CN100386577C - 太阳光采集装置 - Google Patents

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Abstract

一种能源技术领域的太阳光采集装置，包括红外滤光片、可见光增透膜、双凸非球面透镜和固定装置，可见光增透膜镀在双凸非球面透镜上，固定装置把红外滤光片、双面镀可见光增透膜的双凸非球面透镜和光纤固定牢固，红外滤光片位于双凸非球面透镜前，光纤位于双凸非球面透镜的焦点处；太阳光首先经过红外滤光片，滤除了太阳光中的大部分红外光，然后经过可见光增透膜，加强可见光的透过率，再经过双凸非球面透镜，此透镜起到汇聚太阳光的作用，汇聚后的太阳光进入光纤传输。本发明提高了可见光的采集效率，提高了传输距离，同时大大降低了系统的成本。

Description

太阳光采集装置
技术领域
本发明涉及的是一种能源技术领域的装置，具体的说，涉及的是一种太阳光采集装置。
背景技术
在我国，这种需求照明较强的经济发达城市往往处于缺电地区，电力供应紧张；而且电能属于二次能源，在我国绝大多数电能是由煤炭、天然气、核能等不可再生资源发出的，发电过程往往不可避免的产生各种环境污染物。然而，太阳光是最典型、能量最强的自然光源，取之不尽，用之不竭。但到目前为止，人们对阳光的利用绝大多数都停留在使用很少一部分阳光通过玻璃窗、天窗射人室内，达到照明和景观的作用。这种方式由于受限于建筑的设计与结构，对日光的利用率并不高，大部分日光资源随着日月交替而白白流逝了。不仅如此，如果提供相同的照度，天然光带来的热量比绝大多数人工光源的发热量都少，也就是说，如果用天然光代替人工光源照明，可大大减少空调负荷，有利于减少建筑物能耗。为此开发利用太阳光照明，特别是那种不受建筑物空间限制的日光照明系统技术意义重大。因此，从节约不可再生资源和保护环境的角度，使用太阳能照明是很有前景的一项技术。人与自然的和谐共存是人类永恒追求的信念，太阳光采集装置可以为人们提供清洁、健康的照明太阳光，它可以利用光纤的传导原理可以把太阳光引入到任何需要的地方，这一装置极大的拓展了人类的生产、生活空间，可以广泛的应用于建筑业、农作物培育养殖业、仓库存储业等行业。
经对现有技术的文献检索发现，张耀明等在《中国工程科学》第四卷第九期(2002年9月)上发表的《采集太阳光的照明系统研究》，该文中提出一种用菲涅耳透镜和塑料光纤组成采集系统，其不足在于：由于没有红外滤光片而使得透镜较小、采光效率不高，传输距离也相应较短。文中还介绍了国内外的同类装置，国内外的其他系统虽然采用了较大的透镜来提高采集效率，但是由于没有红外滤光片，过高的光能量会烧毁塑料光纤，因此只能采用非常昂贵的石英光纤来传输，使得系统成本很高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种新的太阳光采集装置，使其提高了可见光的采集效率，提高了传输距离，同时大大降低了系统的成本。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：红外滤光片、可见光增透膜、双凸非球面透镜和固定装置。可见光增透膜镀在双凸非球面透镜上，固定装置把红外滤光片、双面镀可见光增透膜的双凸非球面透镜和光纤固定牢固。红外滤光片位于双凸非球面透镜前，光纤位于双凸非球面透镜的焦点处。
太阳光首先经过红外滤光片，该器件滤除了太阳光中的大部分红外光；然后太阳光经过可见光增透膜，可见光增透膜是镀在双凸非球面透镜表面上，在此处可见光的透过率将得到加强；然后再经过双凸非球面透镜，此透镜起到汇聚太阳光的作用，最后太阳光进入到光纤中传输。
本发明红外滤光片去除了入射太阳光中的大部分红外光，使得最终入射到导光光纤中的阳光不至于过热而损坏光纤，绝大部分的可见光可以正常通过。可见光增透膜可以使得经过的可见光功率得到加强，提高透过率。双凸非球面透镜的大小保证了可以收集到足够的照明能量，可以使汇聚的光点较小，使得汇聚的太阳光容易进入光纤传输。光纤为多模塑料光纤。
本发明提高了可见光的采集效率，提高了传输距离，同时由于可以使用塑料光纤传输太阳光，大大降低了系统的成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明光能流通路径和各部分功能图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：红外滤光片、可见光增透膜、双凸非球面透镜和固定装置，可见光增透膜镀在双凸非球面透镜上，固定装置把红外滤光片、双凸非球面透镜(双面镀可见光增透膜)和光纤固定牢固。红外滤光片位于双凸非球面透镜前，光纤位于双凸非球面透镜的焦点处。
本发明中，太阳光首先经过红外滤光片，该器件滤除了太阳光中的大部分红外光；然后太阳光经过可见光增透膜，可见光增透膜是镀在双凸非球面透镜表面上，在此处可见光的透过率将得到加强；然后再经过双凸非球面透镜，此透镜起到汇聚太阳光的作用；最后太阳光可以进入到光纤中，此光纤起到传输太阳光的作用。
如图2所示，以太阳光的流通路径为角度，从另一侧面说明了本发明各个部分的功能。使用时，可以把本发明装置固定在阳光直射处。红外滤光片的一面对准太阳，把光纤的一端放置于双凸非球面透镜的焦点处，光纤的另一端就可以把太阳光引入到需要的地方。
所述的光纤为多模塑料光纤，具有成本低廉、韧性高、易于弯曲等特点。
所述的红外滤光片去除了入射太阳光中的大部分红外光，使得最终入射到导光光纤中的阳光不至于过热而损坏光纤，绝大部分的可见光可以正常通过。
所述的可见光增透膜可以使得经过的可见光功率得到加强，提高透过率。
所述的双凸非球面透镜把采集的太阳光汇聚进光纤中。双凸非球面透镜的大小保证了可以收集到足够的照明能量。采用双凸非球面透镜可以使汇聚的光点较小，使得汇聚的太阳光容易进入光纤传输。
所述的双凸非球面透镜的直径和焦距等参数与光纤的数值孔径等参数相匹配。
所述的固定装置包括固定红外滤光片、双凸非球面透镜和光纤的装置，还包括双凸非球面透镜和滤红外光片之间的垫圈。此垫圈保护了各个镜片，并保证了系统有很好的散热性。固定装置还保证光纤端面位于双凸非球面透镜的焦点上。

Claims (5)

1.一种太阳光采集装置，其特征在于：包括红外滤光片、可见光增透膜、双凸非球面透镜和固定装置，可见光增透膜镀在双凸非球面透镜上，固定装置把红外滤光片、双面镀可见光增透膜的双凸非球面透镜和光纤固定牢固，红外滤光片位于双凸非球面透镜前，光纤位于双凸非球面透镜的焦点处；太阳光首先经过红外滤光片，滤除了太阳光中的大部分红外光，然后经过可见光增透膜，加强可见光的透过率，再经过双凸非球面透镜，此透镜起到汇聚太阳光的作用，汇聚后的太阳光进入光纤传输。
2.根据权利要求1所述的太阳光采集装置，其特征是：所述的双凸非球面透镜的直径和焦距参数与光纤的数值孔径参数相匹配。
3.根据权利要求1所述的太阳光采集装置，其特征是：双凸非球面透镜和红外滤光片之间设置垫圈。
4.根据权利要求3所述的太阳光采集装置，其特征是：通过固定装置保证光纤端面位于双凸非球面透镜的焦点上。
5.根据权利要求1至4中任一权项所述的太阳光采集装置，其特征是：所述的光纤为多模塑料光纤。
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