一種鏡箱式全陰天模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種鏡箱式全陰天模擬裝置，包括光學反射結構、電光源、光漫射膜和框架結構；框架結構為圍合結構，圍合結構的水平截面為正多邊形或圓形；框架結構空間頂部設有電光源，電光源下端設有光漫射膜；光學反射結構為設置在圍合結構空間內側的鏡面反射材料，鏡面反射材料由多片平面鏡無縫連接組成，鏡面反射材料與鉛垂線成0.77°夾角；光學反射結構上端連接光漫射膜，下端位于受測模型放置平臺高度下端。本發明通過圍合的鏡面結構無限次反射頂部均勻發光面的機理，準確地模擬了國際照明學會頒布的標準全陰天天空亮度分布情況；本發明具有體積小、結構巧、亮度分布準確等優點，可用于模擬全陰天時的天空亮度分布情況。
【專利說明】—種鏡箱式全陰天模擬裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種模擬天空亮度的人工裝置，特別是涉及一種全陰天天空亮度模擬裝置，具體是一種鏡箱式全陰天天空亮度分布模擬裝置，該裝置用于建筑采光的模擬測試，在有限的人工空間中模擬了全陰天的天空亮度分布情況，屬于建筑技術科學中的建筑光學領域。
【背景技術】
[0002]建筑采光實驗平臺是建筑采光研究與設計的基礎。建筑采光是營造建筑光環境的最重要因素:一方面，高效利用自然光可節省建筑照明能耗，我國通常情況下建筑總能耗中約20%?40%用于人工照明，因此高效采光對于照明能耗的降低潛力巨大；另一方面，自然光照明可以提供更為舒適、健康的光環境，有利于人體的生理健康、心情愉悅以及視力保護。根據國內現狀調查:在室外自然光充足的工況下依然有大量建筑使用電光源進行照明，究其原因欠佳的建筑采光設計難辭其咎，而我國系統性的采光設計理論水平低、應用技術不成熟則是更深層次的原因，而這些問題的解決都依賴于基礎的建筑采光研究測試平臺。建筑采光研究主要以全陰天為測試環境基礎，因此一套可準確模擬全陰天天況的實驗裝置是開展建筑采光研究的基礎。人工天空的設計需解決一下兩個方面的要求:
[0003]( I)如何在“小空間”內模擬“大天空”
[0004]人工天空要求在有限的空間內模擬天空的亮度分布，傳統的天穹式人工天空構造簡單，但通常情況下形體龐大，且測試有效空間較小，僅適用于小比例測試模型，使得該類人工天空的應用受到一定的限制。
[0005](2)如何準確地模擬標準的天空亮度分布
[0006]全陰天天況是建筑采光研究最常用到的天空亮度模型，是建筑采光系數測量的背景條件，而人工天空內的光環境分布如何準確符合CIE標準全陰天亮度分布數學模型是人工天空的關鍵技術。由于光環境營造方式的限制，傳統的穹頂型人工天空難于準確實現CIE標準的天空亮度分布，易導致采光系數測量結果失準。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種鏡箱式全陰天模擬裝置，為建筑采光研究與測試提供準確易用的平臺，在有限的空間內提供符合CIE標準的全陰天模擬，使建筑物采光系數的測量真實準確。
[0008]本發明通過創造性的結構設計，運用光學鏡面成像原理，利用電光源材料，在小空間內實現了 CIE標準全陰天的模擬，有效功能空間大，并且從光環境的形成機制上保證了裝置內“天空”亮度分布的準確性。模擬的準確在小空間內準確模擬全陰天天況的新型人工天空。本發明所提出的新型人工天空可成為建筑采光實驗的基礎平臺。
[0009]本發明的目的是通過如下技術方案實現的。
[0010]一種鏡箱式全陰天模擬裝置，包括光學反射結構、電光源、光漫射膜和框架結構；框架結構為圍合結構，圍合結構的水平截面為正多邊形或圓形；框架結構與光漫射膜和地面構成封閉空間；框架結構空間頂部設有電光源，電光源下端設有光漫射膜；光學反射結構為設置在圍合結構空間內側的鏡面反射材料，鏡面反射材料由多片平面鏡無縫連接組成，鏡面反射材料與鉛垂線成0.77°夾角；光學反射結構上端連接光漫射膜，下端位于受測模型放置平臺高度下端；光學反射結構的高度要求不小于圍合結構平面寬度的一半。
[0011]優選地，所述電光源設置在光漫射膜的上端300mm處。所述電光源為線形光源、點光源或平面光源；線形光源優選熒光燈管、EFFL、LED線條燈；點光源優選緊湊型熒光燈或點狀LED燈；平面光源優選LED導光板。
[0012]所述光學反射結構的上沿平齊，與漫透射膜連接。
[0013]所述平面鏡的材料為玻璃鏡或剖光金屬板。
[0014]所述受測模型放置平臺的高度為1.2 - 1.5米。
[0015]本發明具有如下優點和有益效果:
[0016](I)本發明在有限空間內實現了無限大的天空光環境模擬，通過鏡面無限次反射的原理營造全陰天天況。相比傳統的天穹式人工天空更加先進，適用于更大比例的建筑模型，可廣泛適用于建筑采光的研究與測試。
[0017](2)由于通過無限次反射裝置頂部的均勻亮度發光平面，因此本裝置光環境分布準確符合CIE標準全陰天天空亮度的數學模型，而傳統天穹式人工天空光環境亮度依靠燈具投射難于精確控制。
[0018](3)全陰天模擬裝置是建筑采光研究的基礎工具與測試平臺，該發明建立了結構簡單效果準確的建筑采光研究與測試環境，有利于采光分析與建筑照明節能設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為鏡箱式全陰天模擬裝置的縱向剖面示意圖；
[0020]圖2為鏡箱式全陰天模擬裝置的爆炸圖；
[0021]圖3為光環境亮度分布值與CIE標準全陰天亮度分布值對比圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明作進一步的說明，需要說明的是，【具體實施方式】并非對本發明要求保護范圍的限定。
[0023]如圖1、2所示，一種鏡箱式全陰天模擬裝置，包括光學反射結構1、電光源2、光漫射膜3和框架結構4 ;框架結構4為圍合結構，圍合結構的水平截面為正方形；框架結構4與光漫射膜3和地面構成封閉空間；框架結構4空間頂部設有電光源2，電光源2下端設有光漫射膜3 ;光學反射結構I為設置在圍合結構空間內側的鏡面反射材料，鏡面反射材料由多片平面鏡無縫連接組成，鏡面反射材料與鉛垂線成0.77°夾角；光學反射結構I上端連接光漫射膜3，下端位于受測模型放置平臺高度下端；光學反射結構I的高度要求不小于圍合結構平面寬度的一半。
[0024]平面鏡的材料，不限于玻璃鏡，可為剖光金屬板等。平面鏡的反射率Rmimff優選為
0.80，平面鏡之間緊密拼接，不留縫隙，即平面鏡之間交角處準確對接，沒有非鏡面反射材料露出。[0025]圍合結構4平面寬度取決于受測模型的實際尺寸，以比例尺不大于1:50的建筑縮比模型為例，圍合結構的平面寬度要求不小于2.5米；受測模型放置平臺的高度通常為
1.2 - 1.5米；光學反射結構I的下沿高度(距離地面的位置高度)不高于受測模型放置平臺高度，光學反射結構I的上沿平齊，與漫透射膜3連接。
[0026]電光源2設置在光漫射膜3的上端300mm處，電光源的類型可為線形光源、點光源或平面光源；線形光源優選熒光燈管、EFFL、LED線條燈；點光源優選緊湊型熒光燈或點狀LED燈；平面光源優選LED導光板。
[0027]在裝置頂部電光源與光學反射結構I之間設置的均勻漫透射膜材料優選為半透射材料，該膜材料需緊密遮蓋于圍和空間上沿，與平面鏡上沿連接。
[0028]本發明中圍合空間頂部的均勻發光平面經過圍合結構內壁的鏡面材料的多次反射形成該圍合空間內的光環境，當反射材料的反射率Rmimff=0.80時，且該平面反射材料與鉛垂線的夾角a為0.77°，通過光學分析與測量，則可得知該情況下圍合結構內的光環境分布為圖3中所示。該情形可近似認為符合CIE標準全陰天亮度分布數學公式，可作為建筑米光的研究環境。
[0029]如圖3所示，圍合內光環境亮度分布近似符合CIE標準全陰天亮度分布數學公式，既:
【權利要求】
1.一種鏡箱式全陰天模擬裝置，其特征在于包括光學反射結構、電光源、光漫射膜和框架結構；框架結構為圍合結構，圍合結構的水平截面為正多邊形或圓形；框架結構與光漫射膜和地面構成封閉空間；框架結構空間頂部設有電光源，電光源下端設有光漫射膜；光學反射結構為設置在圍合結構空間內側的鏡面反射材料，鏡面反射材料由多片平面鏡無縫連接組成，鏡面反射材料與鉛垂線成0.77°夾角；光學反射結構上端連接光漫射膜，下端位于受測模型放置平臺高度下端；光學反射結構的高度要求不小于圍合結構平面寬度的一半。
2.根據權利要求1所述的鏡箱式全陰天模擬裝置，其特征在于，所述電光源設置在光漫射膜的上端300mm處。
3.根據權利要求1或2所述的鏡箱式全陰天模擬裝置，其特征在于，所述電光源為線形光源、點光源或平面光源；線形光源優選熒光燈管、EFFL、LED線條燈；點光源優選緊湊型熒光燈或點狀LED燈；平面光源優選LED導光板。
4.根據權利要求1所述的鏡箱式全陰天模擬裝置，其特征在于，所述光學反射結構的上沿平齊，與漫透射膜連接。
5.根據權利要求1所述的鏡箱式全陰天模擬裝置，其特征在于，所述平面鏡的材料為玻璃鏡或剖光金屬板。
6.根據權利要求1所述的鏡箱式全陰天模擬裝置，其特征在于，所述受測模型放置平臺的高度為1.2 - 1.5米。
【文檔編號】G01M99/00GK103759959SQ201410005166
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】邊宇, 馬源, 陳建華, 費彥, 遇大興, 周毅剛 申請人:華南理工大學