為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能量利用最大化,提出一種基于導(dǎo)光板型聚光器的自然光光纖采光系統(tǒng)。通過(guò)分光模塊,將不可見(jiàn)光波段的能量轉(zhuǎn)換成電能,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中的LED陣列,實(shí)現(xiàn)各種天氣條件下的照明能量穩(wěn)定輸出。利用仿真軟件對(duì)光線進(jìn)行追跡,結(jié)果表明,在室內(nèi)面積為100 m²,照明12 h的情況下,太陽(yáng)能可以供應(yīng)約60%的總光通量。為進(jìn)一步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性和準(zhǔn)確性,搭建了用于光纖采光系統(tǒng)的導(dǎo)光板型聚光系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行聚光實(shí)驗(yàn)測(cè)試。當(dāng)光線收集模塊數(shù)量從10增加到100時(shí),聚光器的聚光效率從83。6%降低至65。1%。在室外對(duì)光纖采光系統(tǒng)進(jìn)行雙軸跟蹤測(cè)試,光纖輸出的照度和太陽(yáng)輸入的輻照度變化趨勢(shì)基本一致,說(shuō)明光纖采光系統(tǒng)具有良好的聚光性能。 

【文章來(lái)源】：光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(14)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

室內(nèi)自然光照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)折射定律可知,同一條光線在導(dǎo)光板下表面上的入射角小于上表面的入射角,所以更容易發(fā)生光線泄漏。為了使光線的方向不發(fā)生改變,在導(dǎo)光板上表面增加半球耦合結(jié)構(gòu)。2.2 其他光學(xué)元件的設(shè)計(jì)

為了評(píng)價(jià)大型自然光照明系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)測(cè)試了在不同時(shí)間下導(dǎo)光板厚度對(duì)室內(nèi)照明的影響,結(jié)果如圖5(a)所示。隨著導(dǎo)光板厚度的增加,光通量略微有所增加。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是對(duì)于同一條光線而言,導(dǎo)光板的厚度增加,光線在導(dǎo)光板中傳輸時(shí)在上、下表面全反射的次數(shù)減少,而導(dǎo)光板上表面的耦合結(jié)構(gòu)數(shù)量不變,因此光線從耦合結(jié)構(gòu)漏出的概率減小,更多的光線從導(dǎo)光板的端面出射,進(jìn)而增加了光通量。但是導(dǎo)光板厚度增加的同時(shí),導(dǎo)光板的端面面積也會(huì)增加,進(jìn)而限制了單位面積上光線的輻照度。聚光器位于東經(jīng)127。0°,北緯37。5°,在下午13:00時(shí)太陽(yáng)光強(qiáng)度達(dá)到最大。太陽(yáng)能聚光器的接收面積為1。25 m2。照明系統(tǒng)中光通量[19]的計(jì)算公式為圖4 自然光照明系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]積塵對(duì)槽式太陽(yáng)能聚光器焦面能流密度分布的影響及聚光優(yōu)化[J]. 閆素英,常征,王峰,田瑞.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2017(07)
[2]一種圓柱面線聚焦菲涅爾式太陽(yáng)能中溫集熱系統(tǒng)的研究[J]. 祝子夜,唐智鋒,馬雨晴,陳方全,鄭宏飛.  太陽(yáng)能. 2017 (02)
[3]多平面鏡線性組合太陽(yáng)能聚光器的設(shè)計(jì)和聚光特性[J]. 王云峰,季杰,李明,陳海飛.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)

博士論文
[1]非跟蹤型太陽(yáng)能聚光器的優(yōu)化分析和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李桂強(qiáng).中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3213879