[发明专利]一种太阳能会聚导光系统

权利要求书

1.一种太阳能会聚导光系统，其特征在于，包括会聚透镜阵列和光纤(2)，太阳光经会聚透镜阵列后会聚到与每个会聚透镜(1)相对应的光纤(2)中进行传输，所述会聚透镜阵列由(2n_x+1)×(2n_y+1)个会聚透镜(1)沿东西方向和南北方向排布组成，东西方向上的会聚透镜(1)的行数为(2n_x+1)，南北方向上的会聚透镜(1)的列数为(2n_y+1)，n_x，n_y均为大于等于2的正整数；同一行会聚透镜(1)的中心处于一圆周上，且会聚透镜(1)的主轴相交于圆心位置；同一列会聚透镜(1)的中心处于一圆周上，且会聚透镜(1)的主轴相交于圆心位置；

所述光纤(2)的聚光端位于相对应的会聚透镜(1)的焦点位置，所述光纤(2)的轴线与相对应的会聚透镜(1)的主轴重叠；

所述会聚导光系统配有追踪定位装置，所述追踪定位装置的定位对象为太阳光和会聚透镜阵列中的中心会聚透镜(1)，所述会聚导光系统跟随追踪定位装置同步运动；

所述会聚透镜阵列的会聚透镜(1)的数量满足：

其中，δ_x为每行会聚透镜(1)中的相邻两个会聚透镜(1)的主轴之间的夹角，δ_y为每列会聚透镜(1)中的相邻两个会聚透镜(1)的主轴之间的夹角，R为纤芯(4)的半径，r为平行太阳光经会聚透镜(1)会聚的弥散斑半径，f为会聚透镜(1)的焦距；

所述会聚透镜阵列中边角会聚透镜(1)与中心会聚透镜(1)的夹角范围为：

tan²(n_xδ_x+β)+tan²(n_xδ_y+β)≤tan²(ω_e)，β为由于追踪定位装置的定位误差而产生的太阳光与中心会聚透镜(1)主轴之间的最大偏角，最大入射偏角ω_e为单个会聚透镜(1)达到系统允许的最低耦合效率η时，其对应的入射光线与会聚透镜(1)的主轴之间的夹角；

其中，最大入射偏角ω_e和单个会聚透镜(1)最低耦合效率η二者服从公式：

其中d_e＝f×tan(ω_e)

其中d_e为入射光线与会聚透镜(1)的主轴之间的夹角从0变为最大偏角时，弥散斑在焦平面上的横向偏移量。

2.根据权利要求1所述的太阳能会聚导光系统，其特征在于，所述会聚透镜(1)的焦距满足：

其中，NA为光纤(2)的数值孔径，D为会聚透镜(1)的直径。

3.根据权利要求2所述的太阳能会聚导光系统，其特征在于，所述会聚透镜(1)的焦距满足：

其中，NA为光纤(2)的数值孔径，D为会聚透镜(1)的直径。

4.根据权利要求1所述的太阳能会聚导光系统，其特征在于，会聚透镜(1)和光纤(2)的选择，服从耦合匹配原则，即平行太阳光经会聚透镜(1)会聚的弥散斑半径r应不大于纤芯(4)的半径R，即r≤R。