带有固定镜片的日光重定向系统的制作方法
【专利说明】带有固定镜片的日光重定向系统
[0001]本专利要求享有于2014年4月24日提出的申请号为61/815552的美国临时专利申请的优先权。通过引用这些以及其它外来材料，将其全文并入本文。当通过引用并入的术语的定义或用法，与本文中提供的术语的定义不一致或相反时，以本文所提供的该术语的定义为准。
技术领域
[0002]本发明领域涉及光重定向机构，特别是日光重定向机构。
【背景技术】
[0003]下面的描述包括有助于理解本发明的信息。但这里并非承认，本文所提供的任何信息均为现有技术或与现有要求保护的发明有关，或本文明确或隐含引用的任何披露均为现有技术。
[0004]通过引用并入本文的国际专利申请W0 2009/000070，描述了一种日光重定向器，其中纵向相邻的多个平面镜通过非拉伸连杆机构相互铰接，以形成柱状阵列(参见本文的图1)。非拉伸连杆机构限制平面镜的移动，使得它们的法向量保持平行。铰接头(参见W02009/000070，但本文的图1中未示出)使平面镜可相对于两个相互垂直的轴移动，并防止平面镜相对于垂直于另两个轴的第三个轴移动。致动器(参见W0 2009/000070，但本文的图1中未示出)可控地移动平面镜，从而定向平面镜的法向量，使得所述平面镜将入射光反射在所预期的方向。可以自适应控制致动器来移动平面镜追踪太阳，从而将日光持续地重定向到特定的方向，如穿过墙壁开口，从而实现建筑物内部的照明。
[0005]如W02009/000070说明，这样的平面镜阵列可用于建立核心日光照明系统。可以期望的是，薄化处理此类平面镜阵列，以便于将所述阵列安装在建筑物墙壁上或墙壁内。薄的平面镜阵列可由大量的小平面镜构成。但是，这种方法的缺点是，所需平面镜数量的增加与所述阵列的厚度的平方成反比，从而潜在地过高增加了构建合适薄度的阵列所需的成本。因此，阳光重定向器和平面镜阵列仍然有待改进。
【发明内容】
[0006]本发明的主题在于提供一种用于重定向日光的装置、系统以及方法。在本发明主题的一些方面中，日光重定向器包括第一镜片阵列，所述第一镜片阵列包括多个基本上平行或平行、均匀间隔、纵向外侧的镜片。所述日光重定向器还可包括第二镜片阵列，所述第二镜片阵列包括多个基本上平行或平行、均匀间隔、纵向内侧的第二镜片，其中，每个内侧和外侧的镜片都有法向量。可以设想的是，外侧镜片的定位为可调节的，从而使得一部分或全部外侧镜片的法向量保持平行。还可以设想，第一镜片阵列可绕阳光重定向器的法向量旋转。
[0007]另外或可替代地，所述内侧的镜片可以保持固定在适当的位置上，或者在两个或多个固定位置之间可移动。另外或可替代地，所述第二镜片阵列可绕阳光重定向器的法向量旋转。
[0008]本发明的一些方面中，至少一个内侧的镜片和至少一个外侧的镜片可具有不同的长度，并被设置为使得所述第一镜片阵列为圆形。另外或可替代地，镜片可以将入射光线重定向到所预期的方向，所述所预期的方向与日光重定向器的法向量基本(例如，在20 %以内或更优选地，在10%以内，或甚至在5%以内)平行。更进一步地，内侧的镜片的角定向的选取，可使得由外侧的镜片反射到内侧的镜片上的光线被内侧的镜片重定向到所预期的方向，所述所预期的方向与日光重定向器的法向量基本平行。
[0009]本发明的其它方面提供了一种重定向日光的方法，所述方法包括以下步骤:设置第一镜片阵列，使所述第一镜片阵列包括多个基本上平行、均匀或基本上均匀间隔、纵向的外侧的镜片，一部分或全部所述外侧的镜片具有法向量；以及设置第二镜片阵列，使所述第二镜片阵列包括多个基本上平行、均匀或基本上均匀间隔、纵向内侧的镜片，每个所述外侧的镜片均具有法向量。另外或可替代地，本发明主题的方法可包括通过以下步骤追踪太阳:调节所述外侧的镜片的定位，同时保持这些镜片的法向量基本上平行排列；以及使得第一镜片阵列围绕第一和第二镜片阵列的法向量旋转。
[〇〇1〇]另外或可替代地，一些设想的方法可包括将所述内侧的镜片保持在固定的位置上。任选地，此步骤可包括将内侧的镜片保持在固定的位置上，在所述位置中，由外侧的镜片反射到内侧的镜片上的光线被内侧的镜片重定向到所预期的方向，所述预期的方向与第一和第二镜片阵列的法向量基本上平行。
[〇〇11]另外或可替代地，所设想的方法可包括将内侧的镜片保持在一个或多个第一和第二固定位置上。另外或可替代地，所设想的方法可包括保持内侧的镜片的角定向，使得由外侧的镜片反射到内侧的镜片上的光线被内侧的镜片重定向到所预期的方向，所述预期的方向与第一和第二镜片阵列的法向量基本上平行。
[0012]另外或可替代地，所设想的方法可包括:在一天或多天的一个或多个选定的时间或时间范围内(例如，在选定的时间的30分钟、15分钟、5分钟内等等)，将内侧的镜片从第二固定位置移动到第一固定位置上。所述选定的时间可为，例如，在1，2, 5,10,15, 20,100或甚至更多天的每一天间隔两个小时一次(例如，上午11点和下午1点等)。另外或可替代地，当内侧的镜片在第一固定位置上时，入射在外侧的镜片上的光线可被反射到内侧的镜片上，并进一步由内侧的镜片反射到所预期的方向，所述所预期的方向与第一和第二镜片阵列的法向量基本平行。此外，当内侧的镜片在第二固定位置上时，入射在外侧的镜片上的光线可被外侧的镜片反射到所预期的方向，而不会进一步被内侧的镜片反射。
[0013]除非上下文指出反例，本文阐述的所有范围应该被解释为包括其端点，以及开放式的范围应被解释为只包括商业实用价值。相似地，除非上下文指出反例，所有一系列的值应被看作包括中间值。
[0014]如下面进一步描述的，上述一些相对于现有技术的缺点可以由如下面示出本发明主题的某些方面的图2，图3六，38,3(:，4,54,58,5(:和^)解释的那样处理或解决。
[0015]正如图2,图3A，3B，3C，4, 5A，5B，5C和?描述那样，对于太阳的许多位置，日光重定向器能够将光重定向进入光导或采光井，除非当太阳的定位使得入射在重定向器上的光线已经具有近似正确的角定向，因此需要相当小的重定向。在这种情况下，太阳相对于所述重定向器的位置可以使得入射在重定向器上的光线具有近似正确的角定向，并只需要相当小的重定向。例如，如果光线以掠入射角度入射到重定向器上，则只有非常小的一部分光线将被重定向；很大一部分光线将穿过重定向器而不被重定向，从而降低重定向器的总体效率。
[0016]光导可被定向为近似垂直的采光井，所述采光井将日光从建筑物的屋顶的孔向下引导至内部空间，然后日光在所述内部空间中用于一般照明或美观照明。上述效率降低的问题在此类光导的地理位置离赤道越近的时候最为突出，所述地理位置在35° N?35° S玮度带之间，在该玮度带范围内中午的太阳位于高海拔区域(如主要为正上方)。对于这样的位置，由多个平行镜片构成的重定向器在靠近中午的约2小时的时间段内不能有效地重定向日光，例如，所述靠近中午的约2小时的时间段可以是人们所期望的在内部空间取得最大的日光照明的时间段。
[0017]下面参照图5A, 5B, 5C和?描述的方法，可以在地理位置离赤道更近的时候也同样有效，但不一定在所有情况下都会具有由提供定位可调节的内侧镜片60Α，62Α，64Α，66Α带来的额外成本和复杂性。除此之外，本发明还提供了一种用于提高效率而基本上不增加成本和复杂性的方法。
[0018]下面将通过优选实施例和附图来具体阐述本发明主题的各种目的、特征、方面和优点，附图中的相同标记表示相同元件。
【附图说明】
[0019]图1示出公开于W0 2009/