WO2016169043A1 - 一种光收集系统 - Google Patents

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concentrator
port
optical fiber
sunlight
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张昭宇
曹亮亮
刘国梁
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Peking University Shenzhen Graduate School
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Peking University Shenzhen Graduate School
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S19/00—Lighting devices or systems employing combinations of electric and non-electric light sources; Replacing or exchanging electric light sources with non-electric light sources or vice versa

Definitions

  • the present invention relates to the field of lighting technologies, and in particular, to a light collecting system.
  • Embodiments of the present invention provide a light collecting system capable of extending the time of the sunlight that can be outputted while the light collecting system is stationary, and increasing the luminous flux collected by the light collecting system.
  • the light collecting system of the present invention includes :
  • the second concentrator includes an entrance port and a light exit port, the light exit port is coupled to the optical fiber, the first concentrator is configured to concentrate the sunlight to the light entrance of the second concentrator, and the second concentrator is used for The incident sunlight is collected and transmitted into the optical fiber;
  • the light entrance port has a narrow strip shape, and the edge of the light entrance port includes a long side and a short side, and a concentrated spot formed by the sunlight on the light entrance port of the second concentrator moves on the light entrance port, and the spot light is concentrated.
  • the velocity of the engraving movement on the long side is greater than the component on the short side.
  • the light entrance of the second concentrator is rectangular or elliptical
  • the long side of the light entrance port is translated to a moving track ⁇ of the concentrated spot on the light entrance port, and the long side of the light entrance port coincides with the moving track.
  • the light exit of the second concentrator is coupled to one fiber, and the light exit of the second concentrator is smaller than the incident end face of the fiber.
  • the incident end face of the optical fiber is circular
  • the light exit port of the second concentrator is a square that is inscribed with the incident end face of the optical fiber.
  • the light exit of the second concentrator is coupled to the at least two fibers, and the incident end faces of the at least two fibers are closely spliced with each other, and the area of the light exit of the second concentrator is less than at least two fibers. The area enclosed by the edge of the incident end face.
  • the second concentrator is composed of a composite parabolic concentrator reflective surface
  • the second concentrator is composed of a transparent medium having a refractive index greater than 1, and the sunlight is totally reflected in the second concentrator;
  • the outer surface of the side wall of the second concentrator is covered with a reflective film.
  • the second concentrator and the incident end face of the optical fiber are filled with a transparent medium having a refractive index greater than 1.
  • the first concentrator is a collecting lens
  • a field lens is further disposed between the collecting lens and the second concentrator, wherein a focal length of the field lens is equal to a focal length of the collecting lens
  • the light beam emitted from the first concentrator is incident on the second concentrator through the field lens.
  • the second concentrator is a solid body, and the second concentrator and the field lens are integrally formed.
  • the light collecting system further includes an automatic tracking device, configured to detect a position of the concentrated spot on the light entrance of the second concentrator, and partially or completely remove the concentrated spot.
  • the optical port is automatically adjusted to rotate the first concentrator, the second concentrator, and the optical fiber in the direction in which the sunlight changes, so that the optical axis of the first concentrator is parallel to the sunlight.
  • the second concentrator is disposed between the first concentrator and the optical fiber in the light collecting system, the sunlight collected by the first concentrator can be collected
  • the converging spot is coupled into the optical fiber so as to ensure that the sunlight can enter the optical fiber without changing the area of the incident port of the optical fiber; in addition, since the moving trajectory of the spot concentrated by the first concentrator is curved
  • the light entrance of the second concentrator is narrow and long, and the edge of the light entrance includes a long side and a short side, and the concentrated spot formed by the sunlight on the light entrance of the second concentrator moves on the light entrance.
  • the concentration of each engraved spot on the long side is greater than the component on the short side, so that the movement of the converged spot can be ensured.
  • the moving track completely falls on the same port in the light entrance of the second concentrator, reducing the area of the light entrance of the second concentrator, and prolonging the sunlight output of the light collecting system when the light collecting system is stationary. And increase the amount of light that the light collection system can transmit.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a light collecting system of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a movement trajectory of a converged spot
  • FIG. 3 is a schematic view of the light exit port of the second concentrator and the incident end face of the optical fiber
  • FIG. 5 and FIG. 6 are respectively schematic diagrams showing the shape of the light entrance of the second concentrator in the light collecting system shown in FIG. 1.
  • Embodiments of the present invention provide a light collecting system capable of extending the time during which the light collecting system can output sunlight while the light collecting system is stationary, and increasing the luminous flux collected by the light collecting system.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a light collecting system of the present invention.
  • the light collecting system includes a first concentrator 11, a second concentrator 12, and an optical fiber 13 which are sequentially arranged on the optical path.
  • the second concentrator 12 includes an optical entrance 121 and an optical outlet 122, and the optical outlet 122 is coupled to the optical fiber 13.
  • the first concentrator 11 is for concentrating sunlight to the light entrance 121 of the second concentrator 12.
  • the first concentrator 11 may be a focus lens.
  • the second concentrator 12 is for collecting incident sunlight into the optical fiber 13 for transmission.
  • the first concentrator 11 focuses the sunlight onto the light entrance 121 of the second concentrator 12, and the sunlight illuminates through the first concentrator 11 because the sunlight changes direction with the turn of the day.
  • the converging spot on the light entrance 121 of the second concentrator 12 moves as the turn of the turn.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a movement trajectory of a converged spot.
  • the movement trajectory 22 of the converging spot 21 on the light entrance 121 of the second concentrator 12 is generally arcuate.
  • the light entrance 121 of the second concentrator 12 is generally narrow and long, and the edge of the light entrance 121 includes a long side and a short side, and the sunlight is incident on the second concentrator 12.
  • the converging spot formed on the optical port 121 moves on the light entrance 121, and the velocity of each engraved movement of the converging spot on the long side is greater than that on the short side.
  • the long side and the short side of the light entrance 121 are not necessarily straight lines, and the long side may be a straight line, the short side is a curve, or the long side is a curve, and the short side is short.
  • the edges are straight lines, or both the long and short sides are curved.
  • the long side and the short side can be a smooth transition or a non-smooth transition.
  • the second concentrator 12 is disposed between the first concentrator and the optical fiber in the light collecting system, so that the concentrated spot of the sunlight collected by the first concentrator 11 can be coupled.
  • the solar light can be transmitted into the optical fiber 13 without changing the incident port area of the optical fiber 13; in addition, the moving trajectory of the spot concentrated by the first concentrator 11 is curved.
  • the light entrance 121 of the second concentrator 12 is generally narrow and long, and the edge of the light entrance 121 includes a long side and a short side, and the sunlight is concentrated on the light entrance 121 of the second concentrator 12.
  • the spot moves on the light entrance 121, and the velocity of each of the squeezing movements on the long side is greater than the component on the short side; this ensures that the moving trajectory of the concentrated spot completely falls on the second concentrator 12
  • the same in the light entrance 121 reduces the area of the light entrance 121 of the second concentrator 12, so that the light collecting system can extend the daylight output of the light collecting system while the light collecting system is stationary, and increase Light collection system Flux lose.
  • the light exit 122 of the second concentrator 12 is coupled to the optical fiber 13 to transmit sunlight into the optical fiber 13.
  • the second concentrator 12 can be coupled to a fiber.
  • the light exit 122 of the second concentrator 12 is smaller than the incident end surface 31 of the optical fiber 13 so that the sunlight collected by the second concentrator 12 can be completely transmitted into the optical fiber 13.
  • the incident end face 31 of the optical fiber 13 is circular, and the light exit 122 of the second concentrator 12 is a square inscribed with the incident end face 31 of the optical fiber 13.
  • the second concentrator 12 may also be coupled to at least two optical fibers.
  • at least two optical fibers are inserted
  • the end faces 31 are closely spliced to each other, and the area of the light exit 122 of the second concentrator 12 is smaller than the area enclosed by the edges of the incident end faces 31 of at least two optical fibers, so that the sunlight collected by the second concentrator 12 can be as far as possible. More access to the fiber 13 is transmitted.
  • FIG. 3 is a schematic view of the light exit 122 of the second concentrator 12 and the incident end face 31 of the optical fiber 13.
  • the light exit 122 of the second concentrator 12 is coupled to the four optical fibers, wherein the incident end faces 31 of the four optical fibers are all circular, and the two ends are closely spliced.
  • the light exit 122 of the second concentrator 12 has a square shape, and each vertex of the light exit port 122 is located on the edge of the incident end surface 31 of one optical fiber.
  • the shape of the light entrance port 121 may be regular or irregular.
  • Figures 4, 5 and 6 are schematic views of the shape of the light entrance 121 of the second concentrator 12 in the light collecting system of Figure 1 respectively.
  • the light entrance 121 of the second concentrator 12 has a rectangular or elliptical shape; or the light entrance 121 is elongated, and the long side of the light entrance 121 is translated to the concentrated light spot at the light entrance 121.
  • the long side of the light entrance 121 can coincide with the moving track.
  • the above is merely an example and is not limiting.
  • the second concentrator 12 has various configurations.
  • the second concentrator 12 is composed of a compound parabolic reflector. This reduces the extent to which the solar light increases the amount of optical expansion in the second concentrator 12.
  • the second concentrator 12 may also be formed by other hollow reflecting surfaces, which is not limited herein.
  • the second concentrator 12 is composed of a transparent medium having a refractive index greater than 1, and the solar light is totally reflected in the second concentrator 12; or, the side of the second concentrator 12 The outer surface of the wall is covered with a reflective film.
  • the sunlight is reflected from the light entrance port 121 in the second concentrator 12 a plurality of times and then exits from the light exit port 122 into the optical fiber 13.
  • the second concentrator 12 is composed of a transparent medium having a refractive index greater than 1, and the second concentrator 12 and the optical fiber 1
  • a transparent medium having a refractive index greater than 1 is filled between the incident end faces 31 of 3. This reduces the interface loss generated by the sunlight between the second concentrator 12 and the optical fiber 13.
  • the second concentrator 12 and the optical fiber 13 are integrally formed, so that the second concentrator 12 can be avoided. There is an air gap between the incident end face 31 of the optical fiber 13 to reduce the interface loss.
  • the first concentrator 11 is a collecting lens, a collecting lens and a second concentrator 12
  • a field lens (not shown) is further disposed, wherein the focal length of the field lens is equal to the focal length of the collecting lens; the light beam emitted from the first concentrator 11 is incident on the second concentrator 12 after passing through the field lens. Since the field mirror can make the central rays of the different engraved beams parallel to the optical axis, the overall beam divergence angle becomes smaller, thereby reducing the optical expansion of the total incident beam, so that the system can transmit more Luminous flux.
  • the second concentrator 12 is a solid body, and the second concentrator 12 and the field lens are integrally formed.
  • the light entrance 121 of the second concentrator 12 has a curvature such that the second concentrator 12 also functions as a field lens.
  • the light collecting system may further include an automatic tracking device (not shown) for detecting the position of the concentrated spot on the light entrance 121 of the second concentrator 12, and collecting The light spot is partially or completely removed from the light entrance 121 ⁇ , and the first concentrator 11, the second concentrator 12 and the optical fiber 13 are automatically adjusted to rotate in the same direction as the sunlight changes, so that the optical axes of the first concentrator 11 are parallel. In the sun.
  • an automatic tracking device for detecting the position of the concentrated spot on the light entrance 121 of the second concentrator 12, and collecting The light spot is partially or completely removed from the light entrance 121 ⁇ , and the first concentrator 11, the second concentrator 12 and the optical fiber 13 are automatically adjusted to rotate in the same direction as the sunlight changes, so that the optical axes of the first concentrator 11 are parallel. In the sun.
  • the automatic tracking device due to the arrangement of the automatic tracking device, the area of the light entrance 121 of the second concentrator 12 can be reduced, further increasing the amount of light that the light collecting system can collect.
  • the disclosed system, apparatus, and method may be implemented in other manners.
  • the device embodiments described above are merely illustrative.
  • the division of cells is only a logical function division, and the actual implementation may have another division manner, for example, multiple units or components may be combined or may be integrated. Go to another system, or some features can be ignored, or not executed.
  • the mutual coupling or direct coupling or communication connection shown or discussed may be an indirect coupling or communication connection through some interface, device or unit, and may be electrical, mechanical or otherwise.

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Abstract

一种光收集系统，该光收集系统包括在光路上依次排列的第一集光器(11)、第二集光器(12)以及光纤(13)；第二集光器(12)包括入光口(121)和出光口(122)，出光口(122)与光纤(13)耦合，第一集光器(11)用于将太阳光汇聚至第二集光器(12)的入光口(121)，第二集光器(12)用于将入射的太阳光收集至光纤(13)内传输；入光口(121)的边缘包括长边和短边，太阳光在第二集光器(12)的入光口(121)上形成的汇聚光斑在入光口(121)上移动，且汇聚光斑每个时刻移动的速度在长边上的分量大于在短边上的分量。上述光收集系统能够在光收集系统静止情况下延长所能输出阳光的时间，并增大光收集系统所收集的光通量。

Description

说明书 发明名称：一种光收集系统 技术领域
[0001] 本发明涉及照明技术领域， 具体涉及一种光收集系统。
[0002] 背景技术
[0003] 现有的太阳光照明系统中， 太阳光经透镜聚焦到光纤的一个端面上， 从而耦合 进入光纤中传输， 并在需要照明的地方从光纤的另一端输出。 在光纤输出的端 面处可进一步设置照明灯头， 根据不同的照明需求， 将输出光进行整形。 光纤 的口径很小， 一般只有 lmm~3mm。 这种太阳光照明系统需要跟踪装置， 使透镜 光轴一直平行于阳光。
[0004] 如果没有跟踪装置， 由于太阳会一直运行， 当阳光与透镜光轴有一定夹角吋， 阳光的聚焦光斑将偏离焦点位置， 从而移出光纤端面， 或当夹角大到一定程度 吋， 聚焦光斑将完全在光纤端面以外， 造成系统没有任何光输出。
[0005] 发明内容
[0006] 本发明实施例提供了一种光收集系统， 能够在光收集系统静止情况下延长所能 输出阳光的吋间， 并增大光收集系统所收集的光通量， 本发明的光收集系统包 括：
[0007] 在光路上依次排列的第一集光器、 第二集光器以及光纤；
[0008] 第二集光器包括入光口和出光口， 出光口与光纤耦合， 第一集光器用于将太阳 光汇聚至第二集光器的入光口， 第二集光器用于将入射的太阳光收集至光纤内 传输；
[0009] 入光口呈窄长条状， 入光口的边缘包括长边和短边， 太阳光在第二集光器的入 光口上形成的汇聚光斑在入光口上移动， 且汇聚光斑每个吋刻移动的速度在长 边上的分量大于在短边上的分量。
[0010] 一种实施例中， 第二集光器的入光口呈长方形或椭圆形；
[0011] 或者， 入光口的长边平移至汇聚光斑在入光口上的移动轨迹吋， 入光口的长边 与移动轨迹重合。 [0012] 一种实施例中， 第二集光器的出光口与一条光纤耦合， 且第二集光器的出光口 小于光纤的入射端面。
[0013] 一种实施例中， 光纤的入射端面呈圆形， 第二集光器的出光口为与光纤的入射 端面内接的正方形。
[0014] 一种实施例中， 第二集光器的出光口与至少两条光纤耦合， 至少两条光纤的入 射端面相互紧密拼接， 第二集光器的出光口的面积小于至少两条光纤的入射端 面的边缘所围成的面积。
[0015] 一种实施例中， 第二集光器由复合抛物面聚光器反射面构成；
[0016] 或者， 第二集光器由折射率大于 1的透明介质构成， 太阳光在第二集光器内发 生全反射；
[0017] 或者， 第二集光器的侧壁外表面上覆盖有反射膜。
[0018] 一种实施例中， 第二集光器与光纤的入射端面之间填充有折射率大于 1的透明 介质。
[0019] 一种实施例中， 第一集光器为收集透镜， 收集透镜和第二集光器之间还设置有 场镜， 其中， 场镜的焦距等于收集透镜的焦距；
[0020] 第一集光器出射的光束经场镜后入射至第二集光器。
[0021] 一种实施例中， 第二集光器为实心体， 且第二集光器和场镜一体成型。
[0022] 一种实施例中， 光收集系统还包括自动跟踪装置， 自动跟踪装置用于检测所述 汇聚光斑在第二集光器的入光口上的位置， 并在汇聚光斑部分或者全部移出入 光口吋， 自动调节第一集光器、 第二集光器和光纤沿太阳光改变的方向同吋转 动， 使得第一集光器的光轴平行于太阳光。
[0023] 依据上述实施例的光收集系统， 由于通过在光收集系统中的第一集光器和光纤 之间设置有第二集光器， 这样可以将第一集光器所收集的太阳光的汇聚光斑耦 合到光纤中， 以能够在不改变光纤入射端口面积的情况下同吋保证太阳光能够 进入光纤内传输； 另外， 由于第一集光器所汇聚的光斑的移动轨迹呈弧线状， 而第二集光器的入光口呈窄长条状， 入光口的边缘包括长边和短边， 太阳光在 第二集光器的入光口上形成的汇聚光斑在入光口上移动， 且汇聚光斑每个吋刻 移动的速度在长边上的分量大于在短边上的分量， 使得能够保证汇聚光斑的移 动轨迹完全落在第二集光器的入光口内的同吋， 减小第二集光器的入光口的面 积， 能够在光收集系统静止情况下延长光收集系统所能输出阳光的吋间， 并增 大光收集系统能够传输的光通量。
[0024] 附图说明
[0025] 图 1为本发明的光收集系统的一个实施例的结构示意图；
[0026] 图 2为汇聚光斑的移动轨迹的示意图；
[0027] 图 3为第二集光器的出光口和光纤的入射端面的示意图；
[0028] 图 4、 图 5和图 6分别为图 1所示光收集系统中第二集光器的入光口的形状示意图 [0029] 具体实施方式
[0030] 本发明实施例提供了一种光收集系统， 能够在光收集系统静止情况下延长光收 集系统所能输出阳光的吋间， 并增大光收集系统所收集的光通量。
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案， 下面将结合本发明实施例中 的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述 的实施例仅仅是本发明一部分的实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中 的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例， 都应当属于本发明保护的范围。
[0032] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 "包括 "和"具有"以及它们的 任何变形， 意图在于覆盖不排他的包含， 例如， 包含了一系列步骤或单元的过 程、 方法、 系统、 产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元， 而是可 包括没有清楚地列出的或对于这些过程、 方法、 系统、 产品或设备固有的其它 步骤或单元。
[0033] 请参阅图 1， 图 1为本发明的光收集系统的一个实施例的结构示意图。 本实施例 中， 光收集系统包括在光路上依次排列的第一集光器 11、 第二集光器 12以及光 纤 13。
[0034] 第二集光器 12包括入光口 121和出光口 122， 出光口 122与光纤 13耦合。 第一集 光器 11用于将太阳光汇聚至第二集光器 12的入光口 121。 具体的， 该第一集光器 11可以是聚焦透镜。 当然， 上述仅为举例， 并不作限制。 [0035] 第二集光器 12用于将入射的太阳光收集至光纤 13内传输。 实际运用中， 第一集 光器 11将太阳光聚焦到第二集光器 12的入光口 121吋， 由于太阳光随着吋间的推 移会改变方向， 导致经第一集光器 11汇聚到第二集光器 12的入光口 121上的汇聚 光斑会随着吋间的推移而移动。 如图 2所示， 图 2为汇聚光斑的移动轨迹的示意 图。 汇聚光斑 21在第二集光器 12的入光口 121上的移动轨迹 22总体呈弧线状。
[0036] 本实施例中， 第二集光器 12的入光口 121总体呈窄长条状， 入光口 121的边缘包 括长边和短边， 太阳光在第二集光器 12的入光口 121上形成的汇聚光斑在入光口 121上移动， 且汇聚光斑每个吋刻移动的速度在长边上的分量大于在短边上的分
[0037] 需注意的是， 本实施例中， 入光口 121的长边和短边并不一定均为直线， 也有 可能长边为直线， 短边为曲线， 或者， 长边为曲线， 短边为直线， 或者， 长边 和短边均为曲线。 且长边和短边之间可以为平滑过渡也可以为非平滑过渡。
[0038] 本实施例中， 通过在光收集系统中的第一集光器和光纤之间设置第二集光器 12 ， 这样可以将第一集光器 11所收集的太阳光的汇聚光斑耦合到光纤 13中， 以能 够在不改变光纤 13入射端口面积的情况下同吋保证太阳光能够进入光纤 13内传 输； 另外， 第一集光器 11所汇聚的光斑的移动轨迹呈弧线状， 而第二集光器 12 的入光口 121总体呈窄长条状， 入光口 121的边缘包括长边和短边， 太阳光在第 二集光器 12的入光口 121上形成的汇聚光斑在入光口 121上移动， 且汇聚光斑每 个吋刻移动的速度在长边上的分量大于在短边上的分量； 这样能够保证汇聚光 斑的移动轨迹完全落在第二集光器 12的入光口 121内的同吋， 减小第二集光器 12 的入光口 121的面积， 这样能够在光收集系统静止情况下延长光收集系统所能输 出阳光的吋间， 并增大光收集系统能够传输的光通量。
[0039] 本实施例中， 第二集光器 12的出光口 122与光纤 13耦合， 以将太阳光传输到光 纤 13内。 具体的， 第二集光器 12可以和一条光纤耦合。 优选的， 第二集光器 12 的出光口 122小于光纤 13的入射端面 31， 以使得第二集光器 12收集的太阳光能够 完全进入光纤 13内传输。 例如， 光纤 13的入射端面 31呈圆形， 第二集光器 12的 出光口 122为与光纤 13的入射端面 31内接的正方形。
[0040] 或者， 第二集光器 12也可以与至少两条光纤耦合。 优选的， 至少两条光纤的入 射端面 31相互紧密拼接， 第二集光器 12的出光口 122的面积小于至少两条光纤的 入射端面 31的边缘所围成的面积， 以使得第二集光器 12收集的太阳光能够尽量 多的进入光纤 13内传输。 例如， 如图 3所示， 图 3为第二集光器 12的出光口 122和 光纤 13的入射端面 31的示意图。 第二集光器 12的出光口 122与四条光纤耦合， 其 中， 该四条光纤的入射端面 31均呈圆形， 且两两紧密拼接。 第二集光器 12的出 光口 122呈方形， 且出光口 122的每个顶点分别位于一条光纤的入射端面 31的边 缘上。
[0041] 本实施例中， 所述入光口 121的形状可以是规则的也可以是不规则的。 例如， 如图 4、 图 5和图 6所示， 图 4、 图 5和图 6分别为图 1所示光收集系统中第二集光器 12的入光口 121的形状示意图。 本实施例中， 第二集光器 12的入光 121口呈长方 形或者椭圆形； 或者， 入光口 121呈长条状， 且入光口 121的长边平移至汇聚光 斑在入光口 121上的移动轨迹吋， 入光口 121的长边能够与该移动轨迹重合。 当 然， 上述近仅为举例， 并不做限制。
[0042] 第二集光器 12有多种结构方式， 例如， 在另一实施例中， 第二集光器 12由复合 抛物面聚光器 (Compound Parabolic Concentrator)反射面构成。 这样可以减少太阳 光在第二集光器 12内增大光学扩展量的程度。 当然， 第二集光器 12还可以是由 其他的空心反射面构成， 在此不作限制。
[0043] 在另一实施例中， 第二集光器 12由折射率大于 1的透明介质构成， 太阳光在第 二集光器 12内发生全反射； 或者， 第二集光器 12的侧壁外表面上覆盖有反射膜 。 这样， 太阳光在第二集光器 12内从入光口 121经多次反射后从出光口 122出射 至光纤 13内。
[0044] 优选的， 第二集光器 12由折射率大于 1的透明介质构成， 第二集光器 12与光纤 1
3的入射端面 31之间填充有折射率大于 1的透明介质。 这样可以降低太阳光在第 二集光器 12和光纤 13之间产生的界面损耗。
[0045] 或者， 在第二集光器为实心体的情况下， 在另一实施例中， 优选的， 第二集光 器 12和光纤 13—体成型， 这样可以避免第二集光器 12和光纤 13的入射端面 31之 间有空气隙， 减小界面损耗。
[0046] 本实施例中， 优选的， 第一集光器 11为收集透镜， 收集透镜和第二集光器 12之 间还设置有场镜 （图未示） ， 其中， 场镜的焦距等于收集透镜的焦距； 第一集 光器 11出射的光束经场镜后入射至第二集光器 12。 由于场镜可以使不同吋刻的 汇聚光束的中心光线都平行于光轴， 从而使整体的光束发散角变小， 进而减小 总的入射光束的光学扩展量， 以使系统可传输更多的光通量。
[0047] 优选的， 第二集光器 12为实心体， 且第二集光器 12和场镜一体成型。 例如， 第 二集光器 12的入光口 121具有一定的曲率， 以使得第二集光器 12还起到场镜的作 用。
[0048] 本实施例中， 光收集系统还可以包括自动跟踪装置 （图未示） ， 自动跟踪装置 用于检测汇聚光斑在第二集光器 12的入光口 121上的位置， 并在汇聚光斑部分或 者全部移出入光口 121吋， 自动调节第一集光器 11、 第二集光器 12和光纤 13沿太 阳光改变的方向同吋转动， 使得第一集光器 11的光轴平行于太阳光。 这样， 由 于自动跟踪装置的设置， 可以减小第二集光器 12的入光口 121的面积， 进一步增 大光收集系统能够收集的光通量。
[0049] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到， 为描述的方便和简洁， 上述描述的系 统， 装置和单元的具体工作过程， 可以参考前述方法实施例中的对应过程， 在 此不再赘述。
[0050] 在本申请所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露的系统， 装置和方法， 可以通过其它的方式实现。 例如， 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 例如， 单元的划分， 仅仅为一种逻辑功能划分， 实际实现吋可以有另外的划分 方式， 例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统， 或一些特征 可以忽略， 或不执行。 另一点， 所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或 通信连接可以是通过一些接口， 装置或单元的间接耦合或通信连接， 可以是电 性， 机械或其它的形式。
[0051] 以上所述， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽管参 照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术 特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本 发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种光收集系统， 其特征在于， 包括在光路上依次排列的第一集光器
(11)、 第二集光器 (12)以及光纤 (13);
所述第二集光器 (12)包括入光口（121)和出光口（122)， 所述出光口 (122 )与光纤 (13)耦合， 所述第一集光器 (11)用于将太阳光汇聚至所述第二 集光器 (12)的入光口 (121)， 所述第二集光器 (12)用于将入射的太阳光 收集至所述光纤 (13)内传输；
所述入光口 (121)呈窄长条状， 所述入光口 (121)的边缘包括长边和短 边， 太阳光在所述第二集光器 (12)的入光口 (121)上形成的汇聚光斑在 所述入光口 (121)上移动， 且所述汇聚光斑每个吋刻移动的速度在所 述长边上的分量大于在所述短边上的分量。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的光收集系统， 其特征在于， 所述入光口 (121)呈 长方形或椭圆形；
或者， 所述入光口 (121)的长边平移至所述汇聚光斑在所述入光口 (121
)上的移动轨迹吋， 所述入光口 (121)的长边与所述移动轨迹重合。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的光收集系统， 其特征在于， 所述出光口 (122)与 一条光纤耦合， 且所述出光口 ( 122)小于所述光纤的入射端面。
[权利要求 4] 根据权利要求 3所述的光收集系统， 其特征在于， 所述光纤的入射端 面呈圆形， 所述出光口 (122)为与所述光纤的入射端面内接的正方形
[权利要求 5] 根据权利要求 1所述的光收集系统， 其特征在于， 所述出光口 (122)与 至少两条光纤耦合， 所述至少两条光纤的入射端面相互紧密拼接， 所 述出光口 ( 122)的面积小于所述至少两条光纤的入射端面的边缘所围 成的面积。
[权利要求 6] 根据权利要求 1所述的光收集系统， 其特征在于， 所述第二集光器 (12
)由复合抛物面聚光器反射面构成；
或者， 所述第二集光器 (12)由折射率大于 1的透明介质构成， 太阳光 在所述第二集光器 (12)内发生全反射； 或者， 所述第二集光器 (12)的侧壁外表面上覆盖有反射膜。
[权利要求 7] 根据权利要求 6所述的光收集系统， 其特征在于， 所述第二集光器 (12
)与所述光纤 (13)的入射端面之间填充有折射率大于 1的透明介质。
[权利要求 8] 根据权利要求 1所述的光收集系统， 其特征在于， 所述第一集光器 (11
)为收集透镜， 所述收集透镜和所述第二集光器 (12)之间还设置有场镜
， 其中， 所述场镜的焦距等于所述收集透镜的焦距； 所述第一集光器 (11)出射的光束经所述场镜后入射至所述第二集光器 (
12)。
[权利要求 9] 根据权利要求 8所述的光收集系统， 其特征在于， 所述第二集光器 (12
)为实心体， 且所述第二集光器 (12)和所述场镜一体成型。
[权利要求 10] 根据权利要求 1所述的光收集系统， 其特征在于， 还包括自动跟踪装 置， 所述自动跟踪装置用于检测所述汇聚光斑在所述第二集光器 (12) 的入光口 (121)上的位置， 并在所述汇聚光斑部分或者全部移出所述 入光口 (121)吋， 自动调节所述第一集光器 (11)、 第二集光器 (12)和所 述光纤 (13)沿太阳光改变的方向同吋转动， 使得所述第一集光器 (11) 的光轴平行于太阳光。
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