Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.21
no.3
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pp.37-41
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2014
In this work, we investigated the efficiency improvement of concave mirror based solar daylighting system that does not convert light to electricity. Total efficiency of the system is substantially affected by external environment and focusing position, alignment of reflectors, lenses. As a result of simulation, we obtained the max. efficiency in which depends on convex lens position.
A series of outdoor tests were conducted on a fiber optic solar concentrator system for its performance on daylighting. The system is comprised of four main components - a parabolic dish reflector, a convex mirror, a homogenizer tube and an optical fiber cable. Results show that the system could be successfully applied for indoor lighting if some improvements are made for light transmiting (optical) cables. A maximum concentration ratio of 90 was observed delivering the illuminance of 4,800 lux at a distance of 1.2m from the diffuser for the outdoor illuminance of 102,100 lux.
This work has carried out some preliminary studies for the utilization of a solar mini-dish system capable of concentrating solar rays to higher densities. A typical mini-dish system considered employs an array of solar mini-dishes where major components are light and compact. It consists of small mini-dishes, optical fiber bundles and diffusers at the end. Each mini-dish (typically has a 20 to 30 cm in diameter) is designed with a simple parabolic profile, concentrating sunlight (after the glass glazing cover to avoid dust deposition on the reflector and facilitate cleaning) onto a centrally-located small mirror which is placed on the bottom side of the transparent glass cover. The focused sunlight is reflected by the mirror surface onto a focal point where the receiving aperture of a homogenizer is located. Optical fibers are used to carry high-density solar rays to the other end where diffusers are mounted for indoor illumination. The proposed high density mini-dish system could make an efficient daylighting system as it excludes large moving parts and expandable if necessary. Each component of the system could be made from the off-the-shelf technology and thus, make the generic unit inexpensive to manufacture. Depending on spatial demand or characteristics, the amount of introducing daylight could be controlled. Preliminary tests have been carried out for a trial system to check any functional problems when in operation. Suggestions are also made to improve the design enhancing its performance and applicability.
We present a design and optical simulation of a cost-effective hybrid daylighting/LED system composed of mixing sunlight and light-emitting diode (LED) illumination powered by renewable solar energy for indoor lighting. In this approach, the sunlight collected by the concentrator is split into visible and non-visible rays by a beam splitter. The proposed sunlight collector consists of a Fresnel lens array. The non-visible rays are absorbed by the solar photovoltaic devices to provide electrical power for the LEDs. The visible rays passing through the beam splitters are coupled to a stepped thickness waveguide (STW) by tilted mirrors and confined by total internal reflection (TIR). LEDs are integrated at the end of the STW to improve the lighting quality. LEDs’ light and sunlight are mixed in the waveguide and they are coupled into an optical fiber bundle for indoor illumination. An optical sensor and lighting control system are used to control the LED light flow to ensure that the total output flux for indoor lighting is a fixed value when the sunlight is inadequate. The daylighting capacity was modeled and simulated with a commercial ray tracing software (LighttoolsTM). Results show that the system can achieve 63.8% optical efficiency at geometrical concentration ratio of 630. A required accuracy of sun tracking system achieved more than ±0.5o . Therefore, our results provide an important breakthrough for the commercialization of large scale optical fiber daylighting systems that are faced with challenges related to high costs.
A set of candela distribution curves(CDCs) were generated for a fiber optic dish daylighting system by Photopia under clear sky conditions at different solar altitudes. The candela distribution curves were then exported to Radiance for photometric analysis of a windowless lecture room. Observations were made on the Radiance rendered illuminance images, which provided photo realistic scenes varying with solar altitudes. If no tracking error were assumed, the daylight collection efficiency of the system remained at a constant value of 68.4% during its operation. Higher the solar altitude angle, greater in photometric quantities were observed, which are represented by candela(cd) and total lumens(lm). In all cases considered, however, the angle of light distribution remained fixed reflecting the solar tracking feature of the system. The illuminance uniformity on the workplane lingered around 0.12, which is quite low. This is quite a contrast to its average value of 0.68 of the $2.7m^2$ area directly below the terminal device (diffuser) of the system. The maximum illuminance of 1,340lux was obtained at a solar altitude of 80 degrees.
One of the promising optical daylighting systems is light shelf type daylighting system, Two types of lighting performance analysis methods are 1) Ray-Tracing method and 2) Radiosity method. The purpose of this paper is to compare two methods in terms of advantages and disadvantages by further looking at the detail algorithm. Also. model verification with Lightscape simulations has been conducted. Effectiveness of light penetration factor in terms of daylighting factor has been investigated and quantified. In summer time. the performance of the light shelf was twice better than the case without it.
Considerable part of energy consumption is occurred by through buildings. Especially, Lighting energy consumption is most part of one in building. There is very various ways and systems for saving lighting energy. In method, It can be divided Passive Daylighting System and Active Daylighting System. Louver, Screen and use of window's character is representative ways of passive system. Reflection mirror, optical pipe and optical fiber is representative method of active system. Introducing day light on which place can't be introduced day light by typical method is important advantage of active system. Except introducing day lighting methods, efficient lighting management system can save lighting energy. It called lighting automation system. Representatively, Occupancy-related automation and Brightness-related automation system is that. According to occupancy and introducing daylighting level properly operate lamp's intensity of illumination that can save lots of energy. Though Introducing daylighting method, effective lighting system we can get proper intensity of illuminance level and energy saving.
Daylighting has a very effective role in reducing power consumption and improving indoor environments in office buildings. Previously, it was not under consideration as a major source of renewable energy due to poor reliability in the design. Optical fiber as a transmission medium in the daylighting system demands uniform distribution of light to solve cost, heat, and efficiency issues. Therefore, this study focuses on the uniform distribution of sunlight through the fiber bundle and to the interior of the building. To this end, two efficient approaches for the fiber-based daylighting system are presented. The first approach consists of a parabolic mirror, and the second approach contains a Fresnel lens. Sunlight is captured, guided, and distributed through the concentrator, optical fibers, and lenses, respectively. At the capturing stage, uniform illumination solves the heat problem, which has critical importance in making the system cost-effective by introducing plastic optical fibers. The efficiency of the system is increased by collimated light, which helps to insert maximum light into the optical fibers. Furthermore, we find that the hybrid system of combining sunlight and light emitting diode light gives better illumination levels than that of traditional lighting systems. Simulation and experimental results have shown that the efficiency of the system is better than previous fiber-based daylighting systems.
Park, Yun-Ha;Lee, Yong-Ho;Cho, Young-Hum;Hwang, Jung-Ha
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.35
no.3
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pp.27-39
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2015
Under the goal of analyzing the compulsory supply share of new renewable energy according to the application of a daylighting system to indoor gymnasiums, this study conducted analysis of energy consumption and operation schedule at three indoor gymnasiums in the nation through a survey. The investigator did an Energy Plus simulation on Building A based on the analysis results and analyzed the supply share of new renewable energy in the saving effects of lighting energy according to the application of a daylighting system. As a result, When 92 prism daylighting system were installed in the upper ceiling of a stadium, they were able to meet the criteria for the minimum illumination for official games(Min : 600㏓) and optimum illumination for general games and recreations, thus saving lighting energy during the daytime(09:00~17:00). The resulting saving effects of lighting energy amounted to 44.4% for official games, 57.6% for general games, and 66.7% for recreations. In addition, the daylighting systems had a compulsory supply share of new renewable energy at 2.04% for official games, 2.75% for general games, and 2.62% for recreations, recording an average compulsory supply share of 2.5%.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.13
no.2
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pp.93-102
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2021
In this research, we present a natural lighting system with transmission distance of 30m and lighting efficiency of 35% (30m standard) for operating hours of 7h/day (based on clear sky). The system is composed of parabolic reflective mirror and modified light pipe that can secure more than 88% of light concentration efficiency. The light loss rate of newly designed light pipe transmission system is demonstrated to 0.8 %/m in the straight-line part and 2%/m in the curved part. Modified light pipe daylighting system shows better performance over fiber optic daylighting system in terms of transmission distance (1.5 times longer) and illuminance (3.05 times higher).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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