CN209431307U - 一种太阳能室内照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能室内照明系统，包括太阳能聚光模块和电子照明模块，所述太阳能聚光模块包括聚光器、分束器、导光板、光耦合模块和光纤，所述太阳能聚光模块安装在建筑物天台和受阳外墙面上，所述电子照明模块包括控制核心、照度计、LED模组、太阳能电池、蓄电池、匀光模块，所述电子照明模块安装在建筑物内，所述太阳能聚光模块和电子照明模块电连接。该太阳能室内照明系统采用无漏光设计，使用无色差的双抛物面聚光器聚光，具有较高的聚光效率，可以极大地减少照明方面的能源消耗，将太阳能聚光模块和电子照明模块结合，在各种天气条件下，都能实现室内稳定照明。

Description

一种太阳能室内照明系统

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种太阳能室内照明系统。

背景技术

目前室内照明普遍采用人造光源，主要是荧光灯和节能灯。人造光源在使用过程中会消耗大量能源，而且废弃的荧光灯还会对环境造成污染。在当今全球面临能源危机的情况下，为了减少因使用人造光源照明对能源的消耗，使建筑物室内照明系统更加节能环保，采用太阳光进行室内照明是个不错的选择。

自然界的太阳光是最健康、最环保、最舒适的自然光源，取之不尽，用之不竭。到目前为止，人们对于阳光照明的利用绝大多数还停留在很少一部分方面，甚至很多城市高层建筑的室内终年不见阳光。即使室外阳光晴朗，室内也需要使用人造光源进行照明。然而，目前市场上的太阳能室内照明系统普遍存在聚光效率低的问题，导致大量太阳能在系统传输过程中损失，而得不到有效利用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳能室内照明系统，其结构简单、实现方便，采用无漏光设计，可以解决传统太阳能室内照明系统聚光效率低的问题，提高太阳能利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：

构建一种太阳能室内照明系统，包括太阳能聚光模块和电子照明模块，所述太阳能聚光模块包括聚光器、分束器、导光板、光耦合模块和光纤，所述聚光器为双抛物面聚光器阵列，所述分束器为多层介质的分光板，可反射非可见光，透射可见光，所述导光板具有半球耦合结构和空气隙，所述半球耦合结构的球心位于聚光器外抛物面焦点处，所述空气隙为三棱柱形，所述光耦合模块安装在导光板的光入口端，所述光纤安装在导光板的光出口端，所述太阳能聚光模块安装在建筑物天台和受阳外墙面上，所述电子照明模块包括控制核心、照度计、LED模组、太阳能电池、蓄电池、匀光模块，所述照度计安装在室内的匀光模块上，可检测室内光照度，所述LED模组安装在光耦合模块上，所述太阳能电池可将分束器反射的非可见光转化为电能存储到蓄电池中，所述匀光模块安装在光纤室内末端，所述电子照明模块安装在建筑物内，所述太阳能聚光模块和电子照明模块电连接。

进一步的，所述导光板为平板形，可传输透过分束器的可见光和LED模组的辅助照明光线。

进一步的，所述光耦合模块为复合抛物面聚光器，其形状为正方形，可将LED模组的光准直耦合进入导光板。

进一步的，所述控制核心的核心器件是单片机，可分析照度计检测光照度时产生的电信号，并控制蓄电池供给LED模组的电流大小。

进一步的，所述匀光模块的核心器件是扩散板，可将光纤传输进入室内的光线均匀化，实现室内均匀照明。

本实用新型和现有技术相比具有以下优点：

首先，该太阳能室内照明系统采用了双抛物面聚光器和具有空气隙、半球耦合结构的导光板的无漏光设计方法，有效降低了太阳能在系统聚光、传光方面的光能损失，大大提高了聚光效率和太阳能利用率。

其次，在导光板的光入口处设置了复合抛物面聚光器进行LED模组光能耦合，极大降低了LED模组发出的辅助照明光线在进入导光板时的光能损失，同时复合抛物面聚光器的耦合设计提高了导光板的出光口处的光分布均匀性。该太阳能室内照明系统还设置有扩散板作为室内匀光模块，能将光纤传输进入室内的可见太阳光均匀化，实现室内均匀照明，提高舒适度。

附图说明

图1为太阳能室内照明系统前视图

图2为太阳能室内照明系统后视图

图3为太阳能室内照明系统主视图

图4为太阳能室内照明系统局部放大图

图5为太阳能室内照明系统连接流程图

上图中标记说明：

1、太阳光，2、太阳能聚光模块，3、电子照明模块，21、聚光器，22、分束器，23、导光板，231、半球耦合结构，232、空气隙，24、光耦合模块，25、光纤，31、控制核心，32、照度计，33、LED模组，34、太阳能电池，35、蓄电池，36、匀光模块。

具体实施方式

为了使本实用新型技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图5所示，一种太阳能室内照明系统，包括太阳能聚光模块2和电子照明模块3，所述太阳能聚光模块2包括聚光器21、分束器22、导光板23、光耦合模块24和光纤25，所述聚光器21为双抛物面聚光器阵列，所述分束器22为多层介质的分光板，可反射非可见光，透射可见光，所述导光板23具有半球耦合结构231和空气隙232，所述半球耦合结构231的球心位于聚光器21外抛物面焦点处，所述空气隙232为三棱柱形，所述光耦合模块24安装在导光板23的光入口端，所述光纤25安装在导光板23的光出口端，所述太阳能聚光模块2安装在建筑物天台和受阳外墙面上，所述电子照明模块3包括控制核心31、照度计32、LED模组33、太阳能电池34、蓄电池35、匀光模块36，所述照度计32安装在室内的匀光模块36上，可检测室内光照度，所述LED模组33安装在光耦合模块24上，所述太阳能电池34可将分束器22反射的非可见光转化为电能存储到蓄电池35中，所述匀光模块36安装在光纤25室内末端，所述电子照明模块3安装在建筑物内，所述太阳能聚光模块2和电子照明模块3电连接。为了能清楚显示太阳光1在太阳能室内照明系统的光路走向，在图1至图4中标注出了太阳光1的光线方向。

聚光器21的核心器件为双抛物面聚光器阵列，相比于传统的光学透镜，双抛物面聚光器由于内外两侧是抛物面，采用反射式聚光方式，在极大地降低成本的同时可以实现聚光无色差，避免了传统光学透镜如菲涅尔透镜聚光存在色差使光线不能集中进行光能控制的问题。

分光模块22的核心器件为多层介质涂层的分光板，可反射绝大部分非可见光，透射绝大部分可见光。

本实施例中，太阳光1进入聚光器21，通过双抛物面反射到分束器22上，分束器22可透过可见光，并将非可见光反射到太阳能电池34上，防止聚集的非可见光中的红外线产生热效应对太阳能室内照明系统产生损害。所述太阳能电池34将非可见光转化为电能，储存在蓄电池35中，用于补充辅助照明所消耗的电能。所述蓄电池35与家用电匹配接通，可保证蓄电池35电能供给充足。同时分束器22也可反射非可见光中的紫外线，防止聚集的紫外线长时间照明对人体产生不良影响，但分束器22并不会滤除全部的非可见光，因为适度的太阳光1紫外线照射是有利于人体健康的。

可见光透过分束器22后，通过导光板23上表面的半球耦合结构231进入导光板23，在导光板23中发生全反射向出光口进行传播。在导光板23上表面设置半球耦合结构231的原因是防止光线在通过导光板23上表面时，由于空气和导光板23的折射率不同，光线发生偏折后在导光板23中不满足全反射条件而出现漏光现象。所述半球耦合结构231与导光板23一体成型。在本实施例中，导光板23为平板形，当然也可为扇形、锯齿形等，这里优选地设置为平板形。由于半球耦合结构231破坏了导光板23的平面结构，光线在导光板23中与上下表面全反射传播时会从后续的半球耦合结构231漏出。为了解决光线在导光板23中传输漏光问题，在每个半球耦合结构231后方设置空气隙232，形状为三棱柱形，每束从半球耦合结构231耦合进入的光束都被空气隙232分成分开的两束光线继续传播到出光口，从而避免了在半球耦合结构231处发生漏光。

导光板23的入光口设置有多个光耦合模块24，光耦合模块24为复合抛物面聚光器，其形状为正方形，可将LED模组33的光准直耦合进入导光板23。导光板23的出光口连接光纤25，光纤25另一端设置在室内，光纤25室内端连接有匀光模块36。所述匀光模块36的核心器件为扩散板，可将光纤25传输到室内的光线均匀化，以实现均匀照明。在匀光模块36上设置有照度计32，可实时检测室内光照度。当室内光照度不满足照明条件时，控制核心31判断照度计32实时监测光照度产生的电信号，并通过控制蓄电池35供给LED模组33的电流大小来控制辅助照明补充的光照强度，从而保持室内照明稳定。

该太阳能室内照明系统可以广泛地安装在居民室内、公司、学校、商场、车库、隧道等场所，在满足照明要求的前提下，提高生活质量并减少大量能源消耗。因此，采用节能、环保、可持续的太阳能室内照明系统满足当今乃至未来的社会发展需求，具有巨大的社会效益。

以上内容结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而非限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种太阳能室内照明系统，其特征在于：包括太阳能聚光模块(2)和电子照明模块(3)；

所述太阳能聚光模块(2)包括聚光器(21)、分束器(22)、导光板(23)、光耦合模块(24)和光纤(25)，所述聚光器(21)为双抛物面聚光器阵列，所述分束器(22)为多层介质的分光板，可反射非可见光，透射可见光，所述导光板(23)具有半球耦合结构(231)和空气隙(232)，所述半球耦合结构(231)的球心位于聚光器(21)外抛物面焦点处，所述空气隙(232)为三棱柱形，所述光耦合模块(24)安装在导光板(23)的光入口端，所述光纤(25)安装在导光板(23)的光出口端，所述太阳能聚光模块(2)安装在建筑物天台和受阳外墙面上；

所述电子照明模块(3)包括控制核心(31)、照度计(32)、LED模组(33)、太阳能电池(34)、蓄电池(35)、匀光模块(36)，所述照度计(32)安装在室内的匀光模块(36)上，可检测室内光照度，所述LED模组(33)安装在光耦合模块(24)上，所述太阳能电池(34)可将分束器(22)反射的非可见光转化为电能存储到蓄电池(35)中，所述匀光模块(36)安装在光纤(25)室内末端，所述电子照明模块(3)安装在建筑物内；

所述太阳能聚光模块(2)和电子照明模块(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能室内照明系统，其特征在于：所述导光板(23)为平板形，可传输透过分束器(22)的可见光和LED模组(33)的辅助照明光线。

3.根据权利要求1所述的太阳能室内照明系统，其特征在于：所述光耦合模块(24)为复合抛物面聚光器(21)，其形状为正方形，可将LED模组(33)的光准直耦合进入导光板(23)。

4.根据权利要求1所述的太阳能室内照明系统，其特征在于：所述控制核心(31)的核心器件是单片机，可分析照度计(32)检测光照度时产生的电信号，并控制蓄电池(35)供给LED模组(33)的电流大小。

5.根据权利要求1所述的太阳能室内照明系统，其特征在于：所述匀光模块(36)的核心器件是扩散板，可将光纤(25)传输进入室内的光线均匀化，实现室内均匀照明。