直接利用聚光器采集阳光进行照明的技术是近年来太阳能的重要应用方式之一,尤其对阳光很难照射的地点,比如建筑物的地下室或地下商业街等。充分有效地利用太阳能这种可再生能源不仅能节省电能,而且绿色健康,因为照明过程不会产生环境污染;同时太阳光还具有更好的显色能力,让室内的环境变得更加舒适。本文围绕无跟踪太阳能光纤导光系统的整体设计和实现方式进行了理论探讨,计算机建模分析,以及实验测量与评估。本文的主要内容如下:本文对国内外直接利用太阳光进行照明的系统进行全面调研,深入总结,然后提出系统方案——无跟踪太阳能光纤导光系统,并分析了各部件原理。本文还对采集太阳能进行照明的相关理论,如太阳运动学,太阳光能量,光纤损耗等进行了总结和分析,这对整个系统的建造和设计起到关键作用。文中阐述了聚光单元的构造,以及聚光原理。在Soildworks软件中进行建模并赋予材料性质,并在Tracepro软件中进行光线模拟和分析。实验结果表明,该聚光器具有较大的光线角度容差度,在阳光偏离一定角度后仍然能传输足够量的阳光。为实现多个聚光头组成相应空间阵列在一定程度上互补采光,并充分利用聚光头的采光容差度,本文设计并建造了一种固定的采光平台。将光纤,聚光头,聚光平台组装完成后进行实际测量并进行分析,检验整个系统的基本功能效果。模拟光线路径计算结果显示随着偏角从1°偏转到4°的过程中,导光率的变化呈近似线性下降趋势。且在偏转到4°时仍能提供38.8%的传输效率。利用聚光器的这种性质,设计了固定的试验台,并进行了实验测试,测试结果表明系统在中午时段拥有较好的照明度,稳定在3501x,亮度超过2001x的照明时间持续超过5小时,达到了设计要求。理论分析和测量结果表明,该无跟踪太阳能光纤导光系统具有较大容差度,可以在非实时跟踪太阳角度的情况下仍然能平稳输出。系统没有运动部件,避免了实时跟踪系统长期转动极易损坏的缺点,其整体系统结构简单,特别适合于商业推广应用。