基于导光板型聚光器的自然光光纤采光系统设计

发布时间：2021-06-06 07:14

　　为实现太阳能量利用最大化,提出一种基于导光板型聚光器的自然光光纤采光系统。通过分光模块,将不可见光波段的能量转换成电能,进而驱动补偿系统中的LED阵列,实现各种天气条件下的照明能量稳定输出。利用仿真软件对光线进行追迹,结果表明,在室内面积为100 m²,照明12 h的情况下,太阳能可以供应约60%的总光通量。为进一步验证所设计系统的可行性和准确性,搭建了用于光纤采光系统的导光板型聚光系统,并对其进行聚光实验测试。当光线收集模块数量从10增加到100时,聚光器的聚光效率从83。6%降低至65。1%。在室外对光纤采光系统进行双轴跟踪测试,光纤输出的照度和太阳输入的辐照度变化趋势基本一致,说明光纤采光系统具有良好的聚光性能。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(14)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

室内自然光照明系统结构图

根据折射定律可知,同一条光线在导光板下表面上的入射角小于上表面的入射角,所以更容易发生光线泄漏。为了使光线的方向不发生改变,在导光板上表面增加半球耦合结构。2.2 其他光学元件的设计

为了评价大型自然光照明系统,实验测试了在不同时间下导光板厚度对室内照明的影响,结果如图5(a)所示。随着导光板厚度的增加,光通量略微有所增加。产生这一现象的原因是对于同一条光线而言,导光板的厚度增加,光线在导光板中传输时在上、下表面全反射的次数减少,而导光板上表面的耦合结构数量不变,因此光线从耦合结构漏出的概率减小,更多的光线从导光板的端面出射,进而增加了光通量。但是导光板厚度增加的同时,导光板的端面面积也会增加,进而限制了单位面积上光线的辐照度。聚光器位于东经127。0°,北纬37。5°,在下午13:00时太阳光强度达到最大。太阳能聚光器的接收面积为1。25 m2。照明系统中光通量[19]的计算公式为图4 自然光照明系统的总体结构图

【参考文献】：
期刊论文
[1]积尘对槽式太阳能聚光器焦面能流密度分布的影响及聚光优化[J]. 闫素英,常征,王峰,田瑞.  光学学报. 2017(07)
[2]一种圆柱面线聚焦菲涅尔式太阳能中温集热系统的研究[J]. 祝子夜,唐智锋,马雨晴,陈方全,郑宏飞.  太阳能. 2017 (02)
[3]多平面镜线性组合太阳能聚光器的设计和聚光特性[J]. 王云峰,季杰,李明,陈海飞.  光学学报. 2016(04)

博士论文
[1]非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究[D]. 李桂强.中国科学技术大学 2013



本文编号：3213879