[發明專利]一種太陽能聚光接口裝置

有效

• 申請號: 201110258873.9
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102305961A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 寧鐸;張劍莉;辛登科;黃建兵;石秉恒
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G02B6/32
• 分類號: G02B6/32;G02B6/24;G02B6/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種太陽能聚光接口裝置，其特征在于：包括設置在同一光軸上的費涅爾透鏡(1)以及設置在該費涅爾透鏡(1)光路中的聚光接口器(2)，在聚光接口器(2)內自透過費涅爾透鏡(1)的光路中依次設置有雙凹形旋轉曲面透鏡(3)和光導纖維(4)；

所述的光導纖維(4)包括接收太陽能的漸縮結構的倒錐形變徑段(41)和等直徑段(42)，其中變徑段(41)固定在聚光接口器(2)內；

所述的費涅爾透鏡(1)與光導纖維(4)的距離即費涅爾透鏡(1)的焦距L與費涅爾透鏡(1)最大半徑R滿足式(1)入射角度要求：

arctg(R/L)＝α＜(α₀-γ+θ)????????????????(1)；

其中α為太陽光射經費涅爾透鏡進入雙凹透鏡的入射角度，α₀為等直徑光導纖維的最大允許接收角，θ為雙凹透鏡調整的太陽光線改變的角度，γ為光導纖維變徑段的變徑角度；

其中等直徑光纖的太陽能最大允許接收角α₀由下3式決定：

Y_min＝arcsin(n₃/n₁)

X_max＝π/2-Y_min

α₀＝arcsin(n₁sinX_max/n₀)

其中X為入射光線由空氣到光導纖維玻璃芯折射后的出射角，Y為該光線由光導纖維玻璃芯到光導纖維玻璃包層發生折射時的入射角，Z為該光線二次折射后的出射角，Y_min為入射光線發生全反射時的臨界角，當Y＞Y_min時，均可發生全反射，X_max為對應Y_min和α₀的一次折射出射角，n₀為空氣折射率，n₁為光導纖維折高折射率玻璃芯的折射率，n₃為光導纖維低折射率玻璃包層折射率；

漸縮結構的錐形變徑段(41)端部的面積等于入射太陽光透過費涅爾透鏡(1)經雙凹形旋轉曲面透鏡(3)后的聚焦區域的面積。

2.根據權利要求1所述的太陽能聚光接口裝置，其特征在于：所述的光導纖維變徑段的變徑角度γ由公式(2)確定：

tgγ＝(A-r)/B????(2)；

其中A是光導纖維變徑段的最大半徑，r是光導纖維正常直徑段的半徑，B為光導纖維變徑段的長度。

3.根據權利要求1所述的太陽能聚光接口裝置，其特征在于：所述的費涅爾透鏡為透射式點聚光。

4.根據權利要求1所述的太陽能聚光接口裝置，其特征在于：所述的聚光接口器設有收容雙凹形旋轉曲面透鏡(3)和光導纖維(4)的腔體。

5.如權利要求1所述的太陽能聚光接口裝置，其特征在于：所述光導纖維為石英光導纖維。