适配型太阳光转向器转让专利

申请号 : CN200880016504.5

文献号 : CN101688656A

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 洛恩·A·怀特黑德约恩·大卫·爱德华·斯科特

申请人 : 不列颠哥伦比亚大学

摘要 :

纵向相邻的平面反射镜(106-114)由非伸展杆(120)枢转地互相连接在栏阵列(56)中,所述非伸展杆(120)限制所述反射镜的运动,使得所述反射镜的法向向量(115)保持平行。两个反射镜中的可枢转接头(122,124)允许所述反射镜关于两个互相垂直的轴(x,y)运动并防止所述反射镜关于第三轴(z)运动。耦连至所述可枢转接头中一个的两个致动器(117A,117B)以可控的方式使被选择的反射镜关于所述两个互相垂直的轴运动。第一框架(116)将反射镜栏耦连在一起,以便所选择的反射镜的运动使得所有反射镜一致运动。所述致动器以可控的方式移动所述反射镜而定位所述法向向量,使得所述反射镜将入射光镜面反射至预先选择的方向。

权利要求 :

1.一种太阳光转向器,包括: 平面反射镜的阵列(56),每个反射镜具有表面法向向量(115); 非伸展杆(120),其枢转地互相连接所述反射镜中的纵向相邻的反射镜(106-114)并限制所述反射镜的运动,使得当所述反射镜运动时所述法向向量保持平行; 第一可枢转接头(122),其位于所述纵向相邻的反射镜中的第一反射镜(106)中;以及 第二可枢转接头(124),其位于所述纵向相邻的反射镜中的第二反射镜(114)中; 所述第一可枢转接头和第二可枢转接头允许所述第一反射镜和第二反射镜关于两个互相垂直的轴(x,y)中的任一个运动并防止所述第一反射镜和第二反射镜关于第三轴(z)运动。

2.如权利要求l所述的太阳光转向器,其中: 所述反射镜以多个栏(94-104)设置;并且所述非伸展杆(120)将每个反射镜连接至同一栏中的相邻反射镜。

3.如权利要求l所述的太阳光转向器,其中:所述第一可枢转接头和第二可枢转接头是第一万向节(122 )和第二万 向节(124),所述第一万向节(122)和笫二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述第一反射镜(106 )包围并绕所述第一万向节的所述第一构件(126 ) 枢转;并且第二反射镜(114)包围并绕所述第二万向节的所述第一构件(126) 枢转。

4. 如权利要求1所述的太阳光转向器,进一步包括:第一电子可控致动器(117A),其辆连至所述可柩转接头中的一个以 便以可控的方式使所述反射镜中被选择的一个反射镜关于所述两个互相 垂直的轴中的第一轴(x)转动;以及第二电子可控致动器(117B),其耦连至所述可枢转接头中的所述一 个以便以可控的方式使所述反射镜中所述被选择的 一个反射镜关于所述 两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动;并且其中:所述阵列一側的入射光线(68)被所述反射镜之一反射一次而经过所述阵列的相反側;并且所述致动器是能够控制的,以移动所述反射镜而定位所述法向向量, 使得所述反射镜将入射光镜面反射至预先选择的方向。

5. 如权利要求l所述的太阳光转向器,进一步包括:第一电子可控致动器(117A),其耦连至所述可枢转接头中的一个以 便以可控的方式使所述反射镜中被选择的一个反射镜关于所述两个互相 垂直的轴中的第一轴(x)转动;以及第二电子可控致动器(U7B),其耦连至所述可枢转接头中的所述一 个以便以可控的方式使所述反射镜中所述被选择的 一个反射镜关于所述 两个互相垂直的轴中的笫二轴(z)转动。

6. 如权利要求l所述的太阳光转向器,其作为日光反射装置工作。

7. 如权利要求2所述的太阳光转向器,其中所述第三轴(z)垂直于 所述两个互相垂直的轴(x, y)并平行于所述栏的纵向范围。

8. 如权利要求5所述的太阳光转向器,其中:所述第一可枢转接头和第二可枢转接头是第一万向节(122 )和第二万向节(124 ),所述第一万向节(122)和笫二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述第一反射镜(106 )包围并绕所述第一万向节的所述第一构件(126) 枢转;并且第二反射镜(114)包围并绕所述第二万向节的所述第一构件(126) 枢转。

9. 如权利要求2所述的太阳光转向器,其作为日光反射装置工作。

10. 如权利要求4所述的太阳光转向器,其作为日光反射装置工作。

11. 如权利要求2所述的太阳光转向器,进一步包括:笫一电子可控致动器(117A),其耦连至所述可枢转接头中的一个以 便以可控的方式使所述反射镜中被选择的一个反射镜关于所述两个互相 垂直的轴中的笫一轴(x)转动;以及第二电子可控致动器(117B),其耦连至所述可枢转接头中的所述一 个以便以可控的方式使所述反射镜中所述被选择的 一个反射镜关于所述 两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动;并且其中:所述阵列一侧的入射光线(68)被所i2t^射镜之一反射一次而经过所 述阵列的相反侧;并且所述致动器是能够控制的,以移动所述^^射镜而定位所述法向向量, 使得所述反射镜将入射光镜面反射至预先选择的方向。

12. 如权利要求2所述的太阳光转向器,进一步包括:第一框架(116),其枢转地耦连至所述栏的每一栏中的一个及Jt镜, 在所述栏的每一栏中:第一枢转杆(130 ),其耦连在第二框架(132 )和一个反射镜中的一个可枢转接头之间;以及第二枢转杆(130),其耦连在所述第二框架和另一个^J时镜中的另一 个可枢转接头之间,其中任一栏中耦连至所述第一框架的反射镜具有的栏位置与任意其 他栏中耦连至所述第一框架的>^射镜具有的栏位置相同。

13.如权利要求5所述的太阳光转向器,其作为日光反射装置工作。

14.如权利要求2所述的太阳光转向器,其作为日光反射装置工作并 且其中:所述第一可枢转接头和第二可枢转接头是第一万向节(122 )和第二万 向节(124),所述第一万向节(122)和第二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述第一>^射镜(106 )包围并绕所述第一万向节的所述第一构件(126 ) 枢转;并且笫二反射镜(114)包围并绕所述第二万向节的所述第一构件(126) 枢转。

15. 如权利要求8所述的太阳光转向器,其作为日光反射装置工作。

16. 如权利要求13所述的太阳光转向器,其中: 所述反射镜以多个栏设置;并且所述非伸展杆将每个反射镜连接至同 一栏中的相邻反射镜。

17. 如权利要求ll所述的太阳光转向器,进一步包括: 第一框架(116 ),其枢转地耦连至每一栏中的一个反射镜,在所述栏的每一栏中:第一枢转杆(130 ),其耦连在第二框架(132 )和一个反射镜中的一个可枢转接头之间;以及第二枢转杆(130),其耦连在所述第二框架和另一个反射镜中的另一 个可枢转接头之间。

18.如权利要求15所述的太阳光转向器,其中:所述阵列一側的入射光线(68)被所述反射镜之一反射一次而经过所 述阵列的相反侧;并且所述致动器是能够控制的,以移动所述J^射镜而定位所述法向向量, 使得所述反射镜将入射光镜面反射至预先选择的方向。

19.如权利要求16所述的太阳光转向器,其中:所述第一可枢转接头和第二可枢转接头是第一万向节(122 )和第二万 向节(124),所述第一万向节(122)和第二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述第一反射镜(106 )包围并绕所述第一万向节的所述第一构件(126 ) 枢转;并且第二>^射镜(114)包围并绕所述第二万向节的所述第一构件(126) 枢转。

20. 如权利要求17所述的太阳光转向器,其作为日光反射装置工作。

21. —种作为日光^Jt装置工作的太阳光转向器,所述太阳光转向器 包括:平面反射镜的阵列(56),每个反射镜具有表面法向向量(115); 非伸展杆(120),其枢转地互相连接所述反射镜中的纵向相邻的反射镜(106-114)并限制所述反射镜的运动;第一可枢转接头(122),其位于所述纵向相邻的反射镜中的第一反射 镜(106)中;以及第二可枢转接头(124),其位于所述纵向相邻的反射镜中的第二反射 镜(114)中;所述第一可枢转接头和第二可枢转接头允许所述第一反射镜和笫二 反射镜关于两个互相垂直的轴(x, y)中的任一个运动并防止所述第一反 射镜和第二反射镜关于第三轴(z)运动;其中:所述反射镜以多个栏(94-104)设置;并且所述非伸展杆将每个反射镜连接至同一栏中的相邻反射镜。

22. 如权利要求21所述的太阳光转向器,其中:所述第一可枢转接头和笫二可枢转接头是笫一万向节(122 )和第二万 向节(124),所述第一万向节(122)和第二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述第一反射4^( 106 )包围并绕所述第一万向节的所述第一构件(126 )枢转;第二反射镜(114)包围并绕所述第二万向节的所述第一构件(126)枢转;并且所述反射镜能够运动以定向所述法向向量,使得所述>^射镜将入射光镜面反射至这样的方向:即,所述方向偏离预先选择的法线方向的量足够 大以便在反射光中产生预先选择的图案并且足够小以便防止当所述反射#;运动时相邻>^射镜之间的干涉。

23. 如权利要求22所述的太阳光转向器,其中:所述阵列一侧的入射光线(68)被所述反射镜之一^^射一次而经过所 述阵列的相反侧;并且所述>^射镜能够运动以定向所述法向向量, <吏得所述>^射镜的所述法向矢量定向为将入射光镜面反射至预先选择的方向。

24. 如权利要求21所述的太阳光转向器,进一步包括: 第一框架(116),其枢转地耦连至每一栏中的一个反射镜, 在所述栏的每一栏中:第一枢转杆(130 ),其耦连在第二框架(132 )和一个反射镜中的一个 可枢转接头之间;以及第二枢转軒(130),其耦连在所述第二框架和另一个反射镜中的另一 个可枢转接头之间,其中所述反射镜能够运动以定向所述法向向量,使得所述^^射镜将入 射光镜面反射至这样的方向:即,所述方向偏离预先选择的法线方向的量 足够大以便在反射光中产生预先选择的图案并且足够小以便防止当所述 反射镜运动时相邻反射镜之间的干涉。

25. 如权利要求24所述的太阳光转向器,其中:所述第一可枢转接头和第二可枢转接头是第一万向节(122 )和第二万 向节(124),所述第一万向节(122)和笫二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述笫一反射镜(106 )包围并绕所述第一万向节的所述第一构件(126 ) 枢转;并且第二反射镜(114)包围并绕所述笫二万向节的所述第一构件(126) 枢转。

26. 如权利要求24所述的太阳光转向器,其中:所述阵列一侧的入射光线被所述反射镜之一反射一次而经过所述阵 列的相反側;并且所述^^射镜能够运动以定向所述法向向量,使得所述反射镜的所述法向矢量定向为将入射光镜面反射至预先选择的方向。

27, —种作为日光反射装置工作的太阳光转向器,所述太阳光转向器 包括:平面反射镜的阵列(56),每个反射镜具有表面法向向量(115);非伸展杆(120),其枢转地互相连接所述反射镜中的纵向相邻的反射 镜(106-114)并限制所ii^射镜的运动;第一可枢转接头(122 ),其位于所述纵向相邻的反射镜中的第一反射 镜(106)中;第二可枢转接头(124),其位于所述纵向相邻的反射镜中的第二^JN" 镜(114)中;所述第一可枢转接头和第二可枢转接头允许所述第一反射镜和第二 反射镜关于两个互相垂直的轴(x, y)中的任一个运动并防止所述第一反 射镜和第二反射镜关于第三轴(z)运动;第一电子可控致动器(117A),其耦连至所迷可枢转接头中的一个以 便以可控的方式使所述反射镜中被选择的一个反射镜关于所述两个互相 垂直的轴中的笫一轴(x)转动;以及笫二电子可控致动器(117B),其耦连至所述可枢转接头中的所述一 个以便以可控的方式使所述反射镜中所述被选择的一个反射镜关于所述 两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动;其中:所述反射镜以多个栏(94-104)设置;并且 所述非伸展杆将每个反射镜连接至同 一栏中的相邻反射镜。

28. 如权利要求27所述的太阳光转向器,其中:所述第 一可枢转接头和笫二可枢转接头是第 一万向节(122 )和第二万 向节(124),所述第一万向节(122)和第二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述第一反射镜(106 )包围并绕所述笫一万向节的所述第一构件(126 )枢转;第二反射镜(114)包围并绕所述第二万向节的所述第 一构件(126)枢转;并且所述反射镜能够运动以定向所述法向向量, <吏得所迷>^射镜将入射光 镜面反射至这样的方向:即,所述方向偏离预先选择的法线方向的重足够 大以便在反射光中产生预先选择的图案并且足够小以便防止当所述反射 镜运动时相邻>^射镜之间的干涉。

29.如权利要求28所述的太阳光转向器,其中:所述阵列一側的入射光线(68)被所述反射镜之一反射一次而经过所 述阵列的相反侧;并且所述致动器是能够控制的,以移动所述反射镜,^吏得所述^^射镜的所 述法向矢量定向为将入射光镜面反射至预先选择的方向。

30,如权利要求27所述的太阳光转向器,进一步包括: 第一框架(116),其枢转地耦连至每一栏中的一个^^射镜, 在所述栏的每一栏中:笫一枢转杆(130 ),其耦连在笫二框架(132 )和一个反射镜中的一个 可枢转接头之间;以及笫二枢转杆(130),其耦连在所述第二框架和另一个反射镜中的另一 个可枢转接头之间,其中所述反射镜能够运动以定向所述法向向量,使得所述反射镜将入 射光镜面^^射至这样的方向:即,所述方向偏离预先选择的法线方向的量 足够大以便在反射光中产生预先选择的图案并且足够小以便防止当所述 反射镜运动时相邻反射镜之间的千涉。

31.如权利要求30所述的太阳光转向器,其中:所述第一可枢转接头和笫二可柩转接头是第一万向节(122》和第二万 向节(124),所述第一万向节(122)和第二万向节(124)各自具有能够 关于所述两个互相垂直的轴中的第一轴(x)转动的第一构件(126)和能 够关于所述两个互相垂直的轴中的第二轴(y)转动的第二构件(128);所述第一反射镜(106)包围并绕所述笫 一万向节的所述笫 一构件(126) 枢转;并且第二反射镜(114)包围并绕所述笫二万向节的所述第一构件(126) 枢转。

32.。如权利要求30所述的太阳光转向器,其中:所述阵列一側的入射光线被所述反射镜之一反射一次而经过所述阵 列的相反侧;并且所述致动器是能够控制的,以移动所述反射镜,使得所述反射镜的所 述法向矢量定向为将入射光镜面>^射至预先选择的方向。

说明书 :

适配型太阳光转向器

相关申请的引用

本申请要求2007年6月22曰提交的序列号为60/945,653的美国临时 专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及无论太阳在天空中的位置如何都将太阳光转向至特定方向。

背景技术

建筑物核心地带日光照明系统会方便具有日光的建筑物的核心区域 的照明,因而减少了电照明需求并改善了照明质量。建筑物核心地带曰光 照明系统在大多数公共办公环境一一基本上是开放式的多层办公大楼一 —中的广泛使用会大大减少能量消耗以及温室气体排放。为了促进它们的 广泛使用,建筑物核心地带日光照明系统必须成本低廉。下文介绍用于建 筑物核心地带日光照明系统的成本低廉的太阳光转向器。

附图说明

图1A是建筑物的3层部分的示意性的片断側视图,所述建筑物具有 沿着建筑物的南立面安装在建筑物窗户上方的现有技术太阳能遮蓬。
图1B是图1A中太阳能遮蓬之一的局部片断示意性顶视图,示出了 光学部件构造。
图2A是枢转性互连的反射镜的六个栏的前视正面示意图,示出了在 中性(未转动)位置的反射镜。
图2B与图2A类似,只是反射镜示出为处于沿方位转动后的位置。
图2C与图2A和图2B类似,只A^^射镜示出为处于沿高度转动后的位置。
图3A A^射镜以及万向节的上前方的斜视等轴测示意图。图3B是与图3A中的反射镜以及万向节相类似的反射铣以及万向节 的顶視平面图,但是示意性地示出了万向节并且示出了耦连至万向节的两 个致动器。
图4A是柱形反射镜阵列的6个栏部分的示意性顶视平面图,实线示 出了反射镜的中性位置,虚线示出了及Jt镜绕所示的y-轴转动。
图4B与图4A类似,只是虚线示出了庶^射镜绕所示的x-轴转动。
图4C与图4A和4B类似,只是虚线示出了反射镜绕所示的x-轴和 y-轴转动。
图4D与图4A、 4B和4C类似,只是虚线示出了反射镜绕垂直于所 示的x-轴和y-轴的z-轴的不希望的转动。

具体实施方式

在整个下列说明中,对具体的细节进行解释以便il供对本发明更彻底 的理解。在一些情况下,没有示出或详细描述公知元件,以避免对本发明 产生不必要的误解。因而,说明书和附图应该看做是示例性的,而非限制 性的。
图1A示意性地示出了具有沿着建筑物10的南立面分别安装在窗户 18、 20、 22上方的现有技术太阳能遮蓬12、 14、 16的建筑物10的3层部 分。太阳能遮蓬12、 14、 16中的每一个都捕获太阳能并将太阳能转向为经 过在建筑物10的外墙中的不受气候影响的开口 24、 26、 28中的对应一个 并进入太阳光分配器(即,光导向器)30、 32、 34中的对应一个。通常为 建筑物10的每个楼层设置增压空间36、 38、 40,即,增压空间36设置在 第一楼层的天花板42和吊顶44之间,增压空间38设置在第二楼层的天花 板46和吊顶48之间,增压空间40设置在第三楼层的天花板50和吊顶52 之间。太阳光分配器30、 32、 34分别设置在增压空间36、 38、 40内,以 在建筑物IO内分配太阳光。或者,太阳能分配器可以结合在暴露的、与通 风管等中的i殳计相似的天花板i殳计中,保持可见,而并不是不可见地凹入 在吊顶内。
图1B示意性地示出了太阳能遮蓬12、 14、 16中示例性之一,即,在 透明盖54内容纳光学和机械部件的太阳能遮蓬12。盖54保护所述部件不 受风、降水、脏物等的影响,方便了由较便宜和轻质的材料形成所述部件,并减小了所述部件的维修需求。仅仅太阳能遮蓬12的太阳光接收部分需要 是透明的,太阳能遮蓬12的其他部分(即,不面对太阳的側部)可以是不 透明的。容纳在太阳能遮蓬12内的光学部件包括太阳光转向反射镜阵列 56、 58和抛物面^Jt镜60、 62、 64、 66。反射镜阵列56、 58各自朝着抛 物面反射镜60、 62分别如虚线70、 72以及74、 76所示地反射入射太阳光 线68。抛物面反射镜60、 62各自将反射光线分别如虚线78、 80以及82、 84所示地朝着抛物面反射镜64、 66转向。抛物面^^射镜64、 66进一步使 反射光线分别如虚线86、 88以及90、 92所示地转向经过墻壁开口 24而进 入太阳光分配器30。抛物面>^射镜60、 62、 64、 66关于>^射镜阵列56、 58配置和定向,使得光线以合适的角度范围转向入太阳光分配器30,以由 太阳光分配器30传输。本发明涉及太阳光转向>^射镜阵列56、 58,而不 涉及抛物面>^射镜60、 62、 64、 66或太阳光分配器30。
图2A-2C示意性地示出了反射镜阵列56、 58中的示例性之一,即, 反射镜阵列56,反射镜阵列56具有>11射镜的六个栏94、 96、 98、 100、 102、 104。每个栏具有5个薄的矩形平面反射镜。例如,每个栏94具有五个反 射镜106、 108、 110、 112、 114等。每个反射镜具有法向矢量为115的抽 象面(notional surface )。反射镜栏94、 96、 98、 100、 102、 104由一对支 架枢转连接至第一框架116,所述一对支架中仅有一个(即,栏94中的支 架118,等)在图2A和2B中可以看见。图2C中既没有示出支架也没有 示出第一框架116,以便避免对其他细节造成误解。笫一框架116将^Jt 镜的栏耦连在一起,以便阵列56中的反射镜一致运动。
每个栏中的反射镜机械耦连在一起,使得它们能够容易地在两个平面 内转动,以便随着太阳的高度和方位调节反射镜的位置,而不允许在^^射 镜运动时彼此干涉(即,接触)。反射镜在运动时不应该过度地波此遮挡, 但是在^^射镜、太阳、或者反射镜和太阳两者的相对短暂的位置变化期间 一些最小的遮挡是可以接受的,以便最优化太阳光转向器的整体效率。
每个栏内的每个中间反射镜(即,栏94内的反射镜108、 110、 112) 由杆120枢转连接至该中间反射镜紧上方或紧下方的反射镜。杆120不需 要是刚性构件,但是它们可以是刚性构件。杆120可以由例如不锈钢丝线 等不可伸展的材料形成。每个杆120的相反端部可以利用球窝接头、柔性 弹性连接件或允许反射镜绕杆120连接至反射镜的点容易地枢转的其他合 适装置连接至反射镜。如果杆120不是刚性的,则它们应该能承受它们作为刚性构件时足够的张力(即》通过调节每个杆120的长度)。
万向节(即,可枢转接头)设置在每个栏的顶部反射镜和底部反射镜
的中心(即,万向节122、 124分别设置在栏94的反射镜104、 106中,等)。 每个栏设置两个这样的万向节允iM个栏中的反射镜绕所示的x-轴和y-轴 ——垂直于栏的纵向范围的方向一一转动,同时防止反射镜绕z-轴一一平 行于栏的纵向范围并且垂直于x-轴和y-轴的方向——转动。
图3A和3B更具体地示出了反射镜106和万向节122。万向节122包 括x-轴转动构件126和y-轴转动构件128。枢转杆130的一个端部固定至 x-轴转动构件126。枢转杆130的相反端部固定至外部第二框架132 (图 2A-2C ),该外部第二框架132与第一框架116相独立并且不连接至第一框 架116。 一个枢转杆130从顶部反射镜106的万向节122向上延伸至第二 框架132的上部,另一个枢转杆130从底部反射镜114的万向节124向下 延伸至第二框架132的下部,由此稳固地支持反射镜栏94,以防止栏94 的反射镜绕z-轴转动。虽然万向节相对廉价,但是它们在一定程度上增加 成本,所以期望仅仅在每个栏的顶部反射镜和底部反射镜中提供万向节。 这由杆120实现,杆120比万向节更便宜,从而便利了中间^Jt镜的枢转 运动。
第一框架116可以耦连至栏中的反射镜中的任何一个,只要在任何栏 中的与框架耦连的反射镜相对于其他栏中与框架耦连的反射镜具有栏位 置即可。例如,第一框架116可以由前述支架耦连至每个栏中的顶部反射 镜、或者耦连至每个栏中的第二反射镜、或者耦连至每个栏中的底部反射 镜等。如果反射镜如前所述地互相连接,则可以使用两个便宜的电子可控 的机电转动致动器(117A、 117B)来使阵列56中的所有反射镜一致地顺 畅运动。两个致动器可以设置在设置万向节的反射镜中的任一个上,如图 3B所示。可以使用公知的算法来将适合的控制信号施加给致动器,以使得 设置致动器的反射镜上的万向节的x-轴转动构件126和y-轴转动构件128 发生预定的角位移。具体而言,致动器可以被适应性地控制,以使得反射 镜跟踪太阳,由此持续地将太阳光转向到特定方向(例如朝着抛物面>^射 镜60、 62、 64、 66转向并且因而转向至太阳光分配器30),而不管太阳的 位置如何一一只要太阳位于预定的角范围内即可,所示预定的角范围对应 于实际的当地中午的约土3小时(即,通常工作日的绝大部分)。因而每个 太阳光转向反射镜阵列56、 58都作为日光反射装置工作。图2A和4A-4D中的实线示出了处于中性(没有转动)位置的反射镜。 图2B以及图4A中的虚线示出了处于沿方位转动后一一即,在致动器进4亍 合适的控制操作以绕所示的y-轴转动反射镜之后一一的位置的反射镜。图 2C以及图4B中的虚线示出了处于沿高度转动后一一即,在致动器进行合 适的控制操作以绕所示的x-轴转动反射镜之后一一的位置的反射镜。图4C 中的虛线示出了处于沿方位和高度转动后一一即,在致动器进行合适的控 制操作以绕所示的x-轴和y-轴转动反射镜之后一一的位置的反射镜。图4D 示出了如果反射镜没有被万向节约束以防止反射镜绕z-轴(即,垂直于x-轴和y-轴的轴)转动,反射镜如何发生不期望地彼此干涉。
工作中,反射镜阵列56、 58之一的一侧的入射光线68—被该阵列的 反射镜之一反射就如图1B中分别由虚线70、 72和74、 76所标示地经过 阵列的相反侧。致动器能够被以可控的方式致动以移动^Jt镜,使得反射 镜的法向向量定向,从而根据镜面反射定律将反射光68反射到预先选择的 反射方向。
每个反射镜可以是大约17 x 19cm,但是其他尺寸也可以接受。如果反 射镜太大,则太阳能遮蓬12会延伸出建筑物10的侧面太远,这在建筑学 上是不期望的。如果反射镜太小,则反射镜阵列56的成本可能会贵,这也 是不期望的。每个栏中的反射镜应该彼此间隔开,使得最大量的太阳光得 以捕获,同时最小化一个反射镜被在该反射镜上方的反射镜的遮挡。具有 六个栏、每个栏7个反射镜、每个反射镜的尺寸大约为17 x 19cai、的阵列、 并且每个栏中的及—射镜间隔开约12cm的阵列产生可接受的结果。3米的 遮蓬(沿图1B的x方向测量)可以容纳两个这样的阵列,如图1B所示。
虽然已经在上文讨论了几个示例性方面和实施方式,但是本领域普通 技术人员可以认知其某些变形、置换、增加和子组合。因而,期望的是, 下列所附权利要求以及下文引入的权利要求应该理解为包括所有在其精 神和范围内的这样的变形、置换、增加和子组合。
例如,致动器可以设置在与第一框架116耦连并且设置地相邻于反射 镜阵列56的类似机械装置上。
反射镜阵列56、 58内部的成栏的反射镜不需要沿竖直方向相邻或沿 图2A-2C所示M此沿竖直方向对齐。例如,反射镜可以在斜向延伸的栏 内或者其他纵向延伸的栏内连接在一起。然而,杆120不应该枢转连接至反射镜,以便对于反射镜的预期角操作范围内的任意位置而言允许杆平行 于反射镜的平面延伸。例如,如果反射镜的中性位置是水平的,则反射镜 不应该在水平行内连接。
作为另一个示例,如果反射镜阵列56、 58内的反射镜优选彼此平行, 则它们会如上所述地反射太阳光,但是它们不会会聚太阳光__仅仅抛物 面反射镜60、 62、 64、 66会会聚太阳光。然而,能够将>^射镜阵列56、 58配置为对太阳光的会聚作出贡献。这可以通过将每个反射镜的平面相对 于其他反射镜的平面保持^目差较小角度而实现,并不是将反射镜保持为 互相平行。更具体而言,致动器可以被控制为移动反射镜,^f吏得每个^ll射 镜的法向矢量的方位稍微偏离其他反射镜的法向矢量。因此,根据反射定 律,入射光68M射到稍微偏离预先选择的反射方向的方向。每个反射镜 的法向矢量的偏离应该足够大以便在反射光中产生预先选择的图案。对每 个反射镜的法向矢量的偏离进行合适的选择促进了在太阳光被朝着抛物 面反射镜60、 62、 64、 66转向时太阳光的一些集中(即,聚焦)。这降低 了抛物面反射镜60、 62、 64、 66所需的太阳光集中度,从而降低抛物面反 射镜60、 62、 64、 66的光学质量,并因而降低抛物面反射镜60、 62、 64、 66的成本。
然而,每个反射镜的法向矢量的偏离应该得以限制,因为如果偏离太 大则当相邻的反射镜跟着太阳运动时所述相邻的反射镜可能会彼此干涉 (即,接触或过度遮挡),尤其是极限方位或高度角时。这可以通过增加 相邻反射镜之间的间距以;5L^射镜的栏之间的间距而减轻,但是要以降低 的效率为代价,原因在于一些光会经it^目邻反射镜之间的间距而不M射 镜反射,因此这些光会损失,在一定意义上说这些光不会被在建筑物10 中得以分配。