一种隧道自然光与传统灯具联合照明系统及照明方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于隧道照明技术领域，尤其涉及一种隧道自然光与传统灯具联合照明系统及照明方法，其利用一种导光装置将阳光导入隧道与传统照明灯联合照明。
【【背景技术】】
[0002]随着我国经济水平提高和公路建设的发展，公路隧道建设与日倶增，隧道照明设施的规模及数量也越来越大，隧道的运营电费和维护费用也越来越高。建立既安全又经济节能的隧道照明系统，是降低隧道运营成本的关键。目前主要从隧道照明灯具选择、灯具布置方式、照明控制技术和系统维护等方面进行设计和优化已达到节能的目的，而目前隧道中的照明方式基本上采用的是高压钠灯照明，少量的采用高压钠灯和LED组合的方式或者直接采用LED灯进行照明。但是无论采用那种照明方式，都要消耗大量的电能，而且灯具要定期维护更换，需花费大量的人力、财力和物力。在大力提倡节能环保的时代，如果能够充分利用太阳能，将是最理想的选择。虽然有些学者提出利用自然光引入隧道照明的思想，但对其研究不够深入，未能提出具体的实施装置，而且对太阳光的利用都不够充分、不够合理。同时，在小型隧道，尤其是隧道长度小于100米的隧道在规范中是不要求安装照明设施的，但是实际中，在100米长的隧道里面行车，或者行人都会感觉到内部很昏暗，让人心理上感觉到不适，会给交通安全上带来一定的隐患。在100-300米的隧道里面是要求必须安装照明设施的，而如果在这样的短隧道里面安装隧道自然光与传统灯具联合照明装置，将大大节约传统照明设备的财力支出，包括传统照明中的安装费、电费、维护更换费用等都将大幅度降低。
[0003]故针对上述隧道内照明存在的问题已经目前在这方面研究的不足，提出一种利用自然光与传统灯具联合照明的照明系统及照明方法。
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【发明内容】
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[0004]针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种隧道自然光与传统灯具联合照明系统及照明方法，这将大大节约由于传统照明设备造成的财力支出，包括传统照明中的安装费、电费、维护更换费用等都将大幅度降低。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案为:
[0006]—种隧道自然光与传统灯具联合照明系统，包括传统照明部分和自然光照明部分，所述的传统照明部分为电照明，所述的自然光照明部分包括用于采集自然光的采光部分、用于传导采光部分采集的自然光的导光部分、用于将导光部分导入的自然光进行分散照明的散光部分和用于传统照明部分灯具开关的控制部分，所述的采光部分设置在隧道外接收自然光，所述的散光部分设置在隧道内，所述的采光部分与散光部分通过导光部分连接，所述的控制部分与所述的传统照明部分相连接，所述的散光部分设置在所述传统照明部分的照明灯具处。
[0007]所述的米光部分包括米光器2和支撑结构6，所述的米光器2包括米光器外壳201，所述的采光器外壳201的上设置有第一凸透镜202，所述的第一凸透镜202用于透过自然光并将自然光聚集在采光器外壳201内，采光器外壳201上还开设有通光孔，该通光孔作为采光输出部分用于将第一凸透镜202聚集于米光器外壳201内的自然光导出，米光器外壳201的内表面上设置有反光涂层，反光涂层为太阳能薄膜反射材料;所述支撑结构6包括立柱601、固定架602和固定架控制部分，所述的立柱601固定设置，固定架控制部分与固定架602连接并控制固定架602进行旋转，所述的固定架控制部分安装在立柱601上，所述的采光器2固定安装在固定架602上，通过固定架602的旋转带动采光器一起旋转。
[0008]所述的米光器外壳201呈漏斗状，所述的第一凸透镜202镶嵌在米光器外壳201的大端口上，第一凸透镜202聚集的光线进入采光器外壳201的小端口，该小端口作为采光输出部分将采光器外壳201内的自然光导出，采光器外壳201的内表面上设置有反光涂层用于，反光涂层为太阳能薄膜反射材料。
[0009]所述的导光部分包括导光管3，导光管3的一端与采光部分的采光输出部分连接，导光管3的导光输出部分与所述的散光部分连接。
[0010]所述的导光管3的导光输出部分设置有若干个导光接头，导光管3通过每个导光接头连接若干个散光部分，所述的导光接头的一端与导光管3连接，导光接头的另一端与所述的散光部分连接。
[0011]所述的导光接头为用于导光的圆管，导光接头的一端穿过导光管3的管壁进入导光管3的内部，且导光接头该端的端口朝向导光管3中自然光入射的方向，且该端伸入导光管3的部分与导光管3的内壁紧贴。
[0012]所述的导光管3上还设置有聚光接头11，聚光接头11将两段导光管3的管端连接起来，且沿着导光管3中自然光的传播方向，依次设置聚光接头11和导光接头，聚光接头11将导光管3中的自然光整合后使导光管3中的光线在导光管3的截面上均匀分布，被聚光接头11整合后均匀分布的光线从导光接头的端口处被导光接头导出;所述的聚光接头11包括聚光接头外壳1101和设置在聚光接头外壳1101中的第二凸透镜1102，所述的聚光接头外壳1101为圆筒状，导光管3的管端从聚光接头外壳1101的端头插入，所述的第二凸透镜1102设置在两段导光管3的管端之间，第二凸透镜1102与聚光接头外壳1101同轴设置。
[0013]所述的散光部分包括光散射器5，所述的光散射器5包括整光器13和光散射件，所述的光散射器5通过整光器13与所述的导光接头，所述的整光器13与所述的光散射件连接；整光器13用于调整进入整光器13中的光线的方向，整光器13包括整光器外壳、设置在整光器外壳中的接光棱镜1302和反光棱镜1301，所述的整光器外壳上开设有进光孔和出光孔，整光器13的进光孔与导光接头的导光输出部分连接，整光器13的出光孔与光散射件连接；所述的接光棱镜1302设置在从整光器13的进光孔进入光线的入射线路上，接光棱镜1302将该入射光反射，所述的反光棱镜1301设置在接光棱镜1302反射光的反射线路向，反光棱镜1301将光线反射后，光线经整光器13的出光孔进入光散射件;光散射件包括弧形散光罩17和凹透镜组14，所述的凹透镜组14设置在弧形散光罩17的顶部，凹透镜组14与弧形散光罩17同轴设置，凹透镜组14设置在所述的整光器13的出光孔处，整光器13的出光孔处射出的光线经过凹透镜组14进行散射，从凹透镜组14射出的光线进入弧形散光罩17，弧形散光罩17进一步将光线散射。
[0014]所述的控制部分包括光传感器16和亮度自动控制器18，所述的光传感器16与亮度自动控制器18连接，所述的亮度自动控制器18与所述的传统照明部分的灯具相连接用于控制开关灯具，光传感器16设置在隧道外，光传感器16与所述的采光部分设置在同一光照区域。
[0015]一种隧道自然光与传统灯具联合照明方法，包括如下步骤:
[0016]步骤一:将采光部分设置在隧道外，将采光器2和支撑结构6安装在一起并设置在隧道洞口外光线较好的位置，使采光器2的上方无遮挡物；
[0017]步骤二;布置导光部分，将导光管3的一端与采光器2进行连接，然后将导光管3延伸引入隧道内到达传统照明部分的灯具安装处，在导光管3上设置安装聚光接头和导光接头;
[0018]步骤三:将散光部分设置在隧道内，将光散射器5与导光接头连接，将光散射器5设置在传统照明部分的灯具安装处；
[0019]步骤四:安装控制部分，将光传感器16设置在支撑结构6的立柱601上，使光传感器16上方五遮挡物，将光传感器16与亮度自动控制器18连接，再将亮度自动控制器18与传统照明部分的灯具连接；
[0020]步骤五:光传感器16检测隧道外自然光的强度，并将检测的光强信号传输给亮度自动控制器18，亮度自动控制器18通过分析该光强信号来判断隧道外自然光的强度并控制传统照明部分灯具的开关来调节隧道内的亮度;根据隧道外自然光的强度，亮度自动控制器18控制灯具开关的个数来对隧道内的亮度进行调节，当隧道外的光线强度高于预设的强度值时，亮度自动控制器18关闭预先设定数量的灯具，当隧道外的光线强度低于预设的强度值时，亮度自动控制器18打开预先设定数量的灯具。
[0021]与现有技术相比，本发明的优点为:
[0022]本发明依据充分利用自然光和节能环保的指导思想，在隧道外设置采光部分用于采集自