ОПТОПАРА С ЭЛЛИПСОИДАЛЬНЫМ ОТРАЖАТЕЛЕМ
OPTOCOUPLER WITH ELLIPSOIDAL REFLECTOR

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.: Энергоатоиздат, 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 содержащей источник света, фотопреобразователь, корпус, в качестве источника света источника света используется ксеноновая лампа, в качестве фотопреобразователя - батарея солнечных элементов, корпус выполнен в виде трубы из диэлектрического материала на внешней боковой поверхности которого имеются распределители потенциалов, дополнительно включен растр, эллипсоидальный отражатель, растр, и батарея солнечных элементов расположены на одной оси, совпадающей с осью корпуса, выполненного в виде трубы, в одном торце корпуса расположен эллипсоидальный отражатель, растр и ксеноновая лампа, а во втором торце - батарея солнечных элементов, а ксеноновая лампа расположена вдоль оптической оси эллипсоидального отражателя, в центре которого имеется отверстие куда входит один электрод ксеноновой лампы.
На чертеже показана предлагаемая оптопара с эллипсоидальным отражателем.
Она содержит ксеноновую лампу 1, эллипсоидальный отражатель 2, растр 3, корпус 4 выполненный в виде трубы из диэлектрического материала на внешней боковой поверхности которого имеются распределители потенциалов, батарею солнечных элементов 5.
При отсутствии электрического тока на выходе оптопара отсутствует электрический ток.
При поступлении электрического тока на ксеноновую лампу 1 оптическое излучение отраженное от эллипсоидального отражателя 2 поступает на раст 3, пройдя раст далее через корпус 4, выполненный в виде трубы из диэлектрического материала на внешней боковой поверхности которого имеются распределители потенциалов, поступает на батарею солнечных элементов 5. В батарее солнечных элементов 5 световое излучение преобразовывается в электрический ток и через выводы батарее солнечных элементов 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 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.
g
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 (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.