專利名稱：多級太陽聚光器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種聚光器，特別涉及一種將太陽光聚光后再聚光的兩級或多級
聚光器。
背景技術(shù)：
伴隨著化石能源日漸枯竭，及由此所產(chǎn)生的生態(tài)破壞和溫室效應日益嚴重，太陽能作為無污染、可再生的新能源已成為世界各國可持續(xù)發(fā)展的主要戰(zhàn)略決策之一。但是，太陽能能流密度低(約Ikw/ m2)的缺點成為利用太陽能的主要障礙之一。為了提高太陽能的能流密度低，可采用聚光的方式將太陽光聚集到太陽能電池上發(fā)電。以提高光電轉(zhuǎn)換效率和降低太陽能發(fā)電成本。因此，太陽能聚光光伏發(fā)電正獲得快速發(fā)展。太陽能聚光光伏發(fā)電主要由聚光器、吸收器、散熱系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)四大部分組成。 其中，聚光器按照聚光原理區(qū)分，可分為反射聚光和折射聚光兩大類，它們主要包括拋物面聚光鏡、槽形拋物面聚光器、圓錐反射聚光鏡、球面反射聚光鏡，菲涅爾透光鏡等。但這些聚光鏡基本為一次聚光(或稱一級聚光)，即聚光匯聚點只存在一個。普遍存在問題1.聚光倍數(shù)越高導致焦距越大，焦距越大導致聚光光線路徑越長，從而對太陽能跟蹤系統(tǒng)精度要求越高；2.聚光倍數(shù)越高，要求聚光鏡半徑和焦距越大，導致聚光器體積越龐大，不便于運輸和安裝，同時，大體積也要求更大更牢固的支架體系；3.聚光倍數(shù)越高，聚光鏡半徑越大， 導致聚光器的加工精度大大增加，進而增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種對太陽跟蹤系統(tǒng)要求相對較低、體積小、易制作、低成本的多級太陽聚光器。本實用新型為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種多級太陽聚光器，所述聚光器由若干個聚光裝置固定組成，所述聚光裝置包括槽型的聚光支架及若干個固定于聚光支架上方開口處的聚光鏡，所述聚光支架底部對應每個聚光鏡設有一聚光反射器，聚光支架的中間上、下面還設有光線接收器，利用凸透鏡、凹面反射鏡等聚光鏡形成首次聚光，然后將若干首次聚光通過聚光反射器再反射至同一位置形成二次聚光。作為本實用新型的進一步改進，所述聚光反射器包括反射支架及能夠軸向旋轉(zhuǎn)定位于反射支架上的平行光轉(zhuǎn)換器和平面反射鏡，所述平行光轉(zhuǎn)換器設于聚光鏡和平面反射鏡之間。作為本實用新型的進一步改進，所述平行光轉(zhuǎn)換器為凸透鏡或凹透鏡。作為本實用新型的進一步改進，所述聚光反射器包括反射支架及能夠軸向旋轉(zhuǎn)定位于反射支架上的曲面反射鏡。作為本實用新型的進一步改進，所述曲面反射鏡為凹面鏡或凸面鏡。作為本實用新型的進一步改進，所述聚光鏡為聚光鏡，所述聚光鏡的中間下端面設置一第一平面反射鏡，所述第一平面反射鏡的寬度為聚光鏡寬度的1/3 ；所述聚光支架底部對應聚光鏡中心位置設置一第二平面反射鏡，所述第二平面反射鏡的寬度為聚光鏡的 2/3。作為本實用新型的進一步改進，所述聚光鏡為聚光鏡，所述聚光鏡與聚光反射器之間還設置一聚光鏡。作為本實用新型的進一步改進，所述聚光鏡為凸透鏡、菲涅爾透鏡或凹透鏡。本實用新型的有益效果是本實用新型的的關(guān)鍵在于多級聚光方式，即將一束平行光通過聚光鏡形成一次聚光后，再通過聚光反射器反射至同一位置，形成再次聚光。而聚光反射器的兩種設計形式，使得一束聚焦光線輕易實現(xiàn)反射到指定位置。另外，為減少聚光裝置的厚度，這里增加凸透鏡或增加平面反光鏡的方法，使得體積再度縮小。從而，無需一次制造大體積、高精度、高追蹤要求的單聚焦聚光鏡。而這種聚光器的重復運用，又形成了多級聚光方式。且制作簡單、方便、易組裝、易運輸、成本低、太陽跟蹤系統(tǒng)要求相對較低、可制作相對較薄的高倍聚光鏡。

[0015]圖1為本實用新型中聚光裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖2為本實用新型聚光反射器的結(jié)構(gòu)圖之一；[0017]圖3為本實用新型聚光反射器的結(jié)構(gòu)圖之二；[0018]圖4為圖2中聚光反射器的光學原理示意圖；[0019]圖5為圖3中聚光反射器的光學原理示意圖；[0020]圖6為本實用新型中聚光裝置的改進結(jié)構(gòu)示意圖[0021]圖7為圖6的光學原理示意圖；[0022]圖8為本實用新型結(jié)構(gòu)的俯視圖；[0023]圖9為本實用新型多級聚光的光學原理示意圖。
具體實施方式
為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限定。圖1-9出示了本實用新型一種多級太陽聚光器的實施方式將同一規(guī)格的各聚光鏡3，如凸透鏡，菲涅爾透鏡，等按照圖8主結(jié)構(gòu)仰視圖安裝在圖8各方格中，圖8以9塊聚光裝置為例，可根據(jù)實際情況增加或減少方格數(shù)量，以調(diào)整聚光鏡數(shù)量，獲得需要的聚光倍數(shù)，圖1與圖6中虛線代表若干聚光鏡3，按照圖1通過聚光支架2連接聚光反射器4、光線接收器5。這里若聚光鏡3為聚光透鏡，則圖1上方正對太陽光，若聚光鏡3為凹面聚光鏡，則圖1下方正對太陽光。其中聚光反射器4作用為將聚光鏡3匯聚的光斑反射至光線接收器5的位置，以完成多股聚光的再聚光。當聚光反射器4將光線反射至光線接收器5時，為避免聚光反射器4相互遮擋光線，可調(diào)整聚光支架2上下距離；或調(diào)整聚光反射器4相對于光線接收器5的平面角度或垂直角度的分布，例如調(diào)整平面反射鏡43的高度，聚光鏡3焦點(圖8中各方塊中心點)的相對位置；或直接將光線接收器5位置往下移固定于聚光支架2。這里聚光反射器4有兩種結(jié)構(gòu)。[0028] 圖2為聚光反射器結(jié)構(gòu)一，反射支架41固定平面反射鏡43，反射支架41同時固定平行光轉(zhuǎn)換器42，并一起固定于聚光支架2上。平行光轉(zhuǎn)換器42作用為將聚光鏡3匯聚的光線轉(zhuǎn)換成平行光，這里平行光轉(zhuǎn)換器42有兩種實現(xiàn)方式。方式一平行光轉(zhuǎn)換器為凹透鏡，如圖4，將凹透鏡與聚光鏡3平行且同中心軸、焦點重合，則平行光經(jīng)聚光鏡3匯聚，再經(jīng)凹透鏡將轉(zhuǎn)化為平行光，最后經(jīng)平面反射鏡43可反射至光線接收器5 ；方式二，平行光轉(zhuǎn)換器為凸透鏡，將凹透鏡換成凸透鏡，但聚光鏡3與凸透鏡的距離調(diào)整為兩者焦距之和即可。 這里透鏡與聚光鏡3的大小關(guān)系為J1Zf2=IyV2，其中f\、f2分別為聚光鏡3與透鏡的焦距， I^r2分別為聚光鏡3與透鏡的半徑，因此，通過調(diào)整這四個參數(shù)，可控制輸出平行光光斑大圖3為聚光反射器結(jié)構(gòu)二。反射支架41固定曲面反射鏡44后一起固定于聚光支架2上。曲面反射鏡44的作用為將聚光鏡3匯聚的光線反射至光線接收器5的位置。這里曲面反射鏡也有兩種實現(xiàn)方式。方式一用凸面鏡將聚光鏡3的匯聚光線反射至光線接收器5 ；方式二，將凸面鏡換成凹面鏡，并將其置于聚光鏡3焦點下方，也可將聚光鏡3的匯聚光線反射至光線接收器5。為了便于以上反射鏡反射方向的調(diào)整，可設置反射支架41可旋轉(zhuǎn)調(diào)整，以確保多束聚光光斑再次匯聚在光線接收器5的位置。為減少聚光器的整體厚度，這里有兩種措施。其一設計整體結(jié)構(gòu)設計為圖6，但此實施方式僅限于聚光鏡3為聚光透鏡，相對圖1而言，這里有增加兩塊平面反射鏡，第一平面反射鏡6固定于聚光透鏡中央位置，第二平面反射鏡7固定于聚光支架2 (第二平面反射鏡7需中央帶孔)。詳細位置關(guān)系參看圖7中第一平面反射鏡6與第二平面反射鏡7，其中第一平面反射鏡6為⑶段，尺寸為聚光透鏡之AB尺寸的1/3，且位于AB段中央。第二平面反射鏡7，尺寸為聚光透鏡AB尺寸的2/3。第一平面反射鏡和第二平面反射鏡的平行距離為1/3 (或1/5，1/7)聚光透鏡的焦距，聚光反射器4其結(jié)構(gòu)同上。其二 在聚光鏡3與聚光反射器4之間再放置一塊聚光鏡3，以縮短光線匯聚焦點，此方法也僅限于聚光鏡3為聚光透鏡。以上二級聚光的方法也可以重復得到多級聚光的方法，如圖9，多個聚光反射裝置 (此處以兩個示意)將匯聚的平行光經(jīng)多個平面反射鏡再反射成一股平行光，然后再用聚光反射裝置完成聚光和反射平行光，如此反復可形成多級聚光。但隨著聚光強度的增加，聚光反射裝置需要有很好的抗高溫性能和加工精度。從以上聚光路線看，其聚光光線路徑遠低于同等聚光倍數(shù)的單體聚光鏡，因而對太陽追蹤的精度也相對降低。
權(quán)利要求1.一種多級太陽聚光器，所述聚光器由若干個聚光裝置(1)固定組成，其特征在于所述聚光裝置(1)包括槽型的聚光支架( 及若干個固定于聚光支架( 上方開口處的聚光鏡(3)，所述聚光支架( 底部對應每個聚光鏡C3)設有一聚光反射器G)，聚光支架(2) 的中間上、下面還設有光線接收器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級太陽聚光器，其特征在于所述聚光反射器(4)包括反射支架Gl)及能夠軸向旋轉(zhuǎn)定位于反射支架上的平行光轉(zhuǎn)換器0 和平面反射鏡(43)， 所述平行光轉(zhuǎn)換器0 設于聚光鏡( 和平面反射鏡之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級太陽聚光器，其特征在于所述平行光轉(zhuǎn)換器0 為凸透鏡或凹透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級太陽聚光器，其特征在于所述聚光反射器(4)包括反射支架Gl)及能夠軸向旋轉(zhuǎn)定位于反射支架上的曲面反射鏡G4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級太陽聚光器，其特征在于所述曲面反射鏡04)為凹面鏡或凸面鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級太陽聚光器，其特征在于所述聚光鏡C3)為聚光透鏡， 所述聚光鏡C3)的中間下端面設置一第一平面反射鏡(6)，所述第一平面反射鏡(6)的寬度為聚光鏡(3)寬度的1/3 ；所述聚光支架( 底部對應聚光鏡(3)中心位置設置一第二平面反射鏡(7)，所述第二平面反射鏡(7)的寬度為聚光鏡(3)的2/3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級太陽聚光器，其特征在于所述聚光鏡C3)為聚光透鏡， 所述聚光鏡C3)與聚光反射器(4)之間還設置一聚光鏡(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級太陽聚光器，其特征在于所述聚光鏡(3)為凸透鏡、菲涅爾透鏡、凹透鏡或凹面聚光鏡。
專利摘要本實用新型公開了一種多級太陽聚光器，所述聚光器由若干個聚光裝置固定組成，所述聚光裝置包括槽型的聚光支架及若干個固定于聚光支架上方開口處的聚光鏡，所述聚光支架底部對應每個聚光鏡設有一聚光反射器，聚光支架的中間上、下面還設有光線接收器，利用凸透鏡、凹面反射鏡等聚光鏡形成首次聚光，然后將若干首次聚光通過聚光反射器再反射至同一位置形成二次聚光，且制作簡單、方便、易組裝、易運輸、成本低、太陽跟蹤系統(tǒng)要求相對較低、可制作相對較薄的高倍聚光鏡。
文檔編號G02B7/182GK202330852SQ20112049803
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者何春燕 申請人:何春燕