KR850001900B1 - 광 집속장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광 집속장치

제1도는 본 발명에 의한 광 집속장치의 1실시예를 설명하기 위한 광학도.

제2도는 제1도에 나타낸 광도체로드의 굴절률의 분포도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 렌즈계 2 : 광도체 로드

3 : 광도체 케이블

본 발명은 새로운 광 수집장치에 관한 것이며, 특히 중심축으로부터 멀어짐에 따라서 굴절률이 커지게 되어 있는 광도체로드와 렌즈계를 사용하여 넓은 수광면적을 가지는 렌즈계에 의하여 집속한 광을 상기 광도체로드의 한쪽의 끝단면에서 이 광도체로드내에 도입하고 이 광도체로드내에서 다시 집속하여서 이 광도체로드의 다른 끝단면에서 방출하게 한 것이다.

근래 에너지 절약시대를 맞이하여 태양광 에너지의 효과적인 이용에 대한 각 방면의 연구개발이 활발하게 진행되고 있으나, 태양광에너지를 가장 효과적으로 이용하는 데에는 태양광에너지를 다른 형태의 에너지, 예를들어 전기에너지, 열에너지 등으로 변환하는 일없이 그대로 광에너지로서 이용하는 것이다.

본 출원인은 상기와 같은 관점에서 태양광에너지를 렌즈계 등을 사용하여 집속하여서 광도체케이블 등에 도입하고, 이 광도체케이블을 통하여 조명을 필요로 하는 장소에 전달하는 것에 대하여 여러가지를 제안하여 왔으나, 이 경우의 문제점의 하나로 렌즈계에 의하여 집속된 태양광을 효율좋게 광도체케이블에 도입하기 위하여는 어떻게 하여야 하는가의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하는 하나의 수단을 제공하고자 한 것으로서, 새로운 광도체로드 즉, 중심축으로부터 거리가 멀어짐에 따라서 굴절률이 커지게 되어 있는 광도체로드를 효과적으로 이용하여서 태양광에너지를 효과적으로 집속하게 한 것이다.

제1도는 본 발명에 의한 광집속장치의 1실시예를 설명하기 위한 광학도로서, 도면중 (1)은 태양광을 집속하기 위한 렌즈계, (2)는 광도체로드이며, 이 광도체로드(2)는 제2도에 나타내는 바와 같이 그 굴절률이 중심축으로부터 멀어지는데 따라서 커지게 되도록 구성되어 있다.

따라서 지금 태양광(L)을 렌즈계(1)에 의하여 집속하여 그 초점(P)이 광도체로드(2)내에 들어가 있도록 렌즈계(1) 및 광도체로드(2)를 배설하면, 광도체로드(2)내에 도입된 광은 이 광도체로드(2)의 중심축근처에서 이 중심축과 평행한 광이 되어 직진한다.

지금 광도체(2)의 직경을 dmm, 평행광선속(平行光線束)의 직경을 d₀mm,광도체로드의 길이를 Zmm, 광도체로드의 중심부의 굴절률을 n₀, 반사지수 분포정수를 b라고 하면, 광도체로드(2)의 반경 r의 위치에서 의 굴절률 nr은,

n_r=n_o(1+1/2br²)…………(1)

로 표시되며, b=0.003, d=10.2mm, n_o=1.5라고 하면,

가 되어, 광도체로드(2)의 주변부의 굴절률은 1.559가 된다.

또한 상(像)으로부터 광도체로드의 수광면까지의 거리를 ι1, 수축률을 γ(d₀/d)라고 하면.

으로 표시되며, 실제로 상기와 같을 굴절률(n_o=1.5, n_r=1.559) 및 직경(d=10.2mm)을 가지며, 길이(=Z)가 29.7mm인 광도체로드를 사용한 결과, 직경(d_o)이 1.734mm인 평행광선속을 얻었다.

따라서 제 (3)식에서 수축물 γ(d₀/d)은 0.17이므로 상기 (3)식은 다음과 같이 된다.

상기 제(4)식으로부터 ι₁을 구하면, ι₁₁은 -8.658이 된다(단 -부호는, ι₁을 광의 진행방향으로 가정하였기 때문에 붙은 것으로, 실제로는 광도체로드의 끝단면으로부터 8.658mm 떨어진 위치가 상의 위치가 된다).

따라서 이 광도체로드(2)의 출광끝단면에 직경이 d₀mm 또는 그보다 약간 큰 광도체케이블(3)을 접속하면, 이 광도체 케이블(3)에 효율좋게 광을 도입할 수 있는 것이다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 렌즈계에 의하여 집속된 광을 비교적 직경이 큰 광도체로드에 도입하고, 이 광도체로드에 의하여 평행광선으로 하여서 광도체케이블에 도입하게 한 것으로서, 광도체케이블의 수치개구수(數値開口數)(N.A)를 등가적으로 크게 할 수가 있으며, 따라서 렌즈계에 의하여 집속된 광의 효율좋게 광도체케이블에 도입할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. (삭제)
2. (정정) 중심축으로부터 멀어짐에 따라서 굴점률이 커지게 되어 있는 광도체로드(2)와, 이 광도체를드(2)의 한쪽 끝단면에 집속광을 도입하기 위한 렌즈(1)와, 상기 광도체로드(2)의 다른 끝단면에 수광 끝단면이 배설된 광도체케이블(3)을 가지며, 상기 렌즈계(1)의 초점(P)위치가 상기 광도체로드(2)내에 있게 하여서, 상기 렌즈계(1)에 의하여 집속된 광을 이 광도체로드(2)에 의하여 평행광선속으로 수축하여, 이 평행광선속을 상기 광도체케이블(3)내로 도입하게 한 것을 특징으로 하는 광 집속장치.

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