專利名稱:一種陽光輸送機(jī)中聚受光接口器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種匯聚太陽光進(jìn)入光導(dǎo)纖維的陽光輸送機(jī)中聚受光接口器。
背景技術(shù):
開發(fā)利用以太陽能為代表的新能源已經(jīng)成為人類解決能源危機(jī)的有效方法之一, 也已作為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的能源基本決策。盡管世界各國先后都在投入大量的人力物 力對此進(jìn)行研究,但是至今除了在太陽能熱水器為代表的低溫度區(qū)段得到一定應(yīng)用外,其 它方面應(yīng)用并未有大的進(jìn)展。就是在光伏發(fā)電方面,例如利用太陽光發(fā)電后再來照明,則其 利用總效率僅為6%左右。然而如果試想將1000W/m2的太陽能有效的匯聚在碗口大的平面 范圍內(nèi),則相當(dāng)于1000W電爐的能量,那么不管是直接用于照明或者光伏和光熱發(fā)電等,使 用起來都是很方便的。所以通過聚光的方法提高太陽能密度是推廣太陽能應(yīng)用的有效方法之
ο目前所使用的“陽光輸送機(jī)”配備有高精度自動跟蹤系統(tǒng)的由玻璃平凸透鏡組構(gòu) 成的聚光體將太陽光匯聚后,通過各自的聚受光接口器(受光體光纖接受匯聚太陽光的裝 置)直接進(jìn)入光導(dǎo)纖維組并輸送到需要照明的地方再發(fā)射出去。但是在陽光輸送機(jī)使用的 過程中,由于聚光后在聚受光接口處光導(dǎo)纖維的溫度太高以致于使塑料光纖受熱變形甚至 處于溶融狀態(tài),從而使得陽光輸送機(jī)無法正常工作。所以必須有效降低聚光接口處的溫度 在65°C以下,才能保證塑料光導(dǎo)纖維正常工作的環(huán)境溫度條件。由于聚光使用的太陽光經(jīng)過直徑100毫米玻璃平凸透鏡匯聚到其直徑為2毫米的 聚光接口區(qū)域,直接進(jìn)入直徑為2毫米的塑料光導(dǎo)纖維中并被以全反射的方式輸送到需要 照明的地方。聚光接口器的作用是調(diào)整并固定光導(dǎo)纖維入端處于焦點(diǎn)處,以便順利接收匯 聚的太陽光。其聚光面積比例達(dá)到(π*502)/(π*12) = 2500(倍)。從而導(dǎo)致聚光接口區(qū) 域的溫度大幅度上升,最高可達(dá)到95°C,所以塑料光導(dǎo)纖維融溶必不可免。而如果采用溶點(diǎn) 更高的玻璃材料的光導(dǎo)纖維成本又太大,給產(chǎn)品的推廣應(yīng)用帶來一定困難。所以有效降低 受光接口區(qū)域的溫度就成為該產(chǎn)品能否投入市場的關(guān)鍵技術(shù)所在。因?yàn)榧t外光是造成溫度上升的主要原因,發(fā)明人也曾經(jīng)試驗(yàn)利用過濾紅外光的濾 光片來降低受光接口處的溫度,雖然效果不錯,但是同樣存在明顯的成本上升問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)有效散熱,進(jìn)而達(dá)到降低受光接口區(qū)域的溫度的 陽光輸送機(jī)中聚受光接口器。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括金屬材料制成的基板以及開設(shè) 在基板上的與聚受光接口相適應(yīng)的通孔,所述的聚受光接口包括頂蓋以及與頂蓋設(shè)置為一 體的穿過基板通孔的連桿,在連桿外側(cè)開設(shè)有螺紋,聚受光接口通過螺母固定在基板上,所 述的頂蓋和連桿上均開設(shè)有使塑料光導(dǎo)纖維通過的中心孔。
本發(fā)明的連桿上開設(shè)有四條對稱的收縮縫,經(jīng)圓錐形螺母對插入中心孔的塑料光 導(dǎo)纖維固定;中心孔的形狀為一漏斗形,且漏斗形的上部角度α大于等于聚光透鏡的入射本發(fā)明為了有效的提高散熱效果,降低受光接口處的溫度,將基板由原來的高壓 絕緣板替換成導(dǎo)熱性能良好金屬材料,從而使得既作為聚光接口器的固定基體的功能,同 時更重要的是作為一個理想的散熱片,而受光接口器與基板固定一起作為一個散熱整體, 使得散熱效果更理想。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1,本發(fā)明包括金屬材料制成的基板以及開設(shè)在基板上的與聚受光接口器 相適應(yīng)的通孔,所述的聚受光接口器包括頂蓋1以及與頂蓋1設(shè)置為一體的穿過基板通孔 的連桿2,在連桿2外側(cè)開設(shè)有螺紋,所述的頂蓋1和連桿2上均開設(shè)有使塑料光導(dǎo)纖維通 過的中心孔3,專門設(shè)計(jì)、具有良好導(dǎo)熱性能的大直徑頂蓋1直徑為d (直徑約為35mm左右) 通過螺母固定在金屬基板上,以實(shí)現(xiàn)良好的傳導(dǎo)和散熱功能;連桿2上開設(shè)有四條對稱的 收縮縫與圓錐形通過螺母實(shí)現(xiàn)對插入中心孔的塑料光導(dǎo)纖維的固定。所述的中心孔3的形 狀像一個漏斗,其中下部的直徑為2. Imm(對應(yīng)于直徑為2mm的光纖),而上部為一圓臺形 孔,并且其表面具有高的光潔度,其角度α應(yīng)該大于等于聚光透鏡的入射角,滿足這個條 件的目的是為了保證匯聚的太陽光都能夠通過漏斗后進(jìn)入塑料光導(dǎo)纖維的射入端[其中 α = arttg[(b/2-1.05)/a]彡 arttg[ (100/2)/160](其中 100/2mm 為平凸透鏡的半徑,而 且其焦距為160mm)。工作實(shí)例在夏天中午1點(diǎn)鐘,安裝原來的聚受光接口器與本發(fā)明的聚受光接口器進(jìn)行比較 試驗(yàn)。經(jīng)過1小時30分鐘的對比試驗(yàn),雖然原來的受光接口器由于安裝在金屬材料的后 基板上,相當(dāng)于增大了散熱面積,使得該區(qū)域的溫度比安裝在絕緣板上時下降了 15°C (下 降到80°C ),但是仍然導(dǎo)致塑料光纖射入端出現(xiàn)融溶狀態(tài);而采用本發(fā)明的的聚光接口器, 則使其受光區(qū)域的溫度下降到53°C以下,完全滿足了塑料光導(dǎo)纖維正常工作的環(huán)境溫度要 求。這個對比試驗(yàn)充分證明了本發(fā)明完全滿足了不增加產(chǎn)品成本的條件下通過巧妙 設(shè)計(jì)形成自然散熱方式將受光區(qū)域的溫度有效控制在塑料光纖所允許的溫度范圍,保證了 陽光輸送機(jī)的正常工作。
權(quán)利要求
一種陽光輸送機(jī)中聚受光接口器,其特征在于包括金屬材料制成的基板以及開設(shè)在基板上的與聚受光接口相適應(yīng)的通孔,所述的聚受光接口包括頂蓋(1)以及與頂蓋(1)設(shè)置為一體的穿過基板通孔的連桿(2),在連桿(2)外側(cè)開設(shè)有螺紋,聚受光接口通過螺母固定在基板上,所述的頂蓋(1)和連桿(2)上均開設(shè)有使塑料光導(dǎo)纖維通過的中心孔(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽光輸送機(jī)中聚受光接口器,其特征在于所述的連桿(2) 上開設(shè)有四條對稱的收縮縫,經(jīng)圓錐形螺母對插入中心孔(3)的塑料光導(dǎo)纖維固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽光輸送機(jī)中聚受光接口器,其特征在于所述的中心孔(3) 的形狀為一漏斗形,且漏斗形的上部角度α大于等于聚光透鏡的入射角。
全文摘要
一種陽光輸送機(jī)中聚受光接口器,包括金屬材料制成的基板以及開設(shè)在基板上的與聚受光接口相適應(yīng)的通孔,所述的聚受光接口包括頂蓋以及與頂蓋設(shè)置為一體的穿過基板通孔的連桿,在連桿外側(cè)開設(shè)有螺紋,聚受光接口通過螺母固定在基板上,所述的頂蓋和連桿上均開設(shè)有使塑料光導(dǎo)纖維通過的中心孔。本發(fā)明為了有效的提高散熱效果,降低受光接口處的溫度,將基板由原來的高壓絕緣板替換成導(dǎo)熱性能良好金屬材料,從而使得既作為聚光接口器的固定基體的功能,同時更重要的是作為一個理想的散熱片,而受光接口器與基板固定一起作為一個散熱整體,使得散熱效果更理想。
文檔編號G02B6/26GK101963686SQ20101027147
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者吳濤, 寧鐸, 張婷, 張磊, 盛戰(zhàn)魁, 黃建兵 申請人:陜西科技大學(xué)