
一种日光照明系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、设定光强度阈值范围，设定调节器的起始进光量，设定光照时间范围；然后获取实际时间，若实际时间处于光照时间范围，则跳转到步骤S2；若实际时间不处于光照时间范围，则步骤S2打开开关之后是直接控制灯具点亮到设定的光强度阈值范围；
S2、打开开关，调节器开启到设定的起始进光量状态，光强度传感器检测导光筒内的光强度，若检测到的光强度处于设定的阈值范围，则继续检测；若检测到的光强度大于设定的阈值范围，则跳转到步骤S3；若检测到的光强度小于设定的阈值范围，则跳转到步骤S4；
S3、调整调节器，使得进光量变小，同时光强度传感器持续检测光强度，若检测到光强度在设定的阈值范围，则停止调整调节器，然后返回步骤S2继续检测；
S4、调整调节器，使得进光量变大，同时光强度传感器持续检测光强度，若检测到光强度在设定范围，则停止调整调节器，然后返回步骤S2继续检测；若调节器调整到进光量最大时，光强度传感器检测到的光强度还是不在设定的阈值范围，则控制灯具启动，光强度传感器还需要检测光强度，若检测到的光强度处于设定的阈值范围，则返回步骤S2继续检测，若检测到的光强度处于设定的阈值范围之外，则调整灯具的光照强度，直到达到设定的阈值范围。
这里需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种日光照明系统，包括采光罩(1)、导光筒(2)以及漫射器(3)，且所述采光罩(1)、导光筒(2)以及漫射器(3)依次连接，其特征在于：它还包括控制器、调节器(4)、光强度传感器(5)以及灯具(6)，所述灯具(6)、光强度传感器(5)、调节器(4)均与控制器电连接，其中：
所述调节器(4)，设置在导光筒(2)内用于调节导光筒(2)内的进光面积；
光强度传感器(5)，设置在导光筒(2)内，用于检测采光罩(1)采集的太阳光的光强度；
控制器，用于接收光强度传感器(5)传输过来的光强度信号，并且控制调节器(4)以及灯具(6)工作；
所述采光罩(1)包括罩体，且所述罩体从下到上依次包括连接部(7)、第一采光部(8)以及第二采光部(9)，所述连接部(7)、第一采光部(8)以及第二采光部(9)一体成型且光滑过渡，且第一采光部(8)内部连续设置多圈第一集光环(10)，第二采光部(9)内部连续设置多圈第二集光环(11)。
2.根据权利要求1所述的日光照明系统，其特征在于：它还包括太阳能板(12)以及蓄电池，所述太阳能板(12)连接蓄电池，且所述蓄电池与控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的日光照明系统，其特征在于：所述灯具(6)为圆环状，且设置在漫射器(3)内表面的圆周上，且灯具(6)位于调节器(4)的下方。
4.根据权利要求3所述的日光照明系统，其特征在于：所述调节器(4)的下表面为镀涂有反射材料。
5.根据权利要求1所述的日光照明系统，其特征在于：所述导光筒(2)内设有用于过滤红外线与紫外线的滤光片(13)。
6.根据权利要求1所述的日光照明系统，其特征在于：它还包括反光板(14)，且所述罩体内部沿圆周均匀设置有多个供反光板(14)可拆式连接的安装件(15)。
7.根据权利要求1所述的日光照明系统，其特征在于：所述连接部(7)上设置有供导光筒(2)连接的内环(17)，且日光照明系统还包括防水帽(16)，所述防水帽(16)一端固定在内环(17)与连接部(7)之间，防水帽(16)另一端固定在日光照明系统的安装位置。
8.一种日光照明系统的控制方法，用于控制权利要求1-6中任意的日光照明系统，其特征在于，它包括以下步骤：
S1、设定光强度阈值范围，同时设定调节器的起始进光量；
S2、打开开关，调节器开启到设定的起始进光量状态，光强度传感器检测导光筒内的光强度，若检测到的光强度处于设定的阈值范围，则继续检测；若检测到的光强度大于设定的阈值范围，则跳转到步骤S3；若检测到的光强度小于设定的阈值范围，则跳转到步骤S4；
S3、调整调节器，使得进光量变小，同时光强度传感器持续检测光强度，若检测到光强度在设定的阈值范围，则停止调整调节器，然后返回步骤S2继续检测；
S4、调整调节器，使得进光量变大，同时光强度传感器持续检测光强度，若检测到光强度在设定范围，则停止调整调节器，然后返回步骤S2继续检测；若调节器调整到进光量最大时，光强度传感器检测到的光强度还是不在设定的阈值范围，则控制灯具启动。
9.根据权利要求8所述的日光照明系统的控制方法，其特征在于：步骤S4中，控制灯具启动后，光强度传感器还需要检测光强度，若检测到的光强度处于设定的阈值范围，则返回步骤S2继续检测，若检测到的光强度处于设定的阈值范围之外，则调整灯具的光照强度，直到达到设定的阈值范围。
10.根据权利要求8所述的日光照明系统的控制方法，其特征在于：步骤S1还需要设定光照时间范围，并且需要获取实际时间，若实际时间处于光照时间范围，则执行步骤S2；若实际时间不处于光照时间范围，则步骤S2打开开关之后是直接控制灯具点亮到设定的光强度阈值范围。
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