棱镜式阳光导向器制造技术

本发明专利技术公开了一种棱镜式阳光导向器，属于太阳能应用技术领域；该装置主要由自动追踪阳光，并自动调节透明组合棱镜和反光镜的角度，以折射和反射效率的面积最大化传输光路垂直向下，并可射向配套的固定位置的二级方向反光镜上，再反射三级方向反光镜，通过漫射器将阳光传输到室内；装置含盖透明组合棱镜、反光镜、光导管、采光折射和反射传输系统、感光探测传感器、追踪控制系统、机械传动装置、阳光转化电能系统、方向限位开关、通风器、半球圆柱形透明防护罩、透明平板；该装置适合高层建筑楼，利用屋顶阳光改善高楼内的光线，让高楼的内部各处变得如同室外一样明亮，具有阳光的长距离传输，节省了光纤，成本低，采光效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种阳光自动追踪并通过透明组合棱镜和反光镜传输阳光的照明装置，属于太阳能应用

技术介绍
照明是人类消耗能量最多的一项需求。据统计，发达国家的照明能耗占总能耗的 9%以上，我国发达地区的照明能耗占总能耗的6% 9%。以美国为例，每天花在照明上的费用高达1亿美元以上，占全部发电量的1/4左右，而在照明用电中真正用于发光的不过 25%，其余则变为了热能。众所周知，太阳光是最典型、能量最强的自然光源，并且取之不尽，用之不竭。但实际上，仅有很少的太阳光通过玻璃窗、天窗，为人们用做室内照明，因此进一步开发利用太阳光不仅具有极大的潜力，可以有效节能，同时也符合人类追求高品质生活质量和生活环境的现代生活理念。太阳光光纤采光照明技术由于具有系统体积小巧、照明方式特殊等优点，因此长期以来一直是国外的研究热点之一。这项技术通过聚光元件高效采集太阳光，借助柔软的光纤将太阳光很方便地传至任何所需场所使用，并且为提高采光效率，整机还配备有实时、 精确跟踪太阳的装置。本专利技术申请人对该课题也进行了长期深入的研究，其核心技术成果曾向国家知识产权局提交过申请号为200710022259. 6、200810196402. 8多项专利申请， 其中已授权的200720037444. 8《阳电采光器》公开了一种有聚光采光器、驱动聚光采光器转动的机械传动装置、控制机械传动装置的光信号反馈处理电路、向光信号反馈处理电路传送探测信号的光敏探测传感器组成的采光装置。该装置的具体情况可以参见已公开的专利文件，有光自动跟踪控制的基本过程为当光敏探测传感器中的探测传感器件感知太阳光入射光线角度变化时，将向跟踪控制电路发出相应信号，在跟踪控制电路中信号经比较、 放大处理后，控制机械传动机构向调整入射光线的相应方向运转，直至太阳光入射角度达到理想状态。虽然本专利技术申请人经过对聚光、跟踪、传光等多项技术的成功攻关，使自行研制的自动跟踪太阳采光装置的性能价格比已处于国际领先水平，但由于该装置对光纤的长距离、低损耗传输性能和低成本制造技术要求都很高，而特定光纤的传输波长受到限制，加之国内家庭经济承受能力有限，因此尚未能在国内得到大面积推广应用。
技术实现思路
基于上诉情况，本专利技术的目的在于避开上述技术中采用传光光纤存在的高传输性能与价格的矛盾，提出一种长距离、高效率、全光谱、低成本采集并传输太阳光的棱镜式阳光导向器，从而使其适合国情，得以推广。为了达到上述目的，本专利技术采集阳光的一种棱镜式阳光导向器基本技术方案为透明组合棱镜、反光镜、光导管、采光折射和反射传输系统、感光探测传感器、追踪控制系统、机械传动装置、阳光转化电能系统、方向限位开关、通风器、半球圆柱形透明防护罩、透明平板、底座所组成；本装置在工作时，环境光感光探测传感器检测环境光的亮度以此来判断是否有太阳；方位角感光探测传感器向控制系统提供太阳东西方向位置信息，通过方位角感光探测传感器的太阳位置的检测，驱动透明组合棱镜和反光镜围绕电机I轴作东、西平面方向角度调整；在透明组合棱镜上装有高度角感光探测传感器，向控制系统提供太阳南北方向位置信息，通过高度角感光探测传感器对太阳位置和朝向的检测，驱动透明组合棱镜和反光镜围绕II号轴作南、北高度方向角度调整自动调节透明组合棱镜和反光镜的折射和反射角度；并在朝北向位置和侧面位置，各装有两个对应的方向限位开关；从而自动实现透明组合棱镜和反光镜完成跟踪太阳所需的任何空间角度的运动调整，工作稳定可靠，从而进一步提高整机性能；并以折射和反射效率的面积最大化传输光路垂直向下，并且可以使光路传输到固定位置的二级方向反光镜上，再反射三级方向反光镜，以及可以继续不断再反射到多级方向控制反光镜上，再通过漫射器将阳光传输到室内。在本专利技术上述技术方案基础上的进一步改进是所述的透明组合棱镜为棱镜平面连接组合，材质采用聚碳酸酯加工性良好及耐气候性能良好的高折射材料；其表面形状为上面三角直齿横行组合，下面为平面。所述的反光镜为冷光反射镜面，其材质为金属铝、不锈钢、玻璃、塑料，且工作表面均须经过真空镀银膜制镜处理；反光镜为平面反射镜也可为凹曲面聚光反光镜或凸曲面扩光反光镜。所述的透明平板为浮法白玻璃或钻石白玻璃，以及亚克力材质的环带状螺纹透镜组合平板。所述的追踪控制系统是环境光感光探测传感器、方位角感光探测传感器和高度角感光探测传感器将东西南北方向的太阳能信号转换成电信号；中央处理电路对太阳光跟踪传感器的信号进行采集后，经运算放大电路放大信号后传输给中央处理器，中央处理器分析后给出控制信号至动作驱动电路；动作驱动电路有驱动器、限位开关、继电器和电机组成，中央处理器给出的控制信号经驱动器放大后驱动继电器，由继电器控制电机动作。值得一提的是为了防止灰尘聚集，装有半球圆柱形透明防护罩，其材质为亚克力或PC+UV透光板，表面至少被覆一层一定厚度的防止光线在表面上反射用的氟系列防反射膜。本专利技术的有益效果是透明组合棱镜和反光镜折射和反射效率的面积最大化其光路始终垂直朝向下传输，并且可以使光路传输到固定位置的二级方向反光镜上，再反射三级方向反光镜，以及可以继续不断再反射到多级方向控制反光镜上，再通过漫射器将阳光传输到室内；使采集的光得到最大效果的利用，有效降低了成本；设施安装方便灵活，可以适应各种建筑形成的需要，尤其可以应用于高层建筑楼，利用屋顶阳光改善高楼内的光线。 综上所述，本专利技术不仅能传输可见光，还能传输红外光、紫外光，因此真正实现了太阳光的全光谱利用；具有设计方案科学合理，适合各种建筑的大面积采光需求，同时经济适用，采光效果高。是一套完整的采光解决方案，推广后将产生较高的社会效益和经济效益。附图说明图1是棱镜式阳光导向器折射和反射结构正视示意视图；图2是棱镜式阳光导向器折射和反射结构俯视示意视图；图3是透明组合棱镜正视示意视图。图4是透明组合棱镜俯视示意视图。具体实施例方式参见图1-3所示，示意了一种设施的结构与工作原理，图中的1是高度角感光探测传感器，2是夹持器，3是U形架，4是南北向A限位开关，5是光伏电池，6是I号轴电机，7 是光导管，8是半球圆柱形透明防护罩，9是方位角感光探测传感器，10是漫射器，11是反光镜，12是南北向B限位开关，13是电机支架，14是透明组合棱镜，15是链轮，16是II号轴电机，17是链条，18是透明平板，19是底座，20是高层建筑，21是第二级方向反光镜，22是第三级方向反光镜，23是通风器，24是微机全自动程序控制器，25是蓄电池，26是环境光感光探测传感器，27是东西方向A限位开关，28是东西方向B限位开关，29是太阳，30是支撑架。由此可见一种棱镜式阳光导向器，主要包括反光镜、透明组合棱镜、感光探测传感器、 追踪控制系统、机械传动装置、方向限位开关、阳光转化电能系统、光导管、半球圆柱形透明防护罩所组成。反光镜11和透明组合棱镜14安装在夹持器2上，夹持器可根据反光镜和透明组合棱镜的大小和形状任意调节，采集最大面积汇聚阳光，将阳光折射和反射传输光路垂直向下；并且可以使光路传输到固定位置的二级方向反光镜21上，再反射三级方向反光镜 22，以及可以继续不断再反射到多级方向控制反光镜上，再通过漫射器10将阳光传输到室内。感光探测传感器是在设有检测太本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子宁，
申请(专利权)人：刘子宁，
类型：发明
国别省市：