CN200968548Y - 太阳光照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳光照明装置，其可以充分利用日光，结构简单，控制精度高，使用方便。本实用新型包括主凹面反射镜和副凹面反射镜组成的采光部件，主凹面反射镜和副凹面反射镜位于同一光轴上，主凹面反射镜上装有光接收机构，光接收机构通过光传输机构与照明部件连接，主凹面反射镜和副凹面反射镜与角度控制机构连接。

Description

太阳光照明装置

                            技术领域

本实用新型涉及一种能源照明装置，尤其是涉及一种太阳光照明装置。

                            背景技术

背景技术中，中国专利CN 1821653A提供的方法采用透镜组，将太阳光聚焦射入光纤的方法。这种方法采用的透镜在口径上受到限制，因为太大的口径的透镜不但体积大，重量大，而且由于聚焦角度相应增大，有可能超出光纤的数值孔径，造成光线穿透损失。所以不利于采集大面积的阳光。

中国专利CN 2744934Y提供的方法在主反射镜以外采用了大面积的反射镜，占用的空间较大，并且需要采用额外的稳固件。

中国专利CN 2692492Y提供的方法需要采用把整个设备包容在内的防护罩，而且采用了较多的透镜，而且由于采用了单一的光能—电能—光能转换的形式，使得能源利用率较低。

中国专利CN2392984Y提供的方法同样采用了大量的光学玻璃透镜和玻璃外壳，体积和重量都比较大，在多云天气下用于阳光追踪的传感器有可能失去作用。而整机采用了计算机控制的方式，系统更为复杂。

中国专利CN 1232950提供的方法采用的是机械方式运转的方式追踪太阳运行轨迹，但是该部件在夜晚仍然需要工作数小时才能复位，而且机械控制的方式并不能保证完全对准太阳运行的轨迹。

中国专利CN 104453A提供的方法同样采用了大量的透镜，重量和体积较大。

此外，有的报道也提出了其它用于跟踪太阳运行轨迹，采用光强度和红外强度原理的传感器和电子控制装置，但是由于实现技术上的问题和成本上的问题，实用性欠佳。

                        实用新型内容

本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种太阳光照明装置，其可以充分利用目光，结构简单，控制精度高，使用方便。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种太阳光照明装置，其特殊之处在于：包括主凹面反射镜和副凹面反射镜组成的采光部件，主凹面反射镜和副凹面反射镜位于同一光轴上，主凹面反射镜上装有光接收机构，光接收机构通过光传输机构(含光纤和/或光通道)与照明部件连接，主凹面反射镜和副凹面反射镜与角度控制机构连接。

上述光接收机构为光纤接收头。

上述光接收机构为光线通道。

上述主凹面反射镜的后方设有平面反射镜，平面反射镜与角度控制机构连接，平面反射镜与水平面的夹角为太阳垂直方位角的一半。

上述光线通道内装有光纤接收头或全反射或半反射镜。

上述主凹面反射镜为轴对称凹面镜或偏心凹面镜，副凹面反射镜为另一表面积较小的凹面镜。

上述角度控制机构包括水平转动座和俯仰转动座，水平转动座和俯仰转动座由步进电机或伺服电机驱动，步进电机或伺服电机由电子控制电路控制，水平转动座和俯仰转动座为齿轮机构、蜗轮蜗杆机构或齿条机构的一种或几种的组合。

上述装置上设有太阳能电池板，太阳能电池板与蓄电池组连接。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：

1、日光照明的光源直接来自阳光，不会受到石油能源供求的影响，而且由于不经过中间步骤的能源转化，清洁无污染，利用率高。

2、由于日光的本身特点，日光照明无频闪和偏色现象，优于人工照明光源。

3、日光照明还由于其安全性，也可以用于易燃易爆，水下，地下和电力传输不方便的场所。

                            附图说明

图1为本实用新型光纤连接式结构示意图。

图2为本实用新型光线通道连接式结构示意图。

图3为本实用新型光纤连接式结构光路示意图。

图4为本实用新型光线通道连接式结构光路示意图。

图5为本实用新型公式计算控制模式示意图。

图6为本实用新型数据库访问控制模式示意图。

图中，1-主凹面反射镜，2-副凹面反射镜，3-副凹面反射镜支撑杆，4-底座，5-水平转动座，6-立柱，7-俯仰转动座，8-光纤接收头，9-固定盘，10-光通道入口玻璃，11-旋转反光镜，12-固定反光镜(半反射)，13-固定反光镜(全反射)。

                        具体实施方式

参见图1和图3，本实用新型包括以下的光学系统：由一套或多套含主凹面反射镜1和副凹面反射镜2组成的采光部件，该采光部件在水平转动座5和俯仰转动座7的驱动下，始终对准太阳的方位。该采光部件的主凹面反射镜1为轴对称凹面镜或偏心凹面镜，副凹面反射镜2为另一表面积较小的凹面镜，安装在面对主凹面反射镜1的光轴焦距位置附近；主凹面反射镜1和副凹面反射镜2位于同一光轴上，主凹面反射镜1与俯仰转动座7连接，俯仰转动座7通过立柱6与底座4上的水平转动座5连接，在主凹面反射镜1和副凹面反射镜2之间为固定盘9，光纤接收头8装在固定盘9上，将副反射镜2汇聚到的光线通过光纤进行传输，副凹面反射镜2与固定盘9通过副凹面反射镜支撑杆3连接。

参见图2和图4，光线通道式结构与光纤结构基本一致，只是采用光通道取代光纤接收头，光通道前端设有光通道入口玻璃10，在主凹面反射镜1的后方装有平面反射镜，该反射镜和水平面的夹角β，在机械机构的控制下，始终保持太阳垂直方位角α的一半，即β＝α/2，或满足β＝135°-α/2的关系，在采用反射镜进行传输的情况下，在建筑上安装有垂直或水平的光线通道，该通道内部附有反光材料，在光通道内部安装有光纤接收头或全反射或半反射镜，将光线引入或反射入各自的光纤或光通道内。

与系统相连的照明部件为以下几种类型：

1、将光纤直接对准需要照明的位置；

2、将光纤或光纤束用透镜或透镜阵列聚光或分散后，投射到需要照明的位置：

3、将光线以一定角度投射表面有凸凹的透明表面上。

参见图3和图4，该光学系统的运行时，阳光由主反射镜反射汇聚到副反射镜上，该副反射镜再将光线反射汇聚到或以平行光的形式反射到光纤接受端或反射镜上。采用光纤传输的光线可经由光纤传输到光通道或直接传输到照明灯具上。采用反射镜的反射的光线可以直接反射至位于通道内的光纤接收头或一个或多个半反射镜或全反射镜上，接着再沿光纤或光通道传输至照明灯具上。

本实用新型包括角度控制机构，由步进电机或伺服电机驱动的控制采光部件水平转动的水平转动座和一个电机或伺服电机驱动的控制采光部件垂直俯仰运动的俯仰转动座，后者同时用于控制反光镜仰角。两种组件可以为现有的齿轮机构，蜗轮蜗杆机构或齿条机构的一种或几种的组合。该机械装置运行时，水平转动驱动电机和俯仰转动驱动电机以一定的间隔时间接收到来自电子控制系统的信号，两台电机分别带动水平转动和俯仰转动的机械机构运动到一定的角度，确保主反射镜和副反射镜的光轴始终指向太阳。

本实用新型包括一套电机控制的电子系统。该系统的功能可以采用以下两种电子控制电路。

参见图5，一是基于运算控制的电子控制电路，包括一个时间、经纬度设定单元，一个存储单元，计时单元和一个运算单元以及一个信号放大传送单元。预先将太阳方位的计算公式输入存储单元，另外将所在地的时区和经纬度，输入存储器。在时序电路的控制下，将时区值、时间和所在区域的经纬度，以及计算公式输入至运算单元，依次解算出水平转动电机和俯仰转动电机的控制信号值，再通过数模转换电路并放大后，传送至相应的电机。

参见图6，二是基于数据库访问的电子控制电路，包括一个时间设定单元，存储单元和一个数模转换放大单元。该存储单元内预先存储了以一定时间间隔(0-10分钟)，水平转动电机和俯仰电机的控制信号值组成的数据库，该数据库包括了不同季节以及不同时间下的数值。在时序电路的控制下，按照所在地区的定期读取储存单元内相应时间内对应的电机控制信号，放大后分别传送至相应的水平转动电机和俯仰转动电机。

本实用新型还可包括一套光电转化系统。该系统包括一组或多组太阳能电池板，连接一个或多个蓄电池组。在阳光照射下，太阳能电池板将光能转化成电能，满足整个装置的供电，此外，多余的电力还可以采用蓄电池储存起来，供阳光强度不足时，整个装置的供电和/或辅助的电力照明。

实际工作时，采光部件通过一对凹面镜将采集的阳光反射到光纤的接受端或反射镜上，然后经由光纤、光通道或反射镜将光线传递到反射照明灯具上或照明光纤上，为需要照明的空间提供光线。太阳跟踪部件通过电路定时向水平转动电机和俯仰运动电机间歇发送信号，电机驱动相应的机械部件改变采光部件的姿态，使之一直对准阳光。该设备的光电转换部件，包括太阳能电池板和蓄电池，可以为系统持续提供电力。

Claims (8)

1、一种太阳光照明装置，其特征在于：包括主凹面反射镜(1)和副凹面反射镜(2)组成的采光部件，主凹面反射镜(1)和副凹面反射镜(2)位于同一光轴上，主凹面反射镜(1)上装有光接收机构，光接收机构通过光传输机构与照明部件连接，主凹面反射镜(1)和副凹面反射镜(2)与角度控制机构连接。

2、根据权利要求1所述的太阳光照明装置，其特征在于：所述光接收机构为光纤接收头(8)。

3、根据权利要求2所述的太阳光照明装置，其特征在于：所述光接收机构为光线通道。

4、根据权利要求3所述的太阳光照明装置，其特征在于：所述主凹面反射镜(1)的后方设有平面反射镜，平面反射镜与角度控制机构连接，平面反射镜与水平面的夹角为太阳垂直方位角的一半。

5、根据权利要求4所述的太阳光照明装置，其特征在于：所述光线通道内装有光纤接收头或全反射或半反射镜。

6、根据权利要求5所述的太阳光照明装置，其特征在于：所述主凹面反射镜(1)为轴对称凹面镜或偏心凹面镜，副凹面反射镜(2)为另一表面积较小的凹面镜。

7、根据权利要求6所述的太阳光照明装置，其特征在于：所述角度控制机构包括水平转动座和俯仰转动座，水平转动座和俯仰转动座由步进电机或伺服电机驱动，步进电机或伺服电机由电子控制电路控制，水平转动座和俯仰转动座为齿轮机构、蜗轮蜗杆机构或齿条机构的一种或几种的组合。

8、根据权利要求7所述的太阳光照明装置，其特征在于：所述装置上设有太阳能电池板，太阳能电池板与蓄电池组连接。

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