CN108278568A - 一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统 - Google Patents

一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108278568A
CN108278568A CN201711332720.8A CN201711332720A CN108278568A CN 108278568 A CN108278568 A CN 108278568A CN 201711332720 A CN201711332720 A CN 201711332720A CN 108278568 A CN108278568 A CN 108278568A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
holography
concentrator
multilayer
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711332720.8A
Other languages
English (en)
Inventor
马建设
崔尧
苏萍
刘彤
段安琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Graduate School Tsinghua University filed Critical Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority to CN201711332720.8A priority Critical patent/CN108278568A/zh
Publication of CN108278568A publication Critical patent/CN108278568A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
    • F21S11/002—Non-electric lighting devices or systems using daylight characterised by the means for collecting or concentrating the sunlight, e.g. parabolic reflectors or Fresnel lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
    • F21S11/007—Non-electric lighting devices or systems using daylight characterised by the means for transmitting light into the interior of a building
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/002—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • F21V5/003—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light using holograms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V2200/00—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems
    • F21V2200/10—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统，包括多层全息聚光器、光能接收器、光纤端套头、光纤、散射照明器，所述多层全息聚光器每一层只针对某一角度入射光线发生衍射，通过多层串联叠加，实现大角度免跟踪聚光的效果；所述光能接收器放置于多层全息聚光器光线聚焦的位置，并与光纤端套头与光纤相连；所述光纤端套头将多芯光纤束缚在光能接收器的范围内；所述多芯光纤将光能传播并分成多束，可实现多户照明；所述散射照明器与光纤末端相连，将光纤内光能散射形成沿各个方向传播的室内照明光，并抵消一部分全息聚光器与光纤的色散影响。本发明通过将太阳光聚焦后直接引入室内照明，不存在光电转换技术中太阳电池效率低、成本高以及污染问题，因此具有环保、安全和可靠性。

Description

一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统
技术领域
本发明涉及照明设备领域，具体涉及一种利用多层全息技术和光导技术实现室内照明系统。
背景技术
太阳能是一种可再生能源，具有普遍性、开发利用的清洁性等优势，已经成为解决能源短缺、温室效应和环境污染等问题的有效途径。在太阳能照明技术中，尤其是直接导光照明的方式具有更强的潜力，此照明方式不存在光电转换技术中太阳电池效率低、成本高以及污染问题，把太阳光聚焦后直接引入室内照明，不仅大大减小了照明能耗，而且安全环保。
另外，传统的聚光系统，由于其可聚光角度小，一般都配置有一维或者二维的太阳光自动跟踪系统。尽管通过成熟的自动控制技术实现跟踪并不困难，但由于配套的跟踪系统带来的高故障率以及成本的增加使得其推广起来困难重重。因此，设计开发一种能够实现免跟踪聚光的系统，同时实现低成本、高可靠性和易于推广的效果，是本领域中亟待解决的问题。
发明内容
针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统，其特征在于：所述系统具体包括：
多层全息聚光器、光能接收器、光纤端套头、光纤；
所述多层全息聚光器的每一层均为三维体全息结构，用于分别对以特定角度入射的光线发生衍射，对以其他角度的入射光线直接透射；所述每一层对应的工作角度相互交叠，形成所述多层全息聚光器的工作角度；
所述光能接收器设置在所述多层全息聚光器的衍射聚焦位置，用于接收所述多层全息聚光器出射的光线；
所述光纤端套头的一端与所述光能接收器连接，另一端与所述光纤连接；
所述光纤用于将光能接收器所接收的光线出射，产生照明光。
由于体全息结构所具有的布拉格衍射现象，每层全息结构只会针对特定角度的光线发生衍射，其余角度光线直接透过，因此通过使用多层全息串联的结构，即可以实现一个大角度聚光的效果，从而有效避免跟踪系统导致的成本及发生故障可能性的增加。
进一步地，所述多层全息聚光器的层数至少为3层。
进一步地，所述光纤采用多芯光纤。
进一步地，所述光纤用于出射光线的一端还连接有散射照明器。由于全息的色散效应，也可以将几根光纤与同一散射照明器相连接，以减少色散，散射出白光。
基于本发明所提供的太阳光全息免跟踪聚焦照明系统，其工作角度由多层体全息结构的工作角度叠加而成，实现了系统整体较大的工作角度；同时由于照明不需要通过光伏电池将太阳能转化为电能照明，提高了太阳能的利用率，从而克服了现有技术中由于设置自动跟踪系统和光伏电池组件造成的高成本和高故障率的技术问题，实现了现有技术所不具备的诸多有益效果。
附图说明
图1是根据本发明所提供的系统结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的多层体全息均匀聚焦系统做出进一步详尽的阐释。
如附图1所示，本发明所提供的太阳光全息免跟踪聚焦照明系统，其特征在于：所述系统具体包括：
多层全息聚光器(1)、光能接收器(2)、光纤套头(3)、光纤(4)；
所述多层全息聚光器(1)的每一层均为三维体全息结构，用于分别对以特定角度入射的光线发生衍射，对以其他角度的入射光线直接透射；所述每一层对应的工作角度相互交叠，形成所述多层全息聚光器(1)的工作角度；
所述光能接收器(2)设置在所述多层全息聚光器(1)的衍射聚焦位置，用于接收所述多层全息聚光器(1)出射的光线；
所述光纤套头(3)的一端与所述光能接收器(2)连接，另一端与所述光纤(4)连接；
所述光纤(4)用于将光能接收器(2)所接收的光线出射，产生照明光。
在本申请的一个优选实施例中，所述多层全息聚光器的层数至少为3层。
在本申请的一个优选实施例中，所述光纤(4)采用多芯光纤。
在本申请的一个优选实施例中，所述光纤用于出射光线的一端还连接有散射照明器(5)。
在本申请的一个优选实施例中，由于全息的色散效应，也可以将几根光纤与同一散射照明器相连接，以减少色散，散射出白光。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统，其特征在于：所述系统具体包括：
多层全息聚光器(1)、光能接收器(2)、光纤端套头(3)、光纤(4)；
所述多层全息聚光器(1)的每一层均为三维体全息结构，用于分别对以特定角度入射的光线发生衍射，对以其他角度的入射光线直接透射；所述每一层对应的工作角度相互交叠，形成所述多层全息聚光器(1)的工作角度；
所述光能接收器(2)设置在所述多层全息聚光器(1)的衍射聚焦位置，用于接收所述多层全息聚光器(1)出射的光线；
所述光纤端套头(3)的一端与所述光能接收器(2)连接，另一端与所述光纤(4)连接；
所述光纤(4)用于将所述光能接收器(2)所接收的光线出射，产生照明光。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述多层全息聚光器(1)的层数至少为3层。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述光纤(4)采用多芯光纤。
4.如权利要求1或3所述的系统，其特征在于：所述光纤用于出射光线的一端还连接有散射照明器(5)。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述多芯光纤中的每一根光纤出射光线的一端均与同一个散射照明器连接。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述多层全息聚光器(1)采用为光致聚合物或重铬酸盐明胶材料，并基于激光干涉方法制造。
CN201711332720.8A 2017-12-13 2017-12-13 一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统 Pending CN108278568A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711332720.8A CN108278568A (zh) 2017-12-13 2017-12-13 一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711332720.8A CN108278568A (zh) 2017-12-13 2017-12-13 一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108278568A true CN108278568A (zh) 2018-07-13

Family

ID=62801624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711332720.8A Pending CN108278568A (zh) 2017-12-13 2017-12-13 一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108278568A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109654443A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 清华大学深圳研究生院 一种聚焦照明系统
CN109728850A (zh) * 2018-12-24 2019-05-07 清华大学深圳研究生院 一种多层体全息式深紫外通信光学天线系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358333A (zh) * 1999-05-28 2002-07-10 特尔雷森有限责任公司 用于凝聚光辐射的装置
CN103062702A (zh) * 2012-12-19 2013-04-24 徐子玉 聚光节能光纤照明装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358333A (zh) * 1999-05-28 2002-07-10 特尔雷森有限责任公司 用于凝聚光辐射的装置
CN103062702A (zh) * 2012-12-19 2013-04-24 徐子玉 聚光节能光纤照明装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李国欣: "《航天器电源系统技术概论 下》", 30 September 2009 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109728850A (zh) * 2018-12-24 2019-05-07 清华大学深圳研究生院 一种多层体全息式深紫外通信光学天线系统
CN109654443A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 清华大学深圳研究生院 一种聚焦照明系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10228524B2 (en) Optical device and optical module
CN101861655A (zh) 利用波导方式传输在散射介质中产生的光照的方法与装置
CN104124301B (zh) 太阳能集光系统
CN108278568A (zh) 一种太阳光全息免跟踪聚焦照明系统
US20120073626A1 (en) Light concentrator assembly and solar cell apparatus having same
Obianuju et al. High acceptance angle optical fiber based daylighting system using two-stage reflective non-imaging dish concentrator
CN102608740A (zh) 一种透镜阵列式光能收集及传输系统
CN202794614U (zh) 多路光学组件及带光发射功率监控功能的并行光模块
CN207850923U (zh) 光散射共焦激发收集系统
CN108563007A (zh) 一种多层体全息均匀聚焦系统
CN101873084A (zh) 太阳能集能装置
US20180094786A1 (en) Focusing lens coupled with optical fiber and sunlight receiving devices using these lenses
CN205640619U (zh) 车辆激光前照灯
CN208253212U (zh) 紫外线会聚光源、远距离聚焦光源模组及小角度cob光源
CN102608741A (zh) 一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统
CN105824111A (zh) 一种太阳能光纤聚光板
CN208569112U (zh) 一种大功率led光纤耦合系统
CN102590998A (zh) 聚光透镜及透镜组
CN206684375U (zh) 一种太阳能集中器的光耦合器
CN202995073U (zh) 光线收集装置
TWI572915B (zh) 太陽能集光系統
CN203052536U (zh) 一种led成像电脑灯的成像光学系统
CN107831142A (zh) 光散射共焦激发收集系统
CN107781781A (zh) 反射式聚光器、车灯及汽车
CN102437220A (zh) 聚光装置及太阳能电池装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180713

RJ01 Rejection of invention patent application after publication