Abstract

This study presents a solution of natural lighting by using fiber optics to bring sunlight into house. An acrylic parabolic mirror with 640mm diameter is automatically controlled to track the sun for sunlight concentration. Focused sunlight is reflected by a 200mm diameter flat mirror back to the central bottom of the parabolic mirror to transfer into 150 optical fibers, which was tied as a 5m long bundle with 12.25mm diameter. The parabolic mirror was fixed in a steel stand for only moving in east-west direction. A PIC16F877A microcontroller observes sunlight sensors to generate control signal for motor driver to move the parabolic mirror with a speed of 3.33rpm. First step experimental result indicated that by using 640mm diameter parabolic mirror, the luminous flux of optical fibers output is only 600±50 Lm equivalent to a half of a 20W fluorescent lamp. However, the experimental result also showed that, system improvement to obtain a higher lighting power approximate to two 20W fluorescent lamps is feasibility, which can be carried out by replacing the flat mirror by a small parabolic mirror and enlarging the fiber optics bundle to 20mm diameter. Bringing parabolic mirror concentrated sunlight into house is a method to economize electric power and take full advantage of using infinite energy from sunlight.

Keywords: Sun-tracking, Sunlighting, optical fiber, parabolic mirror

Title: A Solution for Sunlight Application

Tóm tắt

Nghiên cứu này trình bày một giải pháp chiếu sáng tự nhiên thông qua việc thiết kế một hệ thống truyền ánh sáng mặt trời vào trong nhà bằng sợi dẫn quang. Một gương parabol loại acrylic đường kính 640mm được tự động điều chỉnh bám theo mặt trời để thu ánh sáng. Chùm ánh sáng hội tụ của gương parabol được bẻ ngược lại bằng một gương phẳng đường kính 200mm để truyền vào 150 sợi dẫn quang dài 5m, ghép thành bó có đường kính 12,25 mm lắp ở giữa đáy gương parabol. Gương được đặt trên một giá đỡ cố định để đảm bảo nó chỉ quay theo trục đông tây. Mạch vi điều khiển PIC16F877A thu thập dữ liệu từ các cảm biến quang và ra lệnh thích hợp cho mạch công suất để lái động cơ quay gương với vận tốc 3,33 vòng/phút. Kết quả thực nghiệm bước đầu cho thấy, với đường kính gương parabol thu ánh sáng là 640mm, quang thông đầu ra bó sợi chỉ ở mức 600±50 Lm, tương đương với ẵ bóng đèn huỳnh quang 20W. Tuy nhiên, thực nghiệm cũng cho thấy hệ thống hoàn toàn có thể cải tiến bằng cách dùng một gương parabol nhỏ thay thế cho gương phẳng, cũng như tăng cường đường kính bó sợi quang lên 20mm để có khả năng chiếu sáng tương đương với 2 bóng huỳnh quang 20W. Truyền dẫn ánh sáng tập trung từ gương parabol vào ứng dụng trong nhà là một biện pháp tiết kiệm điện năng và tận dụng được nguồn năng lượng vô tận của ánh sáng mặt trời.

Từ khóa: Tự chỉnh theo mặt trời, chiếu sáng tự nhiên, sợi quang, gương parabol