專利名稱：用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬太陽能聚光與太陽能光利用技術(shù)領(lǐng)域。具體地 說是涉及一種用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的太陽能照明系統(tǒng)更多的是采用光伏技術(shù)，這 種技術(shù)將太陽能先轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在太陽能電池中，而后再將電 能轉(zhuǎn)化為光能并加以利用，這樣的多次能量轉(zhuǎn)化就使得綜合利用效率相對(duì)較低，僅為2%。而常用的太陽能聚光器也以單級(jí)為主， 此類裝置只能為用戶提供初步濃縮的太陽光， 一般聚光比在10 以下，不能滿足用戶對(duì)于更高能流密度的太陽光的需要，限制了 其推廣應(yīng)用。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，提供一種新的太陽能 聚光裝置，克服一般聚光器聚光比低和聚光能流密度小的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種 用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器，其特征是包括 一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器、二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器、光線角度偏轉(zhuǎn) 器和圓柱形反射面，所述各部分的對(duì)稱軸在同一條直線上，二級(jí) 復(fù)合拋物面聚光器的底端通過光纖輸出接口與光纖連接。該裝置能將低密度的太陽光經(jīng)過多級(jí)濃縮，從而將低密度的 普通太陽光聚集成高密的太陽光，并通過光纖傳導(dǎo)至終端燈具以
供用戶使用。而本實(shí)用新型就很好地克服了背景技術(shù)中所述缺陷，不需要 任何能量形式的轉(zhuǎn)化過程，直接采用自然光進(jìn)行照明，并且利用 了兩級(jí)復(fù)合拋物面聚光器聚光，極大地提高了聚光比。技術(shù)上易 于實(shí)現(xiàn)，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有很好的應(yīng)用前景。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的示意結(jié)構(gòu)和光路的運(yùn)行原理圖。圖2表示的是復(fù)合拋物面聚光器的設(shè)計(jì)方法。圖3是用倒置拋物面反射器代替菲涅耳透鏡的實(shí)施例二的圖。圖4是倒置拋物面反射器出光口小于圓柱形反射面出光口的 實(shí)施例三的圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體說明。實(shí)施例一 .圖1中， 一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器2與圓柱形反射面3同軸連 接后，由于圓柱形反射面3的鏡像作用，將使一級(jí)復(fù)合拋物面聚 光器2散開的焦線鏡像重疊成為一個(gè)鏡像焦點(diǎn)9,此鏡像焦點(diǎn)9 位于組合拋物面聚光器截口下方，且在圓柱形反射面3的對(duì)稱軸 上。使得菲涅耳透鏡4的焦點(diǎn)與圓柱形反射面3的鏡像焦點(diǎn)9重 合，根據(jù)菲涅耳透鏡成像的特點(diǎn)，經(jīng)過其焦點(diǎn)會(huì)集的光線變成平 行光射出，進(jìn)入二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器5。如圖所示，所述各部 分的對(duì)稱軸在同一條直線上。圖2中表示了一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器2的設(shè)計(jì)方法將開口 向上的拋物線沿水平方向平移一定距離，平移后的拋物線與原拋 物線相互交叉，平移后的^4物線焦點(diǎn)與原拋物線焦點(diǎn)的3巨離18
與平移距離相同，去掉交點(diǎn)兩側(cè)有拐點(diǎn)的兩個(gè)拋物線-度13和16 ，交點(diǎn)以上部分即為一個(gè)錐狀的組合拋物線平面圖形，然后水平地截去其尖頂部分，即虛線段20和21，剪截位置必須同時(shí)滿足以 下兩個(gè)要求第一，截口位置不能低于拋物線的焦點(diǎn)位置；第二， 截口寬度17正好是兩個(gè)拋物線焦點(diǎn)距離18的一半。用這樣的方 法得到的由兩條拋物線段14和15組成的平面圖形，繞其對(duì)稱軸 旋轉(zhuǎn)即可得到軸對(duì)稱的復(fù)合拋物面聚光器2。圓柱形反射面3的直徑等于一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器2的截口 寬度17,其高度等于或略小于一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器2的截口 到兩條拋物線焦點(diǎn)連線的距離。太陽光8透過玻璃罩1照射到復(fù)合拋物面聚光器2上，反射 后經(jīng)由圓柱形反射面3的鏡像反射，再經(jīng)過菲涅耳透鏡4，焦點(diǎn) 會(huì)集的光線變成平行光射出，進(jìn)入二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器5,經(jīng) 過二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器5的聚光后，從其底端通過光纖輸出接 口 6與光纖7連接。二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器5是由拋物線繞軸旋轉(zhuǎn)而成，其入口 直徑等于圓柱形反射面3的直徑，也即一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器2 的截口寬度17;其出口直徑等于光纖輸出接口 6的直徑。在第一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器2上可設(shè)置玻璃罩1。用于阻隔 一部分的紅外線，以及防止雨水和灰塵等進(jìn)入裝置中影響其聚光 效率。 '實(shí)施例二如圖3所示，該實(shí)施例中，菲涅耳透鏡4由出光口等于圓柱 形反射面出光口的倒置拋物面反射器22替代。其他部件與實(shí)施 例1中的部件大致相同，在此省略對(duì)其他部件的"i兌明。在此，拋 物面反射器22與菲涅耳透鏡4的作用相同，將經(jīng)過焦點(diǎn)會(huì)集的 光線變成平行光射出，進(jìn)入二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器5。如圖所示， 與實(shí)施例一相同，所述各部分的對(duì)稱軸在同一條直線上。實(shí)施例三
如圖4所示，該實(shí)施例中，菲涅耳透鏡4由出光口小于圓柱 形反射面出光口的倒置拋物面反射器2 3替代。其他部件與實(shí)施 例l中的部件大致相同，在此省略對(duì)其他部件的i兌明。在此，拋 物面反射器23也與菲涅耳透鏡4的作用相同，將經(jīng)過焦點(diǎn)會(huì)集 的光線變成平行光射出，進(jìn)入二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器5。如圖所 示，與實(shí)施例一相同，所述各部分的對(duì)稱軸在同一條直線上。本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在本實(shí)用新型技術(shù)思想內(nèi) 可做任意變形，而這些變形也都包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1. 用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器，其特征是包括一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器(2)、二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器(5)、光線角度偏轉(zhuǎn)器(4)或(22)和圓柱形反射面(3)，所述各部分的對(duì)稱軸在同一條直線上，二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器(5)的底端通過光纖輸出接口(6)與光纖(7)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù) 合拋物面聚光器，其特征是所述光線角度偏轉(zhuǎn)器釆用菲涅耳透 鏡(4 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù) 合拋物面聚光器，其特征是所述光線角度轉(zhuǎn)換部件采用出光口 等于圓柱形反射面出光口的倒置拋物面反射器(22)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù) 合拋物面聚光器，其特征是所述光線角度轉(zhuǎn)換部件采用出光口 小于圓柱形反射面出光口的倒置拋物面反射器(23)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù) 合拋物面聚光器，其特征是所述一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器(2) 的截口位置不低于構(gòu)成所述一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器(2)的拋物 線的焦點(diǎn)位置，且截口寬度(17)是經(jīng)過截口寬度(17)兩端點(diǎn) 的兩個(gè)拋物線焦點(diǎn)距離(18)的一半。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 5任意一項(xiàng)所述的用于太陽能光纖照 明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器，其特征是圓柱形反射面(3)的 直徑等于一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器(2 )的截口寬度(17 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 5任意一項(xiàng)所述的用于太陽能光纖,照 明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器，其特征是二級(jí)復(fù)合拋物面聚光i(5)是由拋物線繞軸旋轉(zhuǎn)而成，其入口直徑等于圓柱形反射面 (3 )的直徑，也即一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器(2 )的截口寬度(17 );其出口直徑等于光纖輸出接口 (6)的直徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 5任意一項(xiàng)所述的用于太陽能光纖照 明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器，其特征是還包括加裝于第一級(jí)復(fù) 合拋物面聚光器(2 )上的玻璃罩(1 )。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于太陽能光纖照明系統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器，其包括一級(jí)復(fù)合拋物面聚光器、二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器、光線角度偏轉(zhuǎn)器和圓柱形反射面，所述各部分的對(duì)稱軸在同一條直線上，二級(jí)復(fù)合拋物面聚光器的底端通過光纖輸出接口與光纖連接。該裝置能將低密度的太陽光經(jīng)過多級(jí)濃縮，從而將低密度的普通太陽光聚集成高密度的太陽光，并通過光纖傳導(dǎo)至終端燈具以供用戶使用。本實(shí)用新型不需要任何能量形式的轉(zhuǎn)化過程，直接采用自然光進(jìn)行照明，并且利用了兩級(jí)復(fù)合拋物面聚光器聚光，極大地提高了聚光比。技術(shù)上易于實(shí)現(xiàn)，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F21V8/00GK201215596SQ20082010760
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者徐栗穎, 靜 戴, 鄭宏飛 申請(qǐng)人:鄭宏飛;徐栗穎;戴 靜