CN209926235U - 可进行光导照明的建筑智能遮阳装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，它包括固设于建筑外墙上的遮阳机构，所述遮阳机构包括锁定支架以及连接在锁定支架上的遮阳板，所述遮阳板与建筑室内之间设有若干光导照明模块；所述光导照明模块包括固设在遮阳板上并用于聚焦自然光的光采集单元、设于建筑室内并用于将光采集单元聚焦的光源进行散射的照明单元以及连接光采集单元与照明单元的光导纤维。本实用新型的目的在于提供一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置。本实用新型的优点在于：遮阳板上间隔布设有若干小型化的光采集单元，形成可以遮阳、自然采光的一体化设施，在进行建筑外遮阳的同时不影响室内的采光，降低了室内照明能耗，同时不影响室内舒适度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置。
背景技术
现有技术中，建筑遮阳一体化整合设计，有一种技术是综合建筑遮阳板与太阳能收集器的设计,该技术的主要特点是，将光伏发电组件安装在建筑外墙上的钢结构支架上，一方面进行光伏发电，另一方面进行建筑外遮阳。该技术称之为建筑光伏一体化，该技术的缺点是利用光伏发电组件进行遮阳发电的同时，也会影响室内采光。
光导照明现有技术中，有一种技术是，光导光伏一体化技术，该技术的特点是，在建筑屋面设置大型的采光罩，通过采光罩采集阳光，然后在采光罩底部设置光伏发电组件，将采光罩采集的阳光用于光伏发电，所发的电用于LED照明等用途。该技术的主要缺点是采光罩是固定的，受太阳入射角的影响及采光罩固有的光线反射，使得采光效率低，同时光伏发电组件在采光罩下面，不利于散热，光伏发电效率低，太阳能利用率低。
建筑遮阳的现有常规技术主要分为三类:1.利用绿化的遮阳；2.结合建筑结构构件处理的窗口构件遮阳；3.设于建筑外墙的固定独立遮阳板。上述三种遮阳措施都有一定的局限性，不能有效控制室内环境达到最优舒适度，它们的共同缺点是，在进行遮阳的同时会影响室内的采光效果。
常规光导照明系统主要由三部分组成，采光罩(半球形或半球钻形)，导光管，漫射器。该技术的缺点是：
1.常规光导照明系统，光导管的一般为尺寸较大的铝制导管，光导管的安装需要在建筑内部预留专用的管道空间，安装要求较高，受建筑条件限制较大。对于地上层建筑，现有的常规光导管照明系统采光罩大多固定安装于屋面，采光罩尺寸较大、笨重，对于高层建筑的顶层，光导管照明系统比较方便安装，但是对于高层建筑的低层却是不方便安装，而且光导管过长会造成自然光能量的大量损失，到达低层建筑空间的自然光过少，导致照明效果不佳，因此受建筑高度影响较大。对于地下层建筑空间，现有的常规光导管照明系统采光罩安装在地下一层顶板上，该系统在建筑地下一层顶板结构开大型采光孔，然后将大型采光罩嵌入采光孔，直接将采光罩采集的太阳光用于地下室照明。采光罩安装需要预先开设建筑结构洞口，受限于建筑内部功能布局，有些区域无法开设结构洞口(例如：地下平战结合停车库)，因此使用范围受建筑功能限制较大。同时采光罩在预留孔洞上的安装还需要考虑加强建筑防水措施，保证采光罩安装处建筑顶棚不漏水。当未做好建筑防水措施或者防水保护措施失效时，采光罩安装处容易漏水、渗水，影响建筑内部功能使用。
2.常规技术的采光罩是固定不动的，采光效率受太阳入射角影响较大，正午休息不需要太亮照度的时段，太阳直射，采光罩效率最大，光导照明照度最大，上午及下午时段，太阳入射角较小，采光罩效率较低，光导照明照度降低，因此光导照明照度不稳定。
3.常规技术的采光罩尺寸较大且为无色透明玻璃材质，在采集太阳光时，一部分光线会被玻璃反射回去，光线损失较大；透过无色玻璃折射入采光罩内的光线为全光谱光线，即包括了紫外线、蓝光、可见光、红外线等波段的光线。紫外线和蓝光对人体有害，红外线具有热效应，将使得室内温度升高，增加空调能耗。
4.常规技术的光导照明灯具仅能在光线充足时将传输至照明灯具内的自然光线透射出来，用于照明。当光线不够充足的阴天或者晚上，光导照明灯具便无法发光照明。此时须另设电力照明灯具。需要安装的灯具种类较多。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，它包括固设于建筑外墙上的遮阳机构，所述遮阳机构包括锁定支架以及连接在锁定支架上的遮阳板，所述遮阳板与建筑室内之间设有若干光导照明模块；所述光导照明模块包括固设在遮阳板上并用于聚焦自然光的光采集单元、设于建筑室内并用于将光采集单元聚焦的光源进行散射的照明单元以及连接光采集单元与照明单元的光导纤维；所述光采集单元间隔分布在遮阳板上。
较之现有技术而言，本实用新型的优点在于：
1.遮阳板上间隔布设有若干小型化的光采集单元，形成可以遮阳、自然采光的一体化设施，在进行建筑外遮阳的同时不影响室内的采光，降低了室内照明能耗，同时不影响室内舒适度。并且小型化的光采集单元安装方便灵活，易于与建筑外遮阳板一体化，安装不受建筑条件影响。
2.取消了传统的大型采光罩，采用小型化的光采集单元进行光线采集并进行高倍数聚焦，使得光线的传输可以采用柔性石英光纤，避免了传统大尺寸采光管的使用，方便了光线管路的敷设及传输，提高了光线有效传输距离及效率，使得光线可以高效率地传输到更远的末端。
3.光采集单元由凸透镜、反射镜筒、抛物面偏光透镜以及抛物面聚光透镜组成，凸透镜的入射面设有混合渐变超宽带增透膜，混合渐变超宽带增透膜的自然光透过带宽为450nm～900nm，混合渐变超宽带增透膜的光线平均透过率96.8％。一方面可以屏蔽紫外线、蓝光以及大部分红外光线，仅保留可见光波段及小部分红外光波段，使得采集到的自然光更加安全、健康；另一方面可以大幅减少光线的反射损失，提高采光效率。此外，反射镜筒的内周壁以及抛物面聚光透镜的外周壁设有耐磨型高反射膜，耐磨型高反射膜可以避免光线的折射、透射，从而减少光路中的光线损失。
4.自然光同层采集聚焦同层传输，减少了光线损耗。由于每层建筑外均设有遮阳板组，因此每层建筑室内均可以通过同层遮阳板组上的光导照明模块，采集汇聚自然光进行照明，光线实现同层采集同层传输，避免了光线从屋顶到相应楼层的长距离传输造成的光损耗，提高了采光效率、传输效率以及自然光照明效率。且自然光同层传输设置使得智能遮阳系统的安装及运行可以不受建筑高度的影响。
5.照明单元包括混光室、曲面反光背板以及出光板，混光室与光导纤维通过光纤耦合器连接，光纤耦合器可将石英光纤中的聚焦光线散射开来，变成分散的光线，分散的光线通过曲面反光背板的多次反射作用，使光线在混光室内均匀混合，最终光线漫射出出光板，提高了照明单元出光的均匀性。
6.光导照明模块还包括照度传感器、补偿光源以及光补偿控制单元；照度传感器检测室内照度值传输至智能控制模块，由智能控制模块判断是否满足国家规范要求，若低于国家规范要求，则驱动光补偿控制单元点亮LED光源，并对LED光源进行调光，调节LED光源的出光亮度，对自然光进行补偿，使得照明单元保持照度稳定。
附图说明
图1是本实用新型一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置实施例的安装状态示意图。
图2是光采集单元的结构示意图。
图3是照明单元的结构示意图。
图4是安装有光采集单元的遮阳机构的结构示意图。
图5是智能控制模块的工作原理图。
标号说明：1遮阳机构、11遮阳板、12锁定支架、2光导照明模块、21光采集单元、211凸透镜、212反射镜筒、213抛物面偏光透镜、214抛物面聚光透镜、215混合渐变超宽带增透膜、216耐磨型高反射膜、22照明单元、221混光室、222曲面反光背板、223出光板、23光导纤维、231光纤耦合器、232光纤适配接头、24照度传感器、25补偿光源。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型内容进行详细说明：
如图1至图5所示为本实用新型提供的一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置的实施例示意图。
一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，它包括固设于建筑外墙上的遮阳机构1，所述遮阳机构1包括锁定支架12以及连接在锁定支架12上的遮阳板11，所述遮阳板11与建筑室内之间设有若干光导照明模块2；
所述光导照明模块2包括固设在遮阳板11上并用于聚焦自然光的光采集单元21、设于建筑室内并用于将光采集单元21聚焦的光源进行散射的照明单元22以及连接光采集单元21与照明单元22的光导纤维23；所述光采集单元21间隔分布在遮阳板11上。
所述光采集单元21包括沿光线入射方向依次设置的凸透镜211、反射镜筒212、抛物面偏光透镜213以及抛物面聚光透镜214。
所述抛物面聚光透镜214通过光纤适配接头232与光导纤维23的进口端连接。
太阳光束从凸透镜211进入，光线汇聚后，再经反射镜筒212内周壁反射，反射光入射到抛物面偏光透镜213再次变为平行于中轴的光线入射到抛物面聚光透镜214，光线经抛物面聚光透镜214内壁反射后汇聚，高倍数聚焦在光导纤维23处，高倍数聚焦的细光斑通过光导纤维23传输至照明单元22进行照明。
较佳的，光导纤维23可以采用石英光纤。石英光导纤维聚焦比大(最高可达1万倍)，工作温度高，尺寸小(直径1mm),柔软性强、耐老化、高反射、损耗小(不超过8dB/km)，有效传输距离达到200m。实现光线的同层长距离(有效传输距离200m)柔性传输。解决常规光导照明系统在高层建筑上应用时，地上层较低楼层常规导光管安装过长，光线损耗过大的问题；同时解决常规光导管尺寸过大，安装空间要求较高的问题。
所述凸透镜211的入射面设有混合渐变超宽带增透膜215，混合渐变超宽带增透膜215的自然光透过带宽为450nm～900nm，混合渐变超宽带增透膜215的光线平均透过率96.8％。一方面可以屏蔽紫外线、蓝光以及大部分红外光线，仅保留可见光波段及小部分红外光波段，使得采集到的自然光更加安全、健康；另一方面可以大幅减少光线的反射损失，提高采光效率。
所述反射镜筒212的内周壁以及抛物面聚光透镜214的外周壁设有耐磨型高反射膜216。
反射镜筒212内周壁的耐磨型高反射膜216可防止其内光线透射，增加反射效果。
抛物面聚光透镜214外周壁的耐磨型高反射膜216可以避免光线在抛物面聚光透镜214外表面的折射、透射，从而减少光路中的光线损失。
光采集单元21外设有固定端子，固定端子通过螺栓锁定在遮阳板11上。
由凸透镜211、反射镜筒212、抛物面偏光透镜213以及抛物面聚光透镜214组成的多曲面复合采光聚焦器可将入射光线聚焦成高倍数(最高能达到1万倍)细光斑，采用直径与该细光斑直径略大一些的石英光纤进行光线传输，通过光纤适配接头232的调节，使得聚焦细光斑正好落入石英光纤中，从而将光线通过石英光纤传输至照明单元22进行照明。
为了减少光线损耗，光导照明模块2采用同层采集聚焦同层传输。由于每层建筑外均设有遮阳板11，因此每层建筑室内均可以通过同层遮阳板11上的光导照明模块2，采集汇聚自然光进行照明，光线实现同层采集同层传输，避免了光线从屋顶到相应楼层的长距离传输造成的光损耗，提高了采光效率、传输效率以及自然光照明效率。
所述照明单元22包括混光室221、设于混光室221顶面的曲面反光背板222以及设于混光室221底面的出光板223。
所述光导纤维23的出口端连接有光纤耦合器231，光纤耦合器231倾斜朝向曲面反光背板222。
所述光导照明模块2还包括照度传感器24、补偿光源25以及光补偿控制单元；所述补偿光源25设置在混光室221内且与电源连接，所述光补偿控制单元根据照度传感器24的信号控制补偿光源25的启闭。
较佳的，所述补偿光源25可采用LED光源。
光纤耦合器231及补偿光源25分设于混光室221的两端。
光纤耦合器231可将石英光纤中的聚焦光线散射开来，变成分散的光线，分散的光线通过曲面反光背板222的多次反射作用，使光线在混光室221内均匀混合，最终光线漫射出出光板223均匀出光。
照度传感器24可设于室内顶棚下、吊顶下或者与灯具一体化。照度传感器24检测室内照度值传输至智能控制模块，由智能控制模块判断是否满足国家规范要求，若低于国家规范要求，则驱动光补偿控制单元点亮LED光源，并对LED光源进行调光，调节LED光源的出光亮度，对自然光进行补偿，使得照明单元22保持照度稳定。
所述智能控制模块包括光补偿控制单元，智能控制模块采用STM32F10x系列控制芯片，其接收照度传感器24的信号，并控制LED光源。
Claims (8)
1.一种可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，它包括固设于建筑外墙上的遮阳机构(1)，所述遮阳机构(1)包括锁定支架(12)以及连接在锁定支架(12)上的遮阳板(11)，其特征在于：所述遮阳板(11)与建筑室内之间设有若干光导照明模块(2)；
所述光导照明模块(2)包括固设在遮阳板(11)上并用于聚焦自然光的光采集单元(21)、设于建筑室内并用于将光采集单元(21)聚焦的光源进行散射的照明单元(22)以及连接光采集单元(21)与照明单元(22)的光导纤维(23)；所述光采集单元(21)间隔分布在遮阳板(11)上。
2.根据权利要求1所述的可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，其特征在于：所述光采集单元(21)包括沿光线入射方向依次设置的凸透镜(211)、反射镜筒(212)、抛物面偏光透镜(213)以及抛物面聚光透镜(214)。
3.根据权利要求2所述的可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，其特征在于：所述凸透镜(211)的入射面设有混合渐变超宽带增透膜(215)，混合渐变超宽带增透膜(215)的自然光透过带宽为450nm～900nm。
4.根据权利要求2所述的可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，其特征在于：所述反射镜筒(212)的内周壁以及抛物面聚光透镜(214)的外周壁设有耐磨型高反射膜(216)。
5.根据权利要求2所述的可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，其特征在于：所述抛物面聚光透镜(214)通过光纤适配接头(232)与光导纤维(23)的进口端连接。
6.根据权利要求1所述的可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，其特征在于：所述照明单元(22)包括混光室(221)、设于混光室(221)顶面的曲面反光背板(222)以及设于混光室(221)底面的出光板(223)。
7.根据权利要求6所述的可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，其特征在于：所述光导纤维(23)的出口端连接有光纤耦合器(231)，光纤耦合器(231)倾斜朝向曲面反光背板(222)。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的可进行光导照明的建筑智能遮阳装置，其特征在于：所述光导照明模块(2)还包括照度传感器(24)、补偿光源(25)以及光补偿控制单元；所述补偿光源(25)设置在混光室(221)内且与电源连接，所述光补偿控制单元根据照度传感器(24)的信号控制补偿光源(25)的启闭。
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| CN112555713A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-03-26 | 福建暖湾实业有限公司 | 一种应用于水缸水下照明的灯路系统 |
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