CN101375112A - 用于光学聚光器的混合式主光学部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合式光学部件，该混合式光学部件收集入射光并使其聚集。该混合部件(1)既包括折射元件(4)又包括反射元件(6)。在优选实施例中，折射部件和反射部件将光线聚焦到公共的焦平面(2)上，该焦平面通常位于反射器(6)的底部，在反射器(6)中，这些光线被诸如光生伏打(太阳能)电池之类的装置吸收。另外，为了改善总体性能，该光学部件将成像光学元件和非成像光学元件组合为单独一个装置。

Description

用于光学聚光器的混合式主光学部件
优先权要求
根据美国35 U.S.C.§119(e)，本非临时专利申请要求Hines等人于2006年1月17日提交的标题为A HYBRID PRIMARY OPTICALCOMPONENT FOR OPTICAL CONCENTRATORS(用于光学聚光器的混合式主光学部件)的美国临时专利申请60/759,909的优先权，其中，所述临时专利申请全部以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及应用于光学聚光系统的光学配置，该光学聚光系统为例如将入射光接收并聚集到(一个或多个)目标的线式或点式太阳能收集器。该目标可以是诸如光生伏打(太阳能)电池之类的设备。
背景技术
诸如太阳能收集器之类的光学聚光系统将光向该光学系统的焦点聚集。通常，有两种聚光器。线式聚光器使入射光在一个维度上聚集，因此焦点为一条线。点式聚光器使入射光在两个维度上聚集，因此焦点为一个点。
聚光器可以包括一个或多个光学部件，以使入射光聚集。某些系统具有单独一个聚光光学部件，称为主光学装置，其将由该光学装置收集并聚焦的光线直接聚集到期望的目标(这可以是诸如光生伏打电池之类的装置)上。更复杂的聚光器可以既包括主光学装置又包括辅助光学装置，以便提供进一步地收集和聚光的能力或者提高在目标处的光束均匀性。
用于光学聚光器的主光学装置通常包括折射部件或反射部件。最普遍采用的折射部件是如在O’Neill的美国专利No.4,069,812中的菲涅耳透镜，而常用的反射部件是抛物面反射器。对于折射部件，由于对于给定的孔径菲涅耳透镜更薄，因此菲涅耳透镜通常优于标准透镜。因此，在不需要标准透镜所需的那么多透镜材料的情况下，菲涅耳透镜允许大的收集孔径(collecting aperture)。用于这些聚光器的系统孔径由菲涅耳透镜的孔径限定。图2图示具有光轴24的典型的菲涅耳透镜聚光器，示出将光线20折向期望的焦点的菲涅耳透镜18。
然而，常规上使用的大的、高质量的菲涅耳透镜对于中等规模的应用例如商业屋顶系统来说价格过于昂贵。另外，与标准透镜或反射溶液相比，在菲涅耳透镜上呈现的表面不连续性会导致其有损耗(即，由于某些期望聚焦的光反而被吸收和/或从焦点导出)。常规上使用的菲涅耳聚光器的另一个缺点是其不适合于需要自供电的某些铰接聚光器(articulating concentrator)。当聚光器的光轴与太阳没有排列成直线从而依赖于来自天空的漫射辐射时，这样的设备要求发电的装置。不幸的是，常规的菲涅耳聚光器为照射位于透镜焦点处的太阳能电池的漫射辐射提供可忽略的路径，因此在没有与太阳排列成直线时，该菲涅耳聚光器通常不能产生足够的电能以铰接其自身。
已知反射主体包括根据Winston的美国专利No.4,003,638的复合抛物面聚光器(CPC)以及各种抛物面或近似抛物面的槽或盘。CPC在焦平面处提供较好的光束均匀性。槽和盘是CPC的两种主要类型。槽和盘可以具有底焦点(bottom focus)，其中光学目标例如太阳能电池面向上。即使当反射器没有直接瞄准漫射光的光源时，具有底焦点的槽和盘也可以收集漫射光并使其聚集。这使得它们适合收集用于自供电的漫射光。槽和盘也可以具有反焦点(inverted focus)，其中光学目标例如太阳能电池面向下，经常悬挂在反射器之上。
但是，由于高聚光率往往要求CPC具有大的高/宽比，所以包括CPC的多个铰接聚光器的封装密度可以是受限制的。例如，本申请的图3示意性地示出在一维中具有10倍的几何聚光率的典型的底焦点型CPC 28。入射光线30被聚集到点式聚光器宽度为1的焦平面26上。CPC 28的点式聚光器高度为17.8，导致高/宽比为1.78。
这一相对较高的高/宽比因子使得常规的CPC就其自身而言较难适合多个铰接式聚光系统，例如，在2005年6月16日以Hines等人的名义提交的以PLANAR CONCENTRATING PHOTOVOLTAICSOLAR PANEL WITH INDIVIDUALLY ARTICULATINGCONCENTRATOR ELEMENTS(具有单独铰接式聚光元件的平面聚光式光生伏打太阳能电池板)为题的受让人的共同未决的美国临时专利申请No.60/691,319和在2006年1月17日以Hines等人的名义提交的以CONCENTRATING SOLAR PANEL AND RELATEDSYSTEMS AND METHODS(聚光式太阳能电池板及相关的系统和方法)为题的受让人的美国临时专利申请No.60/759,778中描述的那些，为了所有的目的，这些申请各自全部以引用方式并入本文。理想地，这样的铰接式聚光系统对光学部件采用低的总高度，因此聚光器可以自由地铰接。
作为另一个缺点，抛物面槽和盘具有实际上不可用来聚光的孔径区域。对于具有底焦点或反焦点的槽和盘，也是这样。这些光学元件的孔径的部分是不可用的，这是由于在目标焦平面处底部和反向聚焦配置都会受到的入射角的极限的影响。例如，根据Snell定律，以大于某一角度照射目标的光线从表面反射出去，并且不被吸收。
图4示意性地示出关于底焦点型反射器34的此问题。入射光线36、38、40由反射器34聚集到焦平面32上。聚集光线相对于焦平面32的入射角越靠近光轴(未示出)越大，该光轴穿过反射器34的中间延伸。光线36和38以小于焦平面32的接收角的角度直射到焦平面32上并被吸收。光线40以大于焦平面32的接收角的角度直射到焦平面32上并被作为光线42返回反射出反射器34。如果光线42为入射光线并且光线40为不合格光线，那么会看到相同的结果。与非吸收光线44和42相关的区域44和46限定了不可用来聚光的反射器34的孔径部分。实际上，系统的有效孔径减小了。
除了在反射器周边附近出现孔径补偿(aperture penalty)以外，反焦点型反射器也受到相似的影响。如在图5中示意性示出的，入射光线52、56、60通过反射器50聚集到焦平面48上。对比使用底焦点型反射器的情况，相对于反射器50的焦平面48的入射角随着照射反射器50的光线远离光轴(未示出)而增加，该光轴穿过反射器的中间延伸。光线52和60以小于焦平面48的接收角的角度直射到焦平面48上并被吸收。光线56以大于焦平面48的接收角的角度直射到焦平面48上并被作为光线58返回反射出反射器50。如果光线58为入射光线并且光线56为不合格光线，那么会看到相同的结果。与非吸收光线54和62相关的区域54和62限定了不可用来聚光的反射器的孔径部分。实际上，这限制了反射器孔径的宽度。另外，作为典型的反焦点配置，反射器50受到自遮蔽(self-shadowing)的影响，从而使在区域64内最接近光轴的光线被在焦平面48处的目标自身所遮挡，从而进一步降低了系统的光收集效率。
另外，铰接式聚光系统理想地应当包括为铰接部件供电的装置，优选地使用该设备自身产生的电力。对于希望使用自供电的铰接来将聚光部件瞄准入射光源例如太阳的光生伏打设备，常规的光学设计会面临挑战。自供电设计能够捕获漫射光并使其聚集，从而在聚光部件没有正确瞄准时提供电力，这一点是很重要的。为了提供用于漫射辐射的光路以照射位于焦平面处的太阳能电池，这样的设备可以使用底焦点型反射器。但是，如常规上所实现的，这种设计方案以底焦点型反射器的上述限制为代价而出现。另一方面，在目标例如太阳能电池没有面向漫射辐射源时，作为替代，使用反焦点型反射器的设备通常只为到达目标的漫射辐射提供非常有限的光路。而且，在主反射镜中的反射视场往往变得非常窄。因此，反焦点型反射器往往几乎收集不到漫射光。因此，这些常规底焦点型反射器和反焦点型反射器不是很适合自供电的系统。
第三类聚光主体，在Vasylyev的美国专利No.6,971,756中描述的反射透镜，包括以同心环或平行条的形式排列的反射元件，这种排列使得入射光线像透镜那样聚焦。这些主体可提供大的聚光率，并且可以克服与抛物面槽和盘一起呈现的入射角问题。但是，这些主体通常包括对于中等规模应用来说成本高昂的多个精密对准的表面。此外，在长平行条形式的情况下，可能需要额外的支撑结构，这将导致增加不需要的光学遮蔽。另外，在与上文讨论的折射菲涅耳透镜的限制相似的方式中，这样的设计在收集漫射光并使其聚焦以便提供自供电的能力方面是有限的。
在现有技术中，已经通过将多个光学元件组合为单独一个聚光器来尝试改进这些方案，例如由Habraken在美国专利公开No.2004/0134531中和由Cobert在美国专利公开No.2005/0067008中所描述的。但是，这两种方法都是将多个光学元件串联设置，因此光在到达焦点之前就被多个元件改变了方向。这些方法的明显缺点是它们引起两个分开的全孔径光学元件的费用和光损耗。
发明内容
本发明通过使用混合式反射/折射光学部件来提供多种技术方案，这些技术方案单独地或结合起来帮助克服和/或减轻在现有技术的聚光器中存在的一个或多个问题。在优选实施例中，本发明提供一种包括折射元件和反射元件二者的集光和聚光光学部件。从某方面来说，该部件是混合式的，即，每个元件为光学部件的孔径的不同部分处理光收集和聚焦。孔径的至少一部分使用折射元件，而主孔径的另一部分使用反射元件。反射和/或折射元件可以成像和/或不成像。有利地，这允许了折射和反射元件的很多优点被实现，同时避免了常规的缺点。
本发明的光学部件可以有利地充当用于光学聚光器的紧凑的、主光学部件，特别是太阳能槽或盘聚光器，并且更具体来说是自供电和/或铰接的太阳能槽或盘聚光器。本发明可应用于线式和点式聚光系统。对于线式聚光器，折射和反射元件可以具有在一个方向上对称的几何形状。对于点式聚光器，折射和反射元件可以具有在两个方向上对称的几何形状。在这两种情况下，对称方向穿过聚光器的孔径。
特别是在本发明的优选实施例中，混合式光学部件的折射元件包括在安装在反射元件的光接收端的透明顶盖(cover)中。这样的排列提供了显著的优点，即整个聚光系统可以受保护地装在保护顶盖下且在反射器(例如反射槽或盘)的壁内。
在一个方面中，本发明涉及混合式聚光光学部件。该部件包括孔径；收集光并使其聚焦到所述孔径的第一部分的第一目标上的反射光学元件；以及收集光并使其聚焦到所述孔径的第二部分的第二目标上的折射光学元件。
在另一个方面中，本发明涉及制造光学聚光部件的方法。提供光反射元件，该光反射元件从孔径的第一部分收集入射光并使该光聚集到目标上。提供光折射元件，该光折射元件从所述孔径的第二部分收集入射光并使该光聚集到目标上。
在另一个方面中，本发明涉及收集入射光并使其聚集的方法。从孔径的第一部分收集光并使该光从所述第一部分反射到目标上。从所述孔径的第二部分收集光并使该光从所述第二部分折射到所述目标上。
附图说明
图1a是本发明的混合式光学部件的横截面图。
图1b是图1a的混合式光学部件的透视图。
图2是现有技术的菲涅耳透镜折射聚光器的横截面图。
图3是现有技术的复合抛物面聚光器的横截面图。
图4是现有技术的底焦点型抛物面聚光器的横截面图。
图5是现有技术的反焦点型抛物面聚光器的横截面图。
图6是本发明的混合式光学部件的带小平面的(faceted)槽形式的横截面图。
图7是示出在图1a的混合式光学部件中用于漫射光的光路的横截面图。
图8是包括本发明的混合式光学部件的点式聚光器的横截面图。
具体实施方式
下面描述的本发明的实施例不应当是详尽的，或者不应当将本发明限于在下文的详细描述中所公开的确切形式。更确切地说，所选择和描述的这些实施例的目的是帮助本领域的其他技术人员可以更容易地评价和理解本发明的原理和实践。
图1a、图1b和图7示出本发明的混合式主光学部件1的一个优选实施例。出于图示的目的，光学部件1呈线式聚光器的形式。部件1的全孔径15跨越以底聚焦盘6的形式的反射元件的光接收端11的宽度(在线式聚光器的情况下)或直径(在点式聚光器的情况下)。该混合式主光学部件1包括被装配到光接收端11上的顶盖8。顶盖8和盘6一起为容纳在内部16中的设备部件提供保护壳体。
优选实施例的盘6的反射表面在形状上近似是抛物面形的。但是，作为可替换的方式，反射元件可以使用任何合适的反射表面，包括但不限于具有线形、抛物线形、带小平面的、球形、椭圆形或者双曲线轮廓的表面。
顶盖8包括位于顶盖8的中心区域中的呈整体平凸透镜的形式的折射元件4以及透明的透光的外部区域17和18。透镜4和盘6共用公共焦平面2和公共光轴14。这样设置透镜4，使得透镜4相对于系统的光轴14居中。近似抛物面形的反射盘6也相对于系统的光轴14居中。
透镜4可以是任何合适的类型，包括菲涅耳类型和标准类型。尽管菲涅耳透镜往往很昂贵而且有损耗，但是普遍使用菲涅耳透镜，因为所需直径的标准透镜将会太厚而且将使用太多昂贵和/或沉重的光学材料。相反地，本发明的折射元件只为系统孔径15的部分提供聚光，因此允许更小的直径且对于相同聚光率而言与厚得多的、全孔径透镜相比薄得多的透镜。同样地，作为可替换的方式，本发明可以为传统上需要菲涅耳透镜的一定范围的系统孔径采用标准透镜。出于图示的目的，透镜4示出为标准透镜。
图1和图2之间的比较图示给定的聚光器在一个方向上具有例如10倍的几何聚光率的这个优点。两个具有十个(10个)单位的归一化孔径的主光学装置(即，图2的菲涅耳透镜主光学装置18以及包括透镜4和反射盘6的图1的混合式主光学部件1)将入射光线10和20分别聚集到均具有一个(1个)单位的归一化宽度的焦平面2和16上。与图2的菲涅耳透镜18相比，图1的混合式光学装置的标准透镜元件4聚集整个孔径15的一部分，而图2的菲涅耳透镜18聚集全部的孔径。在图1的混合式光学部件中，没有被透镜4聚集的孔径的部分由反射盘6聚集。因此，使用标准的、但是薄的标准透镜4只聚集孔径15的一部分的本发明的实施例可以减少系统的成本。在这点上，将Cobert的美国专利申请No.2005/0067008的大的、厚的、全孔径的标准透镜与图1的小得多和薄得多的透镜4进行比较。图1的混合光学方法也可以通过消除与全孔径菲涅耳透镜中存在的不连续性相关的损耗提高光学通过率。这种损耗在图2中由不正确地折射的光线22图示。
有利地，混合式主光学部件1的每个光学元件，即本实施例的透镜4和盘6，充当用于收集孔径15的其相应部分的主光学装置。这一点将部件1与只将折射部件和反射部件串联合并的多级聚光器进行区别，并在其上进行改进。
例如，在使用中，入射到收集孔径15的中心部分上的入射光线12通过顶盖8的透镜4，因此通过透镜4折射并聚焦到公共焦平面2上。同时，入射到收集孔径15的外部部分17和18上的入射光线10通过顶盖8并由反射盘6聚焦到公共焦平面2上。换句话说，入射光线12由透镜4而不是盘6聚集，而入射光线10由盘6而不是透镜4聚集。
该混合方法提供了很多优点。首先，如图3所示，其中只有反射器被提供用作全孔径的CPC反射聚光器往往太高，以至于不能很好地适合其中聚光器必须彼此紧密靠近地铰接的应用。相反，如图1所示，本发明能够实现具有与以较低的高/宽比(例如，一(1)的高/宽比)的CPC设计可比较的聚光功率的聚光器设计，从而使混合方法很好地适合其中聚光器阵列必须彼此紧密靠近地铰接的应用。
作为另一个优点，本发明不需要附加的遮光支撑结构。相反地，Vasylyev的美国专利No.6,971,756的反射透镜要求多个精密对准的表面和支撑结构。
本发明的混合式光学装置与自供电的、铰接光学聚光器的使用非常兼容，因为本发明为漫射辐射到达焦平面2提供了充分的路径。这一点在图7中最易看出。由于本发明的混合式光学部件的全孔径15比透镜孔径大，因此存在与光轴14不平行的穿过顶盖元件8的光路，该光路既不照射折射元件4也不照射反射盘6。这些光路允许漫射辐射72直接由位于焦平面2处的太阳能电池吸收。这一点帮助包括混合式光学部件的铰接光学聚光器在不指向太阳的时候产生足够的自供电力以铰接其自身。相反地，由于全孔径菲涅耳反射器通常只允许少量的漫射光到达焦平面，因此全孔径菲涅耳反射器系统通常不适合自供电。
使用根据本发明的混合式光学装置也避免了通常与全孔径反射部件相关的关键的缺点。如上文就图3和图4所解释的，如果反射元件使用其自身来提供全孔径，那么该孔径将包括与未吸收光线相关的区域。这些区域对应于在常规系统中不能聚光的孔径的部分。具体来说，提供全孔径的常规的底焦点型反射器和反焦点型反射器往往在孔径的某些区域具有较差的接收角，结果往往导致难以适用于自供电的应用。
相反地，通过对反射器不适合的系统孔径的部分使用折射聚光，本发明克服了上述底焦点型反射器和反焦点型反射器的限制。这样，本发明的混合式光学部件1的透镜4置于孔径15的那些区域中，以便收集和聚集对应的入射光，否则该入射光将不被使用。全孔径15不仅用于收集和聚焦(不是通过由其自身使用的全孔径反射元件实现的技术)，而且该光学装置还可以捕获用于自供电的漫射光(不是使用例如透镜的全孔径折射元件实现的技术)。使用全孔径对光进行捕获和聚集的能力也对自供电的性能有帮助。实际上，该混合方法提供了反射器和折射器两者的优点而没有它们的主要缺点。
在一个优选实施例中，顶盖8和透镜4为5英寸宽，并且可以由丙酸烯或甲基丙酸烯制成，并且槽是5英寸宽、5英寸深，并且可以由Alanod制造的商品名为MIRO的高反射率铝片金属(由美国爱达荷州Ketchum市的Andrew Sabel公司销售)构成。在图1a、图1b和图7中示出的光学部件1的优选实施例中，该混合式光学部件形成用于聚光系统的主要光学装置，并且由混合式光学部件1改变方向的光直接照射到焦平面2的目标表面。在本发明的可替换的形式中，由这一主光学装置改变方向的光还可以进一步由另外的光学装置改变方向，或者可以在到达这一主光学装置之前由一个或多个前主光学装置改变方向。例如，可替换的实施例可以包括应当帮助使漫射辐射72转向而通过顶盖8的透明区域的另外的光学元件(未示出)。作为另一种选择，反射器可以被添加到聚光模块的封闭空间的外部，以便帮助引导额外的漫射辐射通过顶盖8的透明区域到达焦平面2。
在本发明的另一种可替换的形式中，混合式光学部件的各个反射元件或折射元件可以由多个不同的单独的元件代替，这些元件中的每一个都对输入孔径的其自身部分进行聚焦，举例来说，使用具有抛物面或小抛物面的反射器的带小平面的折射透镜。例如，本发明的光学部件65的另一个可替换的形式使用在图6中示出的两个带小平面的但是单片的反射器66和68。反射器66和68中的每一个都包括多个小平面70，每一个小平面都具有可以包括但不限于线形、球形、抛物线形、椭圆形和双曲线形轮廓。带小平面的反射器为有利的，因为它们是不成像的，并且可以设计用来将光更均匀地聚集在整个焦平面2上。由于反射元件包含两个分开的反射器，这也有助于消除在由折射元件4聚集的部件孔径的部分中的反射材料，还可能会降低成本。
根据优选实施模式，小平面的坐标可以通过使用下列参数的方法确定:
Ycell__目标电池或焦平面的半宽度
Figure A200780003250D00151
__半接收角(弧度)。这是相对于光轴的角度，其中
入射光仍然被聚集到目标表面上。
Ymax__反射器的半宽度
Zmax__相对于目标表面的反射器高度
对于每个小平面的坐标的解法为以由(Ymax，Zmax)定义的最外面的坐标开始的迭代过程。第一步为计算小平面坡度(slope)，从而使得从光轴以+
Figure A200780003250D0016111357QIETU
的角度照射到小平面顶部的入射光线最终成为在位置-Ycell处照射电池的反射光线。第二步是使用之前计算得到的小平面坡度求解小平面底部的(y，z)坐标，从而使得从光轴以-
Figure A200780003250D0016111357QIETU
的角度照射到小平面底部的入射光线最终成为在位置+Ycell处照射电池的反射光线。然后，将之前的小平面的底(y，z)坐标作为下一个小平面的顶坐标，为每个小平面重复这两个步骤。对于这两个步骤的方程为：
1) m i = tan ( π - arctan ( y i - y i - z i ) + φ 2 )
其中:yi -＝-Ycell，并且mi为顶坐标为(yi，zi)的小平面的坡度。
2) y i = y i + + ( z i - 1 - m i - 1 y i - 1 ) tan ( π - 2 arctan ( m i - 1 ) - φ ) 1 - m i - 1 tan ( π - 2 arctan ( m i - 1 ) - φ )
其中:yi +＝Ycell
因此，代表性的、带小平面的反射器的下列坐标可以确定为:
Ycell＝0.25英寸
Figure A200780003250D00163
度
(y0，z0)＝(2.5英寸，5英寸)
 
小平面# y(英寸) z(英寸) m
1 2.5 5 4.212103
2 2.45662 4.817277 4.128815
3 2.400028 4.583623 4.020582
4 2.326947 4.289793 3.881534
5 2.233829 3.92835 3.705591
6 2.117269 3.496428 3.487403
7 1.974757 2.999432 3.223974
8 1.80587 2.454945 2.917091
9 1.613921 1.895013 2.576414
10 1.407809 1.363981 2.222312
11 1.20313 0.909121 1.885937
图8示出本发明的的混合式光学部件80的另一个实施例，该混合式光学部件80呈点式聚光器的形式。部件80包括具有光接收端84的通常为抛物面的反射盘82。透光顶盖86装配在光接收端84的上方，并包括以透镜88形式的在中心区域中的光折射元件。透镜88与顶盖86集成。盘82和透镜88共用公共焦点90。在使用中，照射到透镜88上的入射光线92被折射并聚集到焦点90上。同时，入射光线94通过顶盖86，然后通过盘82反射并聚集到公共焦点90上。这样，盘82和透镜88提供混合式光学部件80的全孔径的不同部分。
为了所有的目的，所有引用的专利和专利公开的各自的全部内容以引用方式并入本文。
对于本领域的技术人员来说，通过考虑本说明书，或者根据本文所公开的本发明的实施方式，本发明的其它实施例将是清楚的。在不脱离由下述权利要求所限定的本发明的真正的范围和精神的情况下，本领域的技术人员可以对本文所描述的原理和实施例进行各种省略、变形和改变。

Claims (40)

1.一种混合式聚光光学部件，包括:
i.孔径；
ii.反射光学元件，该反射光学元件收集光并使其聚焦到所述孔径的第一部分的第一目标上；以及
iii.折射光学元件，该折射光学元件收集光并使其聚焦到所述孔径的第二部分的第二目标上。
2.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述第一目标和所述第二目标相同。
3.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述第一目标和所述第二目标包括公共的焦平面的一部分。
4.根据权利要求3所述的混合式聚光光学部件，其中，所述公共的焦平面邻近光学系统的底焦点。
5.根据权利要求3所述的混合式聚光光学部件，其中，所述公共的焦平面包括通向一个或多个次级光学装置的孔径。
6.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述第一目标和所述第二目标中的至少一个是一个或多个次级光学装置的孔径。
7.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述部件将光聚集到一条线上。
8.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述部件将光聚集到一个点上。
9.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述部件是自供电的系统的组成部分。
10.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述部件是包括多个铰接模块的系统的组成部分，所述光学部件为所述模块中的至少一个聚集光。
11.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述反射元件是底部聚焦的反射盘。
12.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述反射元件是底部聚焦的反射槽。
13.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述折射元件包括菲涅耳透镜。
14.根据权利要求13所述的混合式聚光光学部件，其中，所述菲涅耳透镜将光聚集到一条线上。
15.根据权利要求13所述的混合式聚光光学部件，其中，所述菲涅耳透镜将光聚集到一个点上。
16.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述折射元件和所述反射元件具有公共的光轴。
17.根据权利要求16所述的混合式聚光光学部件，其中，所述折射元件居中于所述公共的光轴上。
18.根据权利要求2所述的混合式聚光光学部件，其中，所述部件包括孔径区域，该孔径区域与经过所述孔径区域且未被所述目标吸收的反射光相关联，并且，所述折射光学元件以这样的方式设置，从而有效地使经过所述孔径区域的折射光被所述目标吸收。
19.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，在所述反射光学部件的光接收端的上方安装顶盖，所述顶盖包含所述折射光学元件。
20.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述折射元件设置在所述孔径的不能被所述反射元件用来聚光的一部分中。
21.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述折射元件是透镜。
22.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述折射元件是菲涅耳透镜。
23.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述反射元件是具有选自于线形、抛物形、球形、椭圆形和双曲线形外形中的几何形状的反射表面。
24.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，所述混合式聚光光学部件包括第一反射元件和第二反射元件，每一个元件都为所述孔径的相应部分收集入射光并使其聚集。
25.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，其中，所述反射元件包括多个小平面。
26.根据权利要求1所述的混合式聚光光学部件，所述混合式聚光光学部件还包括用于漫射辐射以到达目标表面的路径。
27.根据权利要求26所述的混合式聚光光学部件，其中，用于漫射辐射的光路直射在所述目标表面上，而不是反射到所述目标表面上。
28.根据权利要求27所述的混合式聚光光学部件，其中，用于漫射辐射的光路直射在所述目标表面上，而不是折射到所述目标表面上。
29.一种制造光学聚光部件的方法，包括下述步骤:
i.提供光反射元件，该光反射元件从孔径的第一部分收集入射光并使该光聚集到目标上；以及
ii.提供光折射元件，该光折射元件从所述孔径的第二部分收集入射光并使该光聚集到目标上。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述孔径具有不能被所述反射元件用来聚光的区域，并且，所述折射元件设置成为所述区域收集光并使其聚集。
31.根据权利要求29所述的方法，所述方法还包括附加的反射元件，该反射元件从所述孔径的第三部分收集光并使其聚集到所述目标上。
32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述折射元件是透镜。
33.根据权利要求29所述的方法，其中，所述折射元件被合并到安装在所述反射元件的光接收端的上方的顶盖中。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，所述反射元件具有底部焦点。
35.一种收集入射光并使其聚集的方法，包括下述步骤:
i.从孔径的第一部分收集光并使该光从所述第一部分反射到目标上；以及
ii.从所述孔径的第二部分收集光并使该光从所述第二部分折射到所述目标上。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述孔径具有不能被所述反射元件用来聚光的区域，并且，所述折射元件设置成为所述区域收集光并使其聚集。
37.根据权利要求35所述的方法，所述方法还包括附加的反射元件，该反射元件从所述孔径的第三部分收集光并使其聚集到所述目标上。
38.根据权利要求35所述的方法，其中，所述折射元件是透镜。
39.根据权利要求35所述的方法，其中，所述折射元件被合并到安装在所述反射元件的光接收端的上方的顶盖中。
40.根据权利要求35所述的方法，其中，所述反射元件具有底部焦点。
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