一种太阳光阵列采集装置及应用

1.本发明涉及太阳光采集技术领域，尤其涉及一种太阳光阵列采集装置及应用。


背景技术：

2.太阳光，广义的定义是来自太阳所有频谱的电磁辐射，在地球，阳光显而易见是当太阳在地平线之上，经过地球大气层过滤照射到地球表面的太阳辐射，则称为日光，直接照射的阳光亮度效能约有每瓦特93流明的辐射通量，其中包括红外线、可见光和紫外线，明亮的阳光对地球表面上提供的照度大约是每平方米100000流明或100000勒克司，阳光是光合作用的关键因素，对于地球上的生命至关重要。
3.现有技术中，人们通过太阳光采集器对太阳光进行采集，太阳光采集器是利用装置采集太阳光，通过导管导入室内，供室内照明的装置，但现有的太阳光采集器主要为室内光照设计，采集的太阳光强度有限，在植物工厂、商业中心、地下停车场等对光源需求量大的场景应用有限，因此，本发明提出一种太阳光阵列采集装置及应用用以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提出一种太阳光阵列采集装置及应用，解决现有的太阳光采集器采集的太阳光强度有限，以及在植物工厂、商业中心、地下停车场等对光源需求量大的场景应用有限的问题。
5.为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种太阳光阵列采集装置，包括采集器本体，所述采集器本体的输出端连接有第一光纤，所述第一光纤远离采集器本体的一端连接有集中导光管，所述集中导光管远离采集器本体的一端连接有球形散光器，所述球形散光器上设有锥形分光器，所述锥形分光器的输出端连接有第二光纤，所述第二光纤远离锥形分光器的一端连接有太阳光照明灯。
6.进一步改进在于：所述采集器本体设有多组，多组所述采集器本体呈阵列式分布，多组所述采集器本体输出端的第一光纤均与集中导光管的输入端连接。
7.进一步改进在于：所述采集器本体包括固定基座、可编程控制转轴、空心导光柱和聚光机构，所述空心导光柱通过可编程控制转轴安装于固定基座上，所述聚光机构安装于空心导光柱上。
8.进一步改进在于：所述聚光机构包括凹面采光镜和凹面反光镜，所述凹面反光镜安装于空心导光柱远离可编程控制转轴的一端，所述凹面采光镜套接于空心导光柱上且凹面朝向凹面反光镜。
9.进一步改进在于：所述固定基座、可编程控制转轴和空心导光柱内均开设有与第一光纤适配的通孔，经所述凹面反光镜聚焦的太阳光反射至空心导光柱内的第一光纤中。
10.进一步改进在于：所述集中导光管结构与地形适配，所述锥形分光器设有多组并在球形散光器上呈等距分布。
11.进一步改进在于：所述第二光纤的输入端与锥形分光器的输出端连接，所述第二光纤的输出端与太阳光照明灯的输入端连接。
12.一种太阳光阵列采集装置的应用，所述太阳光阵列采集装置用于室内植物工厂中植物的光合作用、阴面住宅的照明或商业中心的照明。
13.本发明的有益效果为：本发明包括采集器本体，通过室外规模化的阵列采集器本体采集太阳光导入室内，再分散至需求点，以太阳光替代室内电力光源，可以跟随太阳东升西落，采集大量太阳光导入室内，且通过球形散光器和锥形分光器，自由控制分离的光的强度，可根据场景需求实时调整光照，另外太阳光照明灯不使用玻璃罩，全光谱保留了太阳光，可以满足植物工厂对不同光照波长的需求，促进植物快速生长；
14.比如垂直农业中的室内植物工厂，植物快速生长一般需要16个小时的光照，通常使用大量的led光源提供植物光合作用所需的光照，存在种植密度大，能源消耗高的问题，电力消耗占到植物工厂可变成本的60％，而使用本发明装置，在白天可以采集太阳光给植物工厂提供10-13小时的光源，晚上则用电能提供3-6小时光照即可，可以节约80％的电力能源。
附图说明
15.图1是本发明的连接结构示意图；
16.图2是本发明的采集器本体结构示意图；
17.图3是本发明的采集器本体阵列布置示意图。
18.其中：1、采集器本体；2、第一光纤；3、集中导光管；4、球形散光器；5、锥形分光器；6、第二光纤；101、固定基座；102、可编程控制转轴；103、空心导光柱；104、凹面采光镜；105、凹面反光镜。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.实施例一
23.参见图1、图2、图3，本实施例提供了一种太阳光阵列采集装置，由采集器本体1、集中导光管3、球形散光器4和锥形分光器5组成，其中采集器本体1的输出端连接有第一光纤2，第一光纤2远离采集器本体1的一端与集中导光管3连接，集中导光管3远离采集器本体1的一端于球形散光器4连接，锥形分光器5设于球形散光器4上，锥形分光器5的输出端连接有第二光纤6，第二光纤6远离锥形分光器5的一端连接有太阳光照明灯，通过第一光纤2将太阳光聚集在集中导光管3中，集中导光管3根据地形设计，将收集的太阳光运输中室内目标地点，集中导光管3导入的太阳光进入球形散光器4，使用锥形分光器5分离太阳光，使用第二光纤6输送至目标地点，并通过太阳光照明灯释放，锥形分光器5设置有圆圈型开光，可以调节分离的太阳光强度。
24.采集器本体1设有十二组且呈阵列式分布，多组采集器本体1输出端的第一光纤2均与集中导光管3的输入端连接，通过阵列式分布的采集器本体1对太阳光进行采集，提高了太阳光采集效率。
25.采集器本体1包括固定基座101和可编程控制转轴102，固定基座101上通过可编程控制转轴102安装有空心导光柱103，空心导光柱103上安装有聚光机构，通过可编程控制转轴102驱动空心导光柱103转动，使空心导光柱103可以跟随太阳东升西落而转动，进而使聚光机构始终保持正面面对太阳，从而便于更有效的对太阳光进行采集。
26.聚光机构包括套接于空心导光柱103上的凹面采光镜104和安装于空心导光柱103远离可编程控制转轴102一端的凹面反光镜105，凹面采光镜104的凹面朝向凹面反光镜105的方向，通过凹面采光镜104将收集的太阳光聚焦反射至凹面反光镜105，凹面反光镜105再次聚焦反射至固定在空心导光柱103内的第一光纤2中，使太阳光聚集在第一光纤2中。
27.第一光纤2贯穿固定基座101、可编程控制转轴102并延伸至空心导光柱103内，固定基座101、可编程控制转轴102和空心导光柱103内均开设有与第一光纤2适配的通孔，经凹面反光镜105聚焦的太阳光反射至空心导光柱103内的第一光纤2中，使太阳光实现采集传输。
28.集中导光管3结构与地形适配，锥形分光器5设有多组，多组锥形分光器5在球形散光器4上呈等距分布，便于连接不同的太阳光照明灯。
29.第二光纤6的输入端与锥形分光器5的输出端连接，第二光纤6的输出端与太阳光照明灯的输入端连接，通过第二光纤6将太阳光传输至太阳光照明灯。
30.本实施例还提供了一种太阳光阵列采集装置的应用，太阳光阵列采集装置用于室内植物工厂中植物的光合作用；
31.将本实施例的采集器本体1安置室外地面，阵列设置规模由植物工厂的光能需求测算规划，通过集中导光管3、球形散光器4、锥形分光器5将太阳光导至植物工厂室内的太阳光照明灯，并将太阳光照明灯对准种植的作物即可。
32.实施例二
33.参见图1、图2、图3，本实施例提供了一种太阳光阵列采集装置，由采集器本体1、集中导光管3、球形散光器4和锥形分光器5组成，其中采集器本体1的输出端连接有第一光纤2，第一光纤2远离采集器本体1的一端与集中导光管3连接，集中导光管3远离采集器本体1的一端于球形散光器4连接，锥形分光器5设于球形散光器4上，锥形分光器5的输出端连接有第二光纤6，第二光纤6远离锥形分光器5的一端连接有太阳光照明灯，通过第一光纤2将
太阳光聚集在集中导光管3中，集中导光管3根据地形设计，将收集的太阳光运输中室内目标地点，集中导光管3导入的太阳光进入球形散光器4，使用锥形分光器5分离太阳光，使用第二光纤6输送至目标地点，并通过太阳光照明灯释放，锥形分光器5设置有圆圈型开光，可以调节分离的太阳光强度。
34.采集器本体1设有十二组且呈阵列式分布，多组采集器本体1输出端的第一光纤2均与集中导光管3的输入端连接，通过阵列式分布的采集器本体1对太阳光进行采集，提高了太阳光采集效率。
35.采集器本体1包括固定基座101和可编程控制转轴102，固定基座101上通过可编程控制转轴102安装有空心导光柱103，空心导光柱103上安装有聚光机构，通过可编程控制转轴102驱动空心导光柱103转动，使空心导光柱103可以跟随太阳东升西落而转动，进而使聚光机构始终保持正面面对太阳，从而便于更有效的对太阳光进行采集。
36.聚光机构包括套接于空心导光柱103上的凹面采光镜104和安装于空心导光柱103远离可编程控制转轴102一端的凹面反光镜105，凹面采光镜104的凹面朝向凹面反光镜105的方向，通过凹面采光镜104将收集的太阳光聚焦反射至凹面反光镜105，凹面反光镜105再次聚焦反射至固定在空心导光柱103内的第一光纤2中，使太阳光聚集在第一光纤2中。
37.第一光纤2贯穿固定基座101、可编程控制转轴102并延伸至空心导光柱103内，固定基座101、可编程控制转轴102和空心导光柱103内均开设有与第一光纤2适配的通孔，经凹面反光镜105聚焦的太阳光反射至空心导光柱103内的第一光纤2中，使太阳光实现采集传输。
38.集中导光管3结构与地形适配，锥形分光器5设有多组，多组锥形分光器5在球形散光器4上呈等距分布，便于连接不同的太阳光照明灯。
39.第二光纤6的输入端与锥形分光器5的输出端连接，第二光纤6的输出端与太阳光照明灯的输入端连接，通过第二光纤6将太阳光传输至太阳光照明灯。
40.本实施例还提供了一种太阳光阵列采集装置的应用，太阳光阵列采集装置用于阴面住宅的照明；
41.将本实施例的采集器本体1安置在阳面外墙，阵列设置规模由住宅的光能需求测算规划，通过集中导光管3、球形散光器4、锥形分光器5将太阳光导至阴面住宅室内的太阳光照明灯，太阳光照明灯向室内提供可控强度的太阳光。
42.实施例三
43.参见图1、图2、图3，本实施例提供了一种太阳光阵列采集装置，由采集器本体1、集中导光管3、球形散光器4和锥形分光器5组成，其中采集器本体1的输出端连接有第一光纤2，第一光纤2远离采集器本体1的一端与集中导光管3连接，集中导光管3远离采集器本体1的一端于球形散光器4连接，锥形分光器5设于球形散光器4上，锥形分光器5的输出端连接有第二光纤6，第二光纤6远离锥形分光器5的一端连接有太阳光照明灯，通过第一光纤2将太阳光聚集在集中导光管3中，集中导光管3根据地形设计，将收集的太阳光运输中室内目标地点，集中导光管3导入的太阳光进入球形散光器4，使用锥形分光器5分离太阳光，使用第二光纤6输送至目标地点，并通过太阳光照明灯释放，锥形分光器5设置有圆圈型开光，可以调节分离的太阳光强度。
44.采集器本体1设有十二组且呈阵列式分布，多组采集器本体1输出端的第一光纤2
均与集中导光管3的输入端连接，通过阵列式分布的采集器本体1对太阳光进行采集，提高了太阳光采集效率。
45.采集器本体1包括固定基座101和可编程控制转轴102，固定基座101上通过可编程控制转轴102安装有空心导光柱103，空心导光柱103上安装有聚光机构，通过可编程控制转轴102驱动空心导光柱103转动，使空心导光柱103可以跟随太阳东升西落而转动，进而使聚光机构始终保持正面面对太阳，从而便于更有效的对太阳光进行采集。
46.聚光机构包括套接于空心导光柱103上的凹面采光镜104和安装于空心导光柱103远离可编程控制转轴102一端的凹面反光镜105，凹面采光镜104的凹面朝向凹面反光镜105的方向，通过凹面采光镜104将收集的太阳光聚焦反射至凹面反光镜105，凹面反光镜105再次聚焦反射至固定在空心导光柱103内的第一光纤2中，使太阳光聚集在第一光纤2中。
47.第一光纤2贯穿固定基座101、可编程控制转轴102并延伸至空心导光柱103内，固定基座101、可编程控制转轴102和空心导光柱103内均开设有与第一光纤2适配的通孔，经凹面反光镜105聚焦的太阳光反射至空心导光柱103内的第一光纤2中，使太阳光实现采集传输。
48.集中导光管3结构与地形适配，锥形分光器5设有多组，多组锥形分光器5在球形散光器4上呈等距分布，便于连接不同的太阳光照明灯。
49.第二光纤6的输入端与锥形分光器5的输出端连接，第二光纤6的输出端与太阳光照明灯的输入端连接，通过第二光纤6将太阳光传输至太阳光照明灯。
50.本实施例还提供了一种太阳光阵列采集装置的应用，太阳光阵列采集装置用于商业中心的照明；
51.将本实施例的采集器本体1安置在室外地面、阳台、顶楼、阳面外墙，阵列设置规模由商业中心的光能需求测算规划，通过集中导光管3、球形散光器4、锥形分光器5将太阳光导至室内的太阳光照明灯，太阳光照明灯向室内提供可控强度的太阳光。
52.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。