一种大视场阳光接收传导系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大视场阳光接收传导系统，涉及阳光接收传导技术领域，包括聚光装置、传输装置和分光装置，所述聚光装置由保护罩、透镜、透镜阵列和光纤阵列组成，所述聚光器、透镜和光纤均位于保护罩的内部，所述透镜、透镜阵列和光纤阵列依次从上到下叠加设置，所述聚光装置用于对收集的光进行汇聚，所述透镜为菲涅尔透镜。本发明专利技术实现大口径，大视场，增加传输总量，可以减少有害成分，减小维护成本，并能使得发光端照明均匀，有效提高光纤的聚光能量、减少光纤的端面损伤，同时光最终仍进入单根传能光纤，以方便地将光传输至相应的场所。以方便地将光传输至相应的场所。以方便地将光传输至相应的场所。

【技术实现步骤摘要】
一种大视场阳光接收传导系统及方法


[0001]本专利技术涉及阳光接收传导
，尤其涉及一种大视场阳光接收传导系统及方法。

技术介绍

[0002]为了降低照明能耗及改善照明环境，近年来国内外许多照明工作者进行了大量的研究，提出了不少太阳光的导光和传输方法和设想。归纳起来主要有以下几种方法：
[0003]1.反射镜反射法：用反射镜一次将太阳光反射到室内需要采光的地方；这种方法对提高侧窗采光的均匀度具有较明显的效果，但光污染教严重；2.导光管法：用导光管将太阳集光器收集的光线传送到室内需要采光的地方，但其对太阳光的传输效率较低，价格低，适用于短距离导光照明；3.光导纤维法：此法是结合太阳跟踪，透镜聚焦等一系列技术，在焦点处大幅提升太阳光亮度，通过高通光率的光导纤维将光线引到需要采光的地方。
[0004]但是，上述阳光导光存在阳光耦合效率低，光能量密度限制，
[0005]接收器易损伤，接收视场受限，视场增大困难，末端用光环境光强分布不均匀等缺点，因此具有待改进的空间。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种大视场阳光接收传导系统及方法。其优点在于实现大口径，大视场，增加传输总量，可以减少有害成分，减小维护成本，并能使得发光端照明均匀，有效提高光纤的聚光能量、减少光纤的端面损伤，同时光最终仍进入单根传能光纤，以方便地将光传输至相应的场所。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种大视场阳光接收传导系统，包括聚光装置、传输装置和分光装置，所述聚光装置由保护罩、透镜、透镜阵列和光纤阵列组成，所述透镜、透镜阵列和光纤阵列均位于保护罩的内部，所述透镜、透镜阵列和光纤阵列依次从上到下叠加设置，所述聚光装置用于对收集的光进行汇聚；所述聚光装置的光路结构包括阳光光线，透镜和透镜阵列构成的分光瞳成像系统，光纤阵列和光缆，让太阳光分成多部分分别耦合进入光纤。
[0009]所述传输装置由独立聚光装置、聚光装置光缆和光缆分光装置组成，所述聚光装置光缆位于独立聚光装置和光缆分光装置之间，所述聚光装置光缆的一端与独立聚光装置相连接，所述聚光装置光缆的另一端与光缆分光装置连接；
[0010]所述分光装置由传光光纤组成，所述分光装置用于将光纤束进行打乱重排，实现光纤乱序均匀输出。
[0011]本专利技术进一步设置为，所述透镜阵列的数量为若干个，若干所述透镜阵列等距离分布于保护罩的内部。
[0012]本专利技术进一步设置为，所述光纤阵列的数量为若干个，若干所述光纤阵列等距离分布于保护罩的内部。
[0013]本专利技术进一步设置为，所述传光光纤采用乱序分束式组合排列传输。
[0014]本专利技术进一步设置为，所述独立集光装置由若干聚光装置组成，若干所述聚光装置之间呈等距离分布。
[0015]本专利技术进一步设置为，所述光纤阵列端面总体尺寸总体尺寸要满足太阳在地面的等效视场大小。
[0016]一种大视场阳光接收传导系统的使用方法，包括以下步骤：
[0017]步骤一：一个大视场阳光接收传导系统由多个聚光装置组成，由多个单独的集成式独立聚光装置进行模块化级联扩增，实现更大视场的阳光收集；
[0018]步骤二：在每个阳光接收器内放置一个菲涅尔透镜，通过菲涅尔透镜对光的聚集作用,将多方位、多角度的光线汇聚于光纤的导光端；
[0019]步骤三：每个菲涅尔透镜对应一组微透镜阵列，微透镜阵列对应光纤阵列，光纤阵列的导光端应位于菲涅尔透镜和微透镜组成的成像系统的焦距上，即像面上,发光端呈无限延伸，众多光纤阵列组成光缆，经过一定距离传输后，用聚光光纤进行汇聚，最后再均匀分光实现室内照明。
[0020]本专利技术的有益效果为：在接收阳光处做分光瞳设计，在阳光耦合进入光纤光缆之前，利用透镜阵列实现分瞳，让每一个透镜接收阳光的一部分，减小阳光强光对光纤等器件的损伤；其次，透镜阵列可以实现100％空间填充率，提升耦合效率，并利用光纤自身的波长滤光效应减少红外、紫外光线的干扰；最后在照明的过程中，通过光纤乱序分束出射，使得输出各个光束均匀一致，实现大口径，大视场，增加传输总量，可以减少有害成分，减小维护成本，并能使得发光端照明均匀，有效提高光纤的聚光能量、减少光纤的端面损伤，同时光最终仍进入单根传能光纤，以方便地将光传输至相应的场所。
附图说明
[0021]图1为本专利技术提出的一种大视场阳光接收传导系统的聚光装置结构示意图；
[0022]图2为本专利技术提出的一种大视场阳光接收传导系统的传输装置结构示意图；
[0023]图3为本专利技术提出的一种大视场阳光接收传导系统的光路结构示意图；
[0024]图4为本专利技术提出的一种大视场阳光接收传导系统的工作流程结构示意图。
[0025]图中：10、保护罩；11、透镜；12、透镜阵列；13、光纤阵列；14、光缆；21、独立聚光装置；22、聚光装置光缆；23、光缆分光装置；24、传光光纤；31、阳光光线。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0027]下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
[0028]参照图1
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3，一种大视场阳光接收传导系统，包括聚光装置、传输装置和分光装置，聚光装置由保护罩10、透镜11、透镜阵列12和光纤阵列13组成，透镜11、透镜阵列12和光纤阵列13均位于保护罩10的内部，透镜11、透镜阵列12和光纤阵列13依次从上到下叠加设置，聚光装置用于对收集的光进行汇聚；聚光装置的光路结构包括阳光光线31，透镜11和透镜
阵列12构成的分光瞳成像系统，光纤阵列13和光缆14，让太阳光分成多部分分别耦合进入光纤。
[0029]传输装置由独立聚光装置21、聚光装置光缆22和光缆分光装置23组成，聚光装置光缆22位于独立聚光装置21和光缆分光装置23之间，聚光装置光缆22的一端与独立聚光装置21相连接，聚光装置光缆22的另一端与光缆分光装置23连接；
[0030]分光装置由传光光纤24组成，分光装置用于将光纤束进行打乱重排，实现光纤乱序均匀输出。
[0031]在本实施例中，透镜12的数量为若干个，若干透镜12等距离阵列分布于保护罩10的内部；光纤13的数量为若干个，若干光纤13等距离阵列分布于保护罩10的内部；传光光纤13采用乱序分束式组合排列传输；独立聚光装置21由若干聚光装置组成，若干聚光装置之间呈等距离分布。
[0032]每一个独立的集光装置中，光纤阵列13的端面设计安装在菲涅尔透镜11和透镜阵列12组合的成像焦距处，因此可以实现分光瞳光路设计；透镜阵列采用六边形设计，可以实现空间填充率100％，避免分瞳后各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大视场阳光接收传导系统，其特征在于，包括聚光装置、传输装置和分光装置，所述聚光装置由保护罩(10)、透镜(11)、透镜阵列(12)和光纤阵列(13)组成，所述透镜(11)、透镜阵列(12)和光纤阵列(13)均位于保护罩(10)的内部，所述透镜(11)、透镜阵列(12)和光纤阵列(13)依次从上到下叠加设置，所述聚光装置用于对收集的光进行汇聚；所述聚光装置的光路结构包括阳光光线(31)，透镜(11)和透镜阵列(12)构成的分光瞳成像系统，光纤阵列(13)和光缆(14)，让太阳光分成多部分分别耦合进入光纤。所述传输装置由独立聚光装置(21)、聚光装置光缆(22)和光缆分光装置(23)组成，所述聚光装置光缆(22)位于独立聚光装置(21)和光缆分光装置(23)之间，所述聚光装置光缆(22)的一端与独立聚光装置(21)相连接，所述聚光装置光缆(22)的另一端与光缆分光装置(23)连接；所述分光装置由传光光纤(24)组成，所述分光装置用于将光纤束进行打乱重排，实现光纤乱序均匀输出。2.根据权利要求1所述的一种大视场阳光接收传导系统，其特征在于，所述透镜阵列(12)的数量为若干个，若干所述透镜阵列(12)等距离分布于保护罩(10)的内部。3.根据权利要求2所述的一种大视场阳光接收传导系统，其特征在于，所述光纤阵列(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：严云翔，孙伟民，秦子馨，朱龙发，周嘉仪，闫奇，耿涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：