[发明专利]有源阳光重定向系统

说明书

一种将阳光重定向到目标目的地的系统和机制。该系统具有由包括光检测模块的控制模块控制的双棱镜盘阵列。该系统是模块化的，并且将用于直射阳光的任何仰角和方位角。该系统将进一步提供一个或多个远程功能。该系统可被用于直接或与反射器相组合地提供室内空间的准直太阳能侧方或顶部照明。该系统可与混合式太阳能照明(HSL)面板相组合以通过光缆提供室内照明。该系统可与聚光光伏(CPV)面板或与太阳能聚热(CST)面板相组合以分别发电或生成热。该系统取代了通常在这些应用中使用的太阳能跟踪器，这使得该组装件能够集成在建筑物和车辆中，而不会改变它们的美观性。

发明领域

本发明涉及用于阳光重定向的系统。更具体地，本发明涉及可用于室内照明的系统，并且还可以用于替换现有技术中可用于聚集阳光的系统(诸如混合式太阳能照明系统、聚光光伏系统和太阳能聚热系统)中所需的太阳能跟踪器。将本发明与上述一个或多个系统集成，经集成的系统组装件变为静态的，并且可以并入建筑物和车辆而不改变它们的美观。

背景技术

首先，应该注意，下列专利文档中的一些构成本申请的优先权日期之前公布的现有技术：US 7 639 423；CA 2 531 199；US 2013 0 135 744；CN 1 03 148 436；US 2009 0250 095；US 5 729 387；US 2010 0 224 231；US 2010 0 006 088；US 4 841 672；US 5555 329；US 2007 0 251 569；US 2012 0 170 144；US 5 866 305；US 5 802 784；EP 1567 803；EP 2 678 719。

阳光重定向系统被用于通过将自然光重定向进入建筑内部来减少对电照明的需求。使用阳光代替电灯有许多益处，包括降低计费费用，减少对用于发电的常规能源的使用从而减少二氧化碳(CO₂)排放，以及通过减少眼睛疲劳以及通过同步昼夜节律来提高人类舒适和健康。通过提供比电照明更均匀的照明来实现较低的眼睛疲劳。昼夜节律同步是通过阳光具有比典型的荧光灯更高的高频蓝光能量含量来实现的，这对人们的情绪和机敏性具有积极的影响

存在可以利用阳光来照明建筑内部的各种现有技术。一般来说，现有技术中有两种类型的系统可用：无源系统和有源系统。无源系统是固定类型的结构并且不包含活动部件。有源系统是动态的，活动部件跟踪太阳的视位置。

因为无源系统不包含活动部件，所以它们比较便宜并且需要较少的维护。然而，无源系统由于不能跟踪太阳的变化的视位置而比有源系统相对低效。现有技术中可用的许多有源系统具有太阳能管，太阳能管顶部上具有跟踪太阳并将阳光注入管中的镜。它们需要额外的管件来将阳光传输到目标目的地，并且它们的形状因子通常限于圆形截面。此外，它们可只能用于顶部照明，并且它们的使用通常限于建筑物的顶层。其他系统(如具有光纤的太阳能跟踪器)通常是非常昂贵的，并且在经济上不是可行的。

现有技术中可用的另一系统使用光的折射现象，但其使用也局限于顶部照明而且它也体积庞大，需要以严格的公差安装在特定取向，并且受到不想要的色差问题的影响。另外，许多现有技术中揭示的系统需要体积大的反射器和/或聚光器以定向阳光。它们也需要很大的空间来安装，并且一般不很好地整合在建筑中，并对其美学产生负面影响。

此外，在大多数系统中，经重定向的光没有准直，并且需要笨重且昂贵的导光管或昂贵的光纤来传输它。

另外，现有技术中已知的用于室内照明的大多数系统不适用于使用聚光光伏(CPV)模块来发电。在用于发电的其它系统中，包括聚光光学器件和光伏电池的CPV模块被安装在太阳能跟踪器上。这些系统的建筑集成在没有严重影响建筑美学的情况下是不可能的。

另外，现有技术中已知的用于室内照明的大多数系统不适用于使用太阳能聚热(CST)模块来生成热。在用于生成热的其它系统中，包括聚光光学器件和接收器的CST模块被安装在太阳能跟踪器上。这些系统的建筑集成在没有严重影响建筑美学的情况下也不是容易的。