带有固定镜片的日光重定向系统的制作方法_3

文档序号:9650416阅读:来源:国知局
如下面参照图5A-?所讨论的那样规避。
[0039]图5A-?分布描绘了四对纵向的内侧/外侧镜片60A、60B ;62A、62B ;64A、64B ;和66A、66B(由实线表不)。日光重定向器10的每个镜片12可以是这样的一对内侧/外侧镜片中的一个。类似地,日光重定向器30的各镜片38和/或各镜片44可以是这样的一对内侧/外侧镜片中的一个。镜片60A,60B ;62A,62B ;64A,64B ;和66A,66B的两侧均可反射。
[0040]外侧镜片60B,62B,64B和66B分别相对于内侧镜片60A,62A, 64A和66A是可调节的。图5A示出了将每对的内侧和外侧镜片调节为基本上彼此平行的排列方式。图5B描绘了将每对的外侧镜片的方向与入射日光光线的主要方向调节为基本上平行的排列方式。图5C描绘了对于镜片的调节,使得入射光首先被外侧镜片反射到相邻内侧镜片,随后进一步被内侧镜片反射到所预期的方向。图f5D描绘了对于镜片的调节,使得入射光线首先被内侧的镜片反射到相邻外侧镜片上,随后被外侧镜片反射到所预期的方向
[0041]在图5A-5D中所示的不同镜片调节配置产生不同的重定向效率,所述重定向效率依赖的因素为例如镜片的大小和光线入射角。镜片可由合适的控制系统自动选择性调节,以采用任何所描绘的调节配置(或任何预期的中间调节配置),从而在不同时间点上使光重定向的效率最大化。一般情况下,在任何特定时间点上的最佳选择都是选择能够使有用的光线的损失最小化的调节配置(即,穿过日光重定向器的光线未经重定向而损失,这里所谓的“损失”意指它们并没有被重定向到所预期的方向)。在所有的情况下,考虑到待重定向的光线的入射角和所预期的方向,向内/向外的反射镜片的定位为可调节的。通过公知的射线追踪分析技术,可以容易地确定任意选定日光入射角所需的反射镜片的定位。如此确定的镜片的定位数据可被存储在查找表内,或通过各种开环的数学算法或基于反馈的闭环算法的方式模拟,或被施以这些方法的组合操作。这样的查找表和算法技术是本领域技术人员所公知的。在一些情况下,如果镜片38和/或44被适当加工为如前述的内侧/外侧镜片,那么图4中固定的日光重定向器30可以设置为不带有棱镜板36。
[0042]图6A和6B分别描绘了多个基本上平行、均匀间隔、纵向的外侧的第一镜片70A,72A,74A,76A和多个基本上平行、均匀间隔、纵向的内侧的第二镜片70B,72B,74B,76B,78B(由实线表示)。日光重定向器10的每个镜片12可以是一个或多个这样的外侧/内侧的镜片。类似地,日光重定向器30的各镜片38和/或各镜片44可以是一个或多个这样的外侧/内侧的镜片。镜片70A,72A,74A,76A ;和7(?,728,748,768,788仅需要在一侧可反射。
[0043]针对外侧的镜片70A,72A,74A,76A的调节定位可遍及一系列太阳追踪位置。内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B或者如图6A所示在所有时间保持固定在适当的位置上;或者它们可以每天在图6A和6B分别所示的第一和第二固定位置之间移动两次。
[0044]图6A描绘了外侧的镜片70A,72A,74A,76A的可调节的定位,所述定位使得入射光线(如图6A和6B的虚线箭头所示)首先被外侧的镜片反射到相邻的内侧镜片70B,72B,74B,76B,78B,随后进一步被内侧的镜片被反射到所预期的方向。外侧的镜片70A,72A,74A,76A在追踪太阳的一整天的定位是可调节的。而内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B可以如图6A所示在所有时间保持在第一固定位置上。
[0045]可替代地,例如,如果额外的成本和复杂性是合理的,可以选择性地设置(未示出):每天移动内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B两次。具体而言,每天在上午11:00左右,内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B可移动一次,即从如图6B所示的第二固定位置移动到如图6A所示的第一固定位置,并在第一固定位置停留2小时左右(即直到下午1:00左右)。然后,每天在下午1点左右,内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B可移动一次,即从第一固定位置返回到第二固定位置,并停留在第二固定位置直到第二天上午的11:00左右。当内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B位于如图6B所示的第二固定位置时,入射光线被外侧的镜片70A,72A,74A,76A反射,而不会被内侧的镜片进一步反射。
[0046]当内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B位于如图6A所示的第一固定位置时,所述内侧的镜片的角定向不发生变化。类似地,如果内侧的镜片移动到如图6B所示的第二固定位置,所述内侧的镜片的角定向不会在所述内侧的镜片位于第二固定位置时发生变化。
[0047]当内侧的镜片7(?,728,748,768,788保持在如图6六所示的第一固定位置以对光线进行所预期的角校正时,外侧的镜片70A,72A,74A,76A因此能够可调节地定位,以重定向所有太阳位置的相当大的一部分的入射日光。内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B向如图6B所示的可选的第二固定位置的移动,提高了在一天的开始和结束的时候的日光重定向效率,因为外侧的镜片70A,72A,74A,76A都足以在这些时候重定向光线。
[0048]在使用如图6B所示的可选的第二固定位置的实施例中,选取如图6A所示的内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B的位置,以在上午11点到下午1点的时间段内使日光重定向效率得到最优化。这可能需要对一天中的其他时间的重定向效率采取一些折衷手段。通过促进内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B的每天两次在第一和第二固定位置之间的移动,可选的图6B的配置可以在全天达到较高的总日光重定向效率。在一些应用中,可借此合理化因设置这种因内侧镜片的移动而增加的成本和复杂性。
[0049]在一个日光重定向器的实施例中,第一组件80 (最好参见图8A,但也可参见图7A,7B和8B)可相对于第二组件82绕中心垂直轴转动,所述第一组件80包括非可移动的内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B(即所有时间始终保持在如图6A所示的第一固定位置的镜片),所述第二组件82包括外侧的镜片70A,72A,74A,76A。旋转轮毂84 (图8A和8B)包括多个轴承。所述轴承以可旋转的方式支承第一和第二组件80,82。可能是优选,在一些其它实施例(未示出)中,如果针对成本和复杂性方面的考虑是合理的,可额外地将内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B设置为如前所述每天移动两次。
[0050]内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B的所述第一固定位置(以及所述第二固定位置,如果有提供的话)的选取,使得日光重定向器的整体效率在全天接近最优化。确定所述第一固定位置的角度值可以通过计算机光线跟踪模拟,以本领域技术人员公知的方式来确定。由于可通过适当地调节外侧的镜片70A,72A,74A,76A的定位来控制光线入射到内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B的角度,较大范围的合适的角度值将能够实现所预期的接近最优化的效率。决定所述固定位置的角度值仅需要使得,在大约上午9点至下午5点的所有太阳位置,相当大的一部分入射日光光线被外侧和内侧的镜片反射,从而将入射的日光光线重定向到所预期的角度上的光导或采光井。
[0051]因此,可以看出,当内侧的镜片70B,72B,74B,76B,78B位于如图6A所示的第一固定位置时,所述内侧的镜片促进被外侧的镜片70A,72A,74A,76A反射的光线以非掠射角重定向,提高了日光重定向器的整体日光重定向效率。如果没有内侧的镜片70B,72B,
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