[发明专利]基于一次反射原理的隧道用太阳光直接照明系统

说明书

本发明公开了基于一次反射原理的隧道用太阳光直接照明系统，用于隧道照明，该太阳光直接照明系统包括反射镜面、镜面阵列支架、旋转轴、系统支架和基底；所述系统支架固定于基底上，基底内设置有太阳光跟踪系统，所述太阳光跟踪系统计算太阳高度角及太阳光的入射角和反射角方向，该太阳高度角、太阳光的入射角与反射角方向使得反射镜面反射的太阳光均可投射进入目标区域，实现目标区域的照明。本发明直接用一次反射技术将太阳光投射进入隧道，既可避免由于多次反射造成的太阳光衰减过大，亦可避免采用目前采用石英光纤进行长距离传输太阳光导致的高成本问题，并且该照明方式可以将太阳光照明整个隧道空间，实现一种洞内照明与洞外照明的自然过渡。

技术领域

本发明涉及隧道照明领域，具体地讲，涉及一种基于一次反射原理的隧道用太阳光直接照明系统。

背景技术

在国家节能减排方针的推动下，为减少日益增长的公路隧道照明能耗，太阳光直接照明技术已逐渐引入隧道照明。目前，在太阳光直接照明技术上主要存在两类技术：即光导管技术和太阳光光纤照明技术。其中光导管技术是通过太阳光在导光管内以多次反射的方式将太阳光传输至需照明的区域，系统具有结构简单、成本较低的优点，同时，为提高太阳光的利用率，亦出现了采光端带有跟踪系统的光导管系统。但由于太阳光在导光管中衰减较快，调研目前最新技术，每15英尺(4.57米)导光管中太阳光损失系数为78.5％，因此该系统只适用于传输距离不大的地下空间，如地下车库等。

尽管太阳光光纤照明技术可以采用低损耗的石英光纤进行太阳光的传输，可以实现将太阳光以低衰减率传至数百米的距离，但目前国内外所采用的太阳光光纤照明系统普遍存在太阳光耦合效率较低而导致的太阳光利用率低的技术瓶颈问题，并且要将太阳光传至较远的距离必须采用大孔径的石英光纤，而目前大孔径的石英光纤的价格居高不下，导致了太阳光光纤照明技术难以进行大范围的推广。这就意味着要将太阳光光导管技术和太阳光光纤照明技术用于隧道照明均存在一定的局限性。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种基于一次反射原理的隧道用太阳光直接照明系统，

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于一次反射原理的太阳光直接照明系统，用于隧道照明，该太阳光直接照明系统包括反射镜面、镜面阵列支架、旋转轴、系统支架和基底；反射镜面以面阵形式固定于镜面阵列支架，镜面阵列支架通过旋转轴可旋转的与系统支架连接，所述系统支架固定于基底上，基底内设置有太阳光跟踪系统，所述太阳光跟踪系统计算太阳高度角及太阳光的入射角和反射角方向，该太阳高度角、太阳光的入射角与反射角方向使得反射镜面反射的太阳光均可投射进入目标区域，实现目标区域的照明。

进一步，所述反射镜为凹面镜。

进一步，所述反射镜面的面积S为：式中，W和L分别表示隧道路面宽度和照射区域长度，E_ave表示照射区域所需路面平均照度，η表示太阳光反射系统的光能利用率，E_s⊥表示当地的太阳光垂直照度。

进一步，反射镜面的半径r、镜面厚度d、镜面的曲率ρ以及镜面距隧道洞口之间的距离L之间的关系为：并且满足

由于采用了以下技术方案，本发明具以下优点：

1、该发明提出的太阳光反射照明系统实现了一次反射即可照明的技术，避免了目前太阳光直接照明技术中存在的由于多次反射而造成的太阳光能衰减严重，传输距离不大的弊端，实现了太阳光能的最大利用率。

2、凹面结构的反射镜面可以保证反射镜以会聚形式射向隧道口，以避开隧道洞口大货车对光线的遮挡后再以发散的形式照射隧道空间，从原理上解决太阳光反射进入隧道洞口大货车对光线的遮挡问题。

3、该发明提出的凹面镜阵列可根据隧道洞口朝向及照明需求进行面阵的排列结构，保证由每个反射镜面反射的太阳光均以会聚形式射向隧道口的不同位置，在隧道洞内形成一种基于无影照明原理的太阳光直接照明方式。