利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，包括分光單元、光纖照明單元、自動控制追日單元、碟式聚光單元；分光單元設置在碟式聚光單元焦點處，用于使反射的光耦合進光纖的位置；自動控制追日單元設置在碟式聚光單元碟面上，用于控制裝置跟隨太陽轉動，使太陽光始終垂直入射在碟式聚光單元的碟式聚光鏡面上，經碟式聚光鏡面匯聚到焦點處的分光單元上；光纖照明單元設置在分光單元下面，分光單元將紅外光和可見光分離，透過的紅外光通過分光單元后面的太陽能電池進行發電儲存供給整個裝置的運轉，反射的可見光通過光纖照明單元導入到室內進行照明；本發明專利技術實現了太陽光譜的全光譜利用，提高了太陽光的利用率。

Illumination power generation device for realizing full spectrum utilization of solar energy by concentrating light splitting technique

The invention discloses a lighting device of solar power generation using the full spectrum light by light, including light unit, lighting unit, automatic sun tracking control unit and receiver unit; set in the disc type condensing unit focus light unit for reflecting the optocoupler in the optical fiber position; automatic tracking control unit is arranged in the dish dish on the condensing unit, control device for following the rotation of the sun, the sun is always perpendicular to the incident in a disc condenser mirror disk type condensing unit, the optical disc unit condenser mirror together to focus on; fiber optic lighting unit is arranged in the light unit below. Light unit of infrared and visible light infrared light through the separation, power supply of the whole device storage through the solar light unit behind the operation, visible The light is introduced into the room through the optical fiber illumination unit for illumination. The invention realizes the full spectrum utilization of the solar spectrum, and improves the utilization ratio of the sunlight.

【技術實現步驟摘要】
利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置
本專利技術屬于太陽能
，涉及一種高效利用太陽能實現光纖混合照明發電裝置，尤其涉及一種利用碟式聚光—分光技術實現太陽光全光譜高效利用的混合照明發電裝置。
技術介紹
目前能源短缺已成為事實，開采難度也越來越大，節能減排已發展成為能源戰略的首要目標。有計劃地、合理地開展太陽能利用，是人類社會走向可持續發展道路的必然選擇。考慮到實際生活中有許多因不能直接被太陽光照射但需要額外照明設施進行補光的場所，例如礦井、地下停車庫、隧道等，這就造成了資源的額外消耗；又如在我國西南、西北等一些電力無法輸送但光照較強的山區也亟待改善照明條件；此外，像一些對室溫有嚴格要求的室內場所，像蔬菜種植，特殊菌類養殖等需要充足的陽光來使植物生長但同時又不能引起室內溫度的過大的變化等場所。為了更充分利用儲量巨大的太陽能，一些光纖導光室內照明系統漸漸成為光伏技術發展的一個研究熱點。目前，國內外提出的太陽光光纖照明裝置雖然能夠實現室內照明，然而在實際的應用過程中或多或少存在著誤差大、穩定性差、非自動追日等缺點，而且大多數系統是將太陽光直接導入到照明場所，而一般人類視覺所能感知的太陽光譜段是380nm~760nm的可見光波段，約占太陽輻射能的50%，普通照明只需要滿足可見光光譜范圍即可；對于超出人類視覺極限的大量的紅外光（太陽光譜大于760nm的波段）就被浪費掉了，相當于大約43%的太陽輻射能損失了，沒有實現太陽光的全光譜利用，導致太陽能利用率不高，造成資源的浪費。而且紅外光具有熱量高，穿透能力強等特點，在光纖中傳輸一定程度上會損壞光纖。專利
技術實現思路
為了解決上述技術，本專利技術提出了一種利用碟式聚光—分光技術實現太陽光全光譜高效利用的裝置，將可見光導入到應用場所實現照明，紅外光通過太陽能電池發電并被蓄電池儲存起來，供給裝置的自我運轉，極大地提高了太陽光的利用率。本專利技術所采用的技術方案是：一種利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，其特征在于：包括分光單元、光纖照明單元、自動控制追日單元、碟式聚光單元；所述分光單元設置在所述碟式聚光單元焦點處，用于使反射的光耦合進光纖的位置；所述自動控制追日單元設置在所述碟式聚光單元碟面上，用于控制裝置跟隨太陽轉動，使太陽光始終垂直入射在所述碟式聚光單元的碟式聚光鏡面上，經碟式聚光鏡面匯聚到焦點處的分光單元上；所述光纖照明單元設置在所述分光單元下面，所述分光單元將紅外光和可見光分離，透過的紅外光通過分光單元后面的太陽能電池進行發電儲存供給整個裝置的運轉，反射的可見光通過所述光纖照明單元導入到室內進行照明，從而實現太陽光譜的全光譜利用。本專利技術與現有技術相比，其有益的效果：一是無須外接電源，通過分光片將紅外光分離用于太陽能電池發電并被蓄電池儲存，足以供給整個裝置的運轉，同時可見光通過光纖導入到室內進行照明，實現了太陽光譜的全光譜利用，提高了太陽光的利用率；二是避免了由于紅外光的高熱量造成的光纖的損壞，延長了整套裝置的使用壽命。附圖說明圖1是本專利技術實施例的正視圖。圖2是本專利技術實施例的俯視圖。圖3是本專利技術實施例的光線仿真圖。圖4是本專利技術實施例的分光單元結構圖。圖5是本專利技術實施例的光纖照明單元結構圖。圖6是本專利技術實施例的光纖照明單元光纖耦合結構圖。圖7是本專利技術實施例涉及到的分光片光譜響應示意圖。其中：11—分光片，12—太陽能電池，13—水冷裝置，131—第一制冷散熱凹型槽，132—第二制冷散熱凹型槽，133—第一進出水導管連接口，134—第二進出水導管連接口，14—勻光筒，21—光纖接口，22—光纖傳輸管，23—光纖束，31—底座，321—第一步進機，322—第二步進機，33—光電傳感器，34—支撐軸承，41—碟面聚光鏡，42—支撐架，43—碟面支撐底座，44—碟面支撐架。具體實施方式為了便于本領域普通技術人員理解和實施本專利技術，下面結合附圖及實施例對本專利技術作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術的目的在于提供一種碟式聚光—分光型光纖混合照明發電方案，通過引入分光技術和自動追日技術，使太陽光始終垂直入射在碟式聚光鏡面上，經碟面匯聚到焦點下方的分光片上，分光片將紅外光和可見光分離，透過的紅外光通過分光片后面的太陽能電池進行發電儲存供給整個裝置的運轉，反射的可見光通過光纖導入到室內進行照明，從而實現太陽光譜的全光譜利用，提高了太陽光的利用率，同時避免了由于紅外光的高熱量在傳輸過程中對于光纖的損壞。為解決上述技術問題，本專利技術專利的主要目的在于提供一種碟式聚光—分光型光纖混合照明發電實現方案，采用光電傳感器控制雙軸自動追日技術，使平行太陽光垂直照射到碟式反射聚光面表面；采用反射鏡聚光技術，碟面聚光鏡對平行入射的太陽光進行匯聚；采用分光技術，在碟面聚光鏡焦點處勻光筒底面放置太陽能電池，太陽能電池放置在勻光筒底面，勻光筒頂面放置分光片，分光片使紅外光透過被太陽能電池吸收用于發電并被蓄電池儲存。同時，使可見光反射，在反射中心利用光纖耦合技術將可見光導入光纖用于直接對應用場所的照明，極大地提高了太陽光的利用率；采用光纖無縫耦合技術，將光纖呈六邊形排列，減少因光纖耦合縫隙漏光造成的損失。請見圖1-圖6，本專利技術提供的一種利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，包括分光單元、光纖照明單元、自動控制追日單元、碟式聚光單元；分光單元設置在碟式聚光單元焦點處，用于使反射的光耦合進光纖的位置；自動控制追日單元設置在碟式聚光單元碟面上，用于控制裝置跟隨太陽轉動，使太陽光始終垂直入射在碟式聚光單元的碟式聚光鏡面上，經碟式聚光鏡面匯聚到焦點處的分光單元上；光纖照明單元設置在分光單元下面，分光單元將紅外光和可見光分離，透過的紅外光通過分光單元后面的太陽能電池進行發電儲存供給整個裝置的運轉，反射的可見光通過光纖照明單元導入到室內進行照明，從而實現太陽光譜的全光譜利用。分光單元由下至上依次包括分光片11、勻光筒14、太陽能電池12；分光片11將太陽光分為可見光和紅外光，可見光經光纖照明單元導入室內進行照明，紅外光經太陽能電池12發電；分光單元還配置有水冷裝置13，水冷裝置13由第一制冷散熱凹型槽131、第二制冷散熱凹型槽132、第一進出水導管連接口133、第二進出水導管連接口134組成；第一制冷散熱凹型槽131配置在太陽能電池12背面，第二制冷散熱凹型槽132配置在勻光筒14側面；冷卻水通過第一進出水導管連接口133注入后，依次通過第一制冷散熱凹型槽131、第二制冷散熱凹型槽132連通和通過第二進出水導管連接口134導出。太陽能電池12的陶瓷覆銅DBC基板作為第一制冷散熱凹型槽131蓋板，并通過密封硅膠成一體單元，能夠有效降低太陽能電池溫度，避免由于溫度過高對裝置造成損壞。水冷裝置13使用外部抽水泵泵浦的主動循環模式依次流過進出水口，并根據太陽能電池散熱的實際要求來控制泵浦中制冷液的流速。光纖照明單元包括光纖接口21、光纖傳輸管22、光纖束23，可見光經分光單元反射后，通過光纖接口21直接耦合到光纖傳輸管22中傳輸，然后通過光纖束23導入到照明場所進行照明。光纖束23的接頭呈六邊形無縫鑲嵌排列在非透明的輸入接頭中，使可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，其特征在于：包括分光單元、光纖照明單元、自動控制追日單元、碟式聚光單元；所述分光單元設置在所述碟式聚光單元焦點處，用于使反射的光耦合進光纖的位置；所述自動控制追日單元設置在所述碟式聚光單元碟面上，用于控制裝置跟隨太陽轉動，使太陽光始終垂直入射在所述碟式聚光單元的碟式聚光鏡面上，經碟式聚光鏡面匯聚到焦點處的分光單元上；所述光纖照明單元設置在所述分光單元下面，所述分光單元將紅外光和可見光分離，透過的紅外光通過分光單元后面的太陽能電池進行發電儲存供給整個裝置的運轉，反射的可見光通過所述光纖照明單元導入到室內進行照明，從而實現太陽光譜的全光譜利用。

【技術特征摘要】
1.一種利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，其特征在于：包括分光單元、光纖照明單元、自動控制追日單元、碟式聚光單元；所述分光單元設置在所述碟式聚光單元焦點處，用于使反射的光耦合進光纖的位置；所述自動控制追日單元設置在所述碟式聚光單元碟面上，用于控制裝置跟隨太陽轉動，使太陽光始終垂直入射在所述碟式聚光單元的碟式聚光鏡面上，經碟式聚光鏡面匯聚到焦點處的分光單元上；所述光纖照明單元設置在所述分光單元下面，所述分光單元將紅外光和可見光分離，透過的紅外光通過分光單元后面的太陽能電池進行發電儲存供給整個裝置的運轉，反射的可見光通過所述光纖照明單元導入到室內進行照明，從而實現太陽光譜的全光譜利用。2.根據權利要求1所述的利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，其特征在于：所述分光單元由下至上依次包括分光片（11）、勻光筒（14）、太陽能電池（12）；分光片（11）將太陽光分為可見光和紅外光，可見光經光纖照明單元導入室內進行照明，紅外光經太陽能電池（12）發電。3.根據權利要求2所述的利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，其特征在于：所述分光單元還配置有水冷裝置（13），所述水冷裝置（13）由第一制冷散熱凹型槽（131）、第二制冷散熱凹型槽（132）、第一進出水導管連接口（133）、第二進出水導管連接口（134）組成；所述第一制冷散熱凹型槽（131）配置在太陽能電池（12）背面，所述第二制冷散熱凹型槽（132）配置在所述勻光筒（14）側面；冷卻水通過所述第一進出水導管連接口（133）注入后，依次通過所述第一制冷散熱凹型槽（131）、第二制冷散熱凹型槽（132）連通和通過所述第二進出水導管連接口（134）導出。4.根據權利要求3所述的利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，其特征在于：太陽能電池（12）的陶瓷覆銅DBC基板作為第一制冷散熱凹型槽（131）蓋板，并通過密封硅膠成一體單元，能夠有效降低太陽能電池溫度，避免由于溫度過高對裝置造成損壞。5.根據權利要求1所述的利用聚光分光技術實現太陽能全光譜利用的照明發電裝置，其特征在于：所述光纖照明單元包括光纖接口（21）、光纖傳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂輝，郭靜，李艷，黃斯豪，宋多福，梁曉茜，廖軍，呂清花，
申請(專利權)人：湖北工業大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42