利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，包括分光单元、光纤照明单元、自动控制追日单元、碟式聚光单元；分光单元设置在碟式聚光单元焦点处，用于使反射的光耦合进光纤的位置；自动控制追日单元设置在碟式聚光单元碟面上，用于控制装置跟随太阳转动，使太阳光始终垂直入射在碟式聚光单元的碟式聚光镜面上，经碟式聚光镜面汇聚到焦点处的分光单元上；光纤照明单元设置在分光单元下面，分光单元将红外光和可见光分离，透过的红外光通过分光单元后面的太阳能电池进行发电储存供给整个装置的运转，反射的可见光通过光纤照明单元导入到室内进行照明；本发明专利技术实现了太阳光谱的全光谱利用，提高了太阳光的利用率。

Illumination power generation device for realizing full spectrum utilization of solar energy by concentrating light splitting technique

The invention discloses a lighting device of solar power generation using the full spectrum light by light, including light unit, lighting unit, automatic sun tracking control unit and receiver unit; set in the disc type condensing unit focus light unit for reflecting the optocoupler in the optical fiber position; automatic tracking control unit is arranged in the dish dish on the condensing unit, control device for following the rotation of the sun, the sun is always perpendicular to the incident in a disc condenser mirror disk type condensing unit, the optical disc unit condenser mirror together to focus on; fiber optic lighting unit is arranged in the light unit below. Light unit of infrared and visible light infrared light through the separation, power supply of the whole device storage through the solar light unit behind the operation, visible The light is introduced into the room through the optical fiber illumination unit for illumination. The invention realizes the full spectrum utilization of the solar spectrum, and improves the utilization ratio of the sunlight.

【技术实现步骤摘要】
利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置
本专利技术属于太阳能
，涉及一种高效利用太阳能实现光纤混合照明发电装置，尤其涉及一种利用碟式聚光—分光技术实现太阳光全光谱高效利用的混合照明发电装置。
技术介绍
目前能源短缺已成为事实，开采难度也越来越大，节能减排已发展成为能源战略的首要目标。有计划地、合理地开展太阳能利用，是人类社会走向可持续发展道路的必然选择。考虑到实际生活中有许多因不能直接被太阳光照射但需要额外照明设施进行补光的场所，例如矿井、地下停车库、隧道等，这就造成了资源的额外消耗；又如在我国西南、西北等一些电力无法输送但光照较强的山区也亟待改善照明条件；此外，像一些对室温有严格要求的室内场所，像蔬菜种植，特殊菌类养殖等需要充足的阳光来使植物生长但同时又不能引起室内温度的过大的变化等场所。为了更充分利用储量巨大的太阳能，一些光纤导光室内照明系统渐渐成为光伏技术发展的一个研究热点。目前，国内外提出的太阳光光纤照明装置虽然能够实现室内照明，然而在实际的应用过程中或多或少存在着误差大、稳定性差、非自动追日等缺点，而且大多数系统是将太阳光直接导入到照明场所，而一般人类视觉所能感知的太阳光谱段是380nm~760nm的可见光波段，约占太阳辐射能的50%，普通照明只需要满足可见光光谱范围即可；对于超出人类视觉极限的大量的红外光（太阳光谱大于760nm的波段）就被浪费掉了，相当于大约43%的太阳辐射能损失了，没有实现太阳光的全光谱利用，导致太阳能利用率不高，造成资源的浪费。而且红外光具有热量高，穿透能力强等特点，在光纤中传输一定程度上会损坏光纤。专利
技术实现思路
为了解决上述技术，本专利技术提出了一种利用碟式聚光—分光技术实现太阳光全光谱高效利用的装置，将可见光导入到应用场所实现照明，红外光通过太阳能电池发电并被蓄电池储存起来，供给装置的自我运转，极大地提高了太阳光的利用率。本专利技术所采用的技术方案是：一种利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，其特征在于：包括分光单元、光纤照明单元、自动控制追日单元、碟式聚光单元；所述分光单元设置在所述碟式聚光单元焦点处，用于使反射的光耦合进光纤的位置；所述自动控制追日单元设置在所述碟式聚光单元碟面上，用于控制装置跟随太阳转动，使太阳光始终垂直入射在所述碟式聚光单元的碟式聚光镜面上，经碟式聚光镜面汇聚到焦点处的分光单元上；所述光纤照明单元设置在所述分光单元下面，所述分光单元将红外光和可见光分离，透过的红外光通过分光单元后面的太阳能电池进行发电储存供给整个装置的运转，反射的可见光通过所述光纤照明单元导入到室内进行照明，从而实现太阳光谱的全光谱利用。本专利技术与现有技术相比，其有益的效果：一是无须外接电源，通过分光片将红外光分离用于太阳能电池发电并被蓄电池储存，足以供给整个装置的运转，同时可见光通过光纤导入到室内进行照明，实现了太阳光谱的全光谱利用，提高了太阳光的利用率；二是避免了由于红外光的高热量造成的光纤的损坏，延长了整套装置的使用寿命。附图说明图1是本专利技术实施例的正视图。图2是本专利技术实施例的俯视图。图3是本专利技术实施例的光线仿真图。图4是本专利技术实施例的分光单元结构图。图5是本专利技术实施例的光纤照明单元结构图。图6是本专利技术实施例的光纤照明单元光纤耦合结构图。图7是本专利技术实施例涉及到的分光片光谱响应示意图。其中：11—分光片，12—太阳能电池，13—水冷装置，131—第一制冷散热凹型槽，132—第二制冷散热凹型槽，133—第一进出水导管连接口，134—第二进出水导管连接口，14—匀光筒，21—光纤接口，22—光纤传输管，23—光纤束，31—底座，321—第一步进机，322—第二步进机，33—光电传感器，34—支撑轴承，41—碟面聚光镜，42—支撑架，43—碟面支撑底座，44—碟面支撑架。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种碟式聚光—分光型光纤混合照明发电方案，通过引入分光技术和自动追日技术，使太阳光始终垂直入射在碟式聚光镜面上，经碟面汇聚到焦点下方的分光片上，分光片将红外光和可见光分离，透过的红外光通过分光片后面的太阳能电池进行发电储存供给整个装置的运转，反射的可见光通过光纤导入到室内进行照明，从而实现太阳光谱的全光谱利用，提高了太阳光的利用率，同时避免了由于红外光的高热量在传输过程中对于光纤的损坏。为解决上述技术问题，本专利技术专利的主要目的在于提供一种碟式聚光—分光型光纤混合照明发电实现方案，采用光电传感器控制双轴自动追日技术，使平行太阳光垂直照射到碟式反射聚光面表面；采用反射镜聚光技术，碟面聚光镜对平行入射的太阳光进行汇聚；采用分光技术，在碟面聚光镜焦点处匀光筒底面放置太阳能电池，太阳能电池放置在匀光筒底面，匀光筒顶面放置分光片，分光片使红外光透过被太阳能电池吸收用于发电并被蓄电池储存。同时，使可见光反射，在反射中心利用光纤耦合技术将可见光导入光纤用于直接对应用场所的照明，极大地提高了太阳光的利用率；采用光纤无缝耦合技术，将光纤呈六边形排列，减少因光纤耦合缝隙漏光造成的损失。请见图1-图6，本专利技术提供的一种利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，包括分光单元、光纤照明单元、自动控制追日单元、碟式聚光单元；分光单元设置在碟式聚光单元焦点处，用于使反射的光耦合进光纤的位置；自动控制追日单元设置在碟式聚光单元碟面上，用于控制装置跟随太阳转动，使太阳光始终垂直入射在碟式聚光单元的碟式聚光镜面上，经碟式聚光镜面汇聚到焦点处的分光单元上；光纤照明单元设置在分光单元下面，分光单元将红外光和可见光分离，透过的红外光通过分光单元后面的太阳能电池进行发电储存供给整个装置的运转，反射的可见光通过光纤照明单元导入到室内进行照明，从而实现太阳光谱的全光谱利用。分光单元由下至上依次包括分光片11、匀光筒14、太阳能电池12；分光片11将太阳光分为可见光和红外光，可见光经光纤照明单元导入室内进行照明，红外光经太阳能电池12发电；分光单元还配置有水冷装置13，水冷装置13由第一制冷散热凹型槽131、第二制冷散热凹型槽132、第一进出水导管连接口133、第二进出水导管连接口134组成；第一制冷散热凹型槽131配置在太阳能电池12背面，第二制冷散热凹型槽132配置在匀光筒14侧面；冷却水通过第一进出水导管连接口133注入后，依次通过第一制冷散热凹型槽131、第二制冷散热凹型槽132连通和通过第二进出水导管连接口134导出。太阳能电池12的陶瓷覆铜DBC基板作为第一制冷散热凹型槽131盖板，并通过密封硅胶成一体单元，能够有效降低太阳能电池温度，避免由于温度过高对装置造成损坏。水冷装置13使用外部抽水泵泵浦的主动循环模式依次流过进出水口，并根据太阳能电池散热的实际要求来控制泵浦中制冷液的流速。光纤照明单元包括光纤接口21、光纤传输管22、光纤束23，可见光经分光单元反射后，通过光纤接口21直接耦合到光纤传输管22中传输，然后通过光纤束23导入到照明场所进行照明。光纤束23的接头呈六边形无缝镶嵌排列在非透明的输入接头中，使可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，其特征在于：包括分光单元、光纤照明单元、自动控制追日单元、碟式聚光单元；所述分光单元设置在所述碟式聚光单元焦点处，用于使反射的光耦合进光纤的位置；所述自动控制追日单元设置在所述碟式聚光单元碟面上，用于控制装置跟随太阳转动，使太阳光始终垂直入射在所述碟式聚光单元的碟式聚光镜面上，经碟式聚光镜面汇聚到焦点处的分光单元上；所述光纤照明单元设置在所述分光单元下面，所述分光单元将红外光和可见光分离，透过的红外光通过分光单元后面的太阳能电池进行发电储存供给整个装置的运转，反射的可见光通过所述光纤照明单元导入到室内进行照明，从而实现太阳光谱的全光谱利用。

【技术特征摘要】
1.一种利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，其特征在于：包括分光单元、光纤照明单元、自动控制追日单元、碟式聚光单元；所述分光单元设置在所述碟式聚光单元焦点处，用于使反射的光耦合进光纤的位置；所述自动控制追日单元设置在所述碟式聚光单元碟面上，用于控制装置跟随太阳转动，使太阳光始终垂直入射在所述碟式聚光单元的碟式聚光镜面上，经碟式聚光镜面汇聚到焦点处的分光单元上；所述光纤照明单元设置在所述分光单元下面，所述分光单元将红外光和可见光分离，透过的红外光通过分光单元后面的太阳能电池进行发电储存供给整个装置的运转，反射的可见光通过所述光纤照明单元导入到室内进行照明，从而实现太阳光谱的全光谱利用。2.根据权利要求1所述的利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，其特征在于：所述分光单元由下至上依次包括分光片（11）、匀光筒（14）、太阳能电池（12）；分光片（11）将太阳光分为可见光和红外光，可见光经光纤照明单元导入室内进行照明，红外光经太阳能电池（12）发电。3.根据权利要求2所述的利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，其特征在于：所述分光单元还配置有水冷装置（13），所述水冷装置（13）由第一制冷散热凹型槽（131）、第二制冷散热凹型槽（132）、第一进出水导管连接口（133）、第二进出水导管连接口（134）组成；所述第一制冷散热凹型槽（131）配置在太阳能电池（12）背面，所述第二制冷散热凹型槽（132）配置在所述匀光筒（14）侧面；冷却水通过所述第一进出水导管连接口（133）注入后，依次通过所述第一制冷散热凹型槽（131）、第二制冷散热凹型槽（132）连通和通过所述第二进出水导管连接口（134）导出。4.根据权利要求3所述的利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，其特征在于：太阳能电池（12）的陶瓷覆铜DBC基板作为第一制冷散热凹型槽（131）盖板，并通过密封硅胶成一体单元，能够有效降低太阳能电池温度，避免由于温度过高对装置造成损坏。5.根据权利要求1所述的利用聚光分光技术实现太阳能全光谱利用的照明发电装置，其特征在于：所述光纤照明单元包括光纤接口（21）、光纤传...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕辉，郭静，李艳，黄斯豪，宋多福，梁晓茜，廖军，吕清花，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42