據媒體報導，來自新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)的一個研究小組設計出了一種「智能」設備，它可以收集日光並將其傳送到地下空間進而減少對傳統照明能源的依賴。在新加坡，有關部門正在研究向地下更深挖掘以為基礎設施、存儲和公用事業創造新空間的可行性。因此，預計未來對地下照明的需求將會增加。
為了開發一種能夠持續滿足這一需求的日光收集裝置，NTU團隊從放大鏡中獲得了靈感，他們打造的這種放大鏡可以用來將陽光聚焦到一點。
據悉，他們使用了現成的丙烯酸球、一根塑料光纖（一種可以將光束從一端傳送到另一端的電纜）和計算機晶片輔助電機。
該設備部署在地面，它就像放大鏡的透鏡一樣.其中，丙烯酸球充當太陽能聚光器，使陽光的平行光線在其對面形成一個尖銳的焦點。聚焦的陽光隨後被收集到光纖電纜的一端並沿著電纜傳輸到部署在地下的一端。然後光通過光纖電纜的末端直接發射出去。
與此同時，在計算機晶片的輔助下，小型馬達可以自動調整纖維的收集端位置以優化太陽在天空中移動時能夠接收和傳輸的陽光量。
這項發明是由電子電氣工程學院助理教授Yoo Seongwoo和NTU光子學研究所首席研究員Charu Goel博士開發，本月初在同行評審的科學期刊《Solar Energy》上發表。
據了解，該裝置克服了目前太陽能收集技術的幾個限制。在傳統的太陽能聚光器中，大型曲面鏡子由重型馬達移動來讓反射鏡對准太陽。另外，這些系統中的組件還暴露在濕度等環境因素下，這無疑增加了維護要求。然而NTU的裝置卻採用了圓形的壓克力球，其擺脫了重型馬達使其變得更為緊湊。
研究人員設計的原型重10公斤、總高度50厘米。為了保護丙烯酸球不受環境條件如紫外線、灰塵等的影響，研究人員還使用了聚碳酸酯建造了一個3mm厚的透明圓頂罩。
該研究的論文主要作者、助理教授Yoo指出：「我們的創新包括商業上可用的現成材料，這使得大規模製造可能非常容易。在人口密集的城市，由於空間的限制，我們特意將日光收集系統設計得輕巧緊湊。這將使我們的設備方便地融入城市環境的現有基礎設施中。」
NTU的研究小組認為，這種裝置非常適合作為傳統的地面燈柱安裝。這將使這項創新有兩種用途：一種可以在白天收集陽光，照亮地下空間，另一種可以在夜晚用電照亮地面。
隨著太陽在天空中移動，聚焦的陽光在丙烯酸球內的位置也會變化。為了確保全天最大限度地收集陽光並通過光纖傳輸，該系統使用了一個基於計算機晶片的機制來跟蹤陽光。
設備位置的全球定位系統(GPS)坐標被預先加載到系統中，使其能夠確定在任何給定時間最大的陽光聚焦點。然後再使用兩個小型電機自動調整纖維的位置從而以每隔一分鍾從聚焦點捕捉和傳輸陽光。
為了保證設備的自動定位能力，研究人員還在光纖的陽光收集端周圍還放置了一對測量光亮度的傳感器。當傳感器檢測到光測量不一致時，小型電機就會自動啟動以調整電纜的位置，直到傳感器上的值相同。這表明纖維盡可能地吸收最多的陽光。
在下雨或陰天這種沒有足夠的陽光被收集和輸送到地下的時候，安裝在光纖發射端旁邊的LED燈泡就會自動點亮。這確保了該設備可以全天不間斷地照亮地下空間。
NTU研究人員在一個漆黑的模擬地下環境中進行的實驗中發現該設備的發光效率（即光源使用1瓦的電能產生可見光的效率）達到了 230流明/瓦。這遠遠超過了市面上的LED燈泡，後者的典型輸出功率為90流明/瓦。NTU智能設備的光輸出質量甚至還可以跟目前商業上使用的更昂貴的日光採集系統相媲美。
新加坡照明設計機構Technolite–同時還是本次研究的行業合作夥伴–的董事總經理Michael Chia表示：「能夠跟NTU一起踏上這一創新之旅是我們的榮幸。雖然我們擁有商業和應用知識，但NTU從技術角度的深入知識已經將項目的執行提升到一個超出我們預期的水平。」
未來，這家照明公司將探索把智能設備或其相關概念納入其工業項目的方法從而達到提高效率和可持續性的目的。
來源：cnBeta
