專利名稱：適配型太陽光轉(zhuǎn)向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無論太陽在天空中的位置如何都將太陽光轉(zhuǎn)向至特定方向。
背景技術(shù)：
建筑物核心地帶日光照明系統(tǒng)會方便具有日光的建筑物的核心區(qū)域 的照明，因而減少了電照明需求并改善了照明質(zhì)量。建筑物核心地帶曰光 照明系統(tǒng)在大多數(shù)公共辦公環(huán)境一一基本上是開放式的多層辦公大樓一 —中的廣泛使用會大大減少能量消耗以及溫室氣體排放。為了促進(jìn)它們的 廣泛使用，建筑物核心地帶日光照明系統(tǒng)必須成本低廉。下文介紹用于建 筑物核心地帶日光照明系統(tǒng)的成本低廉的太陽光轉(zhuǎn)向器。


圖1A是建筑物的3層部分的示意性的片斷側(cè)視圖，所述建筑物具有 沿著建筑物的南立面安裝在建筑物窗戶上方的現(xiàn)有技術(shù)太陽能遮蓬。
圖1B是圖1A中太陽能遮蓬之一的局部片斷示意性頂視圖，示出了 光學(xué)部件構(gòu)造。
圖2A是樞轉(zhuǎn)性互連的反射鏡的六個(gè)欄的前視正面示意圖，示出了在 中性(未轉(zhuǎn)動)位置的反射鏡。
圖2B與圖2A類似，只是反射鏡示出為處于沿方位轉(zhuǎn)動后的位置。
圖2C與圖2A和圖2B類似，只A^^射鏡示出為處于沿高度轉(zhuǎn)動后的位置。
圖3A A^射鏡以及萬向節(jié)的上前方的斜視等軸測示意圖。圖3B是與圖3A中的反射鏡以及萬向節(jié)相類似的反射銑以及萬向節(jié) 的頂視平面圖，但是示意性地示出了萬向節(jié)并且示出了耦連至萬向節(jié)的兩 個(gè)致動器。
圖4A是柱形反射鏡陣列的6個(gè)欄部分的示意性頂視平面圖，實(shí)線示 出了反射鏡的中性位置，虛線示出了及Jt鏡繞所示的y-軸轉(zhuǎn)動。
圖4B與圖4A類似，只是虛線示出了庶^射鏡繞所示的x-軸轉(zhuǎn)動。
圖4C與圖4A和4B類似，只是虛線示出了反射鏡繞所示的x-軸和 y-軸轉(zhuǎn)動。
圖4D與圖4A、 4B和4C類似，只是虛線示出了反射鏡繞垂直于所 示的x-軸和y-軸的z-軸的不希望的轉(zhuǎn)動。
具體實(shí)施例方式
在整個(gè)下列說明中，對具體的細(xì)節(jié)進(jìn)行解釋以便il供對本發(fā)明更徹底 的理解。在一些情況下，沒有示出或詳細(xì)描述公知元件，以避免對本發(fā)明 產(chǎn)生不必要的誤解。因而，說明書和附圖應(yīng)該看做是示例性的，而非限制 性的。
圖1A示意性地示出了具有沿著建筑物10的南立面分別安裝在窗戶 18、 20、 22上方的現(xiàn)有技術(shù)太陽能遮蓬12、 14、 16的建筑物10的3層部 分。太陽能遮蓬12、 14、 16中的每一個(gè)都捕獲太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)向?yàn)榻?jīng) 過在建筑物10的外墻中的不受氣候影響的開口 24、 26、 28中的對應(yīng)一個(gè) 并進(jìn)入太陽光分配器(即，光導(dǎo)向器)30、 32、 34中的對應(yīng)一個(gè)。通常為 建筑物10的每個(gè)樓層設(shè)置增壓空間36、 38、 40，即，增壓空間36設(shè)置在 第一樓層的天花板42和吊頂44之間，增壓空間38設(shè)置在第二樓層的天花 板46和吊頂48之間，增壓空間40設(shè)置在第三樓層的天花板50和吊頂52 之間。太陽光分配器30、 32、 34分別設(shè)置在增壓空間36、 38、 40內(nèi)，以 在建筑物IO內(nèi)分配太陽光。或者，太陽能分配器可以結(jié)合在暴露的、與通 風(fēng)管等中的i殳計(jì)相似的天花板i殳計(jì)中，保持可見，而并不是不可見地凹入 在吊頂內(nèi)。
圖1B示意性地示出了太陽能遮蓬12、 14、 16中示例性之一，即，在 透明蓋54內(nèi)容納光學(xué)和機(jī)械部件的太陽能遮蓬12。蓋54保護(hù)所述部件不 受風(fēng)、降水、臟物等的影響，方便了由較便宜和輕質(zhì)的材料形成所述部件，并減小了所述部件的維修需求。僅僅太陽能遮蓬12的太陽光接收部分需要 是透明的，太陽能遮蓬12的其他部分(即，不面對太陽的側(cè)部)可以是不 透明的。容納在太陽能遮蓬12內(nèi)的光學(xué)部件包括太陽光轉(zhuǎn)向反射鏡陣列 56、 58和拋物面^Jt鏡60、 62、 64、 66。反射鏡陣列56、 58各自朝著拋 物面反射鏡60、 62分別如虛線70、 72以及74、 76所示地反射入射太陽光 線68。拋物面反射鏡60、 62各自將反射光線分別如虛線78、 80以及82、 84所示地朝著拋物面反射鏡64、 66轉(zhuǎn)向。拋物面^^射鏡64、 66進(jìn)一步使 反射光線分別如虛線86、 88以及90、 92所示地轉(zhuǎn)向經(jīng)過墻壁開口 24而進(jìn) 入太陽光分配器30。拋物面>^射鏡60、 62、 64、 66關(guān)于>^射鏡陣列56、 58配置和定向，使得光線以合適的角度范圍轉(zhuǎn)向入太陽光分配器30，以由 太陽光分配器30傳輸。本發(fā)明涉及太陽光轉(zhuǎn)向>^射鏡陣列56、 58,而不 涉及拋物面>^射鏡60、 62、 64、 66或太陽光分配器30。
圖2A-2C示意性地示出了反射鏡陣列56、 58中的示例性之一，即， 反射鏡陣列56，反射鏡陣列56具有>11射鏡的六個(gè)欄94、 96、 98、 100、 102、 104。每個(gè)欄具有5個(gè)薄的矩形平面反射鏡。例如，每個(gè)欄94具有五個(gè)反 射鏡106、 108、 110、 112、 114等。每個(gè)反射鏡具有法向矢量為115的抽 象面(notional surface )。反射鏡欄94、 96、 98、 100、 102、 104由一對支 架樞轉(zhuǎn)連接至第一框架116,所述一對支架中僅有一個(gè)(即，欄94中的支 架118,等)在圖2A和2B中可以看見。圖2C中既沒有示出支架也沒有 示出第一框架116,以便避免對其他細(xì)節(jié)造成誤解。笫一框架116將^Jt 鏡的欄耦連在一起，以便陣列56中的反射鏡一致運(yùn)動。
每個(gè)欄中的反射鏡機(jī)械耦連在一起，使得它們能夠容易地在兩個(gè)平面 內(nèi)轉(zhuǎn)動，以便隨著太陽的高度和方位調(diào)節(jié)反射鏡的位置，而不允許在^^射 鏡運(yùn)動時(shí)彼此干涉(即，接觸)。反射鏡在運(yùn)動時(shí)不應(yīng)該過度地波此遮擋， 但是在^^射鏡、太陽、或者反射鏡和太陽兩者的相對短暫的位置變化期間 一些最小的遮擋是可以接受的，以便最優(yōu)化太陽光轉(zhuǎn)向器的整體效率。
每個(gè)欄內(nèi)的每個(gè)中間反射鏡(即，欄94內(nèi)的反射鏡108、 110、 112) 由桿120樞轉(zhuǎn)連接至該中間反射鏡緊上方或緊下方的反射鏡。桿120不需 要是剛性構(gòu)件，但是它們可以是剛性構(gòu)件。桿120可以由例如不銹鋼絲線 等不可伸展的材料形成。每個(gè)桿120的相反端部可以利用球窩接頭、柔性 彈性連接件或允許反射鏡繞桿120連接至反射鏡的點(diǎn)容易地樞轉(zhuǎn)的其他合 適裝置連接至反射鏡。如果桿120不是剛性的，則它們應(yīng)該能承受它們作為剛性構(gòu)件時(shí)足夠的張力(即》通過調(diào)節(jié)每個(gè)桿120的長度)。
萬向節(jié)(即，可樞轉(zhuǎn)接頭)設(shè)置在每個(gè)欄的頂部反射鏡和底部反射鏡
的中心(即，萬向節(jié)122、 124分別設(shè)置在欄94的反射鏡104、 106中，等)。 每個(gè)欄設(shè)置兩個(gè)這樣的萬向節(jié)允iM個(gè)欄中的反射鏡繞所示的x-軸和y-軸 ——垂直于欄的縱向范圍的方向一一轉(zhuǎn)動，同時(shí)防止反射鏡繞z-軸一一平 行于欄的縱向范圍并且垂直于x-軸和y-軸的方向——轉(zhuǎn)動。
圖3A和3B更具體地示出了反射鏡106和萬向節(jié)122。萬向節(jié)122包 括x-軸轉(zhuǎn)動構(gòu)件126和y-軸轉(zhuǎn)動構(gòu)件128。樞轉(zhuǎn)桿130的一個(gè)端部固定至 x-軸轉(zhuǎn)動構(gòu)件126。樞轉(zhuǎn)桿130的相反端部固定至外部第二框架132 (圖 2A-2C )，該外部第二框架132與第一框架116相獨(dú)立并且不連接至第一框 架116。 一個(gè)樞轉(zhuǎn)桿130從頂部反射鏡106的萬向節(jié)122向上延伸至第二 框架132的上部，另一個(gè)樞轉(zhuǎn)桿130從底部反射鏡114的萬向節(jié)124向下 延伸至第二框架132的下部，由此穩(wěn)固地支持反射鏡欄94，以防止欄94 的反射鏡繞z-軸轉(zhuǎn)動。雖然萬向節(jié)相對廉價(jià)，但是它們在一定程度上增加 成本，所以期望僅僅在每個(gè)欄的頂部反射鏡和底部反射鏡中提供萬向節(jié)。 這由桿120實(shí)現(xiàn)，桿120比萬向節(jié)更便宜，從而便利了中間^Jt鏡的樞轉(zhuǎn) 運(yùn)動。
第一框架116可以耦連至欄中的反射鏡中的任何一個(gè)，只要在任何欄 中的與框架耦連的反射鏡相對于其他欄中與框架耦連的反射鏡具有欄位 置即可。例如，第一框架116可以由前述支架耦連至每個(gè)欄中的頂部反射 鏡、或者耦連至每個(gè)欄中的第二反射鏡、或者耦連至每個(gè)欄中的底部反射 鏡等。如果反射鏡如前所述地互相連接，則可以使用兩個(gè)便宜的電子可控 的機(jī)電轉(zhuǎn)動致動器(117A、 117B)來使陣列56中的所有反射鏡一致地順 暢運(yùn)動。兩個(gè)致動器可以設(shè)置在設(shè)置萬向節(jié)的反射鏡中的任一個(gè)上，如圖 3B所示?？梢允褂霉乃惴▉韺⑦m合的控制信號施加給致動器，以使得 設(shè)置致動器的反射鏡上的萬向節(jié)的x-軸轉(zhuǎn)動構(gòu)件126和y-軸轉(zhuǎn)動構(gòu)件128 發(fā)生預(yù)定的角位移。具體而言，致動器可以被適應(yīng)性地控制，以使得反射 鏡跟蹤太陽，由此持續(xù)地將太陽光轉(zhuǎn)向到特定方向(例如朝著拋物面>^射 鏡60、 62、 64、 66轉(zhuǎn)向并且因而轉(zhuǎn)向至太陽光分配器30),而不管太陽的 位置如何一一只要太陽位于預(yù)定的角范圍內(nèi)即可，所示預(yù)定的角范圍對應(yīng) 于實(shí)際的當(dāng)?shù)刂形绲募s土3小時(shí)(即，通常工作日的絕大部分)。因而每個(gè) 太陽光轉(zhuǎn)向反射鏡陣列56、 58都作為日光反射裝置工作。圖2A和4A-4D中的實(shí)線示出了處于中性(沒有轉(zhuǎn)動)位置的反射鏡。 圖2B以及圖4A中的虛線示出了處于沿方位轉(zhuǎn)動后一一即，在致動器進(jìn)4亍 合適的控制操作以繞所示的y-軸轉(zhuǎn)動反射鏡之后一一的位置的反射鏡。圖 2C以及圖4B中的虛線示出了處于沿高度轉(zhuǎn)動后一一即，在致動器進(jìn)行合 適的控制操作以繞所示的x-軸轉(zhuǎn)動反射鏡之后一一的位置的反射鏡。圖4C 中的虛線示出了處于沿方位和高度轉(zhuǎn)動后一一即，在致動器進(jìn)行合適的控 制操作以繞所示的x-軸和y-軸轉(zhuǎn)動反射鏡之后一一的位置的反射鏡。圖4D 示出了如果反射鏡沒有被萬向節(jié)約束以防止反射鏡繞z-軸(即，垂直于x-軸和y-軸的軸)轉(zhuǎn)動，反射鏡如何發(fā)生不期望地彼此干涉。
工作中，反射鏡陣列56、 58之一的一側(cè)的入射光線68—被該陣列的 反射鏡之一反射就如圖1B中分別由虛線70、 72和74、 76所標(biāo)示地經(jīng)過 陣列的相反側(cè)。致動器能夠被以可控的方式致動以移動^Jt鏡，使得反射 鏡的法向向量定向，從而根據(jù)鏡面反射定律將反射光68反射到預(yù)先選擇的 反射方向。
每個(gè)反射鏡可以是大約17 x 19cm,但是其他尺寸也可以接受。如果反 射鏡太大，則太陽能遮蓬12會延伸出建筑物10的側(cè)面太遠(yuǎn)，這在建筑學(xué) 上是不期望的。如果反射鏡太小，則反射鏡陣列56的成本可能會貴，這也 是不期望的。每個(gè)欄中的反射鏡應(yīng)該彼此間隔開，使得最大量的太陽光得 以捕獲，同時(shí)最小化一個(gè)反射鏡被在該反射鏡上方的反射鏡的遮擋。具有 六個(gè)欄、每個(gè)欄7個(gè)反射鏡、每個(gè)反射鏡的尺寸大約為17 x 19cai、的陣列、 并且每個(gè)欄中的及—射鏡間隔開約12cm的陣列產(chǎn)生可接受的結(jié)果。3米的 遮蓬(沿圖1B的x方向測量)可以容納兩個(gè)這樣的陣列，如圖1B所示。
雖然已經(jīng)在上文討論了幾個(gè)示例性方面和實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員可以認(rèn)知其某些變形、置換、增加和子組合。因而，期望的是， 下列所附權(quán)利要求以及下文引入的權(quán)利要求應(yīng)該理解為包括所有在其精 神和范圍內(nèi)的這樣的變形、置換、增加和子組合。
例如，致動器可以設(shè)置在與第一框架116耦連并且設(shè)置地相鄰于反射 鏡陣列56的類似機(jī)械裝置上。
反射鏡陣列56、 58內(nèi)部的成欄的反射鏡不需要沿豎直方向相鄰或沿 圖2A-2C所示M此沿豎直方向?qū)R。例如，反射鏡可以在斜向延伸的欄 內(nèi)或者其他縱向延伸的欄內(nèi)連接在一起。然而，桿120不應(yīng)該樞轉(zhuǎn)連接至反射鏡，以便對于反射鏡的預(yù)期角操作范圍內(nèi)的任意位置而言允許桿平行 于反射鏡的平面延伸。例如，如果反射鏡的中性位置是水平的，則反射鏡 不應(yīng)該在水平行內(nèi)連接。
作為另一個(gè)示例，如果反射鏡陣列56、 58內(nèi)的反射鏡優(yōu)選彼此平行， 則它們會如上所述地反射太陽光，但是它們不會會聚太陽光__僅僅拋物 面反射鏡60、 62、 64、 66會會聚太陽光。然而，能夠?qū)?gt;^射鏡陣列56、 58配置為對太陽光的會聚作出貢獻(xiàn)。這可以通過將每個(gè)反射鏡的平面相對 于其他反射鏡的平面保持^目差較小角度而實(shí)現(xiàn)，并不是將反射鏡保持為 互相平行。更具體而言，致動器可以被控制為移動反射鏡，^f吏得每個(gè)^ll射 鏡的法向矢量的方位稍微偏離其他反射鏡的法向矢量。因此，根據(jù)反射定 律，入射光68M射到稍微偏離預(yù)先選擇的反射方向的方向。每個(gè)反射鏡 的法向矢量的偏離應(yīng)該足夠大以便在反射光中產(chǎn)生預(yù)先選擇的圖案。對每 個(gè)反射鏡的法向矢量的偏離進(jìn)行合適的選擇促進(jìn)了在太陽光被朝著拋物 面反射鏡60、 62、 64、 66轉(zhuǎn)向時(shí)太陽光的一些集中(即，聚焦)。這降低 了拋物面反射鏡60、 62、 64、 66所需的太陽光集中度，從而降低拋物面反 射鏡60、 62、 64、 66的光學(xué)質(zhì)量，并因而降低拋物面反射鏡60、 62、 64、 66的成本。
然而，每個(gè)反射鏡的法向矢量的偏離應(yīng)該得以限制，因?yàn)槿绻x太 大則當(dāng)相鄰的反射鏡跟著太陽運(yùn)動時(shí)所述相鄰的反射鏡可能會彼此干涉 (即，接觸或過度遮擋)，尤其是極限方位或高度角時(shí)。這可以通過增加 相鄰反射鏡之間的間距以;5L^射鏡的欄之間的間距而減輕，但是要以降低 的效率為代價(jià)，原因在于一些光會經(jīng)it^目鄰反射鏡之間的間距而不M射 鏡反射，因此這些光會損失，在一定意義上說這些光不會被在建筑物10 中得以分配。
權(quán)利要求
1.一種太陽光轉(zhuǎn)向器，包括平面反射鏡的陣列(56)，每個(gè)反射鏡具有表面法向向量(115)；非伸展桿(120)，其樞轉(zhuǎn)地互相連接所述反射鏡中的縱向相鄰的反射鏡(106-114)并限制所述反射鏡的運(yùn)動，使得當(dāng)所述反射鏡運(yùn)動時(shí)所述法向向量保持平行；第一可樞轉(zhuǎn)接頭(122)，其位于所述縱向相鄰的反射鏡中的第一反射鏡(106)中；以及第二可樞轉(zhuǎn)接頭(124)，其位于所述縱向相鄰的反射鏡中的第二反射鏡(114)中；所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭允許所述第一反射鏡和第二反射鏡關(guān)于兩個(gè)互相垂直的軸(x，y)中的任一個(gè)運(yùn)動并防止所述第一反射鏡和第二反射鏡關(guān)于第三軸(z)運(yùn)動。
2.如權(quán)利要求l所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中 所述反射鏡以多個(gè)欄(94-104)設(shè)置；并且所述非伸展桿(120)將每個(gè)反射鏡連接至同一欄中的相鄰反射鏡。
3.如權(quán)利要求l所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭是第一萬向節(jié)(122 )和第二萬 向節(jié)(124)，所述第一萬向節(jié)(122)和笫二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述第一反射鏡(106 )包圍并繞所述第一萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126 ) 樞轉(zhuǎn)；并且第二反射鏡(114)包圍并繞所述第二萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，進(jìn)一步包括:第一電子可控致動器(117A),其輛連至所述可柩轉(zhuǎn)接頭中的一個(gè)以 便以可控的方式使所述反射鏡中被選擇的一個(gè)反射鏡關(guān)于所述兩個(gè)互相 垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動；以及第二電子可控致動器(117B)，其耦連至所述可樞轉(zhuǎn)接頭中的所述一 個(gè)以便以可控的方式使所述反射鏡中所述被選擇的 一個(gè)反射鏡關(guān)于所述 兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動；并且其中所述陣列一側(cè)的入射光線(68)被所述反射鏡之一反射一次而經(jīng)過所述陣列的相反側(cè)；并且所述致動器是能夠控制的，以移動所述反射鏡而定位所述法向向量， 使得所述反射鏡將入射光鏡面反射至預(yù)先選擇的方向。
5. 如權(quán)利要求l所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，進(jìn)一步包括第一電子可控致動器(117A),其耦連至所述可樞轉(zhuǎn)接頭中的一個(gè)以 便以可控的方式使所述反射鏡中被選擇的一個(gè)反射鏡關(guān)于所述兩個(gè)互相 垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動；以及第二電子可控致動器(U7B),其耦連至所述可樞轉(zhuǎn)接頭中的所述一 個(gè)以便以可控的方式使所述反射鏡中所述被選擇的 一個(gè)反射鏡關(guān)于所述 兩個(gè)互相垂直的軸中的笫二軸(z)轉(zhuǎn)動。
6. 如權(quán)利要求l所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其作為日光反射裝置工作。
7. 如權(quán)利要求2所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述第三軸(z)垂直于 所述兩個(gè)互相垂直的軸(x, y)并平行于所述欄的縱向范圍。
8. 如權(quán)利要求5所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭是第一萬向節(jié)(122 )和第二萬向節(jié)(124 )，所述第一萬向節(jié)(122)和笫二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述第一反射鏡(106 )包圍并繞所述第一萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn);并且第二反射鏡(114)包圍并繞所述第二萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn)。
9. 如權(quán)利要求2所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其作為日光反射裝置工作。
10. 如權(quán)利要求4所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其作為日光反射裝置工作。
11. 如權(quán)利要求2所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，進(jìn)一步包括笫一電子可控致動器(117A),其耦連至所述可樞轉(zhuǎn)接頭中的一個(gè)以 便以可控的方式使所述反射鏡中被選擇的一個(gè)反射鏡關(guān)于所述兩個(gè)互相 垂直的軸中的笫一軸(x)轉(zhuǎn)動；以及第二電子可控致動器(117B)，其耦連至所述可樞轉(zhuǎn)接頭中的所述一 個(gè)以便以可控的方式使所述反射鏡中所述被選擇的 一個(gè)反射鏡關(guān)于所述 兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動；并且其中所述陣列一側(cè)的入射光線(68)被所i2t^射鏡之一反射一次而經(jīng)過所 述陣列的相反側(cè)；并且所述致動器是能夠控制的，以移動所述^^射鏡而定位所述法向向量， 使得所述反射鏡將入射光鏡面反射至預(yù)先選擇的方向。
12. 如權(quán)利要求2所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，進(jìn)一步包括第一框架(116)，其樞轉(zhuǎn)地耦連至所述欄的每一欄中的一個(gè)及Jt鏡， 在所述欄的每一欄中第一樞轉(zhuǎn)桿(130 )，其耦連在第二框架(132 )和一個(gè)反射鏡中的一個(gè)可樞轉(zhuǎn)接頭之間;以及第二樞轉(zhuǎn)桿(130)，其耦連在所述第二框架和另一個(gè)^J時(shí)鏡中的另一 個(gè)可樞轉(zhuǎn)接頭之間，其中任一欄中耦連至所述第一框架的反射鏡具有的欄位置與任意其 他欄中耦連至所述第一框架的>^射鏡具有的欄位置相同。
13.如權(quán)利要求5所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其作為日光反射裝置工作。
14.如權(quán)利要求2所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其作為日光反射裝置工作并 且其中所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭是第一萬向節(jié)(122 )和第二萬 向節(jié)(124)，所述第一萬向節(jié)(122)和第二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述第一>^射鏡(106 )包圍并繞所述第一萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126 ) 樞轉(zhuǎn)；并且笫二反射鏡(114)包圍并繞所述第二萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn)。
15. 如權(quán)利要求8所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其作為日光反射裝置工作。
16. 如權(quán)利要求13所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中 所述反射鏡以多個(gè)欄設(shè)置；并且所述非伸展桿將每個(gè)反射鏡連接至同 一欄中的相鄰反射鏡。
17. 如權(quán)利要求ll所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，進(jìn)一步包括 第一框架(116 )，其樞轉(zhuǎn)地耦連至每一欄中的一個(gè)反射鏡，在所述欄的每一欄中第一樞轉(zhuǎn)桿(130 )，其耦連在第二框架(132 )和一個(gè)反射鏡中的一個(gè)可樞轉(zhuǎn)接頭之間；以及第二樞轉(zhuǎn)桿(130),其耦連在所述第二框架和另一個(gè)反射鏡中的另一 個(gè)可樞轉(zhuǎn)接頭之間。
18.如權(quán)利要求15所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中:所述陣列一側(cè)的入射光線(68)被所述反射鏡之一反射一次而經(jīng)過所 述陣列的相反側(cè)；并且所述致動器是能夠控制的，以移動所述J^射鏡而定位所述法向向量， 使得所述反射鏡將入射光鏡面反射至預(yù)先選擇的方向。
19.如權(quán)利要求16所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭是第一萬向節(jié)(122 )和第二萬 向節(jié)(124)，所述第一萬向節(jié)(122)和第二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述第一反射鏡(106 )包圍并繞所述第一萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126 ) 樞轉(zhuǎn)；并且第二>^射鏡(114)包圍并繞所述第二萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn)。
20. 如權(quán)利要求17所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其作為日光反射裝置工作。
21. —種作為日光^Jt裝置工作的太陽光轉(zhuǎn)向器，所述太陽光轉(zhuǎn)向器 包括平面反射鏡的陣列(56),每個(gè)反射鏡具有表面法向向量(115); 非伸展桿(120),其樞轉(zhuǎn)地互相連接所述反射鏡中的縱向相鄰的反射鏡(106-114)并限制所述反射鏡的運(yùn)動；第一可樞轉(zhuǎn)接頭(122)，其位于所述縱向相鄰的反射鏡中的第一反射 鏡(106)中；以及第二可樞轉(zhuǎn)接頭(124)，其位于所述縱向相鄰的反射鏡中的第二反射 鏡(114)中;所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭允許所述第一反射鏡和笫二 反射鏡關(guān)于兩個(gè)互相垂直的軸(x， y)中的任一個(gè)運(yùn)動并防止所述第一反 射鏡和第二反射鏡關(guān)于第三軸(z)運(yùn)動；其中所述反射鏡以多個(gè)欄(94-104)設(shè)置；并且所述非伸展桿將每個(gè)反射鏡連接至同一欄中的相鄰反射鏡。
22. 如權(quán)利要求21所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和笫二可樞轉(zhuǎn)接頭是笫一萬向節(jié)(122 )和第二萬 向節(jié)(124),所述第一萬向節(jié)(122)和第二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述第一反射4^( 106 )包圍并繞所述第一萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126 )樞轉(zhuǎn)；第二反射鏡(114)包圍并繞所述第二萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126)樞轉(zhuǎn)；并且所述反射鏡能夠運(yùn)動以定向所述法向向量，使得所述>^射鏡將入射光鏡面反射至這樣的方向即，所述方向偏離預(yù)先選擇的法線方向的量足夠 大以便在反射光中產(chǎn)生預(yù)先選擇的圖案并且足夠小以便防止當(dāng)所述反射#;運(yùn)動時(shí)相鄰>^射鏡之間的干涉。
23. 如權(quán)利要求22所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述陣列一側(cè)的入射光線(68)被所述反射鏡之一^^射一次而經(jīng)過所 述陣列的相反側(cè)；并且所述>^射鏡能夠運(yùn)動以定向所述法向向量， <吏得所述>^射鏡的所述法向矢量定向?yàn)閷⑷肷涔忡R面反射至預(yù)先選擇的方向。
24. 如權(quán)利要求21所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，進(jìn)一步包括 第一框架(116)，其樞轉(zhuǎn)地耦連至每一欄中的一個(gè)反射鏡， 在所述欄的每一欄中第一樞轉(zhuǎn)桿(130 )，其耦連在第二框架(132 )和一個(gè)反射鏡中的一個(gè) 可樞轉(zhuǎn)接頭之間;以及第二樞轉(zhuǎn)軒(130)，其耦連在所述第二框架和另一個(gè)反射鏡中的另一 個(gè)可樞轉(zhuǎn)接頭之間，其中所述反射鏡能夠運(yùn)動以定向所述法向向量，使得所述^^射鏡將入 射光鏡面反射至這樣的方向即，所述方向偏離預(yù)先選擇的法線方向的量 足夠大以便在反射光中產(chǎn)生預(yù)先選擇的圖案并且足夠小以便防止當(dāng)所述 反射鏡運(yùn)動時(shí)相鄰反射鏡之間的干涉。
25. 如權(quán)利要求24所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭是第一萬向節(jié)(122 )和第二萬 向節(jié)(124),所述第一萬向節(jié)(122)和笫二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述笫一反射鏡(106 )包圍并繞所述第一萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126 ) 樞轉(zhuǎn)；并且第二反射鏡(114)包圍并繞所述笫二萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn)。
26. 如權(quán)利要求24所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述陣列一側(cè)的入射光線被所述反射鏡之一反射一次而經(jīng)過所述陣 列的相反側(cè)；并且所述^^射鏡能夠運(yùn)動以定向所述法向向量，使得所述反射鏡的所述法向矢量定向?yàn)閷⑷肷涔忡R面反射至預(yù)先選擇的方向。
27, —種作為日光反射裝置工作的太陽光轉(zhuǎn)向器，所述太陽光轉(zhuǎn)向器 包括平面反射鏡的陣列(56)，每個(gè)反射鏡具有表面法向向量(115);非伸展桿(120)，其樞轉(zhuǎn)地互相連接所述反射鏡中的縱向相鄰的反射 鏡(106-114)并限制所ii^射鏡的運(yùn)動;第一可樞轉(zhuǎn)接頭(122 )，其位于所述縱向相鄰的反射鏡中的第一反射 鏡(106)中；第二可樞轉(zhuǎn)接頭(124),其位于所述縱向相鄰的反射鏡中的第二^JN" 鏡(114)中；所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和第二可樞轉(zhuǎn)接頭允許所述第一反射鏡和第二 反射鏡關(guān)于兩個(gè)互相垂直的軸(x， y)中的任一個(gè)運(yùn)動并防止所述第一反 射鏡和第二反射鏡關(guān)于第三軸(z)運(yùn)動；第一電子可控致動器(117A),其耦連至所迷可樞轉(zhuǎn)接頭中的一個(gè)以 便以可控的方式使所述反射鏡中被選擇的一個(gè)反射鏡關(guān)于所述兩個(gè)互相 垂直的軸中的笫一軸(x)轉(zhuǎn)動；以及笫二電子可控致動器(117B)，其耦連至所述可樞轉(zhuǎn)接頭中的所述一 個(gè)以便以可控的方式使所述反射鏡中所述被選擇的一個(gè)反射鏡關(guān)于所述 兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動；其中所述反射鏡以多個(gè)欄(94-104)設(shè)置；并且 所述非伸展桿將每個(gè)反射鏡連接至同 一欄中的相鄰反射鏡。
28. 如權(quán)利要求27所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中所述第 一可樞轉(zhuǎn)接頭和笫二可樞轉(zhuǎn)接頭是第 一萬向節(jié)(122 )和第二萬 向節(jié)(124),所述第一萬向節(jié)(122)和第二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述第一反射鏡(106 )包圍并繞所述笫一萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126 )樞轉(zhuǎn)；第二反射鏡(114)包圍并繞所述第二萬向節(jié)的所述第 一構(gòu)件(126)樞轉(zhuǎn)；并且所述反射鏡能夠運(yùn)動以定向所述法向向量， <吏得所迷>^射鏡將入射光 鏡面反射至這樣的方向即，所述方向偏離預(yù)先選擇的法線方向的重足夠 大以便在反射光中產(chǎn)生預(yù)先選擇的圖案并且足夠小以便防止當(dāng)所述反射 鏡運(yùn)動時(shí)相鄰>^射鏡之間的干涉。
29.如權(quán)利要求28所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中:所述陣列一側(cè)的入射光線(68)被所述反射鏡之一反射一次而經(jīng)過所 述陣列的相反側(cè)；并且所述致動器是能夠控制的，以移動所述反射鏡，^吏得所述^^射鏡的所 述法向矢量定向?yàn)閷⑷肷涔忡R面反射至預(yù)先選擇的方向。
30，如權(quán)利要求27所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，進(jìn)一步包括 第一框架(116)，其樞轉(zhuǎn)地耦連至每一欄中的一個(gè)^^射鏡， 在所述欄的每一欄中笫一樞轉(zhuǎn)桿(130 ),其耦連在笫二框架(132 )和一個(gè)反射鏡中的一個(gè) 可樞轉(zhuǎn)接頭之間；以及笫二樞轉(zhuǎn)桿(130)，其耦連在所述第二框架和另一個(gè)反射鏡中的另一 個(gè)可樞轉(zhuǎn)接頭之間，其中所述反射鏡能夠運(yùn)動以定向所述法向向量，使得所述反射鏡將入 射光鏡面^^射至這樣的方向即，所述方向偏離預(yù)先選擇的法線方向的量 足夠大以便在反射光中產(chǎn)生預(yù)先選擇的圖案并且足夠小以便防止當(dāng)所述 反射鏡運(yùn)動時(shí)相鄰反射鏡之間的千涉。
31.如權(quán)利要求30所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中:所述第一可樞轉(zhuǎn)接頭和笫二可柩轉(zhuǎn)接頭是第一萬向節(jié)(122》和第二萬 向節(jié)(124)，所述第一萬向節(jié)(122)和第二萬向節(jié)(124)各自具有能夠 關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第一軸(x)轉(zhuǎn)動的第一構(gòu)件(126)和能 夠關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸中的第二軸(y)轉(zhuǎn)動的第二構(gòu)件(128);所述第一反射鏡(106)包圍并繞所述笫 一萬向節(jié)的所述笫 一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn);并且第二反射鏡(114)包圍并繞所述笫二萬向節(jié)的所述第一構(gòu)件(126) 樞轉(zhuǎn)。
32.。如權(quán)利要求30所述的太陽光轉(zhuǎn)向器，其中:所述陣列一側(cè)的入射光線被所述反射鏡之一反射一次而經(jīng)過所述陣 列的相反側(cè)；并且所述致動器是能夠控制的，以移動所述反射鏡，使得所述反射鏡的所 述法向矢量定向?yàn)閷⑷肷涔忡R面>^射至預(yù)先選擇的方向。
全文摘要
縱向相鄰的平面反射鏡(106-114)由非伸展桿(120)樞轉(zhuǎn)地互相連接在欄陣列(56)中，所述非伸展桿(120)限制所述反射鏡的運(yùn)動，使得所述反射鏡的法向向量(115)保持平行。兩個(gè)反射鏡中的可樞轉(zhuǎn)接頭(122，124)允許所述反射鏡關(guān)于兩個(gè)互相垂直的軸(x，y)運(yùn)動并防止所述反射鏡關(guān)于第三軸(z)運(yùn)動。耦連至所述可樞轉(zhuǎn)接頭中一個(gè)的兩個(gè)致動器(117A，117B)以可控的方式使被選擇的反射鏡關(guān)于所述兩個(gè)互相垂直的軸運(yùn)動。第一框架(116)將反射鏡欄耦連在一起，以便所選擇的反射鏡的運(yùn)動使得所有反射鏡一致運(yùn)動。所述致動器以可控的方式移動所述反射鏡而定位所述法向向量，使得所述反射鏡將入射光鏡面反射至預(yù)先選擇的方向。
文檔編號G02B5/08GK101688656SQ200880016504
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者洛恩·A·懷特黑德, 約恩·大衛(wèi)·愛德華·斯科特 申請人:不列顛哥倫比亞大學(xué)