Оптопара с трубчатой ксеноновой лампой

Изобретение относится к технике преобразования световой энергии в электрическую. Оптопара содержит источник света, фотопреобразователь, корпус. В качестве источника света использована трубчатая шаровая ксеноновая лампа, в качестве фотопреобразователя - батарея солнечных элементов. Корпус выполнен в виде трубы из прозрачного диэлектрического материала. На внешней боковой поверхности трубы из прозрачного диэлектрического материала расположена батарея солнечных элементов, крепление трубчатой ксеноновой лапы обеспечивается шайбами с помощью гаек, а шайбы к трубе из прозрачного диэлектрического материала - с помощью винтов. Подключение оптопары к цепи питания обеспечивается через электроды трубы трубчатой ксеноновой лампы. Выводами оптопары являются выводы батареи солнечных элементов, ксеноновая лампа расположена на оси корпуса. Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей оптопары путем увеличения ее мощности и электрической прочности. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике преобразования световой энергии в электрическую.

Известна резистивная оптопара, состоящая из источника света, фотопреобразователя и корпуса, между которыми имеется оптическая связь и обеспечена электрическая изоляция. В качестве фотопреобразователя в этой оптопаре используется фоторезистор или полупроводниковый резистор. Источником света в резистивной оптопаре может служить сверхминиатюрная лампочка накаливания (Иванов В.И. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник / В.И. Иванов, А.И. Аксенов, A.M. Юшин - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 448 с, с. 309.

Это устройство обладает низкой выходной мощностью из-за использования источника света с малой мощностью и фотопреобразователя, рассчитанного на преобразования светового излучения малой мощности и низкой электрической прочности из-за малого расстояния между источником света и фотопреобразователем.

Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей оптопары путем увеличения ее мощности и электрической прочности.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в оптопаре с трубчатой ксеноновой лампой, содержащей источник света, фотопреобразователь, корпус, в качестве источника света источника света использована трубчатая шаровая ксеноновая лампа, в качестве фотопреобразователя - батарея солнечных элементов, корпус выполнен в виде трубы из прозрачного диэлектрического материала, дополнительно включены две шайбы, винты, на внешней боковой поверхности трубы из прозрачного диэлектрического материала расположена батарея солнечных элементов, крепление трубчатой ксеноновой лапы обеспечивается шайбами с помощью гаек, а шайбы к трубе из прозрачного диэлектрического материала обеспечивается с помощью винтов, подключение оптопары к цепи питания обеспечивается через электроды трубы трубчатой ксеноновой лампы, выводами оптопары являются выводы батареи солнечных элементов, ксеноновая лампа расположена на оси корпуса.

На чертеже показана предлагаемая оптопара с трубчатой ксеноновой лампой.

Она содержит трубчатую ксеноновую лампу 1, трубы из прозрачного диэлектрического материала 2, батарея солнечных элементов 3, расположенные коаксиально на внешней боковой поверхности трубы из прозрачного диэлектрического материала. Крепление ксеноновой лапы обеспечивается шайбами 4 с помощью гаек 5, а шайбы 4 к кварцевой трубе обеспечивается с помощью винтов 6. К цепи питания оптопара обеспечивается через подключение электродов трубчатой ксеноновой лампы 7, выводами оптопары являются выводы батареи солнечных элеметов 8.

При отсутствии электрического тока на выходе оптопара отсутствует электрический ток.

При поступлении электрического тока на трубчатую ксеноновую лампу 1 оптическое излучение от нее через трубу из прозрачного диэлектрического материала 2 поступает на батарею солнечных элементов 3. В батарее солнечных элементов 3 световое излучение преобразовывается в электрический ток и через выводы батарее солнечных элементов 8 и далее передается потребителю.

Стрелками показан ход световых лучей.

Увеличение электрической прочности оптопары достигается за счет того, что благодаря предлагаемой конструкции оптопары увеличивается расстояние между источником света, в качестве которого используется трубчатая ксеноновая лампа 1, и ее фотопреобразователем, в качестве которого используется батарея солнечных элементов 5.

Увеличение выходной мощности оптопары достигается за счет использования в ее составе в качестве источника света трубчатой ксеноновой лампы 1, а в качестве фотопреобразователя батареи солнечных элементов 5.

При мощности ксеноновой лампы 150 Вт, при КПД преобразовании излучения лампы солнечными элементами ~70% мощность электрического тока на выходе оптопары может быть ~80 Вт с учетом потерь, возникающих при передаче оптического излучения от трубчатой ксеноновой лампы к батарее солнечных элементов. Для этого в качестве солнечных элементов, прежде всего, могут быть использованы многослойные структуры, обеспечивающие каскадное преобразование оптического излучения. Для этих целей могут быть использованы трех- и четырехкомпонентные соединения элементов III и V групп Периодической системы. Кроме того, могут быть использованы гетероструктуры с вариозной базой, когда на выходе создается широкозонное окно, соответствующее максимальной ширине спектра преобразовываемого излучения, а база имеет переменное по глубине значение ε_g (благодаря плавному изменению состава, уменьшающегося по мере углубления). Такие структуры можно получить, используя двойные, тройные и четвертные соединения на базе компонент, входящих в состав GaAs [Кирин И.Г. Потери энергии в источниках вторичного электропитания с системами гальванической развязки «Источник оптического излучения фотоэлектрический преобразователь» / Кирин И.Г. // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2014. №4. - С. 153-157]:

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявленная оптопара обладает более высокой выходной мощностью и более высокой электрической прочностью.

Оптопара с трубчатой ксеноновой лампой, содержащая источник света, фотопреобразователь, корпус, отличающаяся тем, что в качестве источника света использована трубчатая шаровая ксеноновая лампа, в качестве фотопреобразователя - батарея солнечных элементов, корпус выполнен в виде трубы из прозрачного диэлектрического материала, дополнительно включены две шайбы, винты, на внешней боковой поверхности трубы из прозрачного диэлектрического материала расположена батарея солнечных элементов, крепление трубчатой ксеноновой лапы обеспечивается шайбами с помощью гаек, а шайбы к трубе из прозрачного диэлектрического материала - с помощью винтов, подключение оптопары к цепи питания обеспечивается через электроды трубы трубчатой ксеноновой лампы, выводами оптопары являются выводы батареи солнечных элементов, ксеноновая лампа расположена на оси корпуса.