王海凱，宋聯(lián)興，方 歡，張亞東，趙智偉

(德州學院，山東 德州 253000)

1 研制背景及意義

太陽光是最重要的自然光源，它普照大地，使整個世界姹紫嫣紅，五彩繽紛。當光線隨時間的推移以及天氣發(fā)生變化時，都會直接影響物象的色彩。太陽能建筑的研究與開發(fā)，間接成為了各個國家重視的問題。太陽能與建筑結(jié)合并非只停留在外立面的表現(xiàn)結(jié)合，更重要的是太陽能要依托于建筑為人類提供更多的實用價值。綠色環(huán)保太陽燈采用光纖和光導管雙重方式來傳遞光能，大大提高了光能傳遞效率，解決了在高層建筑的樓道、地下商城、地下停車場以及其他在白天因采光問題仍需開燈照明的地方。安全可靠，防火，無瓦斯爆炸等危險，因而具有顯著的環(huán)境效益。

2 設(shè)計方案

2.1 電器控制

太陽光收集裝置中利用光敏檢測到光信號觸發(fā)舵機轉(zhuǎn)動從而驅(qū)動雷達收集裝置轉(zhuǎn)動完成對太陽光的追蹤。光能管道部分通過平面鏡和舵機組成的二自由度平臺實現(xiàn)光束在管道中的傳輸。主控制器選用51 單片機。

2.2 機械部分

2.2.1 原理概念圖

1)為太陽光收集裝置，2)為光能管道頂部的聚光部分，3)為光纖，4)為光能管道，5)為光能管道底部的分散光束部分，6)為多根傳遞光能光纖，7)為光纖照明部分。

圖1 綠色環(huán)保太陽燈模擬圖

2.2.2 機械結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)一:太陽光收集裝置

圖2 太陽光收集模擬圖

結(jié)構(gòu)二:傳遞光能管道裝置

圖3 光能管道模擬圖

3 工作原理及創(chuàng)新應用

3.1 工作原理

在樓頂安裝多個太陽光收集裝置，該裝置能夠收集太陽光并隔熱過濾紫外線，該裝置通過橫截面積較大的光纖將光從面朝太陽方向延伸到垂直方向。在光能管道的頂部，通過光學透鏡來將光纖傳遞的光聚焦成集中的一束光，利用光沿直線傳播的特性，在光能管道拐角處安裝平面鏡用于反射。當?shù)竭_傳遞高度時，在光能管道的底部設(shè)置光學透鏡，將較強的一束光分散成平行光，最后通過大量光纖并排設(shè)置將光平均分配到樓道中。

圖4 整體效果模型圖

3.2 創(chuàng)新點及應用

1)廣泛地應用于陰暗房間、地下商場、人防工事、礦井、隧道、彈藥庫等處的照明。2)采用雷達陣列收集太陽光，追光裝置追光提高了光能的利用效率。3)巧妙地利用光纖和光導管雙重方式來傳遞光能，提高光能傳遞效率。

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