太阳能光纤灯，其基本原理都是利用各种手段收集太阳光、并利用光导纤维传输，在室内加以利用，在使用过程中不涉及太阳能和其他能量的转换，从而避免了能量转换过程中的损耗，使太阳能利用率大大提高，节能环保。现有太阳能光纤灯或是没有太阳自动跟踪装置，或是缺乏电光源与太阳光源智能切换装置，导致灯具对太阳能的利用率低，使用麻烦，应用起来局限性大。如专利号为9. 7公布了一种太阳能光纤灯，其特征在于有一采光装置I，采光装置I为一 透明箱体，在箱体内装有一级菲涅尔透镜和二级菲涅尔透镜，二级菲涅尔透镜位于一级菲 涅尔透镜的焦点处；在二级菲涅尔透镜的焦点处有一光导纤维，光导纤维的端面正对二级菲涅尔透镜，光导纤维的另一端连接一光存贮元件，光存贮元件的另一端连接一发光照明元件，由于没有太阳自动跟踪装置，光能利用率低。又如专利号为0. 4公布了一种太阳能光纤照明系统，包括光能采集系统和光纤传输系统，所述光能采集系统包括太阳能电池组件、太阳能充电供电控制器、蓄电池，太阳能电池组件与太阳能充电供电控制器连接，太阳能充电供电控制器与蓄电池连接，光纤传输系统包括光纤光源机和光导光纤，光导光纤安装在光纤光源机上，光纤光源机与太阳能充电供电控制器连接。由于没有光源智能切换装置，应用起来局限性大。又如专利号为3. 2公布了一种太阳能光电互补光光纤照明装置，包括太阳能光采集系统、太阳能光伏发电系统、大功率LED光源系统、光纤耦合分配系统和发光光纤组成，太阳能光采集系统和太阳能光伏发电系统固定设置在太阳光可以照射到的位置上，太阳能光伏发电系统的电源输出端与大功率LED光源系统的电源端连接，装置中设有控制大功率LED工作的光敏自动开关，太阳能光采集系统和大功率LED光源系统的光源出口分别与光纤稱合分配系统的光源入口相连，光纤稱合分配系统的光源出口与发光光纤相连，该装置缺乏自动跟踪系统，光能利用率低。
发明内容针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种太阳能光纤灯，可有效解决现有的太阳能光纤灯光能利用率低，应用受到限制的问题。本实用新型解决的技术方案是，包括聚光凸透镜、散光灯，其特征在于，底座中心固定有用于控制方位角的第一步进电机，第一步进电机的转轴上装有转盘，转盘上有控制器，所述的控制器经控制信号线与接有电源插头的控制显示盒相连，转盘中心装有竖杆，竖杆的顶端装有用于控制仰角的第二步进电机，第二步进电机的转轴与底面镶嵌有聚光凸透镜的支架垂直相连，支架的顶点经光纤与散光灯相连。本实用新型结构简单独特，可高效利用太阳能，清洁、环保、节能减排，能量利用率高，可用在多种场所，应用范围广，具有显著的经济效益和社会效益。
作详细说明。由图I所示，包括聚光凸透镜、散光灯，其特征在于，底座I中心固定有用于控制方位角的第一步进电机2，第一步进电机2的转轴上装有转盘3，转盘上有控制器4，所述的控制器4经控制信号线相连，转盘中心装有竖杆6，竖杆6的顶端装有用于控制仰角的第二步进电机7，第二步进电机7的转轴与底面镶嵌有聚光凸透镜9的支架8垂直相连，支架8的顶点经光纤10与散光灯11相连。所述的控制器4包括主控单元(公知市售产品)、太阳位置传感单元(公知市售产 品)、模拟信号采集A/D转换单元(公知市售产品)、步进电机驱动单元(公知市售产品)、天气监测单元(公知市售产品)及光源切换单元(公知市售产品)；所述的控制显示盒5包括灯具控制按键、IXD1602显示器(公知市售产品)、电光源开关控制插孔。所述的方位角控制步进电机2的运动速度为仰角控制步进电机7的2倍。所述的支架8为三角锥形，支架的顶点为凸透镜9的焦点处。该灯具包括室外部分、室内部分以及连接室外部分与室内部分导光光纤、电源线和控制信号线。其中室外部分为采光系统主体结构，包括钢板底座I、固定于底座上的方位角控制步进电机2、固定于该电机转轴上同轴随动的转盘3、放置于转盘上的控制器4、与转盘同轴且底端固定于转盘之上的竖杆6、固定于竖杆顶端并且转轴与竖杆垂直的仰角控制步进电机7、固定于该电机转轴上的三角锥形铝支架8、镶嵌于锥底面的聚光凸透镜9。室内部分包括5V /12V稳压电源、控制显示盒5、散光灯11。导光光纤10连接于室外的三角锥形铝支架8的顶点与室内散光灯11之间、电源线由室内稳压电源引出，为室外两个电机和控制器4供电，控制信号线包括主控单元、太阳位置传感单元、模拟信号采集及A/D转换单元、步进电机驱动单元、天气监测单元、光源切换单元。室内的控制显示盒5包括灯具控制按键、IXD1602显示器、电光源开关控制插孔本实用新型在使用时，方位角控制步进电机和仰角控制步进电机接受步进电机驱动单元的驱动信号，转动至太阳直射凸透镜平面的位置保持静止，此时凸透镜处于最佳采光状态。随着太阳的不断运动，一段时间后，主控单元再次向步进电机驱动单元发出驱动信号，使两个电机转动，带动凸透镜的运动，使凸透镜平面始终保持在太阳光基本与之垂直的位置，保持最佳采光状态。根据太阳运动规律，每天方位角控制步进电机运动的角度需为仰角控制步进电机运动角度的2倍，相同时间内，二者速度比为2:1，此速度比的控制由控制器向步进电机发送控制脉冲信号实现，具体方法为每向仰角控制步进电机发送I组工作脉冲，向方位角控制步进电机发送2组工作脉冲。为降低脉振，保证跟踪的精确度，步进电机的步距角要小，其中两个步进电机均采用35BYJ412B-12V五线四相减速步进电机(公知市售产品)，其步距角为5. 625° X 1/44，减速比为1/44。[0016]三角形铝支架8的顶点为凸透镜的焦点处，垂直照射于凸透镜平面的太阳光经凸透镜，汇聚于此，导光光纤的一段连接在这里，接受收集到的太阳能，并将其传输到室内的散光灯处，另一端插入散光灯上的插口。导光光纤米用S0E-10型大心径端点光纤(公知市售产品)，内径为10mm，外径为13mm，光纤外包裹有一层抗老化、抗紫外线、的黑色材料PVC，该光纤柔软，可随意弯曲。散光灯用内径30_球形透明塑料容器装满碎玻璃片构成，碎玻璃片起到太阳光的散射作用，在球面上留下光纤插口，光纤由插口插入散光灯，太阳光从光纤出来后，经灯头的散射作用，实现照明。5V /12V稳压电源为室内控制显示盒供电，同时通过连接于室外控制器的电源线为控制器和步进电机供电。室内控制显示盒上设有“开/关”、“长用”、“短用”、“天气”四个按键，通过按动相应的按键，使系统执行相应的功能；LCD1602显示器(公知市售产品)通过数据线连接于控制器上的主控单元，用于显示当前室外气温、阴/雨/晴、风速基本天气信息，程序控制第一行依次显示“WD”、“YYQ”、“FS”，第二行依次显示对应的温度值、阴雨晴状况和风速值；电光源开关控制插孔由继电器的常开触点引出，将电光源开关两端引线插入插孔，电光源开关与继电器常开触点并联，此时无需再手动控制电光源开关，电光源的开通与关闭由主控单元控制继电器动作，实现电光源与太阳光源的智能切换。室外的控制器包括主控单元、太阳位置传感单元、模拟信号采集及A/D转换单元、步进电机驱动单元、天气监测单元、光源切换单元。主控单元采用AT89S52单片机(公知市售产品)作为微处理器，还包括复位电路和振荡电路，复位电路完成对程序的复位操作，振荡电路为单片机工作提供脉冲振荡信号。主控单元的功能是接受太阳位置传感单元、模拟信号采集及A/D转换单元及天气监测单元采集的数据。对数据处理之后，向步进电机驱动单元发送驱动信号，或者向光源切换单元发送光源切换新号，或者通过数据线控制室内控制显示盒上的LCD1602液晶显示器显示当前室外气温、阴/雨/晴、风速基本天气信息。太阳位置传感单元采用两个相同的5mm光敏电阻5537分别与定值电阻串联，构成两个独立的分压回路。两个光敏电阻之间用隔板隔开，其中隔板与凸透镜平面垂直。将两个分压回路所取的模拟电压记为、V2, A/D转换后送给主控单元，程序中分别将之定义为B1^a2,并定义变量cha= ara2，CPU将变量cha与事先存入CPU的常量jizhun进行值的比较。如果cha G -jizhun, +jizhun,主控单元不发送电机转动命令；如果cha G - -jizhun,主控单元向步进电机驱动单元发送正转命令；如果cha G +jizhun, + 00,主控单元向步进电机驱动单元发送反转命令。模拟信号采集及A/D转换单元采用TLC1543芯片(公知市售产品)组成的A/D转换电路，TLC1543是一种开关电容式A/D转换芯片，10位精度、11通道、三种内建的自测模式、提供EOC转换完成信号。与单片机的接口采用串行接口方式。如系统电路图所示，该单元采集包括太阳位置传感单元中两个分压电路在内的三个分压电路上所取的电压值，该电路中选择O、1、2三个通道作为模拟信号输入口，TLC1543进行A/D转换，之后把输出的数字信号送给主控单元。其中对太阳位置传感单元中两个分压电路采集的数据所做处理，上段中已经说明，不再赘述。另一个分压电路在天气监测单元中，用来完成阴/晴监测数据的采集，具体方法是将一个5mm光敏电阻5537与一定值电阻串联构成回路，采集光强信号，A/D转换之后，数字信号送给主控单元处理。步进电机驱动单元选用ULN2803芯片(公知市售产品)作为驱动芯片组成驱动电路。ULN2803为8阵列大功率达林顿管，提供8路输入与8路输出，最大驱动电流为500mA。该单元接受主控单元发送的电机驱动信号，并驱动两个步进电机做出正转、反转动作，实现自动跟踪。天气监测单元包括温度监测、阴/雨/晴监测与风速监测。温度监测应用DS18B20数字式温度传感器(公知市售产品)采集温度数据，通过数据弓I脚将采集到的数据送给主控单元处理，并在室内控制显示盒的IXD1602显示器上显示温度值；阴/雨/晴监测中雨水监测的实现方法是将CPU的一个I/O 口与雨水检测区域的一端相连，雨水检测区域的另一端接低电平，程序中事先设定该I/O为高电平，之后CPU通过检测其电平状况，判断有没有下雨。阴/晴监测的数据采集在上段中已经说明，在程序中设定该数据为变量yinqing，CPU将变量yinqing与事先存入CPU的常量zhi进行比较处理。如果下雨，与雨水检测区域相连的I/O 口检测到低电平，主制单元控制室内控制显示盒上的IXD1602显示“YU”，否则进行阴/晴检测，如果yinqing G 0, zhi,主控单元控制IXD1602显示“YIN”,如果yinqing G zhi,+ °°，主控单元控制IXD1602显示“QING”;风速监测采用FY-FS风速传感器，该传感器采用传统三风杯结构，风杯选用碳纤维材料，强度高，启动好，其测量范围为0 70m/s，启动风速小于0. 3m/s,输出信号形式为可脉冲信号，也可为电流信号，本系统选用脉冲信号，脉冲频率与风速成正比，传感器输出的脉冲信号交给主控单元处理，然后将风速值显示在LCD1602上，显示单位为“m/s”。光源切换单元由主控单元发送切换命令，通过光耦控制室内控制显示盒内的继电器动作，实现光源的实时切换。如上段所述，按下“长用”键时，如果天气监测单元检测到晴天，主控单元控制步进电机转动，搜索最佳采光位置，使用太阳光源，如果天气监测单元检测到下雨或者阴天，主控单元直接控制室内控制显示盒中的继电器闭合，使用电光源，如果使用过程中检测到天气由晴转阴或者由阴转晴，则主控单元控制继电器闭合或断开，实现光源的智能切换；按下“短用”键时，考虑到搜索最佳采光位置的耗时，此时主控单元直接控制继电器闭合，使用电光源；按下“天气”键时，主控单元处理并将天气状况显示在室内IXD1602液晶显示器上。本实用新型在使用时，首先插上电源，按下“开/关”键，系统启动；若是准备利用灯具工作、学习等，按下“长用”键，如果是晴天，光线充足，则直接利用太阳光照明；如果为阴天或雨天，系统会自动闭合室内电光源开光；使用过程中，系统根据室外光强状况，智能切换光源；若是短时间使用，考虑到系统搜索最佳采光位置的耗时，此时直接按下“短用”键，系统控制电光源打开；再次按下“开/关”键，系统停止工作，拔下电源，使用结束。本实用新型可用于家庭照明、医院、办公楼、会议室等大楼走廊里白天的正常照明；还可用于矿井特别是煤矿井下照明，不产生电火花或其他明火，从而避免了瓦斯或其他可燃性气体爆炸带来的安全隐患。本实用新型结构简单，可高效利用太阳能，清洁、环保；不进行能量转换，能量利用率高；拥有太阳自动跟踪装置，进一步提高了能量利用率；实现了太阳光源与电光源的自动切换，智能乐鱼化；拥有天气状况监测、显示装置，方便用户出行安排，人性化；有效提高了对太阳能的利用率，并且智能化、人性化，具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求1.一种太阳能光纤灯，包括聚光凸透镜、散光灯，其特征在于，底座(I)中心固定有用于控制方位角的第一步进电机(2)，第一步进电机(2)的转轴上装有转盘(3)，转盘上有控制器(4)，所述的控制器(4)经控制信号线)相连，转盘中心装有竖杆(6)，竖杆(6)的顶端装有用于控制仰角的第二步进电机(7)，第二步进电机(7)的转轴与底面镶嵌有聚光凸透镜(9)的支架(8)垂直相连，支架(8)的顶点经光纤(10)与散光灯(11)相连。
2.根据权利要求I所述的太阳能光纤灯，其特征在于，所述的第一步进电机(2)的运动速度为第二步进电机(7)的2倍。
3.根据权利要求I所述的太阳能光纤灯，其特征在于，所述的支架(8)为三角锥形，支架的顶点为凸透镜(9)的焦点处。
专利摘要本实用新型涉及太阳能光纤灯，可有效解决现有的太阳能光纤灯光能利用率低，应用受到限制的问题，其解决的技术方案是，包括聚光凸透镜、散光灯，其特征在于，底座中心固定有用于控制方位角的第一步进电机，第一步进电机的转轴上装有转盘，转盘上有控制器，所述的控制器经控制信号线与接有电源插头的控制显示盒相连，转盘中心装有竖杆，竖杆的顶端装有用于控制仰角的第二步进电机，第二步进电机的转轴与底面镶嵌有聚光凸透镜的支架垂直相连，支架的顶点经光纤与散光灯相连，本实用新型结构简单独特，可高效利用太阳能，清洁、环保、节能减排，能量利用率高，可用在多种场所，应用范围广，具有显著的经济效益和社会效益。
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