CN203384873U - 一种太阳光光纤导入装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的一种太阳光光纤导入装置，主要包括聚光单元、支架、四棱锥透镜和光纤；聚光单元、四棱锥透镜和光纤的光轴共线，按接触太阳光的顺序依次为聚光单元、四棱锥透镜和光纤；其中四棱锥透镜的较大的底面位于聚光单元的焦点处，较小的底面与光纤接触连接，聚光单元、四棱锥透镜和光纤固定于支架上。有益效果在于经过四棱锥透镜的光线不会出现局部温度过高的现象，利于保护光纤。同时由于温度降低而可以采用塑料光纤降低装置成本，易于推广。另外，四棱锥透镜进光面大，对跟踪精度要求降低，降低了其他硬件成本。
Description
技术领域
本实用新型属于新能源技术领域，涉及太阳光在照明方面的应用，具体涉及一种太阳光光纤导入装置。
背景技术
众所周知太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，是21世纪很有希望取代化石燃料的新能源。各种利用太阳能的技术不断涌现，其中太阳光照明就是太阳能应用的一项重要技术，具体方案是通过一个装置在太阳下收集太阳光，然后将太阳光通过光纤等导光装置导入室内进行照明。与太阳能发电后再通过电能驱动照明相比省去了光电池中间复杂的转换过程，设备更简单，更易于推广。但是目前太阳光照明采用的太阳光导入技术却存在着成本高的缺点，主要原因在于传输太阳光的石英光纤制作成本高，1米的价格在几百元左右，导致整体成本高。因此目前太阳光导入技术的主要发展方向就是如何将便宜的光纤应用到太阳光导入系统中。塑料光纤就是一个不错的选择。塑料光纤价格便宜，目前已经在照明装饰领域大规模运用。但是塑料光纤却存在着耐温性差的缺点，汇聚的太阳光很容易将塑料光纤烧毁。
实用新型内容
本实用新型为了克服现有太阳光导入系统的不足，提供了一种太阳光光纤导入装置，所述装置通过采用四棱锥透镜降低菲涅尔透镜焦点处的温度。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，包括聚光单元、支架、四棱锥透镜和光纤；聚光单元、四棱锥透镜和光纤的光轴共线，按接触太阳光的顺序依次为聚光单元、四棱锥透镜和光纤；其中四棱锥透镜的较大的底面位于聚光单元的焦点处，较小的底面与光纤接触连接，聚光单元、四棱锥透镜和光纤固定于支架上。
进一步的，所述聚光单元为凸透镜或菲涅尔透镜，优选为菲涅尔透镜。
进一步的，所述聚光单元为多个凸透镜或菲涅尔透镜组成的多级聚光透镜组。
进一步的，所述光纤为石英光纤。
进一步的，所述的四棱锥透镜材质是K9玻璃
优选的，所述光纤为塑料光纤。
本实用新型的有益效果：通过在聚光单元与光纤之间设置四棱锥透镜，使太阳光线入射时在四棱锥透镜中多次反射后，在四棱锥透镜出光面（较小的底面）的分布会更加均匀，不会出现局部温度过高的现象，利于保护光纤。同时由于温度降低而可以采用塑料光纤降低装置成本，易于推广。另外，四棱锥透镜进光面大，对跟踪精度要求降低，降低了其他硬件成本。
附图说明
图1为本实用新型的太阳光光纤导入装置结构原理图；
图2为本实用新型的太阳光光纤导入装置部分光路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详述。
为了便于理解，以下结合与本实用新型方案原理相同的一种太阳光光纤导入装置结构对本实用新型的原理作详细描述。
如图1所示为本实用新型的一种太阳光光纤导入装置的具体实施例，图中1表示太阳光，本实施例的太阳光导入装置包括聚光单元2、支架3、四棱锥透镜4和光纤5；聚光单元2、四棱锥透镜4和光纤5的光轴共线，按接触太阳光的顺序依次为聚光单元2、四棱锥透镜4和光纤5；其中四棱锥透镜4的较大的底面（入光面）位于聚光单元的焦点处，较小的底面（出光面）与光纤接触连接，聚光单元、四棱锥透镜和光纤固定于支架上。装置的光路原理如图1所示，太阳光1首先入射至聚光单元2，经聚光单元2汇聚至焦点处（四棱锥透镜4的入光面），四棱锥透镜4对入射的太阳光经多次全反射后形成均匀的光斑，如图2所示。均匀的光斑经四棱锥透镜4的出光面射出并进入光纤5。所述聚光单元2具体可以为凸透镜或菲涅尔透镜，优选为菲涅尔透镜。也可以是多个凸透镜或菲涅尔透镜组成的多级聚光透镜组。所述光纤为石英光纤，相比与现有装置，由于采用了四棱锥透镜，输入光纤的光线温度降低，因此可以延长石英光纤的使用寿命。当然，处于降低成本考虑，装置优先考虑直接采用不耐高温但成本低的塑料光纤。
具体的，所述的四棱锥透镜材质是有限考虑采用K9玻璃。
以下进一步对本实施例的工作过程及原理做进一步详述：如图1所示，平行的太阳光1进入菲涅尔透镜，经过汇聚后到达K9玻璃四棱锥透镜，光会在四棱锥透镜中发生全反射到达出光面，然后耦合进光纤中。平行的太阳光经过菲涅尔透镜的汇聚后在焦点处有很强光斑，光斑的能量分布极不均匀，大部分的能量都集中在光斑中心很小的面积上，因此导致光斑中心温度极高，极容易将塑料光纤烧毁。但是经过四棱锥透镜的多次反射后光斑的光强分布会变的均匀，具体过程见图2。光经过菲涅尔透镜后汇集，汇聚的光进入四棱锥透镜，四棱锥透镜侧面具有一个小角度的倾斜角θ，必须满足需要导入的光线在四棱锥透镜的内壁上满足全反射条件，即入射角大于全反射角。因为光线在四棱锥透镜的内壁上每反射一次入射角就减小2θ，反射次数过多后导致入射角不大于全反射角，则部分光就会从四棱锥透镜的4个壁折射出去。因此设计的时候θ的角度不能过大，优选为不超过20°，同时四棱锥透镜的高度不能过高，过高的高度会增加反射次数，四棱锥透镜的出光面与光纤的入光面大小相同即可。由于光的多次反射，光斑的能量会比较均匀的分布在四棱锥透镜的出光面上，将塑料光纤置于出光面处，并让两个面保持平行，两个面的中心在一条直线上，两个面的距离在1毫米左右。从四棱锥透镜出光面出来的光就耦合进塑料光纤中，此时光的能量均匀分布，不会存在一个能量极高值点，可以避免高温对光纤的损坏。
由于四棱锥透镜的入光面面积大，一般直径在光纤直径的2倍左右，因此降低了对太阳跟踪模块的精度要求，即使偏差一定角度，只要汇聚的光的焦点还是落在四棱锥透镜的入光面以内，光仍可以反射传导到塑料光纤中。因此降低了对跟踪精度的要求，同时降低了其他硬件成本。
以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，本领域的技术人员将会理解，在本实用新型所揭露的技术范围内，可以对本实用新型进行各种修改、替换和改变。因此本实用新型不应由上述事例来限定，而应以权力要求书的保护范围来限定。
Claims (9)
1.一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，包括聚光单元、支架、四棱锥透镜和光纤；聚光单元、四棱锥透镜和光纤的光轴共线，按接触太阳光的顺序依次为聚光单元、四棱锥透镜和光纤；其中四棱锥透镜的较大的底面位于聚光单元的焦点处，较小的底面与光纤接触连接，聚光单元、四棱锥透镜和光纤固定于支架上。
2.根据权利要求1所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述聚光单元为凸透镜。
3.根据权利要求1所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述聚光单元为菲涅尔透镜。
4.根据权利要求1所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述聚光单元为多个凸透镜或菲涅尔透镜组成的多级聚光透镜组。
5.根据权利要求1-4之任一项权利要求所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述光纤为石英光纤。
6.根据权利要求1-4之任一项权利要求所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述的四棱锥透镜材质是K9玻璃。
7.根据权利要求5所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述的四棱锥透镜材质是K9玻璃。
8.根据权利要求1-4之任一项权利要求所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述光纤为塑料光纤。
9.根据权利要求6所述的一种太阳光光纤导入装置，其特征在于，所述光纤为塑料光纤。
Priority Applications (1)
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| CN201320527875.8U CN203384873U (zh) | 2013-08-28 | 2013-08-28 | 一种太阳光光纤导入装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103486533A (zh) * | 2013-08-28 | 2014-01-01 | 成都谱视科技有限公司 | 一种太阳光光纤导入装置 |
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2013
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