利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)，包括太陽追蹤單元、碟面聚光分光單元、光電傳輸控制單元、LED與光纖互補(bǔ)照明單元；碟面聚光分光單元設(shè)置在太陽追蹤單元上，光電傳輸控制單元為碟面聚光分光單元和LED與光纖互補(bǔ)照明單元的連接結(jié)構(gòu)；太陽追蹤單元用于控制系統(tǒng)跟隨太陽轉(zhuǎn)動，使太陽光始終垂直入射在碟面聚光分光單元的碟面上，碟面上設(shè)置有分光薄膜，太陽光經(jīng)分光薄膜分光，紅外光透過分光薄膜被下層的太陽能電池吸收用于發(fā)電并被蓄電池儲存，可見光被分光薄膜反射，經(jīng)雙曲面鏡收集后通過光纖導(dǎo)入到室內(nèi)進(jìn)行照明；LED與光纖互補(bǔ)照明單元運(yùn)用光控開關(guān)控制由蓄電池供電的LED陣列開啟和關(guān)閉，使室內(nèi)光強(qiáng)保持基本不變。

Solar energy lighting system using split focus technique and LED parallel complementary technology

The invention discloses a solar lighting system using light condensing technology and LED complementary technologies, including solar tracking unit, plate reflector splitter, optical fiber transmission control unit, LED and complementary lighting unit; dish concentrating light unit is arranged in the solar tracking unit, photoelectric transmission control unit the optical unit and the LED and the optical fiber connection structure for complementary lighting unit dish concentrator; sun tracking unit control system for following the rotation of the sun, the sun light is always perpendicular to the incident in the dish dish concentrating light unit, the dish is arranged on the surface of optical film, optical splitter by sun light, infrared light through the light splitting film solar cell was lower for power generation and absorption of visible light is stored in the storage battery, light reflection film, the hyperbolic mirror collected by optical fiber into the interior For illumination, the LED and the optical fiber complementary lighting unit utilize the light controlled switch to control the opening and closing of the LED array powered by the battery, so that the indoor light intensity remains essentially unchanged.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)
本專利技術(shù)屬于太陽能
，涉及一種高效利用太陽能實(shí)現(xiàn)照明的方案，尤其涉及一種利用分光技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽光全光譜聚光高效利用的太陽光與LED并行互補(bǔ)式照明系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
針對目前能源短缺的問題，但實(shí)際生活中又有許多場所如礦井、地下停車庫、隧道、地下室等因不能直接被太陽光照射而急需照明，為了更充分利用儲量巨大的太陽能，因此現(xiàn)在已有利用光纖將太陽光導(dǎo)入到應(yīng)用場所實(shí)現(xiàn)利用太陽光直接照明的方案被提出，但這種方案仍存在缺陷，即一般照明只需占太陽光總輻射能約50%的可見光（太陽光譜380nm~760nm波段）即可，而占太陽光總輻射能約43%的紅外光（太陽光譜大于760nm波段）因不能被我們的視覺所感知而被大量的浪費(fèi)掉了，造成資源的浪費(fèi)，因而上述方案中太陽能利用率不高，不僅如此，沒有被充分利用的富含熱能的紅外光當(dāng)被導(dǎo)入到應(yīng)用場所時(shí)反而還會影響環(huán)境溫度，對生產(chǎn)生活間接帶來影響，同時(shí)由于傳輸溫度過高也會加速光纖老化，使用于實(shí)際生活中傳輸太陽光的光纖不耐用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種可將太陽光中的可見光與紅外光分開利用，可見光通過光纖引導(dǎo)直接照明，紅外光被太陽能電池吸收發(fā)電負(fù)載LED來補(bǔ)充照明的太陽光全光譜高效利用的方案。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽追蹤單元、碟面聚光分光單元、光電傳輸控制單元、LED與光纖互補(bǔ)照明單元；所述碟面聚光分光單元設(shè)置在太陽追蹤單元上，所述光電傳輸控制單元為所述碟面聚光分光單元和LED與光纖互補(bǔ)照明單元的連接結(jié)構(gòu)；所述太陽追蹤單元用于控制系統(tǒng)跟隨太陽轉(zhuǎn)動，使太陽光始終垂直入射在所述碟面聚光分光單元的碟面上，所述碟面上設(shè)置有分光薄膜，太陽光經(jīng)分光薄膜分光，紅外光透過分光薄膜被下層的太陽能電池吸收用于發(fā)電并被蓄電池儲存，可見光被分光薄膜反射，經(jīng)雙曲面鏡收集后通過光纖導(dǎo)入到室內(nèi)進(jìn)行照明；所述LED與光纖互補(bǔ)照明單元運(yùn)用光控開關(guān)控制由蓄電池供電的LED陣列開啟和關(guān)閉，使室內(nèi)的光強(qiáng)保持基本不變。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益的效果：一是實(shí)現(xiàn)太陽光全光譜中可見光和紅外光被分開高效利用，極大地提高了太陽光的利用率；二是絕大部分紅外光直接被太陽能電池吸收，不會經(jīng)由光纖傳導(dǎo)，因而可極大程度降低被光纖導(dǎo)入的光對應(yīng)用場所溫度的影響，并且也能減慢光纖老化的速度，適應(yīng)面廣。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例的側(cè)視圖。圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例的后視圖。圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例中貼附在碟面上的光學(xué)材料層的結(jié)構(gòu)細(xì)分圖。圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例中太陽光經(jīng)光學(xué)材料層分光和碟面匯聚可見光到雙曲面鏡上，再經(jīng)其匯聚到輸入接頭中光纖束的光路示意圖。圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例中輸入接頭和光纖傳輸管頂部的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例中光纖束耦合進(jìn)輸入接頭的俯視圖和光纖束接頭呈現(xiàn)六邊形無縫鑲嵌排列的放大示意圖。圖7是本專利技術(shù)實(shí)施例中的光纖傳輸管和大圓螺母結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本專利技術(shù)實(shí)施例的燈座插管、輸出接頭和光纖燈座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本專利技術(shù)實(shí)施例的光纖束耦合進(jìn)輸出接頭的底部結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本專利技術(shù)實(shí)施例的LED與光纖互補(bǔ)照明單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本專利技術(shù)實(shí)施例的LED與光纖互補(bǔ)照明單元的底部結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本專利技術(shù)實(shí)施例的分光薄膜對太陽光中可見光和紅外光透過率示意圖。其中：11—底座；12—回轉(zhuǎn)減速機(jī)；13—定心座子；14—支撐軸承；15—電動推桿；16—碟面支撐底座；21—碟面支撐架；22—大圓螺母；23—碟面；24—光學(xué)材料層；241—貼附材料；242—下層電極；243—柔性太陽能電池；244—上層電極；245—分光薄膜；25—雙曲面鏡支撐桿；26—雙曲面鏡；31—光纖束；32—輸入接頭；33—光纖傳輸管；34—燈座插管；35—輸出接頭；36—導(dǎo)線；37—蓄電池；38—光控開關(guān)；41—燈座載體；42—光纖燈座；421—燈座圓螺母；422—圓臺反光面；43—LED陣列。具體實(shí)施方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本專利技術(shù)，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。針對利用光纖將太陽光導(dǎo)入到不能直接被太陽光照射場所實(shí)現(xiàn)利用太陽光直接照明中，紅外光未被完全利用，造成的太陽能利用率低、浪費(fèi)掉的紅外光影響應(yīng)用場所環(huán)境溫度和加速光纖老化等技術(shù)問題，本專利技術(shù)通過把可見光直接導(dǎo)入到應(yīng)用場所，紅外光被太陽能電池吸收發(fā)電負(fù)載LED來補(bǔ)充照明，使得太陽光全光譜中可見光和紅外光被分開高效利用，極大地提高了太陽光的利用率，同時(shí)，絕大部分紅外光直接被太陽能電池吸收，不會經(jīng)由光纖傳導(dǎo)，因而可極大程度降低被光纖導(dǎo)入的光對應(yīng)用場所溫度的影響，并且也能減慢光纖老化的速度。請見圖1-圖11，本專利技術(shù)提供的一種利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)，包括太陽追蹤單元、碟面聚光分光單元、光電傳輸控制單元、LED與光纖互補(bǔ)照明單元；本專利技術(shù)采用薄膜分光技術(shù)，平行太陽光照射到其膜層表面，經(jīng)分光薄膜分光，紅外光透過分光薄膜被下層的太陽能電池吸收用于發(fā)電并被蓄電池儲存,可見光被分光薄膜反射，收集后用于直接對應(yīng)用場所的照明，極大地提高了太陽光的利用率；采用自動追蹤太陽技術(shù)，使平行太陽光垂直照射到貼附含有分光薄膜和太陽能電池的光學(xué)材料層的碟式反射聚光面表面；采用多反射鏡聚光技術(shù)，一次碟式反射聚光面和二次雙曲面對分光薄膜反射的可見光進(jìn)行匯聚；采用光纖無縫耦合技術(shù)，使光纖束接頭呈現(xiàn)六邊形無縫鑲嵌排列，減少因光纖耦合縫隙漏光，同時(shí)增加可見光在光纖中傳播的均勻性，使從光纖傳導(dǎo)出的并用于照明的可見光充足且均勻；采用LED與光纖照明互補(bǔ)技術(shù)，運(yùn)用光控開關(guān)對由蓄電池供電的LED陣列明滅的自動調(diào)節(jié)，使應(yīng)用場合的光強(qiáng)保持基本不變。本實(shí)施例的太陽追蹤單元從下至上依次包括底座11、回轉(zhuǎn)減速機(jī)12、定心座子13、支撐軸承14、電動推桿15、碟面支撐底座16，回轉(zhuǎn)減速機(jī)12和電動推桿15在單片機(jī)的控制下能夠?qū)崿F(xiàn)太陽追蹤單元自動追蹤太陽。本實(shí)施例的碟面聚光分光單元從下至上依次包括碟面支撐架21、大圓螺母22、碟面23、光學(xué)材料層24、雙曲面鏡支撐桿25、雙曲面鏡26，碟面23受碟面支撐架21連接支撐，大圓螺母22對準(zhǔn)碟面23中心圓孔連接在碟面支撐架21上，光學(xué)材料層24貼附在碟面23上，雙曲面鏡26由四支雙曲面鏡支撐桿25固定，使之上焦點(diǎn)與碟面23拋物面焦點(diǎn)重合；光學(xué)材料層24從下至上依次包括貼附材料241、下層電極242、柔性太陽能電池243、上層電極244、分光薄膜245。本實(shí)施例的LED與光纖互補(bǔ)照明單元從外到內(nèi)依次為燈座載體41、光纖燈座42、LED陣列43，四只光纖燈座42內(nèi)嵌于燈座載體41四角，LED陣列43鑲嵌在燈座載體41下表面；光纖燈座42從上至下依次包括燈座圓螺母421、圓臺反光面422，燈座圓螺母421連接在圓臺反光面422頂部，圓臺反光面422內(nèi)面鍍銀，為增大光在其表面的反射率；本實(shí)施例的光電傳輸控制單元分為光電兩路，光路按連接先后順序依次為光纖束31、輸入接頭32、光纖傳輸管33、燈座插管34、輸出接頭35，剝?nèi)ス饫w束31中每一支光纖接頭的外包層，經(jīng)熱壓熔融和切割，每一支光纖接頭本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽追蹤單元、碟面聚光分光單元、光電傳輸控制單元、LED與光纖互補(bǔ)照明單元；所述碟面聚光分光單元設(shè)置在太陽追蹤單元上，所述光電傳輸控制單元為所述碟面聚光分光單元和LED與光纖互補(bǔ)照明單元的連接結(jié)構(gòu)；所述太陽追蹤單元用于控制系統(tǒng)跟隨太陽轉(zhuǎn)動，使太陽光始終垂直入射在所述碟面聚光分光單元的碟面上，所述碟面上設(shè)置有分光薄膜，太陽光經(jīng)分光薄膜分光，紅外光透過分光薄膜被下層的太陽能電池吸收用于發(fā)電并被蓄電池儲存，可見光被分光薄膜反射，經(jīng)雙曲面鏡收集后通過光纖導(dǎo)入到室內(nèi)進(jìn)行照明；所述LED與光纖互補(bǔ)照明單元運(yùn)用光控開關(guān)控制由蓄電池供電的LED陣列開啟和關(guān)閉，使室內(nèi)的光強(qiáng)保持基本不變。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽追蹤單元、碟面聚光分光單元、光電傳輸控制單元、LED與光纖互補(bǔ)照明單元；所述碟面聚光分光單元設(shè)置在太陽追蹤單元上，所述光電傳輸控制單元為所述碟面聚光分光單元和LED與光纖互補(bǔ)照明單元的連接結(jié)構(gòu)；所述太陽追蹤單元用于控制系統(tǒng)跟隨太陽轉(zhuǎn)動，使太陽光始終垂直入射在所述碟面聚光分光單元的碟面上，所述碟面上設(shè)置有分光薄膜，太陽光經(jīng)分光薄膜分光，紅外光透過分光薄膜被下層的太陽能電池吸收用于發(fā)電并被蓄電池儲存，可見光被分光薄膜反射，經(jīng)雙曲面鏡收集后通過光纖導(dǎo)入到室內(nèi)進(jìn)行照明；所述LED與光纖互補(bǔ)照明單元運(yùn)用光控開關(guān)控制由蓄電池供電的LED陣列開啟和關(guān)閉，使室內(nèi)的光強(qiáng)保持基本不變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于：所述太陽追蹤單元包括底座（11）、回轉(zhuǎn)減速機(jī)（12）、定心座子（13）、支撐軸承（14）、電動推桿（15）、碟面支撐底座（16）；所述底座（11）、回轉(zhuǎn)減速機(jī)（12）、定心座子（13）、支撐軸承（14）和碟面支撐底座（16）順序連接；所述電動推桿（15）一端與所述碟面支撐底座（16）固定連接、另一端與所述支撐軸承（14）固定連接；所述碟面支撐底座（16）與所述碟面聚光分光單元的碟面固定連接，所述回轉(zhuǎn)減速機(jī)（12）和電動推桿（15）用于控制所述碟面聚光分光單元在水平和豎直方向轉(zhuǎn)動，自動追蹤太陽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分光聚光技術(shù)與LED并行互補(bǔ)技術(shù)的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于：所述碟面聚光分光單元包括碟面支撐架（21）、大圓螺母（22）、碟面（23）、光學(xué)材料層（24）、雙曲面鏡支撐桿（25）、雙曲面鏡（26）；所述碟面（23）為若干，均組合安裝在所述碟面支撐架（21）上，所述碟面（23）一端固定在所述碟面支撐架（21）外沿上，另一端通過所述大圓螺母（22）固定在所述碟面支撐架（21）圓心處；所述光學(xué)材料層（24）貼附在碟面（23）上；所述雙曲面鏡（26）通過四支雙曲面鏡支撐桿（25）固定在所述碟面支撐架（21）外沿上，位于所述碟面（23）...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂輝，宋多福，黃斯豪，李艷，郭靜，廖軍，呂清花，
申請(專利權(quán))人：湖北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42