[發明專利]利用分光聚光技術與LED并行互補技術的太陽能照明系統

在審

• 申請號: 201710104534.2
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106885219A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 呂輝;宋多福;黃斯豪;李艷;郭靜;廖軍;呂清花
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: F21S19/00
• 分類號: F21S19/00;F21S9/03;F21Y115/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

技術領域

本發明屬于太陽能技術領域，涉及一種高效利用太陽能實現照明的方案，尤其涉及一種利用分光技術實現太陽光全光譜聚光高效利用的太陽光與LED并行互補式照明系統。

背景技術

針對目前能源短缺的問題，但實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，因此現在已有利用光纖將太陽光導入到應用場所實現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掉了，造成資源的浪費，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被導入到應用場所時反而還會影響環境溫度，對生產生活間接帶來影響，同時由于傳輸溫度過高也會加速光纖老化，使用于實際生活中傳輸太陽光的光纖不耐用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明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直接照明，紅外光被太陽能電池吸收發電負載LED來補充照明的太陽光全光譜高效利用的方案。

本發明所采用的技術方案是：一種利用分光聚光技術與LED并行互補技術的太陽能照明系統，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與光纖互補照明單元；

所述碟面聚光分光單元設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與光纖互補照明單元的連接結構；

所述太陽追蹤單元用于控制系統跟隨太陽轉動，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，所述碟面上設置有分光薄膜，太陽光經分光薄膜分光，紅外光透過分光薄膜被下層的太陽能電池吸收用于發電并被蓄電池儲存，可見光被分光薄膜反射，經雙曲面鏡收集后通過光纖導入到室內進行照明；所述LED與光纖互補照明單元運用光控開關控制由蓄電池供電的LED陣列開啟和關閉，使室內的光強保持基本不變。

本發明與現有技術相比，其有益的效果：一是實現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，不會經由光纖傳導，因而可極大程度降低被光纖導入的光對應用場所溫度的影響，并且也能減慢光纖老化的速度，適應面廣。

附圖說明

圖1是本發明實施例的側視圖。

圖2是本發明實施例的后視圖。

圖3是本發明實施例中貼附在碟面上的光學材料層的結構細分圖。

圖4是本發明實施例中太陽光經光學材料層分光和碟面匯聚可見光到雙曲面鏡上，再經其匯聚到輸入接頭中光纖束的光路示意圖。

圖5是本發明實施例中輸入接頭和光纖傳輸管頂部的結構示意圖。

圖6是本發明實施例中光纖束耦合進輸入接頭的俯視圖和光纖束接頭呈現六邊形無縫鑲嵌排列的放大示意圖。

圖7是本發明實施例中的光纖傳輸管和大圓螺母結構示意圖。

圖8是本發明實施例的燈座插管、輸出接頭和光纖燈座的結構示意圖。

圖9是本發明實施例的光纖束耦合進輸出接頭的底部結構示意圖。

圖10是本發明實施例的LED與光纖互補照明單元的結構示意圖。

圖11是本發明實施例的LED與光纖互補照明單元的底部結構示意圖。

圖12是本發明實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—回轉減速機；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—導線；37—蓄電池；38—光控開關； 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。

具體實施方式

為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明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發明，并不用于限定本發明。