[发明专利]一种太阳光直接照明隧道装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能照明装置，具体涉及一种具有自适应功能的太阳光直接照明隧道装置。

背景技术

开发利用以太阳能为代表的新能源已经作为我国可持续发展战略的能源基本决策，但是其具体应用目前主要以太阳能热水器和太阳能光伏发电二种方法为主，而且照明用电已经占有总电量的15％左右，然而由于光伏发电的低效率高成本特性使其应用受到很大限制。对于位置偏僻的公路隧道，利用太阳能光伏发电系统作为照明电源当然是最佳方案之一，这就是通常所说的光-电-光利用方式，即利用PV(光伏电池)板把太阳光能转换成电能贮存在蓄电池中，然后再提供给发光器件LED(发光二极管)实现照明；这种示范工程仅有为数不多的几例，同样也是由于太阳能利用效率效率太低而未能得以大范围推广。所以，研究公路隧道的内在规律和提高太阳能的利用率，就成为太阳能在隧道照明利用推广应用的关键。

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”现象而造成行车事故，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，并要求在进出口区除了安装基本照明灯外，还要安装增强照明灯组，以便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(除了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严重的能源浪费现象。

综上所述，如果直接利用太阳光能实现隧道进出口处的照明，恰好能够满足这个要求。所以发明人先后研制了具有自主知识产权的“阳光输送机”和“PV-LED太阳能直接照明系统”产品用于隧道出入口处的增强照明，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。所以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增强照明的方法及装置，对于节约能源和推广太阳能应用意义重大。

发明内容

本发明的目的在于针对目前利用太阳光实现公路隧道过渡段照明的各种方法及装置在实际应用中的效率不高等不足之处，提供一种能够有效实现太阳光高效率、低成本直接完成隧道过渡区增强照明目标的太阳光直接照明隧道装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括安装在隧道口上端的聚光器以及与聚光器相对应的导光镜；所述的聚光器包括面向太阳的抛物柱曲面聚光镜，以及与抛物柱曲面聚光镜具有同一个焦点的抛物柱曲面调光镜，平行太阳光经抛物柱曲面聚光镜汇聚后再经过抛物柱曲面调光镜调整光路后重新成为平行光，然后从抛物柱曲面聚光镜的出射槽中输出到导光镜，其中导光镜的反射光线与隧道方向相同且安装在隧道口外处，其安装高度取决于隧道上部弧形区域与聚光器的高度；在隧道顶部位于导光镜的光路中安装有倾斜平面玻璃板或平面反射镜组将太阳光输导到隧道中各处路面上。

所述的反射镜组中的若干个反射镜分别安装于基本照明灯之间。

所述的聚光器和导光镜还分别与高精度太阳光跟踪系统相连接。

所述的聚光镜的开口长度L、宽度W分别取决于系统聚光比例即L/W1和隧道的宽度；出射槽的宽度W1取决于隧道的高度或者顶部弧度部分的高度。