主动跟踪式自然光照明系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种主动跟踪式自然光照明系统，包含跟随太阳光转动的转动架，还包含：聚光组件，聚光组件设置在转动架上，用于接收和汇聚太阳光；导光光纤，导光光纤固定设置，导光光纤的照明端位于使用场景中，收光端位于聚光组件汇聚太阳光的汇聚点，用于接收聚光组件汇聚的太阳光。本实用新型专利技术采用聚光和反射分离的结构布局，实现了导光光纤的固定布置，导光光纤无需跟随转动架而转动或摆动，不仅简洁、美观，而且大大延长了导光光纤的寿命，降低了维护成本，扩展了应用场景。扩展了应用场景。扩展了应用场景。

【技术实现步骤摘要】
主动跟踪式自然光照明系统


[0001]本技术涉及主动跟踪式自然光采集
，特别涉及一种主动跟踪式自然光照明系统。

技术介绍

[0002]随着社会经济发展及人民生活水平的提高，全社会的用电量迅速增加，加剧了能源供应紧张、环境问题。2019年，中国全社会的照明用电量约为1.45万亿千瓦时，较2018年同比增长5.56%。因此，节约能源、发展绿色能源、推广可再生能源，对减少能源消耗对环境带来的污染极其重要。
[0003]现有技术中，主动跟踪式自然光照明系统是将太阳光导入到室内照明的装置，能有效减少室内白天照明的电耗，缓解能源供应紧张的状况。同时，能给人们提供健康舒适的视觉环境，缓解视觉疲劳及精神紧张。
[0004]主动跟踪式自然光照明系统可分为主动跟踪式和固定式采光照明系统。
[0005]主动跟踪式系统，一般采用天文算法及光感结合的技术路线，通过计算太阳位置并时刻保持采光器正对太阳，采光器收集太阳光并通过光纤方式导入室内用以照明。主动跟踪式照明系统更高效、照明时间更久，可以和建筑更好融合，具有阳光采集效率高、采光时间较长等优点。但这种系统相对结构复杂、透镜加工难和成本高、导光光纤容易折断等缺点，特别是导光光纤容易折断、寿命短严重阻碍了其应用推广。具体地，采光器由多个子透镜组成，每个子透镜会对应一根导光光纤，并用橡胶将多根导光光纤保护并组成一束，然后通过排线方式送到室内，导光光纤随采光器转动而转动或摆动不停。导光光纤一般为塑料或石英玻璃的，塑料光纤在冬天室外温度很低的情况下容易化，很易折断；石英光纤芯径在1mm内，长期摆动或转动，也很易折断。如果一束中有一根折断了，只能更换整束，更换麻烦、成本高昂。
[0006]固定式采光照明系统中，主要指的是导光管采光系统，系统主要部件为导光管，其为内壁附有较高反介质层中空管道，导光管的一端固定在室外有阳光照射区域进行采光，另一端延伸到室内照明，具有容易安装、后期维护较少等优点。但是，由于光在导光管内传输，损失较大，不适合远距离照明。由于导光管的管径一般大于250mm，在安装时需破坏建筑本体，尺寸大、不美观，较适用车库、工厂等环境，不宜于普通居民房，应用场景受限。

技术实现思路

[0007]根据本技术实施例，提供了一种主动跟踪式自然光照明系统，包含跟随太阳光转动的转动架，还包含：
[0008]聚光组件，聚光组件设置在转动架上，用于接收和汇聚太阳光；
[0009]导光光纤，导光光纤固定设置，导光光纤的照明端位于使用场景中，收光端位于聚光组件汇聚太阳光的汇聚点，用于接收聚光组件汇聚的太阳光。
[0010]进一步，聚光组件包含：聚光器件和反光器件；
[0011]聚光器件设置在转动架上，聚光器件跟随转动架转动；
[0012]反光器件设置在转动架上并位于聚光器件一侧，反光器件的反光面面型包含第一焦点和第二焦点；
[0013]聚光器件汇聚的太阳光交汇于反光器件的第一焦点，反光器件将聚光器件汇聚的太阳光反射至第二焦点，导光光纤的收光端的端面位于第二焦点处。
[0014]进一步，聚光器件为反射式或折射式聚光器件。
[0015]进一步，反光器件的表面面型包含但不限于：双曲面或椭圆面。
[0016]进一步，聚光器件以反光器件的第一焦点为旋转中心并调整俯仰角，反光器件无需调整俯仰角；聚光器件及反光器件以导光光纤的收光端的端面为旋转中心并调整方位角。
[0017]进一步，反光器件反射至导光光纤的收光端端面的反射光的入射角小于25
°
。
[0018]进一步，聚光组件包含多个聚光器件。
[0019]根据本技术实施例的主动跟踪式自然光照明系统，采用聚光和反射分离的结构布局，实现了导光光纤的固定布置，导光光纤无需跟随转动架而转动或摆动，不仅简洁、美观，而且大大延长了导光光纤的寿命，降低了维护成本，扩展了应用场景。
[0020]要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并 且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
[0021]图1为根据本技术实施例主动跟踪式自然光照明系统的原理示意图之一；
[0022]图2为根据本技术实施例主动跟踪式自然光照明系统的原理示意图之二；
[0023]图3为根据本技术实施例主动跟踪式自然光照明系统的原理示意图之三；
[0024]图4为根据本技术实施例主动跟踪式自然光照明系统的实施例的结构示意图；
[0025]图5为图4的太阳高度角为10
°
的仿真图；
[0026]图6为图4的太阳高度角为90
°
的仿真图。
具体实施方式
[0027]以下将结合附图，详细描述本技术的优选实施例，对本技术做进一步阐述。
[0028]首先，将结合图1~6描述根据本技术实施例的主动跟踪式自然光照明系统，用于室内照明、植物补光、杀菌等，其应用场景很广。
[0029]如图4所示，本技术实施例的主动跟踪式自然光照明系统，包含跟随太阳光转动的转动架3，还包含：聚光组件1和导光光纤2。其中，聚光组件1设置在转动架3上，用于接收和汇聚太阳光；导光光纤2固定设置，导光光纤2的一端为照明端，另一端为收光端，其中，照明端位于使用场景中，收光端位于聚光组件1汇聚太阳光的汇聚点，用于接收聚光组件1汇聚的太阳光。
[0030]具体地，如图1~4所示，聚光组件1包含：聚光器件11和反光器件12。聚光器件11设置在转动架3上，聚光器件11跟随转动架3转动；反光器件12设置在聚光器件11一侧，反光器
件12的反光面面型包含第一焦点121和第二焦点122，聚光器件11汇聚的太阳光交汇于反光器件12的其中第一焦点121，反光器件12将聚光器件11汇聚的太阳光反射至第二焦点122，导光光纤2的收光端的端面位于第二焦点122处。
[0031]进一步，如图4所示，聚光组件1可以包含多个聚光器件11，增加入射效率，增大入射光的光量，以提升导光光纤2输出的光亮。
[0032]进一步，如图1~3所示，聚光器件11可以为反射式聚光器件，也可以为折射式聚光器件，具有能够将入射其表面的太阳光汇聚至一点的表面即可，在本实施例中，聚光器件11将太阳光汇聚至反光器件12的第一焦点122。
[0033]进一步，如图1~3所示，反光器件12的表面形状为双曲面或椭圆面，或具有类似光学性质表面，反光器件12的主要功能是将射向其第一焦点121的光线反射到第二焦点122上，即，将投向第一焦点121的光线，经过该表面的反射，反射光线一定会经过该曲面的第二焦点122。
[0034]在本实施例中，反光器件12反射至导光光纤2的收光端端面的反射光的入射角小于25
°
，能保证光耦合到导光光纤2内一点都不存在漏光，光耦合效率达90%以上。
[0035]经仿真，聚光器件11跟踪太阳高度角和方位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动跟踪式自然光照明系统，包含跟随太阳光转动的转动架，其特征在于，还包含：聚光组件，所述聚光组件设置在所述转动架上，用于接收和汇聚太阳光；导光光纤，所述导光光纤固定设置，所述导光光纤的照明端位于使用场景中，收光端位于所述聚光组件汇聚太阳光的汇聚点，用于接收所述聚光组件汇聚的太阳光。2.如权利要求1所述主动跟踪式自然光照明系统，其特征在于，所述聚光组件包含：聚光器件和反光器件；所述聚光器件设置在所述转动架上，所述聚光器件跟随所述转动架转动；所述反光器件设置在所述转动架上并位于所述聚光器件一侧，所述反光器件的反光面面型包含第一焦点和第二焦点；所述聚光器件汇聚的太阳光交汇于所述反光器件的第一焦点，所述反光器件将所述聚光器件汇聚的太阳光反射至第二焦点，所述导光光纤的收光端的端面位于所述第二焦点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昌灵，
申请(专利权)人：王昌灵，
类型：新型
国别省市：