[發(fā)明專利]一種采用復(fù)眼透鏡的太陽光能收集及傳輸系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210064775.6
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102608741A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫杰;樊玉贏;馬斌;趙園園;安亮
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號: G02B19/00
• 分類號: G02B19/00;G02B3/00;G02B1/00;G02B6/02;G02B6/42;G02B7/02
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種采用復(fù)眼透鏡的太陽光能收集及傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽能是一種永不枯竭的清潔能源，太陽輻射通過大氣后，太陽輻射能量的99％以上分布在波長0.15pm-4.0pm之間，而90％以上又集中在波長0.4μm-2μm波長范圍，在可見光譜區(qū)約40％，在紅外光譜區(qū)約60％。目前已經(jīng)廣泛推廣使用的太陽灶采用凹面鏡或透鏡聚焦方法聚焦太陽光，但由于必須在凹面鏡的焦點處取用能量，凹面鏡的聚光面積不能制造得很大，否則使用受到影響。這種技術(shù)的另一個缺點是只能單獨使用不能串聯(lián)，聚焦能量密度低，不能在太陽光照能量密度較小的地方推廣。若能實現(xiàn)太陽能能量密度倍增和高效傳輸，必將極大拓展太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域。

公開號為CN101640502A的發(fā)明專利申請文件所公開的聚光太陽電池組件極具代表性。該電池組件中采用的點聚光菲涅爾透鏡已成為業(yè)界公認的聚光透鏡的最佳選擇。仍有許多公開了采用聚光菲涅爾透鏡作聚光透鏡的聚光光伏發(fā)電技術(shù)的參考文獻，在此不再贅述。但這些方法雖然解決了光能收集及轉(zhuǎn)化的問題，但都存在自己的缺陷，比如成本高，不能遠距離傳輸?shù)取?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種采用復(fù)眼透鏡的太陽光能收集及傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)將吸收光能的透鏡以復(fù)眼透鏡的形式組合，并通過光纖傳輸，以降低成本，達到大面積收集光能和能量的低損耗傳輸。

本發(fā)明提供的采用復(fù)眼透鏡的太陽光能收集及傳輸系統(tǒng)，包括光能聚集單元和光能傳輸單元；所述的光能聚集單元是由復(fù)眼透鏡構(gòu)成，光能傳輸單元是由光電耦合裝置和光纖構(gòu)成。

所述的復(fù)眼透鏡是由多塊單個小透鏡緊湊排列組成，整體制作在一塊玻璃板或其他透光材料上，復(fù)眼透鏡對光能進行收集，并將收集到的光能匯聚至光能傳輸單元。所述的玻璃板或其他透光材料形狀是半球形的，單個透鏡的焦點和球形材料的焦點重合。

所述的復(fù)眼透鏡上的部分或全部小透鏡的形狀可以為方形，也可以為多邊形，且大小可以相等，也可以不等。所述復(fù)眼透鏡上的單個小透鏡可以是球面，也可以是非球面，且各單個小透鏡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。

所述的光能傳輸單元由兩部分構(gòu)成，一部分是光電耦合裝置，另一部分是傳輸光能的光纖，光經(jīng)整個復(fù)眼透鏡匯聚到光電耦合裝置上，光電耦合裝置將太陽光能耦合至光纖。

該系統(tǒng)還可根據(jù)需要安裝光向檢測調(diào)節(jié)裝置，使復(fù)眼透鏡的頂部正對太陽方向。光向檢測調(diào)節(jié)裝置有等分圓的3個固定底座，各固定底座上端通過方向調(diào)節(jié)環(huán)與可伸縮的方向調(diào)節(jié)桿的一端連接，可伸縮的方向調(diào)節(jié)桿的另一端與支架連接，支架上端用于固定復(fù)眼透鏡；方向調(diào)節(jié)桿可伸長縮短，并可隨著方向調(diào)節(jié)環(huán)的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)復(fù)眼透鏡的整體方向，使復(fù)眼透鏡的頂部正對太陽方向，達到大面積收集光能和能量的低損耗傳輸?shù)奶攸c。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明將復(fù)眼透鏡與半球形的玻璃板或其他透光材料結(jié)合對光能進行匯聚，可大面積吸收光能，提高光能吸收效率，降低成本，通過光纖傳輸光能，達到能量的低損耗傳輸。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明一種采用復(fù)眼透鏡的太陽光能收集及傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是單個透鏡與光纖耦合器的光路示意圖。

圖3是光向檢測裝置

圖中，1單個小透鏡，2復(fù)眼透鏡，3光線，4光纖耦合器，5光纖，6聚焦透鏡，7支架，8方向調(diào)節(jié)桿，9方向調(diào)節(jié)環(huán)，10固定底座。

具體實施方式：

如圖1所示，一種采用復(fù)眼透鏡的太陽光能收集及傳輸系統(tǒng)，它主要包括光能聚集單元和光能傳輸單元；光能聚集單元是由復(fù)眼透鏡2構(gòu)成，單個小透鏡1為菲涅爾透鏡，也可為其他有聚光作用的透鏡構(gòu)成，光能傳輸單元是由光電耦合裝置和光纖5構(gòu)成，光電耦合裝置是光纖耦合器4，也可以是其他耦合裝置。復(fù)眼透鏡2上表面正對太陽，光纖耦合器4安裝在復(fù)眼透鏡2的焦點處，接收并傳輸光能。復(fù)眼透鏡2是由多塊單個小透鏡緊湊排列組成，整體制作在一塊玻璃板或其他透光材料上，且復(fù)眼透鏡2上的全部單個小透鏡1均為方形，且大小相等，復(fù)眼透鏡的部分或全部小透鏡的形狀也可以為多邊形，且大小可以相等，也可以不等。光經(jīng)整個復(fù)眼透鏡2匯聚到光纖耦合器4上，光纖耦合器4將太陽光能耦合至光纖5。

圖2是單個小透鏡與光纖耦合器的光路示意圖，從無限遠處發(fā)出的光經(jīng)聚焦透鏡6(亦即單個小透鏡)、光線3被聚焦到光纖耦合器4上，實現(xiàn)對光能的收集。