一种聚光式自追踪光纤导光系统

本发明涉及光纤应用，特别是涉及一种聚光式自追踪光纤导光系统。

背景技术：

1、近年来，由于经济建设的持续发展，节省能源和保护环境已成为当今社会的一大主题。光纤照明系统是一种利用太阳能实现照明的绿色照明装置，原理是通过采光罩采集自然光导入系统内重新分配，再经过特殊制作的导光管传输和强化后由漫射装置把自然光均匀高效的照射到任何需要光线的地方，得到由自然光带来的特殊照明效果。

2、现有光纤导光存在以下问题，影响技术推广：采集阳光强度有限，通常通过聚光透镜形式弥补，但高倍聚光导致温度过高，从而影响光纤寿命；常规阳光追踪系统主要采用光敏传感器控制，但光敏传感器受外界环境影响比较大，天空局部云端光亮点会引起跟踪器装置扰动，严重影响正常工作。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种聚光式自追踪光纤导光系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够自动追踪阳光、进行全光谱的阳光传送并能够提高装置使用寿命。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种聚光式自追踪光纤导光系统，包括倾斜设置的支架、多个依次活动设置于所述支架上的采光管、与所述吸光体相连接的光纤组件、与所述光纤组件相连接的照明灯、与所述采光管传动连接的驱动装置、与所述驱动装置通信连接的储能控制系统以及固定设置于所述支架上并与所述储能控制系统电连接的光伏电池板；所述采光管内部固定设置有多个吸光体；所述驱动装置能够驱动各所述采光管绕自身轴线转动；所述光伏电池板与各所述采光管倾斜角度相同。

4、优选的，所述支架上活动设置有一轴套和一传动带，各所述采光管均一端固定连接于所述轴套上，另一端固定连接于所述传动带上，所述驱动装置与所述传动带传动连接，所述驱动装置能够驱动所述传动带运动以带动各所述采光管绕自身轴线转动。

5、优选的，所述储能控制系统由光伏发电到储能控制单元，光伏储能控制单元内置控制逻辑数据库，控制驱动装置带动采光管沿自身轴线进行不同角度转向。

6、优选的，所述驱动装置包括直流往复电机以及固定设置在所述直流往复电机输出轴上的连接件，所述传动带上开设有套孔，所述连接件能够伸入至所述套孔中，所述直流往复电机能够驱动所述连接件转动从而带动所述传动带运动

7、优选的，所述采光管呈圆形，所述采光管内部固定设置有一偏心反射镜，进入所述采光管内部的阳光能够被所述偏心反射镜聚光到所述吸光体上。

8、优选的，所述反射镜，截面形状为罩玻璃管的偏心渐开线，按照聚光比要求，以罩玻璃管直径为r，渐开线半径r以（1/5-1/2）r计算。

9、优选的，所述采光管入射阳光一侧的内壁面上开设有条形线性菲涅尔螺纹，所述条形线性菲涅尔螺纹齿型朝向所述吸光体。

10、优选的，所述条形线性菲涅尔螺纹的齿形高度为所述采光管壁厚的1/4~1/2。

11、优选的，所述采光管一端开口，所述采光管开口的一端固定设置有一密封塞，所述密封塞上开设有散热孔。

12、优选的，所述光纤组件包括多个能够伸入至所述采光管内部并与所述吸光体相连接的线性光纤、导光光纤以及一端与多个所述线性光纤相连接，另一端与所述导光光纤相连接的光纤合束器，所述导光光纤远离所述光纤合束器的一端与所述照明灯相连接。

13、优选的，所述吸光体为一由多个球面凸透镜柱体绕一轴线均匀分布组成的透镜圆柱体，任意相邻的两个所述球面凸透镜柱体之间均设置有一铝箔，各所述球面凸透镜柱体内均设置有一所述线性光纤。

14、优选的，所述导光光纤包括从外到内依次同轴套设的护套、无纺布、阻水层以及gfrp挤垫层，所述光纤合束器一端能够伸入至所述gfrp挤垫层中，所述阻水层中均匀布设有多个防撕裂绳以及光缆单元，所述光缆单元包括从外到内依次同轴套设的外层芳纶、全色谱子缆、内层芳纶以及石英光缆。

15、优选的，所述的储能控制系统内置控制逻辑数据库，所述控制逻辑数据库以不同经纬度、不同季节太阳高度角与时间对应关系为基础，以时间为主要素、联动光伏输出控制往复电机旋转角度建立。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、本发明提供的聚光式自追踪光纤导光系统，储能控制系统控制驱动装置带动采光管定向追踪阳光进行转动，根据当地经纬度、不同季节太阳高度角等数据，建立不同地点、不同时间的太阳方位角与时间对应关系数据库，将数据库内置储能控制系统内，以时间为主要素、联动光伏输出电压参数，控制驱动装置旋转角度，从而通过传动带带动采光管进行不同角度转向，实现采光管高效汇聚阳光

18、本发明提供的聚光式自追踪光纤导光系统，阳光经过采光管内表面条形线性菲涅尔螺纹进行首次聚光，进入采光管内的各方向阳光入射到偏心反射镜曲面，二次聚光到吸光体上，吸光体连接线性光纤进行导光，多个线性光纤经过光纤合束器三次聚光进行导光传输，阳光经导光光纤传输至目标地点后，通过阳光照明灯进行释放，达到全光谱阳光传送的目的；

19、本发明提供的聚光式自追踪光纤导光系统，太阳聚光后产生的高温主要留在偏心反射镜上，有效降低吸光体温度，从而提高了装置使用寿命。

20、本发明提供的聚光式自追踪光纤导光系统，采光管开口端密封塞设有散热孔，降低采光管内温度。

21、本发明提供的聚光式自追踪光纤导光系统，自追踪阳光利用不同纬度、不同季节、不同时间太阳高度角对应关系建立时间为主要素的控制系统，代替光敏传感器控制，克服光敏传感器受外界环境影响扰动比较大的问题。

技术特征：

1.一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述支架上活动设置有一轴套和一传动带，各所述采光管均一端固定连接于所述轴套上，另一端固定连接于所述传动带上，所述驱动装置与所述传动带传动连接，所述驱动装置能够驱动所述传动带运动，以带动各所述采光管绕自身轴线，按照时间为控制要素做左右90度往复转动。

3.根据权利要求2所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述驱动装置包括直流往复电机以及固定设置在所述直流往复电机输出轴上的连接件，所述传动带上开设有套孔，所述连接件能够伸入至所述套孔中，所述直流往复电机能够驱动所述连接件转动从而带动所述传动带做往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述采光管呈圆形，所述采光管内部固定设置有一偏心反射镜，进入所述采光管内部的阳光能够被所述偏心反射镜聚光到所述吸光体上。

5.根据权利要求4所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述采光管入射阳光一侧的内壁面上开设有条形线性菲涅尔螺纹，所述条形线性菲涅尔螺纹齿型朝向所述吸光体。

6.根据权利要求5所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述条形线性菲涅尔螺纹的齿形高度为所述采光管壁厚的1/4~1/2。

7.根据权利要求1所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述采光管一端开口，所述采光管开口的一端固定设置有一密封塞，所述密封塞上开设有散热孔。

8.根据权利要求1所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述光纤组件包括多个能够伸入至所述采光管内部并与所述吸光体相连接的线性光纤、导光光纤以及一端与多个所述线性光纤相连接，另一端与所述导光光纤相连接的光纤合束器，所述导光光纤远离所述光纤合束器的一端与所述照明灯相连接。

9.根据权利要求8所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述吸光体为一由多个球面凸透镜柱体绕一轴线均匀分布组成的透镜圆柱体，任意相邻的两个所述球面凸透镜柱体之间均设置有一铝箔，各所述球面凸透镜柱体内均设置有一所述线性光纤。

10.根据权利要求8所述的一种聚光式自追踪光纤导光系统，其特征在于：所述导光光纤包括从外到内依次同轴套设的护套、无纺布、阻水层以及gfrp挤垫层，所述光纤合束器一端能够伸入至所述gfrp挤垫层中，所述阻水层中均匀布设有多个防撕裂绳以及光缆单元，所述光缆单元包括从外到内依次同轴套设的外层芳纶、全色谱子缆、内层芳纶以及石英光缆。

技术总结本发明公开了一种聚光式自追踪光纤导光系统，涉及光纤应用技术领域，包括支架、多个采光管、光纤组件、照明灯、与采光管传动连接的驱动装置、与驱动装置通信连接的储能控制系统以及固定设置于支架上并与储能控制系统电连接的光伏电池板；采光管内表面刻有条形线性菲涅尔螺纹对阳光首次聚光，内衬偏心反射镜二次聚光，光线经采光管内部固定设置的多个吸光体传输，通过合束器三次提高传输阳光强度；光伏电力带动驱动装置动作各采光管绕自身轴线按照时间为控制要素转动；光伏电池板与各采光管倾斜角度相同。本发明提供的聚光式自追踪光纤导光系统能够自动追踪阳光、高倍聚光、全光谱阳光传送、降低采光体温度有效提高装置使用寿命。技术研发人员：于洪文,段珺瀚,单后壮,何逸,苗继奎,薛一冰,杨倩苗,蒋鹏,李光元受保护的技术使用者：山东建筑大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11