專利名稱：陽(yáng)光照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，尤其是涉及一種陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其廣泛應(yīng) 用于民宅樓宇、工礦企業(yè)、地下停車場(chǎng)、農(nóng)業(yè)種植、漁業(yè)養(yǎng)殖和各種水下作業(yè)等需要陽(yáng)光的 場(chǎng)所。
二、背景技術(shù)背景技術(shù)中，中國(guó)太陽(yáng)能照明技術(shù)過去雖有人研究，但幾起幾落進(jìn)展緩慢。我國(guó)政 府1996年5月啟動(dòng)了 “綠色照明工程”，至今僅限于西部地區(qū)推廣的太陽(yáng)能光伏發(fā)電照明， 對(duì)太陽(yáng)能的利用僅限于熱利用。在20世紀(jì)90年代，沈陽(yáng)建工學(xué)院開創(chuàng)了用光纖傳光的先 河，其裝置用0200mm透鏡聚光到光纖束處，傳輸距離10m，在距離光纖末端1米處的照度 僅相當(dāng)于40W燈泡的效果，無論從傳輸距離和照度上均不能實(shí)用；中科院南京天文儀器研 究中心也曾做了這方面的工作，其裝置也不能實(shí)用。以2008年中國(guó)舉辦奧運(yùn)會(huì)為契機(jī)，中 國(guó)太陽(yáng)能照明技術(shù)取得較快發(fā)展。張耀明院士 1999年11月獲得江蘇省科技廳支持，立項(xiàng)進(jìn)行全自動(dòng)跟蹤的采光裝 置的研究，于2001年4月6日申報(bào)了專利號(hào)為0111352918的《太陽(yáng)光光纖照明裝置》的專 利，該專利比較全面地考慮了太陽(yáng)光光纖照明中所涉及的問題，它使用了透鏡陣列，每個(gè)透 鏡聚光單元中又采用了紅外隔熱片，又采用了塑料或玻璃的保護(hù)罩，是一個(gè)具有相當(dāng)實(shí)用 價(jià)值的專利，但據(jù)張耀明院士在《中國(guó)工程科學(xué)》第四卷第九期(2002年9月)所載文章中 所述其透鏡采用菲涅爾透聚光和單跟聚合物光纖傳光，其傳輸距離僅15米，效率較低，且 專利還存在以下問題紅外反光和紅外吸收光器放在傳輸光纖的入口端面上，這就相當(dāng)于 放在透鏡的焦點(diǎn)附近。雖能散熱和吸收但這些熱量畢竟離傳輸光纖太近，會(huì)使光纖溫度過 高，易于燒毀光纖。實(shí)用新型專利200420003297. 9集光器采用單純使用菲涅爾或雙凸透 鏡，沒有采用紅外濾光和可見光增強(qiáng)，實(shí)用性差。發(fā)明專利200610024971. 5的多鏡頭光纖束的太陽(yáng)光照明系統(tǒng)，在每個(gè)鏡頭單元 中以采用了紅外濾光片，可見光增強(qiáng)膜技術(shù)。其光纖不受溫度升高的威脅，但光纖束中一根 光纖對(duì)應(yīng)接受一個(gè)鏡頭的聚光光束，由于雙突非球面透鏡和光纖的數(shù)值孔徑不能匹配，是 傳光效率受到較大影響。
三、實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其對(duì) 外界環(huán)境的散射光及其它干擾光線進(jìn)行了很大程度的屏蔽，使得外界的干擾光源對(duì)跟蹤效 果的影響降到較低，提高了跟蹤精度，能保證良好的跟蹤效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為—種陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其特征在于包括太陽(yáng)采集板，太陽(yáng)采集板與俯仰支架連接， 俯仰支架上設(shè)置有俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)，俯仰支架與方位機(jī)構(gòu)支架連接，方位機(jī)構(gòu)支架上設(shè)置有 方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制儀，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)和方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別與控制儀連接。[0008]上述太陽(yáng)采集板包括俯仰板，俯仰板上部設(shè)置有太陽(yáng)跟蹤傳感器，俯仰板下部設(shè) 置有多個(gè)采集單元，太陽(yáng)跟蹤傳感器與采集單元的光軸平行，俯仰板前后各伸出一個(gè)俯仰 板軸，其中前俯仰板軸上固定有俯仰板齒輪，俯仰板齒輪與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的齒輪 相嚙合。整體布置后使其太陽(yáng)采集板的重心位于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上，以減少驅(qū)動(dòng)所需能源。俯仰支架的底部設(shè)置有止推軸承和向心軸承組一，止推軸承和向心軸承組一固定 在方位機(jī)構(gòu)支架上部，方位機(jī)構(gòu)支架的軸上端與止推軸承和向心軸承組內(nèi)套緊配合，方位 機(jī)構(gòu)支架的軸下端與設(shè)置在方位機(jī)構(gòu)支架下部的止推軸承和向心軸承組二內(nèi)套緊配合，方 位機(jī)構(gòu)支架的軸上裝有與方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的齒輪相嚙合的齒輪。上述采集單元包括支撐筒，支撐筒的內(nèi)底面上設(shè)置有自聚焦鏡頭，自聚焦鏡頭上 方依次設(shè)置有非球面透鏡和紅外濾光片，非球面透鏡上設(shè)有可見光增透膜，光纖一端與設(shè) 置在支撐筒的外底面上的光纖頭固定器連接，光纖另一端設(shè)置有散光器。上述太陽(yáng)跟蹤傳感器包括圓筒形外殼，圓筒形外殼的外部和內(nèi)部各分別設(shè)置有四 只光電阻，設(shè)置在圓筒形外殼外部的四只光電阻其中一對(duì)東西方向?qū)ΨQ設(shè)置，另外一對(duì)南 北方向?qū)ΨQ設(shè)置，設(shè)置在圓筒形外殼內(nèi)部的四只光電阻其中一對(duì)東西方向?qū)ΨQ設(shè)置，另外 一對(duì)南北方向?qū)ΨQ設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1、本實(shí)用新型設(shè)置了一個(gè)圓筒保護(hù)光敏電阻，它對(duì)外界環(huán)境的散射光及其它干擾 光線進(jìn)行了很大程度的屏蔽，使得外界的干擾光源對(duì)跟蹤效果的影響降到較低，提高了跟 蹤精度。而圓筒外的傳感器在太陽(yáng)光接收裝置的主光軸與太陽(yáng)光線偏離很遠(yuǎn)的時(shí)候能夠 發(fā)揮功能，解決了烏云、陰雨天氣、日夜交替等對(duì)跟蹤效果的影響。通過對(duì)傳感器的設(shè)置結(jié) 構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置，就能保證良好的跟蹤效果。2、本實(shí)用新型將紅外濾光片放在透鏡之前，解決了熱量離傳輸光纖太近，會(huì)使光 纖溫度過高，易于燒毀光纖的問題。3、本實(shí)用新型增加了自聚焦鏡頭以得到很好的匹配效果。雖然自聚焦鏡頭增大成 本，但光纖卻大為節(jié)約，綜合成本會(huì)降低。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為太陽(yáng)光采集板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為太陽(yáng)跟蹤傳感器的正視圖；圖5為太陽(yáng)跟蹤傳感器的俯視圖。圖中，1-太陽(yáng)采集板，2-俯仰支架，3-方位機(jī)構(gòu)支架，4-俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)，5-方位驅(qū) 動(dòng)電機(jī)，6-控制儀，7-方位機(jī)構(gòu)支架的軸，8-止推軸承和向心軸承組一，9-采集單元，10-太 陽(yáng)跟蹤傳感器，11-俯仰板，12-防塵蓋，13-前采集板軸，14-俯仰板齒輪，15-紅外濾光片， 16-可見光增透膜，17-非球面透鏡，18-自聚焦鏡頭，19-光纖頭固定器，20-光纖，21-散光 器，22-支撐筒，23-建筑物，24-止推軸承和向心軸承組二，25-亞克力防護(hù)罩。
4五具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型是一個(gè)太陽(yáng)光照明系統(tǒng)，包括太陽(yáng)采集板1，太陽(yáng)采集板1 前后各伸出一個(gè)軸，這兩個(gè)軸用軸承與俯仰支架2連接，俯仰支架2上設(shè)置有俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī) 4，俯仰支架2與方位機(jī)構(gòu)支架的軸7固定連接，俯仰支架2與方位機(jī)構(gòu)支架3之間裝有止 推軸承和向心軸承組一 8，方位機(jī)構(gòu)支架3上設(shè)置有方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)5和控制儀6，俯仰驅(qū)動(dòng) 電機(jī)4和方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)5分別受控制儀6控制。方位機(jī)構(gòu)支架的軸7的低端與方位機(jī)構(gòu)支 架3的底板用止推軸承和向心軸承組二 24固連。參見圖2，太陽(yáng)采集板包括俯仰板11，俯仰板11上部設(shè)置有太陽(yáng)跟蹤傳感器10，俯 仰板11下部設(shè)置有多個(gè)采集單元9，太陽(yáng)跟蹤傳感器10與采集單元9的光軸平行，以便保 證太陽(yáng)光線時(shí)刻都能垂直入射。俯仰板11前后各伸出一個(gè)俯仰板軸，其中前俯仰板軸13 上固定有俯仰板齒輪14，俯仰板齒輪14與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)4輸出軸上的齒輪相嚙合。參見圖 1，俯仰支架的底部設(shè)置有止推軸承和向心軸承組一 8，止推軸承和向心軸承組一 8固定在 方位機(jī)構(gòu)支架3上部，方位機(jī)構(gòu)支架的軸7上端與止推軸承和向心軸承組一 8內(nèi)套緊配合， 方位機(jī)構(gòu)支架的軸7下端與設(shè)置在方位機(jī)構(gòu)支架3下部的止推軸承和向心軸承組二 24內(nèi) 套緊配合，方位機(jī)構(gòu)支架的軸7上裝有與方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)5輸出軸上的齒輪相嚙合的齒輪。參見圖3，采集單元包括支撐筒22，支撐筒22的內(nèi)底面上設(shè)置有自聚焦鏡頭18，自 聚焦鏡頭18上方依次設(shè)置有非球面透鏡17、紅外濾光片15 (也可鍍?cè)诜乔蛎嫱哥R17上) 和亞克力防護(hù)罩25，非球面透鏡17上設(shè)有可見光增透膜16，光纖20 —端與設(shè)置在支撐筒 22的外底面上的光纖頭固定器19連接，光纖20另一端設(shè)置有散光器21。其工作原理是太 陽(yáng)光穿過保護(hù)罩、紅外濾光器，絕大多數(shù)紅外光和紫外光被濾除掉，可見光通過非球面透鏡 17聚光后傳入自聚焦鏡頭18。自聚焦鏡頭18將可見光整理成近乎平行的光線入射到光 纖端口，并且滿足普通塑料光纖的數(shù)值孔徑要求，使塑料光纖以最低的損耗傳輸，距離可達(dá) 50米以上。跟蹤太陽(yáng)采用太陽(yáng)跟蹤傳感器，太陽(yáng)跟蹤傳感器測(cè)量采集板與太陽(yáng)的偏差，將信 號(hào)送給控制儀，控制儀處理后輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)和方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)，太陽(yáng)跟蹤傳感 器部分具體結(jié)構(gòu)見圖4，設(shè)置一個(gè)圓筒形外殼，在圓筒外部，東、南、西、北四個(gè)方向上分別 布置4只光電阻；其中一對(duì)光電組(Rl、R3)東西對(duì)稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略的檢測(cè) 太陽(yáng)由東向西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度即方位角；另一對(duì)光電阻(R2、R4)南北對(duì)稱安裝在圓筒的兩 側(cè)，用粗略檢測(cè)太陽(yáng)的視高度即高度角；在圓筒的內(nèi)部，東、南、西、北四個(gè)方向上也分別布 置4只光電阻；其中一對(duì)光電組(R5、R7)東西對(duì)稱安裝在圓筒內(nèi)側(cè)，用來精確檢測(cè)太陽(yáng)由 東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度；另一對(duì)光電組(R6、R8)南北對(duì)稱安裝在圓筒的內(nèi)側(cè)，用來精確檢 測(cè)太陽(yáng)的視高度。當(dāng)太陽(yáng)光線以與傳感器板垂直的方向照射到傳感器上，兩組光電阻R1、 R3，R5、R7接收到的光照度相同，比較電路的輸出值為零。當(dāng)太陽(yáng)光偏離垂直方向一個(gè)較小 的角度時(shí)，R1、R3這一對(duì)光電阻可能受環(huán)境散射光的影響，不會(huì)反映出太陽(yáng)光線的變化；而 R5、R7這一對(duì)光電阻受到了圓筒對(duì)環(huán)境散射光的屏蔽保護(hù)，他們接受的照度會(huì)出現(xiàn)差值，這 就是偏離信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大后送入控制單元，控制單元開始工作，控制自動(dòng)跟蹤器調(diào)整太 陽(yáng)光接收裝置的角度，直到太陽(yáng)光接收裝置對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。當(dāng)太陽(yáng)光偏離了一個(gè)較大的角度時(shí) (陰雨天或?yàn)踉七^后)，筒內(nèi)的傳感器可能接收不到太陽(yáng)光，筒外的傳感器就能反映出照度 差值，該信號(hào)經(jīng)放大后送入控制單元，控制跟蹤器開始工作并快速的跟上太陽(yáng)。高度角的跟蹤基本原理及工作方式與之類同。這樣設(shè)置傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)置了一 個(gè)圓筒保護(hù)光敏電阻，它對(duì)外界環(huán)境的散射光及其它干擾光線進(jìn)行了很大程度的屏蔽，使 得外界的干擾光源對(duì)跟蹤效果的影響降到最低，提高了跟蹤精度。而圓筒外的傳感器在太 陽(yáng)光接收裝置的主光軸與太陽(yáng)光線偏離很遠(yuǎn)的時(shí)候能夠發(fā)揮功能，解決了烏云、陰雨天氣、 晝夜交替等對(duì)跟蹤效果的影響。通過對(duì)傳感器的設(shè)置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置，就能保證良好的 跟蹤效果。
權(quán)利要求一種陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其特征在于包括太陽(yáng)采集板(1)，太陽(yáng)采集板(1)與俯仰支架(2)連接，俯仰支架(2)上設(shè)置有俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)，俯仰支架(2)與方位機(jī)構(gòu)支架(3)連接，方位機(jī)構(gòu)支架(3)上設(shè)置有方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)和控制儀(6)，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)和方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)分別與控制儀(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其特征在于太陽(yáng)采集板(1)包括俯仰板 (11)，俯仰板(11)上部設(shè)置有太陽(yáng)跟蹤傳感器(10)，俯仰板(11)下部設(shè)置有多個(gè)采集單 元(9)，太陽(yáng)跟蹤傳感器(10)與采集單元(9)的光軸平行，俯仰板(11)前后各伸出一個(gè)俯 仰板軸，其中前俯仰板軸(13)上固定有俯仰板齒輪(14)，俯仰板齒輪(14)與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī) (4)輸出軸上的齒輪相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其特征在于俯仰支架(2)的底部設(shè)置有止 推軸承和向心軸承組一(8)，止推軸承和向心軸承組一(8)固定在方位機(jī)構(gòu)支架(3)上部， 方位機(jī)構(gòu)支架的軸(7)上端與止推軸承和向心軸承組一(8)內(nèi)套緊配合，方位機(jī)構(gòu)支架的 軸(7)下端與設(shè)置在方位機(jī)構(gòu)支架(3)下部的止推軸承和向心軸承組二(24)內(nèi)套緊配合， 方位機(jī)構(gòu)支架的軸(7)上裝有與方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)輸出軸上的齒輪相嚙合的齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其特征在于采集單元包括支撐筒(22)，支 撐筒(22)的內(nèi)底面上設(shè)置有自聚焦鏡頭(18)，自聚焦鏡頭(18)上方依次設(shè)置有非球面 透鏡(17)和紅外濾光片(15)，非球面透鏡(17)上設(shè)有可見光增透膜(16)和亞克力防護(hù) 罩(25)，光纖(20) —端與設(shè)置在支撐筒(22)的外底面上的光纖頭固定器(19)連接，光纖 (20)另一端設(shè)置有散光器(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其特征在于太陽(yáng)跟蹤傳感器包括圓筒形外 殼，圓筒形外殼的外部和內(nèi)部各分別設(shè)置有四只光電阻，設(shè)置在圓筒形外殼外部的四只光 電阻其中一對(duì)東西方向?qū)ΨQ設(shè)置，另外一對(duì)南北方向?qū)ΨQ設(shè)置，設(shè)置在圓筒形外殼內(nèi)部的 四只光電阻其中一對(duì)東西方向?qū)ΨQ設(shè)置，另外一對(duì)南北方向?qū)ΨQ設(shè)置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種陽(yáng)光照明系統(tǒng)，其對(duì)外界環(huán)境的散射光及其它干擾光線進(jìn)行了很大程度的屏蔽，提高了跟蹤精度，能保證良好的跟蹤效果。本實(shí)用新型包括太陽(yáng)采集板，太陽(yáng)采集板與俯仰支架連接，俯仰支架上設(shè)置有俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)，俯仰支架與方位機(jī)構(gòu)支架連接，方位機(jī)構(gòu)支架上設(shè)置有方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制儀，俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)和方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別與控制儀連接。太陽(yáng)采集板包括俯仰板，俯仰板上部設(shè)置有太陽(yáng)跟蹤傳感器，俯仰板下部設(shè)置有多個(gè)采集單元，太陽(yáng)跟蹤傳感器與采集單元的光軸平行，俯仰板前后各伸出一個(gè)俯仰板軸，其中前俯仰板軸上固定有俯仰板齒輪，俯仰板齒輪與俯仰驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的齒輪相嚙合。
文檔編號(hào)F21S11/00GK201652151SQ20092027488
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者王恒吉 申請(qǐng)人:王恒吉