Рассмотрим основные светопотери в призменных концентра­торах (призмоконах) солнечного излучения [4.3]. Для выбранного типа призмоконов (рис. 4.1) общая концентрация излучения на по­верхности выхода определяется из геометрической концентрации К
и коэффициента пропускания, или в данном случае из оптического КПД (л)

т. S cos і • cos(/ + а) ,л

К= -77 =———— — І——— lrjt (4.9)

s sin а

где S и s — площади миделевого сечения падающего излучения и по­верхности выхода; і — угол падения излучения на переднюю поверх­ность призмокона; а — угол между передней и задней поверхностями призмокона.

С увеличением і и уменьшением а до amin изменяются гео­метрическая концентрация и оптический КПД, поэтому необходимо оптимизировать параметры призмокона для получения максималь­ного общего коэффициента концентрации.

Оптический КПД определяется из различных видов светопо-

терь

Лопт = Фвых/Фо = (1 — т,) (1 — т2) (1 — т3) (1 — т4) (1 — т5), (4.10)

где Ть т2, тз — коэффициенты светопотерь на френелевское отраже­ние от передней поверхности призмокона, на поглощение в мате­риале призмокона, на отражение от задней поверхности призмокона соответственно; Т4, Т5 — коэффициенты светопотерь при полном внутреннем отражении и выходе излучения.

Френелевское отражение на передней поверхности Коэффициент отражения при падении естественного неполя — ризованного излучения из воздуха в более плотную среду определя­ется по формуле:

где Л — угол преломления.

Потери на поглощение в материале призмокона Потери на поглощение зависят от оптической длины луча и показателя поглощения материала:

T21=e-kl, (4.12)

где к — показатель поглощения материала; 1 — оптическая длина пути луча.

Для определения общего коэффициента светопотерь на по­глощение необходимо проинтегрировать (4.12) по поверхности S и усреднить

s

t2=1/s J e_kldl. (4.13)

Интегрирование (4.13) может быть проведено с некоторыми упрощениями, изложенными в [4.3].

Светопотери при отражении от задней отражающей по­верхности

На задней поверхности призмокона излучение отражается от металлизированной плёнки, которую обычно выполняют из алюми­ния, серебра или других металлов химическим осаждением или ва­куумным напылением.

Если луч в процессе переотражения претерпит] отражений, то *4 = 1-пLp(im), (4.14)

где p(im) — интегральный коэффициент отражения для материала.

Светопотери при полном внутреннем отражении

При полном внутреннем отражении излучение выходит за границу поверхности на расстоянии % длины волны. Принято счи­тать, что т4 = 0, но для реальных объектов с загрязненной поверхно­стью имеют место потери света на диффузное рассеяние. Экспери­ментальные данные показывают следующие результаты: следы от пальцев рук в относительном значении 0,05, водяные брызги 0,08, после высыхания 0,03.

Потери при выходе излучения

Излучение подходит к поверхности выхода под разными уг­лами, в том числе и под углом полного внутреннего отражения (ча­стный случай) для перехода «призмокон — воздух». Чем меньше раз­ница показателей преломления сред перехода, тем больше фп. вн., тем меньше светопотери. Поэтому создают оптический контакт между материалом призмокона и приёмником излучения. Так для п = 1,51 и п = 1,44 (коэффициент преломления для оптического клея)

фп. ВН— 73 .