CN204313212U - 一种太阳光光纤照明装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种照明装置，具体为一种太阳光光纤照明装置，包括电机、太阳能电池板、蓄电池、太阳光聚光器、光耦合器、光电传感器、光纤束和菲涅尔透镜；所述太阳光聚光器和太阳能电池板设置在安装板上，所述安装板上设有两个光电传感器，所述光电传感器上方分别设有互相垂直的遮光板，所述安装板下方设有两个互相垂直的电机，所述电机连接到蓄电池，所述蓄电池连接到太阳能电池板，所述太阳光聚光器下方设有光耦合器，所述光耦合器连接到光纤束，所述光纤束分别连接到锥形腔上端，所述锥形腔下端连接菲涅尔透镜；本实用新型的有益之处在于无需消耗电能即可进行补光。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种照明装置，具体涉及一种太阳光光纤照明装置。
背景技术
温室是一种在寒冷季节进行农作物栽培的生产设施，适宜的温室光照对农作物的生长有很大的促进作用；光是植物进行物质代谢和能量代谢的基本因素，也是形成温室小气候的主要因素。但是存在问题是：温室采光会受地理位置、季节、天气、日照时间等因素的影响，再加上温室覆盖材料对光线的吸收和反射，以及覆盖材料老化、粘灰、结露等因素，导致温室内的光照强度只有外界光照强度的70%～80%，随着使用时间延长，覆盖材料的透光率还会进一步下降。为解决温室光照不足的问题，常在温室内采用电光源进行补光，但存在的问题是：电光源补光的方法需要消耗电能，长期使用势必增加生产成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无需消耗电能的太阳光光纤照明装置。
为了实现上述目的，本申请提出一种太阳光光纤照明装置，包括电机、太阳能电池板、蓄电池、太阳光聚光器、光耦合器、光电传感器、光纤束和菲涅尔透镜；所述太阳光聚光器和太阳能电池板设置在安装板上，所述安装板上设有两个光电传感器，所述光电传感器上方分别设有互相垂直的遮光板，所述安装板下方设有两个互相垂直的电机，所述电机连接到蓄电池，所述蓄电池连接到太阳能电池板，所述太阳光聚光器下方设有光耦合器，所述光耦合器连接到光纤束，所述光纤束分别连接到锥形腔上端，所述锥形腔下端连接菲涅尔透镜。
与现有技术相比，本实用新型具有下列优点：本实用新型以室外自然太阳光作为光源，利用所述菲涅尔透镜将室外的自然光导入光纤，经过所述光纤束传输，然后通过锥形腔和菲涅尔透镜的二次配光后，把自然光均匀高效地传输并照射到温室内，带来自然光照明的特殊效果；所述光纤束照明，相比传统电光源，可以利用太阳光中对农作物有益的的光谱，有效促进农作物的生长发育；由于光纤柔软、重量轻，因此可以引导光纤到达农作物枝叶浓密处和植株下部的叶面，解决矮层农作物光照不足的问题；所述太阳能电池板带动电机转动，无需消耗电能；所述电机带动安装板移动，对太阳的自动追随，跟踪精度较高，结构简单。
作为优选的方案，所述太阳光聚光器为菲涅尔透镜，共设有6块，按2×3阵列分布，材料选用折射率1.49，极限透过率92.4%的PMMA，具有良好的透明性、化学稳定性和耐候性，菲涅尔透镜光面朝太阳光，单镜有效通光面积为230mm×230rnrn、环距为lmm、焦距为248rnm、最小焦斑直径为7.5mm，当接受面处在光轴248mm处时透镜效率高。
作为优选的方案，所述锥形腔的深度60mm，基圆直径10mm，顶圆直径60mm，反光面反射率94%，与菲涅尔透镜的优化组合，可以获得最佳的配光效率。
作为优选的方案，所述光纤束由空芯光纤排列组成，所述空芯光纤内壁镀有厚度 1um 银膜，光纤束外设有保护套管，可以提高反射率、降低传输损耗，同时对光纤束进行保护。
作为优选的方案，所述空芯光纤的入射端安装玻璃耦合透镜，所述玻璃耦合透镜为截面直径10mm，轴向长度5mm，透光率≥91%，耦合效率为85%的圆柱形自聚焦透镜，使入射光平行于光纤入射端面法线，所述玻璃耦合透镜的光轴与入射端面法线重合，将采集到的太阳光高效地耦合进入光纤。
附图说明
图1为本实用新型的太阳光光纤照明装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
如图1所示，一种太阳光光纤照明装置，包括安装板1、遮光板2、太阳能电池板3、太阳能聚光器4、光电传感器5、俯仰驱动电机6、水平驱动电机7、光耦合器8、光纤束9、锥形腔10、菲涅尔透镜11、农作物12、啮合齿13、蓄电池14。
如图1所示，太阳光聚光器4和太阳能电池板3安装在安装板1上，太阳光聚光器4为按2×3阵列分布的6块菲涅尔透镜，安装板1上的两端设置两个光电传感器5，两个光电传感器5上方分别设有一个遮光板2，两个遮光板5互相垂直，安装板1下方设有一个俯仰驱动电机6和一个水平驱动电机7，俯仰驱动电机6和水平驱动电机7转轴上设有齿轮，俯仰驱动电机6和水平驱动电机7分别连接到安装板1两端的蓄电池14，蓄电池14连接到太阳能电池板3，安装板1下设有与俯仰驱动电机6和水平驱动电机7转轴上的齿轮啮合的啮合齿13，与太阳光聚光器4下方设有光耦合器8，光耦合器8连接到光纤束9，每一条光纤束9分别连接到锥形腔10上端，锥形腔10下端连接菲涅尔透镜11，菲涅尔透镜11下方种植农作物12。
如图1所示，太阳光照射到遮光板2时，安装板1上会产生阴影。如果俯仰驱动电机6上方的遮光板2的阴影没有遮住光电传感器5，说明在水平方向上太阳光没有直射安装板1，光电传感器5受到太阳光照射，向控制电路输出高电平，启动俯仰驱动电机6转动，俯仰驱动电机6上的齿轮与啮合齿13啮合，因为啮合齿13为弧形，安装板1做俯仰运动，所以俯仰驱动电机6改变安装板1的俯仰角度，如果遮光板2的阴影完全遮住光电传感器5，光电传感器5失光，俯仰驱动电机6停止转动，说明安装板1在俯仰方向达到太阳直射；如果水平驱动电机7上方的遮光板2的阴影没有遮住光电传感器5，说明在水平方向上太阳光没有直射安装板1，光电传感器5受到太阳光照射，向控制电路输出高电平，启动水平驱动电机7，水平驱动电机7上的齿轮与啮合齿13啮合，因为啮合齿13为弧形，安装板1做水平运动，如果遮光板2的阴影完全遮住光电传感器5，光电传感器2失光，水平驱动电机7停止转动，说明安装板1在水平方向达到太阳直射。当两个光电传感器5同时被遮光板2的阴影完全遮住时，说明安装板1正对太阳光；此时安装板1上的太阳光聚光器4对太阳光最大限度进行捕捉。太阳光聚光器4采集温室外太阳光，将低密度的太阳光汇聚成为高密度的光斑，通过光耦合器8与光纤束9进行耦合，光纤束9由空芯光纤紧密排列组成，空心光纤内壁镀厚度1um银膜，可以提高反射率、降低传输损耗，光纤束外设有保护套管，对光纤束进行保护，空芯光纤的入射端安装玻璃耦合透镜（圆柱形自聚焦透镜，截面直径10mm，轴向长度5mm，透光率≥91%，耦合效率为85%），使入射光平行于光纤入射端面法线，玻璃耦合透镜的光轴与入射端面法线重合，将采集到的太阳光高效地耦合进入光纤；光纤束9将太阳光传输到温室内并与锥形腔10上端连接，锥形腔10下端连接菲涅尔透镜11，经过锥形腔10和菲涅尔透镜11的二次配光，把自然光均匀高效地传输并照射到温室内，带来自然光照明的特殊效果，菲涅尔透镜下方种植农作物12，可以利用太阳光中对农作物12有益的的光谱，有效促进农作物12的生长发育。
以上所述仅为本实用新型较佳实施例的详细说明，并非用来限制本实用新型，凡依本实用新型的创作精神所作的类似变化的实施例，皆应包含于本实用新型之中。
Claims (5)
1.一种太阳光光纤照明装置，包括电机、太阳能电池板、蓄电池、太阳光聚光器、光耦合器、光电传感器、光纤束和菲涅尔透镜；其特征在于：所述太阳光聚光器和太阳能电池板设置在安装板上，所述安装板上设有两个光电传感器，所述光电传感器上方分别设有互相垂直的遮光板，所述安装板下方设有两个互相垂直的电机，所述电机连接到蓄电池，所述蓄电池连接到太阳能电池板，所述太阳光聚光器下方设有光耦合器，所述光耦合器连接到光纤束，所述光纤束分别连接到锥形腔上端，所述锥形腔下端连接菲涅尔透镜。
2.根据权利要求1所述的一种太阳光光纤照明装置，其特征在于：所述太阳光聚光器为菲涅尔透镜，共设有6块，按2×3阵列分布，材料选用折射率1.49，极限透过率92.4%的PMMA。
3.根据权利要求1所述的一种太阳光光纤照明装置，其特征在于：所述锥形腔的深度60mm，基圆直径10mm，顶圆直径60mm，反光面反射率94%。
4.根据权利要求1所述的一种太阳光光纤照明装置，其特征在于：所述光纤束由空芯光纤排列组成，所述空芯光纤内壁镀有厚度 1um 银膜，光纤束外设有保护套管。
5.根据权利要求4所述的一种太阳光光纤照明装置，其特征在于：所述空芯光纤的入射端安装玻璃耦合透镜，所述玻璃耦合透镜为截面直径10mm，轴向长度5mm，透光率≥91%，耦合效率为85%的圆柱形自聚焦透镜。
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