公路隧道太陽光光纖照明耦合技術(shù)研究.pdf

1、公路隧道過渡段照明亮度設(shè)置需要隨洞外亮度的變化進(jìn)行調(diào)整,太陽光光纖照明系統(tǒng)輸出端亮度也是隨著太陽光照度的變化而改變。根據(jù)此規(guī)律,可以將太陽光光纖照明系統(tǒng)應(yīng)用在隧道過渡段照明中,減少隧道過渡段依靠電力照明而產(chǎn)生的巨額電費支出和能源消耗。但是目前太陽光光纖照明系統(tǒng)的耦合傳輸效率較低,無法滿足隧道過渡段照明應(yīng)用。因此本文主要對太陽光光纖照明耦合系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析,設(shè)計出滿足隧道照明需求的太陽光光纖照明耦合系統(tǒng)。
　　本文在研究太陽光特性

2、和光纖照明理論的基礎(chǔ)上,分析了公路隧道照明需求,計算出隧道洞內(nèi)亮度與洞外亮度的關(guān)系,得出能夠滿足隧道照明需求的耦合系統(tǒng)耦合效率值。通過對不同聚光器的聚光能力對比分析,根據(jù)隧道照明特點選用菲涅爾透鏡作為系統(tǒng)的聚光器。并在分析計算了菲涅爾透鏡參數(shù)關(guān)系及聚焦特性的基礎(chǔ)上,提出兩級聚光耦合的設(shè)計思路,進(jìn)而設(shè)計出菲涅爾透鏡與非球面透鏡組成的兩級聚光系統(tǒng),以提高耦合效率。
　　利用zemax軟件對耦合系統(tǒng)建立仿真模型,通過軟件的優(yōu)化功能,得出

3、滿足隧道光纖照明耦合系統(tǒng)要求的系統(tǒng)參數(shù)。結(jié)果表明:太陽光通過系統(tǒng)耦合后,耦合效率可以滿足隧道照明需求。并且在不同太陽光入射角度條件下,光纖耦合過程中出現(xiàn)橫向偏移誤差、縱向偏移誤差、角度偏移誤差時,得出可以滿足系統(tǒng)耦合效率的角度和誤差偏移量區(qū)間。搭建了用于隧道照明的太陽光光纖照明實驗平臺,通過實際測試,結(jié)果表明光纖照明耦合系統(tǒng)耦合效率值與理論計算值相符,同時通過光纖傳輸50m、100m、150m、200m后的照度可以滿足隧道洞內(nèi)亮度要求,