专利名称：太阳光光纤照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳光采集照明装置，尤其是一种自动跟踪太阳的阳光采集照明装置，属于太阳能应用技术领域。
现有自动跟踪太阳的采光照明装置有两大类一类是根据地球绕日运行规律计算采光照明装置运动轨迹的开环跟踪装置；另一类是实时探测太阳对地位置，控制采光装置对日角度的闭环跟踪装置。后者通常包括安装在托台上的聚光采光元件、驱动聚光采光元件运动的机械传动装置、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传感器。据申请人了解，后一类装置不受地理位置的限制、跟踪精度较高，因此应用较为普遍。但此类装置的传感器由于感光器件均为分离元件，因此难免存在盲区，工作时可靠性较差，容易误动作。除此之外，现有装置还存在安置位置受限、结构复杂等不足之处。
本发明的首要目的在于针对上述现有“实时探测”式装置由于传感器不够理想而存在的问题，提出一种不仅跟踪精度高，而且可靠性高的太阳光光纤采光照明装置。
本发明的进一步目的在于提出一种可以将接收到的太阳光引至任意所需场所、因而安置位置不受限制的太阳光光纤采光照明装置。
本发明的更进一步目的在于在保持原有功能不变的前提下，提出一种结构简单合理的太阳光光纤采光照明装置。
为了达到上述首要目的，本发明的太阳光光纤采光照明装置包括安装在托台上的聚光采光元件、驱动聚光采光元件运动的机械传动装置、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太阳光跟踪传感器，该传感器由聚光透镜和四象限光伏探测器组成，聚光透镜通过支撑件相对固定于光伏探测器上方。
当将本发明的太阳光光纤采光照明装置置于日照之中时，太阳光经过聚光透镜会聚于四象限光伏探测器上，该探测器根据太阳光会焦光斑的象限位置向光信号反馈处理电路发送信号。光信号反馈处理电路分辨出聚焦位置后，控制机械传动装置带动聚光采光元件动作，直至聚光采光元件正对太阳——太阳光的会聚光斑落在四象限光伏探测器的中心点位置为止。
本发明中的聚光透镜使得聚焦后的太阳光光斑集缩为一点，照度大大提高，因此保证了传感器具有很高的灵敏度，而光伏探测器的感光面为组合成整体的四象限因而没有盲区，不会产生误动作。由此可见，本发明通过太阳光跟踪传感器的改进，使得整个装置的灵敏度提高，工作性能更稳定，从而为开拓市场奠定了良好基础。
为了达到进一步的目的，本发明的太阳光光纤采光照明装置含有传光光纤，该光纤的输入端固定在聚光采光元件的焦斑附近，输出端固定在所需场所。
为了达到更进一步的目的，本发明还对机械传动装置进行了优化设计，使得此类装置安装时自由度更大。改进后的机械传动装置包括主轴机构和辅轴机构。主轴机构中的主轴电机通过减速器与主轴连接。辅轴支座与主轴固连，主轴内空套有辅轴蜗杆，辅轴电机与辅轴蜗杆固连。辅轴支撑在辅轴支座中，辅轴蜗轮与辅轴固连，辅轴与托台固连，并与主轴呈空间交叉。该辅轴蜗轮与辅轴蜗杆啮合。聚光采光元件安装在托台上。这样，主轴机构与辅轴机构构成了一个有机的复合运动体。当主轴电机受控带动主轴机构作东西方向角调整的同时，辅轴电机可以受控带动辅轴机构作南北方向高度角的调整，从而自动实现安装在托台上的聚光采光元件完成跟踪太阳所需的任何空间角度的运动调整。上述机械传动装置设计思路清晰、合理，结构简捷，工艺可行性好，并且工作稳定可靠，从而进一步提高了整机性能。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的整体结构示意图。
图2是图1实施例聚光采光元件部分的结构示意图。
图3是图1实施例太阳光跟踪传感器部分的示意图。
图4是图1实施例的机械传动装置示意图。
图1中的太阳光光纤采光照明装置主要由安装在托台上的聚光采光元件A、驱动聚光采光元件A运动的机械传动装置B、控制机械传动装置的光信号反馈处理电路(位于控制箱内，图中未示出)、向光信号反馈处理电路传送探测信号的太阳光跟踪传感器D几部分组成。聚光采光元件A由六只透镜组成的阵列构成。各透镜分列在机械传动装置周围，因此结构紧凑、外形美观。其具体结构如图2所示，上端固定透镜A-1，该透镜上面固定有起保护作用的光学透射体，如透明塑料或者玻璃。聚光采光元件的底部固定传光光纤A-2的输入端，在该输入端上装有起隔热作用的隔热滤光片A-3。隔热滤光片A-3可以选择以下三种型式1.采用红外反热片；2.采用红外吸热片；3.采用红外反热片和红外吸热片组合结构。传光光纤A-2的输出端可以根据需要固定在各种场所。为了产生柔和的光线，该输出端装有起弥散作用的磨砂玻璃灯头A-4。
太阳光跟踪传感器D的具体结构如图3所示，主要由聚光透镜D-1和四象限光伏探测器D-2组成，聚光透镜通过支撑件D-3相对固定于光伏探测器D-2正上方。
机械传动装置B如图4所示，包括主轴机构和辅轴机构。主轴机构中的主轴电机B-1通过减速器与主轴B-2连接。辅轴支座B-3与主轴B-2固连，主轴B-2内空套有辅轴蜗杆B-4，辅轴电机B-5与辅轴蜗杆B-4固连。辅轴B-6支撑在辅轴支座B-3中，与辅轴蜗轮B-7以及托台B-8固连，并与主轴B-2空间垂直。该辅轴蜗轮B-7与辅轴蜗杆B-4啮合。聚光采光元件A固定安装在托台B-8上。
本实施例的太阳光光纤采光照明装置安装时，主轴呈南北方向放置，辅轴呈东西方向放置，传感器的位置这样设定光伏探测器的X、Y轴构成的感光平面的垂直中心线Z要与机械传动装置中的辅轴成90°角。当太阳光入射光线与聚光采光元件的中心线成一偏差角度时，传感器聚光透镜的会聚光斑必定会落在光伏探测器的某一象限内。光信号反馈处理电路接收到该象限输出的电信号后，将驱动相应的电机，并通过机械传动装置带动聚光采光元件朝减小此偏差角度的方向转动，直至太阳的入射光线与聚光采光元件的中心线平行，这时传感器聚光透镜的会聚光斑恰好落在光伏探测器的中心点，无任何传感信号输出，而直射的太阳光将通过聚光采光元件的透镜，会聚到其焦斑附近的传光光纤输入端，再通过此传光光纤将太阳光传送到所需场所。
可见看出，本实施例结构合理，跟踪原理清晰直观，并且四象限光伏探测器无信号盲区，因此灵敏度高，可靠性好。
权利要求
1.一种太阳光光纤采光照明装置，包括安装在托台上的聚光采光元件、驱动聚光采光元件运动的机械传动装置、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太阳光跟踪传感器，其特征在于所述传感器由聚光透镜和四象限光伏探测器组成，聚光透镜通过支撑件相对固定于光伏探测器上方。
2.根据权利要求1所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述聚光采光元件由透镜阵列构成。
3.根据权利要求2所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述透镜分列在机械传动装置周围。
4.根据权利要求2所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述透镜上面固定有起保护作用的透明塑料或者玻璃。
5.根据权利要求1所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于还含有传光光纤，该光纤的输入端固定在聚光采光元件的焦斑附近，输出端固定在所需场所。
6.根据权利要求1所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述机械传动装置包括主轴机构和辅轴机构，所述主轴机构中的主轴电机通过减速器与主轴连接，辅轴支座与主轴固连，主轴内空套有辅轴蜗杆，辅轴电机输出轴与辅轴蜗杆固连，辅轴支撑在辅轴支座中，辅轴蜗轮与辅轴固连，所述辅轴与托台固连，并与主轴呈空间交叉，所述辅轴蜗轮与辅轴蜗杆啮合，聚光采光元件安装在托台上。
7.根据权利要求5所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述传光光纤的输入端上装有起隔热作用的隔热滤光片。
8.根据权利要求7所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述隔热滤光片为红外反热片或红外吸热片。
9.根据权利要求7所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述隔热滤光片采用红外反热片和红外吸热片组合结构。
10.根据权利要求5所述的太阳光光纤采光照明装置，其特征在于所述传光光纤的输出端装有起弥散作用的磨砂玻璃灯头。
全文摘要
本发明公开了一种太阳光光纤采光照明装置,包括安装在托台上的聚光采光元件、驱动聚光采光元件运动的机械传动装置、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太阳光跟踪传感器,该传感器由聚光透镜和四象限光伏探测器组成,聚光透镜通过支撑件相对固定于光伏探测器上方。本发明保证了传感器具有很高的灵敏度,并且不会产生误动作,从而工作性能更稳定、可靠,为开拓市场奠定了良好基础。
文档编号F21S11/00GK1367341SQ01113529
公开日2002年9月4日 申请日期2001年4月16日 优先权日2001年4月16日
发明者张耀明, 张振远, 张文进, 孙利国, 刘晓晖, 徐明泉 申请人:南京春辉科技实业有限公司