太阳光光纤导入照明系统是目前国际先进的人工室内自然光源。是世界上替代光能照明的新能源装置。其光谱成份与人工光源有重大区别,其导入的阳光给生物(动物、植物)提供能量,能保证地球物种在地下空间一代代生长和繁殖。这是其它人工光源所无法做到的。

其新能源所形成的室内绿色、生态、环保、健康、节能的独有特性,受到发达国家政府、建筑规划和建筑设计及其它各行业的高度重视。发达国家非常重视在大型建筑中营造绿色、生态、环保、健康、节能的高品质环境,以体现大型建筑设施的时代性、先进性、科学性和完美性。

目前太阳光光纤导入照明系统被发达国家广泛应用于大跨度的公共建筑和地下建筑物内。在许多公共建筑中,如:火车站、地铁站、航空港、地下通道、运动场馆、高档宾馆、大型商场、大型停车场等场所。

在亚洲的日本、韩国、新加坡、香港、台湾等国家和地区早已应用,并且运用领域和范围非常广阔;

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太阳光光纤导入照明系统是采用尖端科技太阳轨迹跟踪,通过光学凸透镜将外界自然太阳光聚焦收集,通过物理光学原理分离过滤太阳光成分,将过量的紫红外线和有害射线拦截,用特殊视频光缆把阳光传送到室内和地下室等地方,进行室内任意位置自然健康太阳光照射的一种高科技产品。

它解决了建筑物内及大型地下设施的采光难问题。利用自然阳光照明替代传统的室内电灯光照明,从而完成了继火光照明、电灯照明之后人类的第三次照明革命。不但大大节省了白天室内照明用电,而且将绿色照明、生态照明、自然照明、健康照明等理念和谐统一,成为新时代照明的领军产品。


一、主体结构介绍

本系统主要由室外主机、石英导光光缆和室内照射器具三大部分组成。主机安装在阳光充足的室外,用于跟踪、采集、分离太阳光。光缆用于高效传输主机采集的阳光进入室内,并进行释放。室内照具主要用于固定和保护光缆出光端,增强和控制室内出光效果。

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透镜集光+光导纤维传送方式——以大效率采集传输阳光

如上图所示,本系统各部件介绍如下:


(一)主机部分

集光机是太阳光光纤导入照明系统的主体部分,主要由聚光透镜组合、传感器、亚加力球罩、全方位机械转动装置、微电脑全自动程序控制系统、底座等组成。具有自动快速跟踪太阳、采集强烈阳光,分离阳光消除紫、红外线,将自然阳光高度压缩15000倍以上,高光高热高亮度,准确进入光缆。

1.微电脑主板:位于筒座内,具有微电脑智能芯片,将太阳的公转、地球的自转和公转轨迹集成在内,根据特定的时间、地点的设定,即可全方位、全时段自动跟踪太阳运行轨迹,如同向日葵一样始终将透镜组对准太阳方位。

2.传感器:位于透镜组中央,设有感光元件和方位感应元件,在微电脑芯片控制透镜组面向太阳的基础上进行感光微调,使太阳光精确聚焦。

3.机械传动装置:本装置设有X轴和Y轴,分别有两个脉冲电机驱动。X轴可使透镜组横向360度转动,Y轴则使其进行从水平面开始的上下130度转动。两轴结合,就可以使透镜组全天候转动到太阳所在方位。以快的速度和高灵敏度自动对准并采集强烈阳光。

4.聚光组件:聚光透镜以6个为一组,每个透镜后面精确定位一根光纤,六个镜片导入的光汇成一个光缆,导入室内一束阳光。采用高通光率的聚焦镜片组,每片镜片精确定位,使太阳光经聚焦压缩15000倍,并准确达到焦点高温、高光、不偏色,并使阳光中的红外线、紫外线、可见光分离,为光纤对阳光焦点精确定位创造条件;采用光学仪器测试,精确光纤定位,排除紫外线、红外线,大量地通过可见光,达到了第二级拦截紫外线、红外线的目的。该产品也可根据科学实验的特殊要求及用途,对阳光频谱实行分离,可任意排除、削减、部分削减、少削减紫外线、红外线或可见光,提供定量光照频谱。

5.亚加力球罩:采用特殊材质的亚加力球形圆罩,其透光率好,并大幅度第一级紫外线过滤;防雨雪,外观科学的弧形设计,使积雪和灰尘可以自动脱落。抗高温低温,对普通冰雹也有防御作用。保护主机的长时间户外运作。确保使用寿命在75年以上不变质。

6.电源:采用220V交流电为主机跟踪芯片和转动电机供电,同时提供开关系统的作用。12镜主机用电低于2W,每个月连续使用用电0.9度,连续使用一年用11度电。而太阳能驱动型系统则没有该电源,无需外界供电,真正实现了零能耗。

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(二)光缆部分

用来传送采集到太阳光的光导纤维,是由特殊专利配方制造的高纯度大直径石英玻璃光导纤维。该产品的制造企业目前在世界采用先进的特种专利配方生产光通量大、柔软性强的石英纯色光纤,外层涂有耐老化、高反射的合成膜,引导阳光大量地通过光纤达到输出端。图片2.png

特种专利配方的六芯光缆不到10CM直径,可以自由地大角度弯曲,其柔韧性让普通光缆望尘莫及。它与其它的用镜子反射、管道传送阳光等产品的形式相比,在设计和安装施工上有明显和较高的自由度优势,能方便地把阳光送达室内的任何地方。在已建和新建建筑物中都能方便安装,可使阳光可以随心所欲到达任何位置。这一专利成果使阳光只能直射的物理定理推翻,实现了阳光导入的革命。该特殊光缆透光性能较好,能将阳光在传送过程中的损耗降至最小。几乎能够将自然阳光原封不动送进您的房间。目前用户最远实际使用达167米远,最远理论传输距离为三公里。

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如上图所示,一根直径约0.8cm的光缆由六根1mm大直径水晶玻璃光纤组成,该光纤制作工艺精细,具有聚合金属等多种秘密配方,经过复杂工序炼制而成,不但道光效率极高(每百米光损耗率为5%),而且耐高温(≥80度),耐低温(≤40度),防火防潮,防老化(≥75年),可抗拉伸挤压(1000牛顿以下)。这些都是世界光纤史上史无前例的。

光缆规格有10米、15米、20米、25米……,五米一档。该特殊光缆将阳光在传送过程中的损耗降至最小。最远理论传输距离为三公里。实际施工在100米以内几乎无损耗。为了降低成本,应尽量考虑光缆最短路径走线。

光缆外层有防火保护材质,可抵抗日晒雨淋,也不惧虫鼠,国外安装都直接将光缆暴露在外,完全没有问题。为更好的保护光缆,我公司在安装时尽可能地采用PVC塑料管或者钢管保护。


(三)照射器具

采用高性能、耐光照的多品种、多性能的照射器具,具有高性能增光反射膜,使阳光照射更强,具有隔热、聚焦、散光、自射、移动、固定、远距离追射等多种功能,十多种型号的照射器具任君选购,这些照具外形庄重典雅,朴素而实用,每种型号有不同的功能和效果,满足不同用户的各种需求。


二、主要工作原理


(一)太阳自动跟踪原理

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为从日出到日落都能准确捕捉太阳光,“向日葵”系统搭载了太阳自转与地球自、公转模型自动追踪程序系统。该系统包括GPS卫星精确定位编码转换程序、微电脑控制中心、探测太阳方位的传感器和计时功能、以及横竖(XY)双轴全方位转动机械装置。并配套位于集光机中心的微调传感器能探测出太阳的方位,该数据被传入微电脑,与自公转模型对比混合,微机根据处理后的数据来控制跟踪驱动(XY)马达,使集光机的聚光透镜始终正对太阳运行。在太阳被云层遮住时也能计算太阳轨道,进行追踪,以达到气候云层变化作出快速反应,从而保证一旦有太阳即刻自动跟踪太阳,导入阳光。只要室外有阳光,室内就可以有自然阳光直射。夜间本系统会自动的停止运行,并自动转回到第二天早上的位置,第二天太阳升起又开始进行自动跟踪运行。

(二)阳光折射聚焦原理

人们小时候常常玩用放大镜聚焦阳光点燃火柴的游戏。本系统透镜聚焦采集阳光也正是采用这一原理。

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高性能凸透镜组的球面保证了大范围接收太阳光,利用其聚焦作用将采集到的阳光高度压缩提升阳光15000倍以上,聚焦点阳光提升后产生高光照及亮热量,精确送入定位于透镜焦点上的光纤入射口,为光纤出口端高光输出奠定基础。

  每一片凸透镜连接一根光纤,6片透镜即由六根光纤对应组成1束光缆,传导输出1束阳光。即:6镜集光机有6个镜片,传输1束阳光;12镜集光机有12个镜片,传输2束阳光;36镜集光机传输6束阳光,依此类推。

  光导纤维将太阳光导入传输到室内,进行充分大面积照射,出光口的阳光亮度增强,提供了较强的室内阳光照射。

(三)阳光分离提纯原理

三棱镜折射原理,太阳光因波长不同被三棱镜折射分离出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光等。凸透镜折射原理与三棱镜折射原理类同。凸透镜聚焦太阳光时,聚焦折射作用使太阳光中不同波长的各类光线在光轴线上形成不同距离的聚焦焦点。各种光在聚焦后其焦点前后位置出现较大差异。

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波长较短的紫外线焦点靠近透镜方,波长较长的红外线焦点远离透镜方,可见光焦点在紫外、红外线之间处于距中位置。科学家利用这一差异,分离阳光有害成份。

如上图所示,光导纤维入射端精确定位在紫、红外线之间的绿色部分的可见光焦点上,通过透镜以后,利用不同波长的各类光线聚焦焦点距离差异,将紫外线、部分红外线及其它有害射线排除在进入光缆之外,达到大幅度拦截紫外线和各类有害宇宙射线的目的。

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自然光中有不同波长的各类射线,有波长较长的无线电波、雷达波、红外线、紫外线,也有X、Y、α、β等各类射线。有些对人体有利,有些有害,而有些则在一定范围内对人体有利,超过适量范围就会对人体产生伤害。

由本系统物理排除后导入的光,经紫外线仪测试只有2160分之1的紫外线进入光缆到达室内,实现大幅排除对人体伤害的紫外线的目的。少部分的紫外线进入达到人体吸收维生素D的目的。红外线通过以上物理分离,但给予一部分通过。使其有用的部分继续保持,但不造成对人体的伤害。伽马线(r-ray)、X光(x-ray)、Y-ray、Φ-ray、β-ray、α-ray等具有放射性射线,全部进行排除。使其对人体危害降到零。

(四)光谱分析及作用

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根据光谱测试仪分析得出,本系统所导入的光具有与室外自然阳光同元素、同波段的光谱。这就证明了它所导入的是真正的阳光(如左图)。 可以看到,其光谱曲线与自然阳光的光谱曲线基本一致。只是照度比室外太阳光要弱一些。对人的视觉感应和植物的吸收曲线来看,其确有阳光的效果。另外,在自然阳光的基础上,本系统导入的光在紫外线波段明显减少,证明了其对过量紫外线的过滤作用。

导入的阳光中含有活化分子FeBR,能够对室内有毒气体和有机污染物的净化起到催化作用。使有毒污染物与室内空气中的氧气反应,生成二氧化碳和水。

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太阳光对植物产生光合作用,使室内植物吸收水和二氧化碳,呼出氧气,从而使室内植物充满生机,并起到净化空气的作用。这是灯光无法做到的。

科学家做了本产品的植物种植试验:

条件:地下室内,同温、同湿、同水。巴西生长脆弱的植物。 全黑、灯光下、阳光导入下、室外阳光下四类情况。

全黑3个半月死;灯光下6个半月死;阳光导入下8年半生长正常,与室外不同的是没有冬天的落叶。

(五)GPS卫星定位

本产品安装必须进行GPS卫星定位。高科技在人类进步史上推波助澜,功不可没!高精度GPS卫星定位使自动跟踪太阳的人造向日葵成为可能。

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主要工作原理

  (1)由于太阳自转及地球围绕太阳自公转的运行轨迹,两者的相对位置在一年四季中每天都不同,所形成地球面对太阳光直射的角度每天都在变化。

  (2)在地球的不同城市、不同地点,建筑物每一时刻面对太阳的角度及照射投影都不一样。

  (3)本“向日葵”产品要对太阳进行自动跟踪,像向日葵紧紧面对太阳一样,才能采集到当时当地最强烈的太阳光,保证本产品聚焦和高度压缩提升太阳光,使光源充足而有力。因此,本产品内编制了阳光太空行走运行轨道图,并进行计算机程序运算和控制。

  (4)产品因安装放置在不同地点,为保证搜索、跟踪太阳运行轨道的计算机系统程序与不同地点“向日葵”产品对太阳运行照射角度的准确对应,必须对所有安装地点的产品进行GPS卫星定位,只有精确确定安装地点的GPS卫星定位码,经过产品编译系统将编码输入产品后,计算机系统才能精确计算出“向日葵”产品每天跟踪太阳的运行数据,控制“向日葵”每天精确跟踪太阳。

三、光照空间和亮度

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本系统导入的阳光从光缆出射端以58度角向外铺张。出光端附近亮度惊人,可达12000勒克斯以上,是普通灯光的数十倍乃至上百倍。照射距离与照射角度对于室内受光面积和光照亮度有相应的作用,其按距离与面积成正比原理及距离与照度成反比原理,离光缆出射端距离越远,其照射面积可以无限扩大,但其亮度也随之相应下降。普通房间安装该产品,平均亮度能达到普通照明要求的10倍以上,见图示,并附中国民用建筑照度标准。

导入的阳光其照射面积与距离的比例关系是:1:1.11,即距离出光口1米远处,照射圆面积的直径是1.11米。若照射端与地面距离是5米,地面照射直径是5.55米。按圆面积计算公式S=πr2,即等于17.42平方米。

不同的房间,可根据客户的不同要求进行照射器具的安装。有:垂直向下照射型安装、侧面斜照型安装、移动照射型安装等等方式。

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