[发明专利]透射式太阳光隧道直接增强照明的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳光直接实现隧道照明的装置，具体涉及一种能够通过透射式聚光直接利用太阳光进行隧道增强照明的装置。

背景技术

对于公路隧道来说，除了必须安装昼夜照明系统保证基本照明亮度要求外，还有一个很大的特点，就是汽车驾驶员特别要求隧道进出口一段距离内(简称亮度过渡区间)的亮度梯度(亮度变化率)必须限制在一定范围内，否则将会出现“黑洞”和“白洞”现象而造成事故，即在这个重要的也是最危险的区段内亮度(相比于外面环境亮度)是一个相比于外面环境亮度的相对值而非绝对值；一旦经过这个亮度过渡区间后驾驶员已经适应灯光亮度的变化，驾驶员眼睛的视力已经恢复正常后也就不存在上述问题了。例如汽车驾驶员从中午太阳光很强(如60000Lx)的公路上一旦以较高速度进入(光线较弱(200Lx)的)隧道内(200Lx)的很短时间内，由于亮度变化梯度太大，往往会引起驾驶员眩晕感甚至在短时间内失去视力而发生事故。而在阴雨天，即隧道外面光线比较弱(如5000Lx)的时候，对于相同或者更低的隧道内照明亮度，驾驶员则不存在上述问题。特别是这种情况的极端现象-----夜晚，对于驾驶员来说，隧道外公路上的亮度相对隧道内部照明对于驾驶员来说，甚至是从光线暗处进入亮处，就根本不存在不适应问题。根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)技术标准关于目前隧道照明系统中过渡区间的亮度设计要求，一般把隧道进出口分为入口区、过渡区、中间区和出口区等四个区段，并要求在进出口区根据隧道外面的亮度(太阳光强度)变化而自动调节照明光源的强度，以达到节省能源的目标。但是由于自动控制系统工作环境太差等原因而导致故障率高，其系统维修保养又有很大困难，所以实际工程中大部分仍然采用固定亮度照明方案：即隧道过渡区的亮度梯度值必须小于夏天中午最强太阳光照射下的亮度梯度极限，这个极限数据显然对光照较弱的(于夏天以外的三个季节，特别是)冬天、阴雨天以及晚上来说，在亮度过渡区间照明光源就存在着能源浪费现象。

综上所述，如果直接利用太阳光能实现隧道进出口处的增强照明，恰好能够满足这个要求。因此发明人先后申请了“201110258872.4，一种分光型阳光输送机”、“201210028758.7，一种太阳光直接照明隧道装置”，虽然其太阳能利用效率明显提高，但是在制作成本和运行可靠性等使用性能方面仍然存在一定缺陷，从而阻碍了在其领域的推广应用。所以在此基础上进一步寻找高效率利用太阳光能直接实现隧道进出口处的照明的方法及装置，对于节约能源和推广太阳能应用意义重大。

直接利用太阳光进行隧道进出口增强照明装置在理论设计上比较完善的，但是在实际使用中因为其性能缺陷而制约了推广应用。主要是目前普遍使用的反射式抛物柱曲面太阳能聚光器由于本身存在着调光镜必然处于太阳聚光的光路中而直接影响到聚光的效率和均匀性；而且这种结构特点影响了其工业产品化的实现，而利用菲涅尔透镜实现聚光时则调光镜处于聚光体的另一侧，从而为聚光器的产品化生产创造了条件。另外，导光镜如何实现把汇聚后方向一直变化的平行太阳光实时顺利的导入隧道口设计区域，这些应用中的具体技术问题都需要有效解决。

如果能够有效解决上述二个太阳光直接照明实际应用中技术问题，根据隧道进、出口区段(40米左右)一般都呈直线性的具体特点以及平行太阳光在不用光导纤维或者光导管的情况下直接输送进隧道具有的损耗小、成本低的优势，采用更有实用价值的透射式菲涅尔太阳能线聚光器实现低成本汇聚太阳光并调整光路后以高亮度平行太阳光直接照射的方式实现太阳光高效率低成本的直接隧道过渡区增强照明，当然具有重大的实用价值，另外还能够有效解决由于山区崎岖复杂引起的出入口过渡段隧道拐弯的现实以及导光镜的自动跟踪技术。

发明内容

本发明的目的在于真正解决直接利用太阳光实现隧道增强照明装置反射式聚光器实际使用中存在的技术问题，利用菲涅尔线聚光透镜提供一种性价比更高的透射式太阳光隧道直接增强照明的装置，提高太阳光利用效率和可靠性、降低成本。本方法并不局限于透射式线聚光方式，而且同样适用于透射式点聚光的菲涅尔透镜聚光方式；另外，稍加改进，也能够实现反射式线(点)太阳能聚光器进行隧道直接太阳光照明功能。