光纤光导系统的太阳跟踪方法与输出光谱特性研究

宋记锋，於震跃

(华北电力大学 新能源与可再生能源北京市重点实验室，北京 100206)

0 引言

光导照明系统是利用光机电一体化系统，将室外的自然光采集、聚焦后传输到地下室、向阴房间等处进行照明［1，2］。利用透镜的色散和光纤选择性吸收可以滤除太阳光中的红外波段，同时保留可见光波段，获得视觉舒适的高光效冷光源。光导照明有两个明显优点:第一，减少了建筑照明所需要购买的电量，同时由于滤除了红外线从而可在夏天降低制冷负荷;第二，光谱曲线与自然光接近，显色性能好。光导照明系统良好的显色性能以及与人类视觉非常相近的白昼视觉效应，使之成为一种符合人体工学的光源，可提供友好工作环境［3，4］。另外一个潜在的好处就是，自然光照可促使人体内分泌正常，虽然难以定量证明，但是，自然光照明对健康的益处毋庸置疑。

光导照明系统可分为两种:光导管和光纤光导，其中光纤光导因其柔性传输的特点著称。光纤光导系统利用双轴太阳跟踪器，使聚光器对准太阳，聚焦后的太阳光利用光纤传输到远处。根据结构形式，有两种光纤聚焦方式:光纤束聚焦和单光纤聚焦。前者，适配大口径抛物面聚光镜，由于聚焦光斑较大，对聚焦光斑的绝对位置精度要求较低，但是所需的大口径高精度的聚光元件制造成本高昂［5～7］。后者利用廉价的小口径透镜产生较小的聚焦光斑，配合单根光纤使用，但是由于光纤的小尺寸特……