CN102608741A - 一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统 - Google Patents

Abstract

一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统。该系统主要由光能聚集单元和光能传输单元组成；光能聚集单元是由复眼透镜构成，复眼透镜安装在玻璃板或其他透光材料上，且玻璃板或其他透光材料形状是半球形的，单个小透镜的焦点和球形材料的焦点重合，复眼透镜将太阳光能进行聚焦至光能传输单元，光能传输单元由两部分构成，一部分是光电耦合装置，另一部分是传输光能的光纤，光电耦合装置将复眼透镜汇聚的太阳光能耦合至光纤，从而实现对光能的汇聚和传输。根据需要可安装光向检测调节装置，使复眼透镜的顶部正对太阳方向。该系统具有成本低、可大面积收集光能和能量的低损耗传输等优点。

Description

一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统

技术领域

本发明属于光技术应用领域，特别是涉及一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统。

背景技术

太阳能是一种永不枯竭的清洁能源，太阳辐射通过大气后，太阳辐射能量的99％以上分布在波长0.15pm-4.0pm之间，而90％以上又集中在波长0.4μm-2μm波长范围，在可见光谱区约40％，在红外光谱区约60％。目前已经广泛推广使用的太阳灶采用凹面镜或透镜聚焦方法聚焦太阳光，但由于必须在凹面镜的焦点处取用能量，凹面镜的聚光面积不能制造得很大，否则使用受到影响。这种技术的另一个缺点是只能单独使用不能串联，聚焦能量密度低，不能在太阳光照能量密度较小的地方推广。若能实现太阳能能量密度倍增和高效传输，必将极大拓展太阳能的应用领域。

公开号为CN101640502A的发明专利申请文件所公开的聚光太阳电池组件极具代表性。该电池组件中采用的点聚光菲涅尔透镜已成为业界公认的聚光透镜的最佳选择。仍有许多公开了采用聚光菲涅尔透镜作聚光透镜的聚光光伏发电技术的参考文献，在此不再赘述。但这些方法虽然解决了光能收集及转化的问题，但都存在自己的缺陷，比如成本高，不能远距离传输等。

发明内容

本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统，该系统将吸收光能的透镜以复眼透镜的形式组合，并通过光纤传输，以降低成本，达到大面积收集光能和能量的低损耗传输。

本发明提供的采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统，包括光能聚集单元和光能传输单元；所述的光能聚集单元是由复眼透镜构成，光能传输单元是由光电耦合装置和光纤构成。

所述的复眼透镜是由多块单个小透镜紧凑排列组成，整体制作在一块玻璃板或其他透光材料上，复眼透镜对光能进行收集，并将收集到的光能汇聚至光能传输单元。所述的玻璃板或其他透光材料形状是半球形的，单个透镜的焦点和球形材料的焦点重合。

所述的复眼透镜上的部分或全部小透镜的形状可以为方形，也可以为多边形，且大小可以相等，也可以不等。所述复眼透镜上的单个小透镜可以是球面，也可以是非球面，且各单个小透镜均是用冕玻璃材料中的K系或BaK系或ZK系及火石玻璃中的F系或ZF系制成。

所述的光能传输单元由两部分构成，一部分是光电耦合装置，另一部分是传输光能的光纤，光经整个复眼透镜汇聚到光电耦合装置上，光电耦合装置将太阳光能耦合至光纤。

该系统还可根据需要安装光向检测调节装置，使复眼透镜的顶部正对太阳方向。光向检测调节装置有等分圆的3个固定底座，各固定底座上端通过方向调节环与可伸缩的方向调节杆的一端连接，可伸缩的方向调节杆的另一端与支架连接，支架上端用于固定复眼透镜；方向调节杆可伸长缩短，并可随着方向调节环的转动来调节复眼透镜的整体方向，使复眼透镜的顶部正对太阳方向，达到大面积收集光能和能量的低损耗传输的特点。

本发明的优点和有益效果：

本发明将复眼透镜与半球形的玻璃板或其他透光材料结合对光能进行汇聚，可大面积吸收光能，提高光能吸收效率，降低成本，通过光纤传输光能，达到能量的低损耗传输。

附图说明：

图1是本发明一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统的结构示意图；

图2是单个透镜与光纤耦合器的光路示意图。

图3是光向检测装置

图中，1单个小透镜，2复眼透镜，3光线，4光纤耦合器，5光纤，6聚焦透镜，7支架，8方向调节杆，9方向调节环，10固定底座。

具体实施方式：

如图1所示，一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统，它主要包括光能聚集单元和光能传输单元；光能聚集单元是由复眼透镜2构成，单个小透镜1为菲涅尔透镜，也可为其他有聚光作用的透镜构成，光能传输单元是由光电耦合装置和光纤5构成，光电耦合装置是光纤耦合器4，也可以是其他耦合装置。复眼透镜2上表面正对太阳，光纤耦合器4安装在复眼透镜2的焦点处，接收并传输光能。复眼透镜2是由多块单个小透镜紧凑排列组成，整体制作在一块玻璃板或其他透光材料上，且复眼透镜2上的全部单个小透镜1均为方形，且大小相等，复眼透镜的部分或全部小透镜的形状也可以为多边形，且大小可以相等，也可以不等。光经整个复眼透镜2汇聚到光纤耦合器4上，光纤耦合器4将太阳光能耦合至光纤5。

图2是单个小透镜与光纤耦合器的光路示意图，从无限远处发出的光经聚焦透镜6(亦即单个小透镜)、光线3被聚焦到光纤耦合器4上，实现对光能的收集。

图3是光向检测调节装置，可根据需要对复眼透镜的方向进行调节。

光向检测调节装置有等分圆的3个固定底座10，各固定底座上端通过方向调节环9与可伸缩的方向调节杆8的一端连接，可伸缩的方向调节杆8的另一端与支架7连接，支架7上端用于固定复眼透镜2。

方向调节杆8可伸长缩短，并可随着方向调节环9的转动来调节复眼透镜的整体方向，使复眼透镜的顶部正对太阳方向，达到大面积收集光能和能量的低损耗传输的特点。

系统的复眼透镜可以是球面，也可以是非球面，且透镜均是用冕玻璃材料中的K系或BaK系或ZK系及火石玻璃中的F系或ZF系制成，该系统可根据需要安装光向检测装置，使复眼透镜的顶部正对太阳方向。

本发明采用复眼透镜对光能进行汇聚，通过光纤传输光能，可大面积吸收光能，提高光能吸收效率，降低成本，能量的低损耗传输。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种采用复眼透镜的太阳光能收集及传输系统，其特征在于该系统包括光能聚集单元和光能传输单元；所述的光能聚集单元是由复眼透镜构成，光能传输单元是由光电耦合装置和光纤构成。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的复眼透镜是由多块单个小透镜紧凑排列组成，整体制作在一块玻璃板或其他透光材料上，复眼透镜对光能进行收集，并将收集到的光能汇聚至光能传输单元。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述的玻璃板或其他透光材料形状是半球形的，单个小透镜的焦点和球形材料的焦点重合。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于所述的复眼透镜上的部分或全部小透镜的形状可以为方形，也可以为多边形，且大小可以相等，也可以不等。

5.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于所述复眼透镜上的单个小透镜可以是球面，也可以是非球面，且各小透镜均是用冕玻璃材料中的K系或BaK系或ZK系及火石玻璃中的F系或ZF系制成。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的光能传输单元由两部分构成，一部分是光电耦合装置，另一部分是传输光能的光纤，光经整个复眼透镜汇聚到光电耦合装置上，光电耦合装置将太阳光能耦合至光纤。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于该系统可根据需要安装光向检测调节装置，使复眼透镜的顶部正对太阳方向。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于所述的光向检测调节装置有等分圆的3个固定底座，各固定底座上端通过方向调节环与可伸缩的方向调节杆的一端连接，可伸缩的方向调节杆的另一端与支架连接，支架上端用于固定复眼透镜；方向调节杆可伸长缩短，并可随着方向调节环的转动来调节复眼透镜的整体方向。

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