TW201510410A - 引太陽光於植物箱照明裝置 - Google Patents

Abstract

一種引太陽光於植物箱照明裝置，利用追日引光器搭載集光器並安裝於戶外，將太陽光經由集光器聚於光纖之入口處，太陽光經由光纖導入室內而放光，作為植物箱照明。藉此，使本發明能直接引用太陽光，利用聚光功能將太陽光聚集於一光點於光纖入口處，並使太陽光進入光纖，故此裝置能有效收集屋外之太陽光，並將收集之太陽光線經由光纖導引至植物箱放光，進而可作為一種能有效運用太陽光直接應用於植物箱照明之方法，以達到節能省碳之目的。

Description

引太陽光於植物箱照明裝置

本發明係有關於一種引太陽光於植物箱照明裝置，尤指涉及一種能有效收集屋外之太陽光，並將收集之太陽光線經由光纖導引至植物箱放光之裝置。

隨著全世界對於溫室效應與能源危機之重視，如何更有效率地使用現有能源已成為全世界極度關心之話題，幾乎所有公家機關、公司行號及學校單位之照明，亦開始配合政府實行節能省碳政策，以降低能源消耗，也因此，相關之節能照明及太陽光照明設備亦隨之得到迅速發展。

現有植物箱之照明，以發光二極體（Light Emitting Diode, LED）或T5照明為主，但其有耗電及光譜不均之問題，而太陽光照明系統具有幾乎不耗電及光譜均勻之特點，可以解決上述問題。太陽光照明之方法可分為下列四類：

第一類，利用窗戶直接引太陽光，惟其缺點為植物箱遠離窗戶或非最上層將無法達成照明；

第二類，利用導管反射而導引至植物箱照明，惟其缺點為導管之體積太大且與植物箱連接及安裝不便；

第三類，利用太陽電池發電而以燈泡作照明，惟其缺點為光轉電、電轉光之多次轉換效率差；以及

第四類，利用太陽集光器及光纖導引至植物箱照明，惟其缺點為追日集光器為地面型，不易安裝於外牆，而且使用玻璃/石英光纖價格昂貴。

按，中華民國經濟部智慧財產局於2013年8月21日授權公告之專利號碼為I405928之太陽光光纖導引照明系統之專利案，如第６圖所示。該發明之太陽光光纖導引照明系統６，係由集光模組６１、追日控制器６２、雙軸追蹤機構６３、轉能與儲能系統６４、及光纖６５等組成，由追日控制器６２測光，使雙軸追蹤機構６３朝光動作，利於集光模組６１採光，藉由光纖６５導入屋使用，並由轉能與儲能系統６４發電供系統應用，完全無外部電力，達節能、省碳及綠能特色。

惟上述集光模組有些入射光線會因入射角度之關係，經側反光面後射出集光器，造成光線損失；上述追日控制器使用太陽位置感測器，會有感測器失效及不準確問題，導致追日功能失效；上述雙軸追蹤機構方位仰角之雙軸追蹤機構設計，將不利於小型化及掛壁型之設計；以及上述轉能與儲能系統對於太陽光照明系統助益不大，但卻增加其複雜性。因此，習用之太陽光光纖導引照明系統在安裝位置受限制，將不利於大樓安裝。

隨著照明技術日新又新，集光效率之提升，將成為未來設計集光器之發展目標，惟現有技術大多存有設備複雜、安裝不易且成本高等缺點。故，ㄧ般習用者係無法符合使用者於實際使用時提供一種高效能引導太陽光於植物箱照明之所需。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種高效能引太陽光於植物箱照明裝置，能有效收集屋外之太陽光，並將收集之太陽光線經由光纖導引至植物箱放光，進而可作為一種能有效運用太陽光直接應用於植物箱照明之方法，以達到節能省碳之目的。

本發明之次要目的係在於，提供一種使用薄型且輕量化之追日引光器，容易安裝於大樓外牆或屋頂，由大樓外牆至植物箱深處，使用光纖之距離短（長度不超過20公尺），可使光纖耗損低於30%之裝置。

本發明之另一目的係在於，提供一種使用光纖可以不受空間安裝限制，導光效能高之裝置。

本發明之另一目的係在於，提供一種使用重量輕之塑膠透鏡，令太陽光經由塑膠光纖導入植物箱之裝置。

本發明之另一目的係在於，提供一種植物箱上使用球形放光器，具有每一根光纖對每一株植物，可使太陽光線均勻照明於植物箱而達到高效能放光之裝置。

本發明之另一目的係在於，提供一種可直接利用太陽光作照明，具有節電，並能全光譜照射植物之裝置。

為達以上之目的，本發明係一種引太陽光於植物箱照明裝置，係包括數個集光器，每一集光器係包含一聚光杯、一設於該聚光杯內之聚光鏡、及一設於該聚光杯底端之光纖接頭，用以供太陽光中波長400nm～900nm之可見光通過；一追日引光器，為單軸之東西向驅動機構，其具有一外框，該外框上設有數個東西向驅動桿，每一東西向驅動桿係連接一東西向減速直流馬達，該東西向減速直流馬達係設於一馬達座上，而每一東西向驅動桿上係設有至少二集光器，藉該東西向減速直流馬達控制該東西向驅動桿轉動，使該集光器一直對著太陽，並導引太陽光進入該集光器；一追日控制器，係與該追日引光器相連，用以控制該追日引光器依太陽軌跡而轉動，並一直對準太陽；數條光纖，每一光纖包含一接收端以及一 導出端，係以該接收端設於該聚光杯底端之光纖接頭內，用以傳導太陽光之光線；以及一放光器，係設於一植物箱上，該放光器上設有數個放光器連接孔，以該些放光器連接孔承接該些光纖之 導出端，且每一光纖之 導出端為一球面，太陽光經由該些光纖至該些球面放射出均勻之太陽光而照明該植物箱。

於本發明上述實施例中，該東西向驅動桿係與該東西向減速直流馬達之軸心連結。

於本發明上述實施例中，該東西向減速直流馬達之馬達電線係與該追日控制器之輸出端相連。

於本發明上述實施例中，該追日控制器係具有一微處理器、一太陽位置感測器、及一H橋式驅動電路，以該微處理器為核心，由該太陽位置感測器偵測太陽位置，該微處理器依該太陽位置感測器之訊號，比較東西向太陽位置感測值，決定向東轉或向西轉後，經由控制該H橋式驅動電路以驅動該東西向減速直流馬達。

於本發明上述實施例中，該集光器係以一圓形凹槽裝設該聚光鏡，該聚光鏡上具有一透光之濾光膜，係為鍍膜物或直接為濾光聚光透鏡。

於本發明上述實施例中，該聚光鏡係為聚光幾何倍率至少為50倍以上之聚光鏡。

於本發明上述實施例中，該聚光杯係為塑膠材質，其內側鍍有一反射膜，該反射膜係為金屬薄膜，用以反射未進入該光纖之光。

於本發明上述實施例中，該光纖係為傳導光線之效率為每10公尺損耗小於30%之塑膠或液態材質之光纖。

於本發明上述實施例中，該太陽光透過每一光纖經由每一放光器連接孔而直接對該植物箱中每一株植物照明放光。

（本發明部分）

１‧‧‧追日引光器

１１‧‧‧外框

１２‧‧‧東西向驅動桿

１３‧‧‧東西向減速直流馬達

１４‧‧‧馬達座

２‧‧‧追日控制器

２１‧‧‧微處理器

２２‧‧‧太陽位置感測器

２３‧‧‧H橋式驅動電路

３‧‧‧集光器

３１‧‧‧聚光杯

３２‧‧‧聚光鏡

３３‧‧‧光纖接頭

３４‧‧‧反射膜

４‧‧‧光纖

４１‧‧‧接收端

４２‧‧‧導出端

４３‧‧‧球面

５‧‧‧放光器

５１‧‧‧放光器連接孔

（習用部分）

６‧‧‧太陽光光纖導引照明系統

６１‧‧‧集光模組

６２‧‧‧追日控制器

６３‧‧‧雙軸追蹤機構

６４‧‧‧轉能與儲能系統

６５‧‧‧光纖

第１圖，係本發明之基本架構示意圖。

第２Ａ圖，係本發明追日引光器之正視示意圖。

第２Ｂ圖，係本發明追日引光器之側視示意圖。

第３圖，係本發明之追日控制器示意圖。

第４圖，係本發明之集光器示意圖。

第５圖，係本發明之放光器示意圖。

請參閱『第１圖～第５圖』所示，係分別為本發明之基本架構示意圖、本發明追日引光器之正視示意圖、本發明追日引光器之側視示意圖、本發明之追日控制器示意圖、本發明之集光器示意圖、及本發明之放光器示意圖。如圖所示：本發明係一種引太陽光於植物箱照明裝置，至少包括一追日引光器１、一追日控制器２、數個集光器３、數條光纖４及一放光器５所構成。

上述所提之追日引光器１可搭載該些集光器３，具有追日功能。該追日引光器１如第２Ａ、２Ｂ圖所示，為單軸之東西向驅動機構，其具有一外框１１，該外框１１上設有數個東西向驅動桿１２，每一東西向驅動桿１２係連接一東西向減速直流馬達１３，該東西向驅動桿１２係與該東西向減速直流馬達１３之軸心連結，該東西向減速直流馬達１３係設於一馬達座１４上，而每一東西向驅動桿１２上係設有至少二集光器３，藉該東西向減速直流馬達１３控制該東西向驅動桿１２轉動，使該集光器３一直對著太陽，並導引太陽光進入該集光器３。

該追日控制器２之輸出端係與該追日引光器１之東西向減速直流馬達１３之馬達電線相連。如第３圖所示，該追日控制器２具有一微處理器２１、一太陽位置感測器２２、及一H橋式驅動電路２３，其以該微處理器２１為核心，由該太陽位置感測器２２偵測太陽位置，該微處理器２１依該太陽位置感測器２２之訊號，比較東西向太陽位置感測值，決定向東轉或向西轉後，經由控制該H橋式驅動電路２３以驅動該東西向減速直流馬達１３，使該追日引光器１依太陽軌跡而轉動，並一直對準太陽，而能將該集光器３移動至藉由該微處理器２１確定之聚焦位置。

該集光器３如第４圖所示，係包含一聚光杯３１、一設於該聚光杯３１內之聚光鏡３２、及一設於該聚光杯３１底端之光纖接頭３３，用以供太陽光中波長400nm～900nm之可見光通過。其中，該聚光杯３１係呈圓錐狀之塑膠材質者，其內側鍍有一反射膜３４，該反射膜３４係為金屬薄膜，用以反射未進入該光纖４之光；並且，該聚光杯３１上具有圓形凹槽可裝設該聚光鏡３２，該聚光鏡３２係由最上層具透光之濾光膜（圖中未示）形成僅有400nm～900nm之可見光通過之濾光功能，其可為鍍膜物或直接為濾光聚光透鏡，該聚光鏡３２並以聚光幾何倍率至少為50倍以上者，作為聚光鏡。

該光纖４如第４、５圖所示，係包含一接收端４１以及一 導出端４２，該光纖４之接收端４１係設於該聚光杯３１底端呈圓柱形空槽狀之光纖接頭３３內，用以傳導太陽光之光線。其中，該光纖４係為傳導光線之效率為每10公尺損耗小於30%之塑膠或液態材質之光纖。

該放光器５係設於一植物箱上，其為一平板，如第５圖所示，該放光器５上設有數個放光器連接孔５１，以該些放光器連接孔５１承接該些光纖４之 導出端 ４２，且每一光纖４之 導出端 ４２為一球面４３，太陽光經由該些光纖４至該些球面４３放射出均勻之太陽光而照明該植物箱。如是，藉由上述揭露之結構構成一全新之引太陽光於植物箱照明裝置。

當運用時，由該追日控制器２控制該追日引光器１能一直對準太陽，使該追日引光器１引導太陽光進入該集光器３，太陽光透過該集光器３２進入該光纖４，並將該光纖４連線至該植物箱上之放光器５，與該放光器連接孔５１相連，太陽光經由該光纖４至該球面４３放射而照明植物箱，使每一光纖４對每一株植物高效能放光，以達到節能省碳之目的。

本發明提供一種高效能引太陽光於植物箱照明裝置，能直接引用太陽光，利用聚光功能將太陽光聚集於一光點於光纖入口處，並使太陽光進入光纖，故此裝置能有效收集屋外之太陽光，並將收集之太陽光線經由光纖導引至植物箱放光，進而可作為一種能有效運用太陽光直接應用於植物箱照明之方法，以達到節能省碳之目的。本發明之特徵係利用追日引光器搭載集光器並安裝於戶外，將太陽光經由集光器聚於光纖之入口處，太陽光經由光纖導入室內而放光，作為植物箱照明。據此，本發明之特色在於：

1.薄型且輕量化之追日引光器，容易安裝於大樓外牆或屋頂，由大樓外牆至植物箱深處，使用光纖之距離短（長度不超過20公尺），可使光纖耗損低於30%。

2.使用光纖可以不受空間安裝限制，導光效能高。

3.使用重量輕之塑膠透鏡，令太陽光經由塑膠光纖導入植物箱。

4.植物箱上使用球形放光器，具有每一根光纖對每一株植物，使太陽光線均勻照明於植物箱，達到高效能放光。

5.可直接利用太陽光作照明，具有節電，並能全光譜照射植物。

綜上所述，本發明係一種引太陽光於植物箱照明裝置，可有效改善習用之種種缺點，能直接引用太陽光，利用聚光功能將太陽光聚集於一光點於光纖入口處，並使太陽光進入光纖，經由光纖導引至植物箱放光，而能有效運用太陽光直接應用於植物箱照明，以達到節能省碳之目的，進而使本發明之産生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧追日引光器

2‧‧‧追日控制器

3‧‧‧集光器

4‧‧‧光纖

5‧‧‧放光器

Claims (9)

1. 【第１項】

   一種引太陽光於植物箱照明裝置，係包括：
   數個集光器，每一集光器係包含一聚光杯、一設於該聚光杯內之聚光鏡、及一設於該聚光杯底端之光纖接頭，用以供太陽光中波長400nm～900nm之可見光通過；
   一追日引光器，為單軸之東西向驅動機構，其具有一外框，該外框上設有數個東西向驅動桿，每一東西向驅動桿係連接一東西向減速直流馬達，該東西向減速直流馬達係設於一馬達座上，而每一東西向驅動桿上係設有至少二集光器，藉該東西向減速直流馬達控制該東西向驅動桿轉動，使該集光器一直對著太陽，並導引太陽光進入該集光器；
   一追日控制器，係與該追日引光器相連，用以控制該追日引光器依太陽軌跡而轉動，並一直對準太陽；
   數條光纖，每一光纖包含一接收端以及一導出端，係以該接收端設於該聚光杯底端之光纖接頭內，用以傳導太陽光之光線；以及
   一放光器，係設於一植物箱上，該放光器上設有數個放光器連接孔，以該些放光器連接孔承接該些光纖之導出端，且每一光纖之導出端為一球面，太陽光經由該些光纖至該些球面放射出均勻之太陽光而照明該植物箱。
2. 【第２項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該東西向驅動桿係與該東西向減速直流馬達之軸心連結。
3. 【第３項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該東西向減速直流馬達之馬達電線係與該追日控制器之輸出端相連。
4. 【第４項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該追日控制器係具有一微處理器、一太陽位置感測器、及一H橋式驅動電路，以該微處理器為核心，由該太陽位置感測器偵測太陽位置，該微處理器依該太陽位置感測器之訊號，比較東西向太陽位置感測值，決定向東轉或向西轉後，經由控制該H橋式驅動電路以驅動該東西向減速直流馬達。
5. 【第５項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該集光器係以一圓形凹槽裝設該聚光鏡，該聚光鏡上具有一透光之濾光膜，係為鍍膜物或直接為濾光聚光透鏡。
6. 【第６項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該聚光鏡係為聚光幾何倍率至少為50倍以上之聚光鏡。
7. 【第７項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該聚光杯係為塑膠材質，其內側鍍有一反射膜，該反射膜係為金屬薄膜，用以反射未進入該光纖之光。
8. 【第８項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該光纖係為傳導光線之效率為每10公尺損耗小於30%之塑膠或液態材質之光纖。
9. 【第９項】

   依申請專利範圍第１項所述之引太陽光於植物箱照明裝置，其中，該太陽光透過每一光纖經由每一放光器連接孔而直接對該植物箱中每一株植物照明放光。