南洋理工团队发明智能收集日光设备，可商用落地

　　编译文龙
　　新加坡南洋理工大学（NTU）的两名研究人员设计了一种智能设备，可以收集日光并将收集到的日光传输到地下空间用于照明，与传统能源相比减少了需要的能耗。
　　新加坡当局正在研究挖掘更深的地下空间以为基础设施、存储和公用事业创造新空间的可行性。因此，预计未来对全天候地下照明的需求将会增加。
　　为了开发可以持续满足这一需求的日光收集设备，NTU团队从放大镜中汲取了灵感，使用丙烯酸球、塑料光纤以及计算机芯片辅助的电动机组成整套设备。
　　该设备放置在地面上方，丙烯酸球可充当太阳能集中器，使平行的阳光在其相对侧形成清晰的焦点，这与放大镜可以将太阳光汇聚到一点的原理类似；然后，聚焦的阳光被收集到光缆的一端，并沿着光缆传输到部署在地下的另一端直接发射出去。
　　同时，在计算机芯片的辅助下，小型电动机会自动调整光纤收集端的位置，使其可以跟随太阳在天空中移动而移动，优化接收到的光量。
　　由NTU电气和电子工程学院的助理教授YooSeongwoo和光子学研究所首席研究员CharuGoel博士共同开发的这项创新已在本月初的《太阳能》期刊中进行了报道。
　　图示：智能收集日光设备背后的研究人员，助理教授YooSeongwoo（左）和CharuGoel博士（右）。（来源：NTU）
　　该设备克服了当前太阳能收集技术的一些限制。在常规的太阳能集中器中，大型弯曲的镜子需要通过重型电机移动，以使镜面与太阳对齐；并且由于长期暴露于潮湿的环境中，维护成本大大增加。
　　但在NTU的设备中，圆形的丙烯酸球避免了与太阳对准所需的重型电机系统。另外，为了保护丙烯酸球免受环境条件（紫外线，灰尘等）的影响，研究人员还使用聚碳酸酯建造了3毫米厚的透明圆顶形覆盖物。
　　设备紧凑，可以安装为灯柱
　　该研究的主要研究员Yoo表示：我们的创新包括：可商购的现成材料使其易于大规模制造；由于人口稠密的城市空间有限，特意设计得轻巧紧凑，使我们的设备可以方便地集成到城市现有的基础架构中。
　　NTU团队认为，该设备非常适合作为传统的灯柱安装在地面上。这使此创新可以有两种使用方式：一种是在白天收集阳光以照亮地下空间，另一种则是在夜间使用电力照亮地面的路灯。
　　该研究是NTU智慧校园愿景的一个示例，旨在为未来可持续发展开发技术先进的解决方案。
　　图示：设备的丙烯酸球（右）充当太阳能集中器，聚焦的阳光被收集到光缆的一端（左）。（来源：NTU）
　　智能自动定位功能可收集最大量的阳光
　　随着太阳在天空中的全天移动，丙烯酸球内部聚焦的太阳光的位置也会发生变化。为了确保可以全天收集并收集到最多的阳光，该系统使用计算机系统来跟踪太阳光线。
　　设备位置的全球定位系统（GPS）坐标已预先加载到系统中，从而可以确定在任意给定时间点能够聚焦最多阳光的位置。并且通过两个小型电机自动调节光纤的位置，实现每隔一分钟捕获并传输一次来自聚焦点的阳光。
　　为了保证设备自动定位的能力，用于测量光亮度的成对传感器放置在光纤电缆的日光收集端周围。每当传感器检测到光线测量结果不一致时，小型电动机就会自动启动以调整电缆的位置，直到传感器上的值相同为止。
　　在雨天或阴天，阳光不足以收集和运输到地下，安装在紧靠光缆发射端的由电力驱动的LED灯泡将会自动点亮，确保设备可以全天照亮地下空间而不会受到干扰。
　　性能优于LED灯泡
　　研究人员在一个漆黑的储藏室中模拟地下环境进行实验，发现该设备的发光效率可以达到230流明瓦。这远远超过了市售LED灯泡90流明瓦的输出功率。NTU智能设备的输出光的质量也可以与目前市售的日光收集系统相媲美，但成本更低廉。
　　该研究的第一作者Charu表示：我们这款低成本设备的发光功效证明了，它非常适合于低密度照明场景，例如停车场、电梯和地下人行道。由于球面透镜的光捕获能力与它的尺寸成正比，因此我们可以通过换用更大或更小的球来定制该设备，使其具有所需的输出光功率。
　　展望未来，照明公司正在探索将智能设备或其相关概念潜在地整合到工业项目中的方法，以提高效率和可持续性。
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