CN212029386U - 一种光纤阳光照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种光纤阳光照明装置，包括：采光装置，包括采光面板，采光面板上设置有采光组件及光照度传感器；导光装置，包括光纤耦合器和导光光纤，所述导光光纤通过光纤耦合器与采光组件相连接；追踪驱动装置，包括箱体，所述箱体内设置有分别连接光照度传感器的第一驱动机构第二驱动机构，所述第一驱动机构连接所述采光面板用于调整所述采光面板的方位角，所述第二驱动机构连接第一驱动机构用于调整所述采光面板的俯仰角。本实用新型的追踪驱动装置能够自动转动采光装置，追踪自然光更好的照射效果，做到采集到的自然光照明度始终保持在标准值之上，从而能够提高设备工作可靠性及运动性，便于设备进行调整，保证阳光跟踪的准确性。

Description

一种光纤阳光照明装置

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种光纤阳光照明装置。

背景技术

随着社会发展和人类物质生活的提高，照明能耗在能源总耗中所占比例越来越大。因此照明领域有着巨大的节能潜质,开发利用自然光作为功能性照明光源并应用于室内照明，对于当今社会显得尤为重要。

光纤照明系统是目前逐渐流行的一种新型照明装置，自然光具有取之不尽、用之不竭以及清洁和安全的特点，对于建筑照明的节能减排有很大的帮助。但是现在使用的光导照明系统装置笨重，体积较大，安装须对现有建筑结构改动较多，设备成本和安装成本较高，而且照明效果随着太阳位置的移动和天气环境的变化而改变，存在照明质量不稳定的缺点。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种能够准确跟踪阳光位置，便于设备调整，节能环保和照明质量稳定的光纤阳光照明装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种光纤阳光照明装置，包括：

采光装置，包括采光面板，采光面板上设置有采光组件及光照度传感器；

导光装置，包括光纤耦合器和导光光纤，所述导光光纤通过光纤耦合器与采光组件相连接；

追踪驱动装置，包括箱体，所述箱体内设置有分别连接光照度传感器的第一驱动机构第二驱动机构，所述第一驱动机构连接所述采光面板用于调整所述采光面板的方位角，所述第二驱动机构连接第一驱动机构用于调整所述采光面板的俯仰角。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一驱动机构包括转动座、转动轴及第一步进电机，所述转动座通过转动轴与箱体的前后侧壁转动连接，第一步进电机固定安装在转动座上，第一步进电机的输出轴延伸至箱体外部并与采光面板固定连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第二驱动机构包括固定座、半齿轮、直齿条、驱动齿轮及第二步进电机，所述直齿条侧壁固定设置有滑轨，箱体的侧壁上竖直设置有滑槽，所述直齿条通过滑轨与滑槽滑动连接，固定座与转动座远离第一步进电机的一端固定连接，半齿轮固定安装在固定座上且半齿轮与直齿条啮合连接，第二步进电机固定安装在箱体底部侧壁上，第二步进电机的输出轴与驱动齿轮固定连接，驱动齿轮与直齿条啮合连接。

进一步，优选的，所述箱体侧壁上开设有用于使第一步进电机输出轴上下运动的活动孔。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述光照度传感器包括两组第一光照度传感器及两组第二光照度传感器，两组第二光照度传感器沿采光面板的中心线对称分布且与第一步进电机的轴心线齐平，两组第二光照度传感器沿采光面板的中心线对称分布且与第一步进电机的轴心线垂直对称，所述箱体内还设置有单片机，所述单片机、第一光照度传感器、第二光照度传感器、第一步进电机及第二步进电机电性连接。

进一步，优选的，所述单片机通过与第一步进电机对应的第一光照度传感器所检测到的照度值，控制第一步进电机的动作；单片机通过与第二步进电机对应的第二光照度传感器所检测到的照度值，控制第二步进电机的动作。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述采光组件包括多个焦点聚光器，每个所述焦点聚光器底部从上往下均设置有红外滤光片、偏振器和复合抛物面聚光器。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述导光光纤为多支路光纤，所述光纤耦合器上耦合孔的直径与导光光纤的直径相同，所述光纤耦合器与复合抛物面聚光器相连接。

进一步，优选的，所述采光装置还包括透明密封罩，所述透明密封罩为半球形，扣在所述采光面板上。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

本实用新型公开的光纤阳光照明装置，通过设置采光面板，并利用采光组件用来将太阳光收集并转化成可进行照明使用的白光，通过导光光纤传输给需要照明的灯具终端，通过设置追踪驱动装置，通过采光装置上设置的光照度传感器的感应，当光照度传感器感应的照度值低于设定的标准值时，追踪驱动装置自动转动采光装置，追踪自然光更好的照射效果，做到采集到的自然光照明度始终保持在标准值之上，从而能够提高设备工作可靠性及运动性，便于设备进行调整，保证阳光跟踪的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的光纤阳光照明装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型公开的追踪驱动装置的立体结构示意图；

图3为本实用新型公开的第一驱动机构及第二驱动机构的结构示意图；

图4为本实用新型公开的采光装置的结构示意图；

图5为本实用新型所公开的采光装置的平面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2，本实用新型公开了一种光纤阳光照明装置，包括：

采光装置1，包括采光面板11，采光面板11上设置有采光组件12及光照度传感器13，其中，采光组件12用来聚焦并采集太阳光，并将太阳光转化为可供照明的自然光。光照度传感器13用来对环境中的光照强度进行检测。

导光装置2，包括光纤耦合器21和导光光纤22，导光光纤22通过光纤耦合器21与采光组件12相连接。用来将采光组件12采集的光线通过导光光纤22传递到照明灯具终端。

追踪驱动装置3，包括箱体31，箱体31内设置有第一驱动机构32及第二驱动机构33，第一驱动机构32连接所述采光面板11用于调整所述采光面板11的方位角，第二驱动机构33连接第一驱动机构32用于调整所述采光面板11的俯仰角。

采用上述技术方案，通过设置采光面板11，并利用采光组件12用来将太阳光收集并转化成可进行照明使用的白光，通过导光光纤22传输给需要照明的灯具终端，通过设置追踪驱动装置3，通过采光装置1上设置的光照度传感器13组件的感应，当光照度传感器13感应的照度值低于设定的标准值时，追踪驱动装置3自动转动采光装置1，追踪自然光更好的照射效果，做到采集到的自然光照明度始终保持在标准值之上，从而能够提高设备工作可靠性及运动性，便于设备进行调整，保证阳光跟踪的准确性。

参照附图3所示，具体的，第一驱动机构32包括转动座321、转动轴322及第一步进电机323，转动座321通过转动轴322与箱体31的前后侧壁转动连接，第一步进电机323固定安装在转动座321上，第一步进电机323的输出轴延伸至箱体31外部并与采光面板11固定连接。当光照度传感器13在采光面板11的方位角度上感应的照度值低于设定的标准值时，第一步进电机323获取光照度传感器13传输的信号，启动第一步进电机323转动，第一步进电机323按照一定的旋转角度调整采光面板11的方位角，以适应合适的太阳光角度。

在上述技术方案的基础上，为了调整采光面板11的俯仰角，本实施例所采用的第二驱动机构33包括固定座331、半齿轮332、直齿条333、驱动齿轮334及第二步进电机335，直齿条333侧壁固定设置有滑轨3331，箱体31的侧壁上竖直设置有滑槽311，直齿条333通过滑轨3331与滑槽311滑动连接，固定座331与安装座远离第一步进电机323的一端固定连接，半齿轮332固定安装在固定座331上且半齿轮332与直齿条333啮合连接，第二步进电机335固定安装在箱体31底部侧壁上，第二步进电机335的输出轴与驱动齿轮334固定连接，驱动齿轮334与直齿条333啮合连接。

采用这样的技术方案，当光照度传感器13在采光面板11的俯仰角度上感应的照度值低于设定的标准值时，第二步进电机335获取光照传感器传输的信号，启动第二步进电机335转动，第二步进电机335转动带动驱动齿轮334转动，驱动齿轮334与直齿条333啮合传动，直齿条333通过滑轨3331沿箱体31侧壁上的滑槽311上下移动，直齿条333在做直线运动的同时带动半齿轮332转动，从而驱动转动座321沿转动轴322上下运动，进而可以调整采光面板11的俯仰角，以适应合适的太阳光角度。

为了便于第一步进电机323带动采光装置1上下摆动，箱体31侧壁上开设有用于使第一步进电机323输出轴上下运动的活动孔313。由此以来，第一步进电机323绕转动轴322上下旋转的过程中，其输出轴可以在活动孔313中上下运动。

参照附图4所示，在本实施例中，光照度传感器13包括两组第一光照度传感器131及两组第二光照度传感器132，两组第二光照度传感器132沿采光面板11的中心线对称分布且与第一步进电机323的轴心线齐平，两组第二光照度传感器132沿采光面板11的中心线对称分布且与第一步进电机323的轴心线垂直对称，箱体31内还设置有单片机312，单片机312、第一光照度传感器131、第二光照度传感器132、第一步进电机323及第二步进电机335电性连接，单片机312通过与第一步进电机323对应的第一光照度传感器131所检测到的照度值，控制第一步进电机323的动作；单片机312通过与第二步进电机335对应的第二光照度传感器132所检测到的照度值，控制第二步进电机335的动作。

在上述技术方案的基础上，第一光照度传感器131及第二光照度传感器132的型号均为BH1705，其中两个相对设置的第一环境光照度传感器13用来检测采光面板11方位角度上的光照强度，并将感应到的照度值传到相连接的单片机312上，如果该照度值低于单片机312中设置的标准值，那么单片机312在接收到第一光照度传感器131信号后，会发出控制信号给第一步进电机323，第一步进电机323按照单片机312输出的旋转角度信号来调整采光面板11的方位角。两个相对设置的第二环境光照度传感器13用来检测采光面板11俯仰角度上的光照强度，并将感应到的照度值传到相连接的单片机312上，如果该照度值低于单片机312中设置的标准值，那么单片机312在接收到第二光照度传感器132信号后，会发出控制信号给第二步进电机335，第二步进电机335驱动第二驱动机构33工作，第二驱动机构33通过第一驱动机构32来调整采光面板11的俯仰角，从而使采光面板11准确的跟踪到太阳光，以匹配标准的光照强度，从而满足太阳光高效率的采集并转化。

参照附图5所示，在本实施例中，采光组件12包括多个焦点聚光器121，每个所述焦点聚光器121底部从上往下均设置有红外滤光片122、偏振器123和复合抛物面聚光器124。采用这样的技术方案，太阳光束摄入多个焦点聚光器121上，光线经过焦点聚光器121的聚焦后，并经过红外滤光片122滤去绝大部分红外光(热量占比最大)，而让其余波长的光通过，减少因汇聚太阳光产生的高温对光纤的损伤，也就能够延长光纤的使用寿命，过滤后的白光通过偏振器123，滤掉其他震动方向的光，只保留某个方向的偏振光，光线通过复合抛物面聚光器124，将指定接收角范围内的光线收集汇聚，并传输给导光光纤22。

进一步的，导光光纤22为多支路光纤，光纤材料为PMMA光纤，光纤直径为10mm；光纤耦合器21的耦合孔的直径与导光光纤22的直径相同,耦合孔的直径约为10mm。光纤耦合器21与复合抛物面聚光器124相连接，多条从复合抛物面聚光器124发出的光线通过光纤耦合器21的耦合孔进入到导光光纤22中，从而实现对终端照明灯具的点亮。

采光装置1还包括透明密封罩14，透明密封罩14为半球形，扣在所述采光面板11上。透明密封罩14用来对采光组件12进行保护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光纤阳光照明装置，其特征在于，包括：

采光装置(1)，包括采光面板(11)，采光面板(11)上设置有采光组件(12)及光照度传感器(13)；

导光装置(2)，包括光纤耦合器(21)和导光光纤(22)，所述导光光纤(22)通过光纤耦合器(21)与采光组件(12)相连接；

追踪驱动装置(3)，包括箱体(31)，所述箱体(31)内设置有分别连接光照度传感器(13)的第一驱动机构(32)及第二驱动机构(33)，所述第一驱动机构(32)连接所述采光面板(11)用于调整所述采光面板(11)的方位角，所述第二驱动机构(33)连接第一驱动机构(32)用于调整所述采光面板(11)的俯仰角。

2.如权利要求1所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：所述第一驱动机构(32)包括转动座(321)、转动轴(322)及第一步进电机(323)，所述转动座(321)通过转动轴(322)与箱体(31)的前后侧壁转动连接，第一步进电机(323)固定安装在转动座(321)上，第一步进电机(323)的输出轴延伸至箱体(31)外部并与采光面板(11)固定连接。

3.如权利要求2所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：所述第二驱动机构(33)包括固定座(331)、半齿轮(332)、直齿条(333)、驱动齿轮(334)及第二步进电机(335)，所述直齿条(333)侧壁固定设置有滑轨(3331)，箱体(31)的侧壁上竖直设置有滑槽(311)，所述直齿条(333)通过滑轨(3331)与滑槽(311)滑动连接，固定座(331)与转动座(321)远离第一步进电机(323)的一端固定连接，半齿轮(332)固定安装在固定座(331)上且半齿轮(332)与直齿条(333)啮合连接，第二步进电机(335)固定安装在箱体(31)底部侧壁上，第二步进电机(335)的输出轴与驱动齿轮(334)固定连接，驱动齿轮(334)与直齿条(333)啮合连接。

4.如权利要求3所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：所述箱体(31)侧壁上开设有用于使第一步进电机(323)输出轴上下运动的活动孔(313)。

5.如权利要求3所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：光照度传感器(13)包括两组第一光照度传感器(131)及两组第二光照度传感器(132)，两组第二光照度传感器(132)沿采光面板(11)的中心线对称分布且与第一步进电机(323)的轴心线齐平，两组第二光照度传感器(132)沿采光面板(11)的中心线对称分布且与第一步进电机(323)的轴心线垂直对称，所述箱体(31)内还设置有单片机，所述单片机、第一光照度传感器(131)、第二光照度传感器(132)、第一步进电机(323)及第二步进电机(335)电性连接。

6.如权利要求5所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：所述单片机通过与第一步进电机(323)对应的第一光照度传感器(131)所检测到的照度值，控制第一步进电机(323)的动作；单片机通过与第二步进电机(335)对应的第二光照度传感器(132)所检测到的照度值，控制第二步进电机(335)的动作。

7.如权利要求1所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：所述采光组件(12)包括多个焦点聚光器(121)，每个所述焦点聚光器(121)底部从上往下均设置有红外滤光片(122)、偏振器(123)和复合抛物面聚光器(124)。

8.如权利要求7所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：所述导光光纤(22)为多支路光纤，所述光纤耦合器(21)上耦合孔的直径与导光光纤(22)的直径相同，所述光纤耦合器(21)与复合抛物面聚光器(124)相连接。

9.如权利要求1所述的一种光纤阳光照明装置，其特征在于：所述采光装置(1)还包括透明密封罩(14)，所述透明密封罩为半球形，扣在所述采光面板(11)上。

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