CN102374478B - 多功能全光谱太阳光利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多功能全光谱太阳光利用装置，包括将太阳光进行会聚的抛物面反射聚光镜、冷镜、太阳能电池、用于传输可见光及紫外光的传输光缆以及用于连接固定前述部件的固定支架，用于支撑并控制抛物面反射聚光镜面向太阳方位的水平转动控制装置、柱形支架、俯仰控制模块和机械固定及转动控制装置。本发明的有益效果：可以同时利用太阳光光谱中的可见光、红外光和紫外光光谱成分。

Description

多功能全光谱太阳光利用装置

技术领域

本发明属于照明技术领域，尤其涉及将太阳光进行分离后用于不同用途的技术领域。

背景技术

由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源日益枯竭，且随着经济的发展，能源的消耗呈快速增长趋势，能源危机问题日益凸显。在现代社会，照明的能源消耗占整个电能消耗的比例很高，减少照明能源消耗是实施节能减排和可持续发展的当务之急。

太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，日趋受到世界各国的重视。将太阳能转换为电能将大大减少传统能源消耗，针对占能源消耗较大比例的照明系统而言，目前的太阳能发电系统需要经过多次转换过程(先将太阳能转换为电能，电能经远距离电网传输后进入家庭或办公场所再转换为光能)才能最终实现照明，受转换过程中存在的大量能源浪费以及太阳能电池低光电转换效率的影响，太阳能的有效利用率极低。

将太阳光导引至室内进行直接照明是一种新型的太阳能利用以及照明解决方案，此方案省掉了中间光-电-光的转换以及传输过程，设备简单、成本极低、太阳能利用率很高。但目前的技术装置大多只利用了太阳光谱中的可见光成分，而太阳光谱的红外与紫外成份也具有各自的优点，因此太阳光谱并未有效利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的太阳光照明只利用了太阳光谱中的可见光成分的不足，提供了一种多功能全光谱太阳光利用装置，该装置可以同时利用太阳光光谱中的可见光、红外光和紫外光光谱成分，解决了现有技术中对太阳光利用不充分以及传统照明系统能源浪费的问题。

本发明的技术方案是：一种多功能全光谱太阳光利用装置，包括将太阳光进行会聚的抛物面反射聚光镜、冷镜、太阳能电池、用于传输可见光及紫外光的传输光缆以及用于连接固定前述部件的固定支架，用于支撑并控制抛物面反射聚光镜面向太阳方位的水平转动控制装置、柱形支架、俯仰控制模块和机械固定及转动控制装置。所述抛物面反射聚光镜的聚焦类型为线聚焦用于将太阳光会聚到一矩形窄带上，所述冷镜位于抛物面反射聚光镜的反射面和焦线之间并由固定支架固定，太阳能电池位于抛物面反射聚光镜的红外光焦线上并由固定支架固定，所述传输光缆的入射光端面位于冷镜的反射光会聚焦线上(即紫外光焦线上)并固定于抛物面反射聚光镜的中间开槽处(即中心对称线处)，前述抛物面反射聚光镜、冷镜、太阳能电池和传输光缆通过固定支架固定连接成整体后通过柱形固定支架与机械固定及转动控制装置连接。

本发明的有益效果是：本发明提供的多功能全光谱太阳光利用装置，可以最大限度地利用太阳光光谱中的不同成分，将太阳光谱中的可见光用于照明、红外光用于产生热能或太阳能发电，或者用于红外理疗，以及将紫外光用于杀菌消毒等功能，有效扩展了太阳能的应用范围，提高了太阳能利用装置的整体性价比。本装置以一种简单，实用，性价比高的方式实现了对太阳光的科学利用，适合做大面积的推广使用，可实现在普通家庭、公共场所、地下商场等场所广泛应用的集自然光照明、太阳能供热或供电和紫外光消毒等多功能于一体的太阳能综合利用系统。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例侧视图

图3是本发明实施例中光缆8的排列结构示意图。。

附图标记说明：太阳能电池1、冷镜2、固定支架3、固定支架4、固定支架5、固定支架6、固定支架7、传输光缆8、紫外光传输光缆81、可见光传输光缆82和83、抛物面反射聚光镜9、固定支架10、水平转动控制模块11、柱形固定支架12、机械固定及转动控制装置13、俯仰控制模块14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1、图2所示，一种多功能全光谱太阳光利用装置，包括将太阳光进行会聚的抛物面反射聚光镜9、冷镜2、太阳能电池1、用于传输可见光及紫外光的传输光缆8以及用于连接固定前述部件的固定支架3、7、4、5、6和10，用于支撑并控制抛物面反射聚光镜9面向太阳方位的水平转动控制装置11、柱形支架12、俯仰控制模块14和机械固定及转动控制装置13。所述抛物面反射聚光镜9的聚焦类型为线聚焦用于将太阳光会聚到一矩形窄带上，所述冷镜2位于抛物面反射聚光镜9的反射面和焦线之间并由固定支架3、7、4、5、6和10固定，太阳能电池1位于抛物面反射聚光镜9的红外光焦线上并由固定支架4、5、6和10固定，所述传输光缆8的入射光端面位于冷镜2的反射光会聚焦线上(即紫外光焦线上)并固定于抛物面反射聚光镜9的中间开槽处(即中心对称线处)，前述抛物面反射聚光镜9、冷镜2、太阳能电池1和传输光缆8通过固定支架3、7、4、5、6和10固定连接成整体后通过柱形固定支架12与机械固定及转动控制装置13连接。

上述装置中的冷镜2，与热镜相对，又名红外穿透片(IR pass filter，IR filter)，冷镜可以将红外光透射，将紫外光和可见光反射。

上述装置还包括水平转动控制装置11，所述水平转动控制装置11安装在柱形固定支架12上用以调整抛物面反射聚光镜9的水平角度。

上述装置还包括俯仰控制模块14，所述俯仰控制模块14连接在柱形固定支架12和抛物面反射聚光镜9之间用以调整抛物面反射聚光镜9的俯仰角度。

上述装置还包括光电传感器(图中未示出)，所述光电传感器1需要安装在装置的顶部，本实施例中安装在在太阳能电池1上用于探测太阳光的入射角度变化，将太阳光角度变化的信号传递到机械固定及转动控制装置13，机械固定及转动控制装置13会根据太阳光角度随时间的变化而不断调整水平转动控制装置11和俯仰控制模块14从而调整抛物面反射聚光镜9的位置，使其反射面始终与太阳光入射方向保持垂直，从而大大提高该装置的运行效率以及太阳光的利用效率。由于本实施例中的机械固定及转动控制装置13、水平转动控制装置11和俯仰控制模块14可以采用本领域的公知机械结构，因此不再详细介绍。

下面结合附图对本实施例的工作原理进行说明：当太阳光入射到抛物面反射聚光镜9上时，会被抛物面反射聚光镜9反射并产生光束的会聚，会聚光束的投影形状为矩形窄带，当会聚光束到达冷镜2表面时，由于冷镜的特性，会聚光束中的红外光部分因透射而继续向前传播，并会聚到太阳能电池1上，产生的电能供本装置的转动控制单元使用或供建筑物使用；而到达冷镜2表面上的可见光和紫外光部分则被冷镜2反射，因抛物面反射聚光镜9对不同波长光的会聚焦点不同，可见光和紫外光被冷镜2反射后，其会聚光的投影形状也为矩形窄带，窄带中间为紫外光会聚区，窄带两边为可见光会聚区，如图3所示，通过安放在紫外光会聚区的光缆81和可见光会聚区的光缆82、83，可分别将紫外光和可见光传输至室内，其中可见光用于室内自然光照明，紫外光则被传输到室内卫生场所实现杀菌消毒等功能。在上述实施例的基础上，太阳能电池1还可置换为热量收集装置，用于太阳能供热。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多功能全光谱太阳光利用装置，包括将太阳光进行会聚的抛物面反射聚光镜（9）、冷镜（2）、太阳能电池（1）、用于传输可见光及紫外光的传输光缆（8）以及用于连接固定抛物面反射聚光镜（9）、冷镜（2）、太阳能电池（1）和传输光缆（8）的固定支架，用于支撑并控制抛物面反射聚光镜（9）面向太阳方位的水平转动控制装置（11）、柱形固定支架（12）、俯仰控制模块（14）和机械固定及转动控制装置（13）；所述抛物面反射聚光镜（9）的聚焦类型为线聚焦用于将太阳光会聚到一矩形窄带上，所述冷镜（2）位于抛物面反射聚光镜（9）的反射面和焦线之间并由固定支架固定，太阳能电池（1）位于抛物面反射聚光镜（9）的红外光焦线上并由固定支架固定，所述传输光缆（8）的入射光端面位于冷镜（2）的反射光会聚焦线上并固定于抛物面反射聚光镜（9）的中间开槽处，前述抛物面反射聚光镜（9）、冷镜（2）、太阳能电池（1）和传输光缆（8）通过固定支架固定连接成整体后通过柱形固定支架（12）与机械固定及转动控制装置（13）连接；所述传输光缆（8）由位于传输光缆（8）中间的紫外光传输光缆（81）和分别位于紫外光传输光缆（81）两侧的可见光传输光缆（82、83）组成，所述传输光缆（8）的入射光端面位于冷镜（2）的紫外光焦线处用于将紫外光耦合进入传输光缆（8）的紫外光传输光缆（81），所述可见光传输光缆（82、83）的入射光端面位于冷镜（2）的紫外光焦线处用于将大部分可见光耦合进入传输光缆（8）的可见光传输光缆（82、83）中。

2.根据权利要求1所述的一种多功能全光谱太阳光利用装置，其特征在于，还包括水平转动控制装置（11），所述水平转动控制装置（11）安装在柱形固定支架（12）上用以调整抛物面反射聚光镜（9）的水平角度。

3.根据权利要求1所述的一种多功能全光谱太阳光利用装置，其特征在于，还包括俯仰控制模块（14），所述俯仰控制模块（14）连接在柱形固定支架（12）和抛物面反射聚光镜（9）之间用以调整抛物面反射聚光镜（9）的俯仰角度。