專利名稱:利用陽(yáng)光進(jìn)行室內(nèi)照明的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種將陽(yáng)光傳導(dǎo)至室內(nèi)的陽(yáng)光采光裝置,尤其是一種可以自動(dòng)跟蹤太陽(yáng),將太陽(yáng)直射光匯聚并濾除部分紫外線和紅外線后傳輸?shù)绞覂?nèi)用做照明的裝置,屬太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在室內(nèi)盡可能多地使用陽(yáng)光不僅可以節(jié)省大量能源,而且可以提高室內(nèi)的環(huán)境品質(zhì)。伴隨著人類建造房屋的歷史,采光就一直是建筑領(lǐng)域在設(shè)計(jì)和建造時(shí)所必須考慮的重要因素。太陽(yáng)光的照射角度是隨著時(shí)間的變化不斷改變的,并且不同的季節(jié)、不同的氣候太陽(yáng)光的照射情況都會(huì)變化,所以對(duì)于一個(gè)建筑,不同時(shí)間的采光量及光照角度是不同的。太陽(yáng)光的這種變化特性不能滿足人們?cè)谌臻g進(jìn)行工作的需求,所以現(xiàn)代建筑物-尤其是城市建筑中,往往在外界陽(yáng)光普照的時(shí)候,還在利用人造光源進(jìn)行照明。另外,科學(xué)研究證實(shí),自然光對(duì)人體健康非常有益,并且在自然光線照明的環(huán)境中人的工作效率會(huì)有較大的提高。因此,將太陽(yáng)光用于照明,不僅可以節(jié)省大量的能源,而且有益于人體健康。
現(xiàn)有的主動(dòng)型陽(yáng)光采光裝置一般由聚光器、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置、傳感器、控制器以及光傳輸裝置等幾個(gè)部分構(gòu)成,這些裝置往往成本較高,而且不能滿足高樓層、大面積建筑內(nèi)照明的需求,導(dǎo)致不適合市場(chǎng)化推廣。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn),日本三洋電機(jī)株式會(huì)社于1996年3月27日公開(kāi)了在中國(guó)的專利申請(qǐng),申請(qǐng)?zhí)枮?5107312.5,名稱為“太陽(yáng)光采光裝置及控制該太陽(yáng)光采光裝置的太陽(yáng)光采光控制裝置”,文中介紹了該采光裝置是將多塊棱鏡板按規(guī)定間隔安裝在采光器內(nèi)旋轉(zhuǎn),根據(jù)太陽(yáng)的高度和方位控制棱鏡板的棱鏡角,使得太陽(yáng)光始終按照一個(gè)固定的方向被折射。整個(gè)裝置由棱鏡板、同棱鏡板相匹配的驅(qū)動(dòng)裝置、支持裝置和采光控制裝置構(gòu)成。該裝置的主要缺陷在于只適用于直接處于建筑物屋頂下面樓層的房間;在早晨和黃昏時(shí)刻,陽(yáng)光的光照強(qiáng)度相對(duì)較小,由于該裝置光接收面同陽(yáng)光直射光之間夾角較大,所以這些時(shí)刻能夠?qū)胧覂?nèi)的光很少,而這些時(shí)刻是建筑內(nèi)采光最為不足的,主要是因?yàn)樵撗b置的采光面只有一維方向的轉(zhuǎn)動(dòng),不能最大限度利用采光面的有效面積。另外,該裝置安裝在建筑的頂部,為了獲得較大的光收集量并將光傳輸?shù)绞覂?nèi),需要在建筑頂部鑿開(kāi)與光接受面面積相等的孔洞,這將破壞建筑頂部的建筑結(jié)構(gòu),而且,開(kāi)的孔洞越大,其成本也就越高,同時(shí)孔洞過(guò)大還帶來(lái)安全隱患問(wèn)題,因?yàn)楸I賊很容易從裝置的孔洞進(jìn)入室內(nèi)。所以,該項(xiàng)產(chǎn)品的市場(chǎng)化可行性較小。
日本的森敬在中國(guó)公開(kāi)了申請(qǐng)?zhí)枮?9102552,名稱為“太陽(yáng)光線匯集裝置”的專利,該裝置利用自動(dòng)控制原理使作為光線收集單元的透鏡始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),透鏡將太陽(yáng)的直射光匯聚到較小的面積,由光導(dǎo)纖維傳輸?shù)浇ㄖ飪?nèi)需要采光的場(chǎng)所。雖然光導(dǎo)纖維的光傳輸效率較高,而且比較柔軟利于安裝,但其成本高昂。目前一些研究機(jī)構(gòu)采用塑料光導(dǎo)纖維或液芯光導(dǎo)纖維來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多組份玻璃光纖和石英光纖進(jìn)行光的傳輸以降低光纖成本,但塑料光導(dǎo)纖維在陽(yáng)光中紫外線的照射下易老化,壽命較短;液芯光纖耐溫性較差,使用長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng),效果亦不理想。
以上兩種裝置均不能滿足高樓層、大面積建筑的需求,而這種高樓層、大面積的建筑是現(xiàn)代城市中最為普遍的建筑形式,也是對(duì)采光需求最迫切的建筑形式,所以以上兩種裝置并不能很好地適應(yīng)目前市場(chǎng)需求。另外,陽(yáng)光采光裝置一般都需要安裝在建筑物頂部,對(duì)于高樓層建筑,建筑內(nèi)的單位場(chǎng)所平均分配到的建筑頂部面積是有限的,所以傳統(tǒng)的安裝在建筑背陽(yáng)側(cè)的反射型采光裝置所采集的陽(yáng)光資源就更加有限,不能滿足大面積采光的需求。
在自動(dòng)控制方面,現(xiàn)有的主動(dòng)型陽(yáng)光照明設(shè)備一般通過(guò)以下兩種原理實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤一種是利用時(shí)鐘計(jì)算控制??刂葡到y(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)鐘程序驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)等驅(qū)動(dòng)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)采光設(shè)備對(duì)太陽(yáng)高度角和方位角的兩維跟蹤。這種控制方法主要應(yīng)用在對(duì)跟蹤精度要求較低的場(chǎng)所,主要是因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)中的時(shí)鐘一般同太陽(yáng)時(shí)之間存在誤差,而且這種誤差有積累效應(yīng)。
另一種目前應(yīng)用比較廣泛的方法是利用感光探測(cè)反饋控制來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)定太陽(yáng)的位置,通過(guò)反饋控制原理實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤,確切地說(shuō),是實(shí)現(xiàn)對(duì)最強(qiáng)光信號(hào)的跟蹤。相對(duì)于時(shí)鐘計(jì)算控制來(lái)說(shuō),這種控制方法比較準(zhǔn)確,但也存在以下缺點(diǎn)如果天空被云遮住,控制系統(tǒng)得不到傳感器的輸入信號(hào),將沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的連續(xù)追蹤。在多云的天氣狀況時(shí),云的邊緣部分亮度可能成為最強(qiáng)光光遠(yuǎn),這時(shí)系統(tǒng)所追蹤的將不是太陽(yáng)位置,如果裝置中所安裝的傳感器數(shù)量較少,所覆蓋的方位角范圍小,那么等到太陽(yáng)出來(lái)后,控制系統(tǒng)很可能沒(méi)有辦法繼續(xù)追蹤太陽(yáng)的位置,而且這種跟蹤方法容易使室內(nèi)出現(xiàn)忽明忽暗的情況。
這兩種兩維跟蹤控制方式均不能很好地滿足本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)大面積采光控制的需求。
另外一個(gè)值得注意的事實(shí)是現(xiàn)有的陽(yáng)光照明裝置對(duì)于引入室內(nèi)太陽(yáng)光光譜沒(méi)有進(jìn)行有效的控制。陽(yáng)光中除了可見(jiàn)光以外,還含有大量的紅外線和紫外線,其中紅外線的熱能較高,如果在天氣炎熱的季節(jié)將紅外線不加選擇地引導(dǎo)至室內(nèi),無(wú)疑會(huì)使室內(nèi)溫度升高,增加制冷能耗,在這種情況下不僅不能節(jié)省能源,反而會(huì)增加能源消耗;陽(yáng)光中含有大量紫外線,如果不加選擇地將紫外線引入室內(nèi),就會(huì)對(duì)人體造成傷害。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的是為了克服以上提及設(shè)備的問(wèn)題和不足,提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的陽(yáng)光采光照明裝置,該裝置不僅能夠適應(yīng)多種建筑形式,滿足大面積建筑的采光需求,將陽(yáng)光傳輸?shù)饺魏涡枰膱?chǎng)所,而且可以最大限度地利用設(shè)備的光接收面積,同時(shí)最大限度地利用建筑物頂部或向陽(yáng)側(cè)墻壁的有限資源。裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠,不會(huì)使室內(nèi)出現(xiàn)忽明忽暗的現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于對(duì)引入室內(nèi)的陽(yáng)光的光譜進(jìn)行選擇,避免在天氣炎熱的季節(jié)引入過(guò)多的紅外線而引起室內(nèi)溫度的升高和引入過(guò)多的紫外線對(duì)人體造成傷害。
本發(fā)明的再進(jìn)一步目的在于提供一種將陽(yáng)光中需要濾除的紅外線轉(zhuǎn)化為電能,為設(shè)備的驅(qū)動(dòng)提供輔助能量來(lái)源的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的后通道式聚光采光裝置由兩維跟蹤器、安裝在兩維跟蹤器上的聚光器、安裝在聚光器上的二次反射器、安裝在聚光器上的兩維調(diào)節(jié)三次反射器、安裝在建筑物上的兩維調(diào)節(jié)四次反射器、安裝在需要采光場(chǎng)所窗外的五次反射鏡、感光傳感器、編碼器、中央控制系統(tǒng)組成。裝置的主要功能是將大面積聚光器匯聚后的光校正為平行光后利用反射原理進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。
聚光器的光反射面為拋物面,二次反射器安裝在聚光器的焦點(diǎn)附近,平行于聚光器拋物面幾何軸的太陽(yáng)直射光線經(jīng)過(guò)聚光器反射后發(fā)生匯聚,匯聚后的光通過(guò)反射面為拋物面的二次反射器的反射作用將匯聚后的光變?yōu)槠叫泄?,這束平行光以與太陽(yáng)直射光相同的矢量方向傳輸?shù)絻删S調(diào)節(jié)三次反射鏡,兩維調(diào)節(jié)三次反射器對(duì)反射鏡面的光學(xué)角度進(jìn)行調(diào)節(jié),將光反射到兩維調(diào)節(jié)四次反射器,通過(guò)兩維調(diào)節(jié)四次反射器的反射鏡反射到五次反射鏡,通過(guò)五次反射鏡將光分散地反射到室內(nèi)的天花板上實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的照明。建筑物邊緣只安裝面積較小的反射鏡反射匯聚后的平行光,不僅可以有效降低成本,而且也充分利用了建筑物頂部有限的使用資源。
二次反射鏡和兩維調(diào)節(jié)三次反射器的反射鏡鏡面進(jìn)行冷鏡鍍膜(cold mirror coating)處理,通過(guò)這種鍍膜方法使得90%的可見(jiàn)光被反射,80%的紅外光透過(guò)反射鏡面并被安裝在反射鏡面后方的光伏電池轉(zhuǎn)化為電能。在兩維調(diào)節(jié)三次反射鏡設(shè)備的外部安裝有防護(hù)罩,防護(hù)罩由可以吸收紫外線的透明物質(zhì)制成,如玻璃、有機(jī)玻璃等,可以采用已經(jīng)商品化的產(chǎn)品,利用防護(hù)罩吸收90%的紫外線。
后通道式聚光采光裝置的聚光器安裝在兩維跟蹤器上,跟蹤器中包括兩個(gè)執(zhí)行電機(jī),其中一個(gè)負(fù)責(zé)控制聚光器水平方向的運(yùn)動(dòng),為水平電機(jī);另一個(gè)執(zhí)行電機(jī)負(fù)責(zé)控制聚光器俯仰方向的運(yùn)動(dòng),為俯仰電機(jī)??刂葡到y(tǒng)控制兩個(gè)電機(jī)并通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使聚光器始終正對(duì)太陽(yáng)直射光方向。執(zhí)行電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。執(zhí)行電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)跟蹤器的機(jī)械機(jī)構(gòu),減速機(jī)構(gòu)具有鎖死功能,可以選擇蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)和絲桿螺母結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
后通道式聚光采光器中使用的兩維調(diào)節(jié)反射鏡的基本結(jié)構(gòu)相同,根據(jù)安裝位置的不同對(duì)外形和尺寸做相應(yīng)的調(diào)整。反射鏡由三個(gè)支撐點(diǎn)確定位置,其中兩個(gè)支撐點(diǎn)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)分別連接在兩個(gè)安裝在機(jī)座上的力矩型執(zhí)行電機(jī)軸上,另外一個(gè)支撐點(diǎn)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接在機(jī)座的固定支架上。電機(jī)能夠順應(yīng)外力在兩維方向改變位置,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為絲桿螺母機(jī)構(gòu),其中螺母固定在執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)子上,當(dāng)執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)絲桿垂直于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向前進(jìn)或后退,通過(guò)萬(wàn)向節(jié)拉動(dòng)反射鏡,將反射鏡反射面調(diào)整到預(yù)定角度。執(zhí)行電機(jī)可以為直流電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
裝置中使用的每個(gè)執(zhí)行電機(jī)均安裝編碼器,編碼器采用旋轉(zhuǎn)變壓器或光電編碼器,編碼器的作用是每當(dāng)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度,編碼器輸出一個(gè)脈沖至處理器,處理器將脈沖數(shù)量對(duì)應(yīng)于每個(gè)編碼器進(jìn)行存儲(chǔ),并根據(jù)這些累積的脈沖數(shù)來(lái)確定對(duì)應(yīng)執(zhí)行電機(jī)所帶動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)的位置。
裝置的工作是通過(guò)控制系統(tǒng)的控制下完成的,具體控制方式如下系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤是通過(guò)時(shí)鐘計(jì)算控制和感光傳感器反饋相結(jié)合實(shí)現(xiàn)雙重控制的,主要的目的是提高裝置的跟蹤精度,防止室內(nèi)出現(xiàn)忽明忽暗的情況。為了降低設(shè)備成本,可以采用單一的感光傳感反饋控制或時(shí)鐘計(jì)算控制達(dá)到使用效果。雙重控制過(guò)程為感光傳感器平均分布安裝在聚光器焦點(diǎn)附近,并且同匯聚后的光線距離相等。在晴朗的天氣,多個(gè)感光傳感器在聚光器垂直于太陽(yáng)直射光時(shí)都不會(huì)接收到聚光器匯聚后的光線,所產(chǎn)生的光強(qiáng)度信號(hào)相同,當(dāng)太陽(yáng)位置發(fā)生變化后,聚光器匯聚的光偏離聚光器的光學(xué)軸,照射在其中一部分感光傳感器上,這些傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)發(fā)生變化,中央處理器通過(guò)比較每個(gè)感光傳感器發(fā)送信號(hào)的大小判斷聚光器偏離太陽(yáng)直射光的方向,然后給兩維跟蹤器相應(yīng)的執(zhí)行電機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào),執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩維跟蹤器,使聚光器重新垂直于太陽(yáng)直射光。同時(shí),中央處理器接收到來(lái)自兩維跟蹤器執(zhí)行電機(jī)上的編碼器發(fā)回的脈沖,通過(guò)存儲(chǔ)器中脈沖數(shù)的累積獲得聚光器位置信息。中央控制器利用系統(tǒng)時(shí)鐘所提供的地方時(shí)間和以及當(dāng)?shù)鼐暥刃畔⒗靡韵鹿接?jì)算出每一時(shí)刻太陽(yáng)的高度角和方位角sin(h)=sina()×sin(δ)+cos()×cos(δ)×cos(ωt) (1)太陽(yáng)高度角h計(jì)算其中示當(dāng)?shù)鼐暥龋谋硎境嗑暯?,ω表示太?yáng)時(shí)角,t表示時(shí)間。
太陽(yáng)方位角A計(jì)算sin(A)=cos(δ)sin(ωt)cos(h)----(2)]]>當(dāng)采用此公式計(jì)算出的結(jié)果大于1時(shí),或sin(A)的絕對(duì)值較小時(shí),改用下式計(jì)算 每隔一定時(shí)間(30秒到30分鐘),中央控制器通過(guò)程序計(jì)算出此時(shí)太陽(yáng)的方位角和高度角,與前一時(shí)間段太陽(yáng)的方位角和高度角求差,如果在這段時(shí)間內(nèi)感光傳感器沒(méi)有誤差信號(hào)返回,則說(shuō)明此時(shí)沒(méi)有太陽(yáng)直射光,太陽(yáng)可能已經(jīng)被云層遮擋,中央處理器根據(jù)這段時(shí)間的方位角和高度角的變化差值計(jì)算兩維跟蹤器中執(zhí)行電機(jī)應(yīng)該運(yùn)行的角度,然后向兩維跟蹤器的執(zhí)行電機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào),并根據(jù)安裝在電機(jī)軸上的編碼器判斷電機(jī)的運(yùn)行位置情況。通過(guò)這種方式我們可以實(shí)現(xiàn)全天候?qū)μ?yáng)位置的跟蹤,尤其在多云的天氣里,當(dāng)太陽(yáng)在一段時(shí)間內(nèi)被云層遮擋后,裝置仍然能夠根據(jù)時(shí)鐘計(jì)算控制原理繼續(xù)對(duì)太陽(yáng)位置進(jìn)行追蹤,等到太陽(yáng)重新出來(lái)后,能夠馬上繼續(xù)進(jìn)行陽(yáng)光的采集,不會(huì)有無(wú)法跟蹤的情況發(fā)生,從而提高了設(shè)備的可靠性。
中央控制器在控制兩維跟蹤裝置對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤的同時(shí),需要對(duì)兩維調(diào)節(jié)三次反射器和兩維調(diào)節(jié)四次反射器的反射鏡進(jìn)行光學(xué)角度的調(diào)節(jié),這一調(diào)節(jié)動(dòng)作是通過(guò)安裝在兩維調(diào)節(jié)反射鏡上的兩個(gè)執(zhí)行電機(jī)帶動(dòng)絲桿實(shí)現(xiàn)的。中央控制器根據(jù)記錄在存儲(chǔ)器中兩維跟蹤器中俯仰電機(jī)和水平電機(jī)編碼器累積的數(shù)值來(lái)判斷當(dāng)前聚光器的位置情況,通過(guò)固定的算法計(jì)算出每個(gè)兩維調(diào)節(jié)器的每個(gè)電機(jī)應(yīng)該所處位置,并通過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)每個(gè)電機(jī),并通過(guò)編碼器反饋得到每個(gè)兩維可調(diào)反射器反射鏡位置。
裝置的所有控制系統(tǒng)均通過(guò)中央控制器控制。當(dāng)一個(gè)建筑物中應(yīng)用的聚光采光器數(shù)量和種類較多時(shí),可以采用一個(gè)工業(yè)控制終端對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理,這樣即可以降低整體擁有成本,而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整棟建筑采光的統(tǒng)一控制;如果采用的設(shè)備較少時(shí),可以采用每個(gè)設(shè)備安裝一套單獨(dú)的控制單元--單片機(jī)的方式,降低設(shè)備管理需求的同時(shí)也降低成本。這些控制所需硬件產(chǎn)品均有工業(yè)控制領(lǐng)域市場(chǎng)化產(chǎn)品,按照以上的控制原理可以方便地以多種方式搭建成控制系統(tǒng)。
在后通道式聚光采光裝置的基礎(chǔ)上,本發(fā)明還為樓層數(shù)量較少,層面積大,有條件使用陽(yáng)光采光管道采光的建筑設(shè)計(jì)了前通道式聚光采光裝置。前通道式聚光采光器的光學(xué)部分由聚光器,安裝在聚光器上的光學(xué)臺(tái)錐,安裝在光學(xué)臺(tái)錐上的匯聚透鏡,安裝在光學(xué)臺(tái)錐上的兩維調(diào)節(jié)二次反射器,貫穿建筑物頂部的光路通道組成。拋物面聚光器將太陽(yáng)直射光反射后匯聚,光學(xué)臺(tái)錐放置在聚光器焦點(diǎn)附近,安裝在光學(xué)臺(tái)錐上的匯聚透鏡將聚光器匯聚后的光折射為平行光,這束匯聚后的平行光經(jīng)過(guò)兩維調(diào)節(jié)二次反射器的反射鏡反射到光路通道,經(jīng)過(guò)光路通道進(jìn)入室內(nèi)發(fā)散后直接用做照明。前通道式聚光采光裝置的兩維調(diào)節(jié)二次反射器反射鏡表面經(jīng)過(guò)冷鏡鍍膜處理,并在光路通道接收光的部分使用可以吸收紫外線的透明物質(zhì),達(dá)到濾除紅外線和紫外線的目的。
在本發(fā)明上述方案基礎(chǔ)上的更進(jìn)一步改進(jìn)是在前通道式聚光采光器的光通路管道入口處安裝光導(dǎo)纖維束,由兩維調(diào)節(jié)二次反射器反射來(lái)的光直接耦合進(jìn)光纖,由光纖將光傳輸?shù)叫枰膱?chǎng)所;在后通道式聚光采光器中用光纖耦合器取代五次反射鏡,由兩維調(diào)節(jié)四次反射器的反射鏡傳輸過(guò)來(lái)的光由光纖耦合器的聚光鏡匯聚后,耦合在光導(dǎo)纖維的入射端,通過(guò)光導(dǎo)纖維將光傳輸?shù)叫枰膱?chǎng)所。光導(dǎo)纖維束的特點(diǎn)是柔軟,光傳輸效率高,單位面積載光通量大,具有靈活的安裝方式,可以滿足不同的照明需求,對(duì)于沒(méi)有門(mén)窗作為光傳播途徑的建筑尤其適合。按照這種改進(jìn)設(shè)計(jì),較完全使用光導(dǎo)纖維束進(jìn)行光傳輸?shù)姆绞娇梢怨?jié)省大量光纖,降低了成本。同時(shí)通過(guò)光導(dǎo)纖維束傳輸?shù)墓庖呀?jīng)濾除了大部分紅外線和紫外線,這兩種波長(zhǎng)的光對(duì)光導(dǎo)纖維束的使用壽命影響較大,可以延長(zhǎng)光導(dǎo)纖維束使用壽命。也正是由于這個(gè)原因,裝置可以使用性能價(jià)格比最高的聚合物光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維束可以是多組份玻璃光導(dǎo)纖維、石英光導(dǎo)纖維、聚合物光導(dǎo)纖維、液芯光導(dǎo)纖維等。
值得一提的是,上述技術(shù)方案中的聚光器可以采用拋物面聚光器,也可以采用菲涅爾透鏡或其他聚光器件作為聚光器。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明裝置的大面積聚光器不必安裝在建筑物頂部邊緣,最大限度地利用建筑物頂部有效的資源;裝置的聚光鏡始終正對(duì)陽(yáng)光,可以最大限度地利用匯聚器采集陽(yáng)光,提高了設(shè)備利用效率;在設(shè)備中使用鍍膜反射鏡將紅外線同可見(jiàn)光分離,利用防護(hù)罩濾除了陽(yáng)光中的紫外線,使進(jìn)入室內(nèi)的光更符合人的需求;將紅外線利用太陽(yáng)能光伏電池轉(zhuǎn)化為電能,提高了能量利用效率;采用感光傳感器反饋控制和時(shí)鐘計(jì)算控制雙重控制,結(jié)合自適應(yīng)控制原理使設(shè)備的運(yùn)行更加穩(wěn)定,能夠適應(yīng)各種天氣變化;設(shè)備安裝的位置更加靈活,可以適應(yīng)各種建筑形式的需求,尤其可以應(yīng)用于目前為數(shù)眾多的塔樓,解決了現(xiàn)有陽(yáng)光采光裝置只能應(yīng)用于低層建筑,并需要對(duì)建筑頂部結(jié)構(gòu)破壞的狀況;本發(fā)明的裝置將陽(yáng)光匯聚后進(jìn)行傳輸,減少了次級(jí)反射裝置的尺寸,避免或盡可能少地使用光導(dǎo)纖維,大幅度減低了成本。綜上所述,本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理,適合各種建筑形式的大面積采光需求,是一套完整的采光解決方案,推廣后將產(chǎn)生較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一后通道式聚光采光裝置建筑安裝示例圖。
圖2是后通道式聚光采光裝置聚光器側(cè)視圖。
圖3是兩維跟蹤器外觀圖。
圖4是兩維跟蹤器縱剖面構(gòu)造示意圖。
圖5是后通道式聚光采光裝置二次反射器構(gòu)造圖。
圖6是后通道式聚光采光裝置兩維調(diào)節(jié)三次反射器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖7是兩維調(diào)節(jié)反射器執(zhí)行電機(jī)及光電編碼器安裝方式示意圖。
圖8是后通道式聚光采光裝置兩維調(diào)節(jié)四次反射器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖9是后通道式聚光采光裝置五次反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是實(shí)施例一后通道式聚光采光裝置控制裝置電路原理圖。
圖11是實(shí)施例二前通道式聚光采光裝置同實(shí)施例一后通道式聚光采光裝置建筑安裝示意圖。
圖12是實(shí)施例二前通道式聚光采光裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13是實(shí)施例二前通道式聚光采光裝置光學(xué)臺(tái)錐縱剖面構(gòu)造示意圖。
圖14是圖12A-A剖視圖。
圖15是實(shí)施例三的采用菲涅爾透鏡聚光器的后通道式聚光采光裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16是實(shí)施例四的前通道式聚光采光裝置同后通道式聚光采光裝置利用光導(dǎo)纖維傳輸光建筑安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一在圖1、圖2中,后通道式聚光采光裝置的兩維跟蹤器3固定安裝在建筑物9的頂部,拋物面聚光器4安裝在兩維跟蹤器3上,二次反射器5由三根支撐桿6固定在拋物面聚光器4的焦點(diǎn),兩維調(diào)節(jié)三次反射器8同二次反射器5均處于拋物面聚光器4的光學(xué)軸X-X,兩維調(diào)節(jié)四次反射器由支撐桿15固定在建筑物9頂部的邊緣,五次反射鏡12、96分別由支撐桿16、94固定在需要采光的室內(nèi)14、97的窗13、95外部。兩維跟蹤器3帶動(dòng)拋物面聚光器4始終正對(duì)太陽(yáng)1,使太陽(yáng)1的直射光線2平行于拋物面聚光器4的光學(xué)軸X-X,太陽(yáng)直射光2經(jīng)過(guò)拋物面聚光器4反射后匯聚在二次反射器5表面,二次反射器5光反射面為拋物面,表面經(jīng)過(guò)冷鏡鍍膜處理,90%的可見(jiàn)光經(jīng)過(guò)反射后變?yōu)槠叫泄?照射到兩維調(diào)節(jié)三次反射器8的反射鏡17(圖2)表面,兩維調(diào)節(jié)三次反射器在控制系統(tǒng)的控制下調(diào)整反射鏡17的光學(xué)角度,將平行光7反射到兩維調(diào)節(jié)四次反射器10的反射鏡11,在控制系統(tǒng)的控制下兩維調(diào)節(jié)四次反射器10調(diào)整反射鏡11的光學(xué)角度,將光反射到五次反射鏡12,由五次反射鏡12、96將光分別發(fā)散地通過(guò)窗13、95反射進(jìn)室內(nèi)14、97。在圖1中,為了清楚地表示光線的行進(jìn)路線,用虛線連續(xù)地表示了光線的路徑并用箭頭標(biāo)明了方向。
在圖3中,兩維跟蹤器3由連接板18同拋物面聚光器4連接,水平轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)19的支撐臂20與連接板18鉸鏈連接,限位板22固定在俯仰運(yùn)動(dòng)軸21上,連桿23的兩邊分別同限位板22和連接板18鉸鏈連接。采用限位板22和連桿23這種連接方式可以將聚光器的俯仰運(yùn)動(dòng)限制在0~90°范圍內(nèi)。
在圖4中,俯仰電機(jī)24固定在隔板35上,齒輪28固定安裝在俯仰電機(jī)24軸上,俯仰軸的傳動(dòng)為絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu),為了提高傳動(dòng)效率,可以采用滾珠絲桿機(jī)構(gòu),并配套使用超越離合器實(shí)現(xiàn)自瑣功能。齒輪30固定連接絲桿31,螺母33固定在俯仰運(yùn)動(dòng)軸21內(nèi)腔37中部,在俯仰運(yùn)動(dòng)軸21與隔板35之間嵌套絲桿31安裝彈簧32。俯仰電機(jī)24轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)齒輪28嚙合齒輪30使絲桿31轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而使同螺母33固定連接的俯仰運(yùn)動(dòng)軸21在垂直方向運(yùn)動(dòng)。彈簧32的作用是在大俯仰角的時(shí)候抵消拋物面聚光鏡重量對(duì)螺母的壓力。俯仰電機(jī)35的電機(jī)軸上安裝光電編碼器組件29,為控制系統(tǒng)提供反饋信號(hào)。水平電機(jī)25固定在機(jī)座36上,水平軸的傳動(dòng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu),蝸桿27連接在水平電機(jī)25軸上,蝸輪34固定在水平轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)19上。水平電機(jī)25的電機(jī)軸上安裝光電編碼器組件26,為控制系統(tǒng)提供反饋信號(hào)。
在圖5中二次反射器反射鏡38為拋物面反射鏡,按照?qǐng)D中安裝線位置安裝在二次反射器機(jī)座41上,在機(jī)座的四周均勻分布四個(gè)光傳感器39a~39d,在二次反射器反射鏡38的鏡面后方安裝太陽(yáng)能光伏電池40。二次反射器反射鏡38基體為透明材料,如玻璃、有機(jī)玻璃等,表面進(jìn)行冷鏡鍍膜處理,能夠反射90%的可見(jiàn)光,允許80%的紅外線透過(guò)反射鏡38,透過(guò)的紅外光由太陽(yáng)能光伏電池40轉(zhuǎn)化為電能。
在圖6中防護(hù)罩55由透明基體材料制成,可以為玻璃、有機(jī)玻璃等,本實(shí)施例中采用濾紫外有機(jī)玻璃制成,這種材料可以吸收90%的紫外線。機(jī)座57一端由支桿56支撐并固定在防護(hù)罩55上,另一端由固定桿51固定在防護(hù)罩55上,執(zhí)行電機(jī)42、54以兩維范圍可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在機(jī)座57上(安裝方式見(jiàn)圖7)。傳動(dòng)方式為絲桿螺母?jìng)鲃?dòng),螺母58(圖7)固定在執(zhí)行電機(jī)42、54轉(zhuǎn)子上,絲桿44、43通過(guò)萬(wàn)向節(jié)46、45按照?qǐng)D中安裝線的位置安裝在兩維調(diào)節(jié)三次反射器反射鏡49的位置47、48,固定桿51通過(guò)萬(wàn)向節(jié)52按照?qǐng)D中安裝線位置安裝在兩維調(diào)節(jié)三次反射器反射鏡49的位置53。兩維調(diào)節(jié)三次反射器反射鏡49基體材料為透明物質(zhì),表面進(jìn)行冷鏡鍍膜處理,透過(guò)反射鏡49的紅外光由太陽(yáng)能光伏電池50吸收并轉(zhuǎn)化為電能。經(jīng)過(guò)二次反射器反射鏡38和兩維調(diào)節(jié)三次反射器反射鏡49對(duì)陽(yáng)光光譜的分解后,陽(yáng)光中的紅外線可以降到原強(qiáng)度的16%。
在圖7中,螺母58與執(zhí)行電機(jī)42的轉(zhuǎn)子固定連接,執(zhí)行電機(jī)通過(guò)Y方向旋轉(zhuǎn)軸60與連接環(huán)67連接,連接環(huán)通過(guò)X方向旋轉(zhuǎn)軸59與機(jī)座57連接,使執(zhí)行電機(jī)42機(jī)提可以在X,Y兩個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)。光電編碼盤(pán)65同齒輪62固定連接并通過(guò)軸68安裝于機(jī)座63,齒輪61通過(guò)軸69安裝于機(jī)座63并同齒輪62嚙合,兩個(gè)光電傳感器組件64安裝在機(jī)座63上,機(jī)座63按照裝配線安裝在位置66并使齒輪61與絲桿44嚙合。當(dāng)執(zhí)行電機(jī)42轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),螺母58使絲桿44產(chǎn)生位移變化并帶動(dòng)齒輪61,齒輪61帶動(dòng)齒輪62使光電編碼盤(pán)65轉(zhuǎn)動(dòng),光電編碼盤(pán)65上有均勻分布的槽口,每當(dāng)一個(gè)槽通過(guò)兩個(gè)光電傳感器組件64時(shí),傳感器就產(chǎn)生一個(gè)脈沖,使用兩個(gè)光電傳感器組件是為了在檢測(cè)位置的同時(shí)進(jìn)行方向檢測(cè)。
在圖8中,兩維調(diào)節(jié)四次反射器的原理及構(gòu)造與兩維調(diào)節(jié)三次反射器相同,在天氣并不炎熱的地區(qū)兩維調(diào)節(jié)三次反射器的反射鏡70可以不經(jīng)過(guò)冷鏡鍍膜處理,不安裝太陽(yáng)能光伏電池。
在圖9中,五次反射鏡12安裝在支撐桿16上,五次反射鏡12反射面形狀可以根據(jù)光發(fā)散的需求確定,本實(shí)施例中使用球面鏡,反射鏡的材料可以選擇金屬、玻璃鍍銀等多種材料。
在圖10中,裝置電路由兩維跟蹤器控制電路區(qū)A、感光傳感電路區(qū)B、兩維調(diào)節(jié)反射器控制電路區(qū)C、中央處理器電路區(qū)D組成。本實(shí)施例中,兩維跟蹤器水平電機(jī)25和俯仰電機(jī)24為直流伺服電機(jī),兩維調(diào)節(jié)三次反射器8和兩維調(diào)節(jié)四次反射器10使用的執(zhí)行電機(jī)42為步進(jìn)電機(jī),單片機(jī)采用MCS8051。控制系統(tǒng)工作時(shí),當(dāng)拋物面聚光器4反射面正對(duì)太陽(yáng)1時(shí),匯聚在二次反射器5表面的光不會(huì)照射到感光傳感器39a~39d,此時(shí)感光傳感器接收到的是太陽(yáng)散射光,而且產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度相等,沒(méi)有差動(dòng)信號(hào)傳送到中央處理器105;當(dāng)太陽(yáng)位置發(fā)生變化時(shí),由拋物面聚光器4匯聚后太陽(yáng)直射光將偏離光學(xué)軸X-X,感光傳感器39a,39b,39c,39d中的一個(gè)或兩個(gè)傳感器將接收到匯聚后光線的照射。
例如,39a與39c代表聚光器4光學(xué)軸X-X與太陽(yáng)高度角偏差方向,當(dāng)感光傳感器39a受到匯聚后光線照射時(shí),感光傳感器39c接收到的仍然是太陽(yáng)散射光的照射,說(shuō)明拋物面聚光器4光學(xué)軸X-X的俯仰角度大于太陽(yáng)高度角,39a和39c輸出的電壓值不同,差動(dòng)放大器112將差值信號(hào)放大后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器109傳輸至中央處理器105,中央處理器105發(fā)出控制數(shù)據(jù),并將控制數(shù)據(jù)送到D/A轉(zhuǎn)換器108,將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓,并經(jīng)過(guò)運(yùn)放器IC107輸送到脈寬調(diào)制型功率放大器(PWM)106,由PWM106驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)24調(diào)整拋物面聚光器4的俯仰角度,直到感光傳感器39a與39c輸出電壓信號(hào)值相等,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中光電編碼器組件29向中央控制器105輸出編碼信號(hào),由中央控制器記錄,并通過(guò)編碼計(jì)算拋物面聚光器4的俯仰位置。同時(shí),中央控制器105根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法向兩維調(diào)節(jié)三次反射器和兩維調(diào)節(jié)四次反射器的步進(jìn)執(zhí)行電機(jī)42發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào),本實(shí)施例中步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用由L297和L298組成的集成模塊式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器110,步進(jìn)執(zhí)行電機(jī)42運(yùn)動(dòng)時(shí)兩維調(diào)節(jié)反射器的光電編碼器組件64向中央控制器105發(fā)送編碼信號(hào),以記錄兩維調(diào)節(jié)反射器反射鏡的位置。
如果在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間內(nèi)中央控制器沒(méi)有接收到感光傳感器的差動(dòng)信號(hào),說(shuō)明太陽(yáng)已經(jīng)被云層遮擋,拋物面聚光采光器接收不到太陽(yáng)直射光線的照射,此時(shí)中央控制器將根據(jù)內(nèi)部程序計(jì)算此時(shí)太陽(yáng)的高度角和方位角,然后計(jì)算此時(shí)的高度角及方位角同前一時(shí)刻的差值,并利用此差值計(jì)算兩維跟蹤器的水平電機(jī)及俯仰電機(jī)應(yīng)該運(yùn)行方向及角度以及兩個(gè)兩維調(diào)節(jié)反射器的各個(gè)電機(jī)的運(yùn)行方向及運(yùn)行角度,然后利用這些計(jì)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行電機(jī)。
中央處理器同時(shí)要計(jì)算當(dāng)日的日出角和日落角以及下一日的日出角,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)定兩維跟蹤器跟蹤方位角的極限值,當(dāng)位置反饋信息提示裝置已經(jīng)達(dá)到極限值時(shí),如果感光傳感器在設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有差動(dòng)信號(hào)傳送,裝置將拋物面聚光器4調(diào)整到下一日日出角度后停止,等待下一日日出后繼續(xù)實(shí)現(xiàn)跟蹤。
值得說(shuō)明的是,為了提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性,可以在大角度范圍內(nèi)安裝多個(gè)感光傳感器,而且感光傳感器可以利用對(duì)太陽(yáng)直射光的感光產(chǎn)生差動(dòng)信號(hào)。
實(shí)施例二本實(shí)施例的前通道式聚光采光裝置是為距離建筑物頂部近的樓層設(shè)計(jì)的。
在圖11中,前通道式聚光采光裝置和后通道式聚光采光裝置77共同安裝在建筑物9頂部。
本實(shí)施例如圖12、13和14所示,前通道式聚光采光裝置的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一基本相同,其組成部分有拋物面聚光器71、兩維跟蹤器3、光學(xué)臺(tái)錐72、光路通道73以及感光傳感器39a~39d、編碼器以及中央控制系統(tǒng)組成。拋物面聚光器71安裝在兩維跟蹤器3上,光學(xué)臺(tái)錐72由三根支撐桿6固定在拋物面聚光器71的光學(xué)軸X-X上,光路通道73貫穿建筑物9頂部。光路通道由透明頂罩74,反射板75,反射管道76,發(fā)散器78構(gòu)成,反射管道內(nèi)壁采用鍍鋁拋光以提高反射效率,也可采用鍍銀的反射管道。太陽(yáng)直射光線2經(jīng)過(guò)拋物面聚光器71反射后匯聚,由安裝在光學(xué)臺(tái)錐72上的聚光透鏡79校正為平行光,平行光中的紅外線透過(guò)經(jīng)過(guò)冷鏡鍍膜處理的兩維調(diào)節(jié)二次反射器80的反射鏡81被太陽(yáng)能光伏電池板82吸收并轉(zhuǎn)化為電能,平行光中的可見(jiàn)光被反射鏡81反射到光路通道73的反光板,由光路通道73進(jìn)入室內(nèi)并由發(fā)散器78發(fā)散。感光傳感器39a~39d均勻分布安裝在聚光透鏡79是四周。
本實(shí)施例中控制系統(tǒng)、執(zhí)行器件以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同實(shí)施例一的后通道式聚光采光裝置中的基本結(jié)構(gòu)相同。
實(shí)施例三在圖15中,本實(shí)施例以菲涅爾透鏡代替后通道式聚光采光裝置的拋物面聚光器作為光匯聚元件。兩維跟蹤器3安裝在基座板92上,菲涅爾透鏡組83由支架93固定安裝在基座板92上,聚光透鏡84安裝在菲涅爾透鏡83的焦點(diǎn),反射鏡86安裝在透明防護(hù)罩85內(nèi),太陽(yáng)能光伏電池板87安裝在透明防護(hù)罩85底部,二次反射器88固定在基座板92上,兩維調(diào)節(jié)三次反射器90通過(guò)三根支撐桿91同基座板92連接。太陽(yáng)直射光線98鏡菲涅爾透鏡83匯聚到聚光透鏡84,由聚光透鏡84校正為平行光,經(jīng)反射鏡86反射到二次反射鏡88,再由反射鏡88反射到兩維調(diào)節(jié)三次反射器的反射鏡89,然后經(jīng)過(guò)兩維調(diào)節(jié)四次反射器、五次反射鏡進(jìn)入室內(nèi)。本實(shí)施例的兩維調(diào)節(jié)四次反射器、五次反射鏡、中央控制系統(tǒng)、執(zhí)行器件以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同實(shí)施例一的后通道式聚光采光裝置實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)基本相同。
值得說(shuō)明的是,本實(shí)施例中的聚光器還可以采用低成本的中間充油透鏡來(lái)代替菲涅爾透鏡。
實(shí)施例四在圖16中,本實(shí)施例與上述實(shí)施例的主要區(qū)別在于,采用與實(shí)施例一、二和三相同的光收集裝置將光匯聚后,在進(jìn)入室內(nèi)之前使用光耦合器99、102將光耦合入光導(dǎo)纖維100、103,由光導(dǎo)纖維100、103將光傳輸至室內(nèi)后由發(fā)散器101、104發(fā)散。本實(shí)施例中,后通道式聚光采光裝置由光耦合器及光纖器件代替實(shí)施例一中的五次反射鏡,前通道式聚光采光裝置由光耦合器及光纖器件代替實(shí)施例二中的光路通道。本實(shí)施例由于光的長(zhǎng)距離傳輸主要通過(guò)反射裝置進(jìn)行,所以同完全使用光導(dǎo)纖維的采光裝置相比大大減少了光導(dǎo)纖維的使用數(shù)量和長(zhǎng)度,可以大幅度降低使用光纖照明的成本。而且,由于光纖長(zhǎng)度縮短,所以可以使用液芯光纖作為光傳輸介質(zhì)。
除了上述實(shí)施例外,本發(fā)明還有許多其他實(shí)施方式,例如在兩維跟蹤器中采用步進(jìn)電機(jī)代替直流電機(jī),用諧波、行星減速器代替蝸輪蝸桿傳動(dòng);在兩維調(diào)節(jié)反射器中用凸輪、纜繩、杠桿結(jié)構(gòu)代替絲桿螺母結(jié)構(gòu);使用PLC或其他種類中央控制器及執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)器代替本發(fā)明實(shí)施例的控制元件等。這類等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)跟蹤太陽(yáng),將太陽(yáng)直射光匯聚并濾除紫外線和紅外線后傳輸?shù)绞覂?nèi)用做照明的陽(yáng)光采光裝置。裝置由兩維跟蹤器、安裝在兩維跟蹤器上的聚光器、安裝在聚光器上的二次反射器、安裝在聚光器上的兩維調(diào)節(jié)三次反射器、兩維調(diào)節(jié)四次反射器、反射鏡、太陽(yáng)能光伏電池、感光傳感器、編碼器、中央控制器組成。其特征在于聚光器將太陽(yáng)直射光匯聚后,由二次反射器校正為平行光,兩維調(diào)節(jié)反射器將光反射到固定地點(diǎn),并由反射鏡發(fā)散地反射入室內(nèi),反射鏡將紅外線和紫外線同可見(jiàn)光分離并將紅外線轉(zhuǎn)化為電能。裝置的運(yùn)動(dòng)由中央控制器控制,執(zhí)行電機(jī)軸上安裝編碼器以記錄電機(jī)運(yùn)行角度。裝置將大面積聚光器匯聚后的光校正為平行光后利用反射原理進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述兩維跟蹤器機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用蝸輪蝸桿和絲桿螺母結(jié)構(gòu),兩維調(diào)節(jié)反射器機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲桿螺母或繩輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述中央控制器利用感光傳感器反饋和時(shí)鐘計(jì)算雙重原理控制裝置跟蹤太陽(yáng)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述執(zhí)行電機(jī)上安裝光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器記錄執(zhí)行電機(jī)運(yùn)行角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述中央控制器根據(jù)聚光器位置控制兩維調(diào)節(jié)反射器運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述二次反射器及兩維調(diào)節(jié)反射器的反射鏡采用冷鏡鍍膜處理,將紅外線與可見(jiàn)光分離,利用濾紫外防護(hù)罩濾除紫外線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述太陽(yáng)能光伏電池將紅外線轉(zhuǎn)化為電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述聚光器采用拋物面反射聚光器或菲涅爾透鏡聚光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述兩維調(diào)節(jié)反射器將光反射到固定地點(diǎn)后,由光導(dǎo)纖維將光傳輸進(jìn)室內(nèi)并發(fā)散。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采光裝置,其特征在于所述兩維調(diào)節(jié)反射器將光反射到光路通道,光通過(guò)光路通道進(jìn)入室內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)跟蹤太陽(yáng),將太陽(yáng)直射光匯聚并濾除紫外線和紅外線后傳輸?shù)绞覂?nèi)用做照明的陽(yáng)光采光裝置。裝置由兩維跟蹤器、聚光器、二次反射器、兩維調(diào)節(jié)反射器、安裝在需要采光場(chǎng)所窗外的反射鏡、太陽(yáng)能光伏電池、感光傳感器、編碼器、中央控制器組成。聚光器將太陽(yáng)直射光匯聚后,由二次反射器校正為平行光,兩維調(diào)節(jié)反射器將光反射到固定地點(diǎn),并由反射鏡發(fā)散地反射入室內(nèi)。裝置的運(yùn)動(dòng)由中央控制器控制,執(zhí)行電機(jī)上安裝編碼器以記錄電機(jī)運(yùn)行角度。裝置將大面積聚光器匯聚后的光校正為平行光后利用反射原理進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸,成本低,充分利用建筑物頂部有限的空間,適合各種建筑形式的需求,具有廣闊的推廣前景。
文檔編號(hào)F21S11/00GK1447058SQ0211621
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2002年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月21日
發(fā)明者譚洪源 申請(qǐng)人:譚洪源