CN102338929B - 聚光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚光装置，包括一个聚光透镜。该聚光透镜包括相互背离的一个凸面及一个平面，凸面及平面上开设有与菲涅尔透镜的同心圆凹槽结构相同的第一及第二同心圆凹槽。座体内开设有贯穿座体的导光孔。导光孔包括第一开口，导光孔的内壁在靠近第一开口位置设置有第一凸起，第一凸起向内突出于导光孔的内壁，第一凸起上开设有第一螺孔，第一螺孔中螺设第一螺钉，聚光透镜承靠在第一螺钉上。与现有技术相比，本发明的聚光装置中的聚光透镜所开设的第一、第二同心圆凹槽对光线进行两次汇聚，大大地缩短焦距，在提高聚光能力的同时还可进一步缩小该聚光透镜的体积。

Description

聚光装置
技术领域
本发明涉光学聚焦，尤其涉及一种太阳能板的聚光装置。
背景技术
现有的太阳能板的聚光装置通常包括一个凸透镜，该凸透镜用于将光线聚焦至太阳能板。在凸透镜直径不变的情况下，为了增加凸透镜的聚光能力，必须缩短凸透镜的焦距，而这将增加凸透镜的厚度，导致整个聚光装置变得笨重。现有的聚光装置也有使用菲涅尔透镜来聚光，然而，现有的菲涅尔透镜仅其一个平面上开设有用于聚光的同心圆凹槽，聚光能力还存在改进的空间。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种聚光能力好并且体积小的聚光装置。
一种聚光装置，包括一个聚光透镜及一个座体。该聚光透镜包括相互背离的一个凸面及一个平面，该凸面及该平面上分别开设有多个与菲涅尔透镜的同心圆凹槽结构相同的第一同心圆凹槽及第二同心圆凹槽。该座体内开设有一个圆台状且贯穿该座体的导光孔。该导光孔包括位于其一端的一个第一开口。该导光孔的内壁在靠近该第一开口位置上设置有三个位于同个圆周上且均匀分布的第一凸起。每个第一凸起沿该导光孔的径向向内突出于导光孔的内壁。每个第一凸起上均沿该座体的轴向开设有一个第一螺孔。每个第一螺孔中螺设一个第一螺钉。该聚光透镜承靠在该第一螺钉上。
与现有技术相比，本发明的聚光装置中的聚光透镜所开设的第一、第二同心圆凹槽对光线进行两次汇聚，大大地缩短焦距，在提高聚光能力的同时还可进一步缩小该聚光透镜的体积。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的聚光装置的结构示意图。
图2为图1的聚光装置另一个角度的结构示意图。
图3为图1的聚光装置的第一同心圆凹槽分别开设在一个凸面上及一个平面上的对光线的进行折射的示意图。
图4为图1的聚光装置处于工作状态时的光路示意图。
主要元件符号说明
聚光装置10
太阳能板20
座体100
第一开口102
第二开口104
导光孔106
第一凸起108a
第二凸起108b
反光薄膜110
第一螺孔110a
第二螺孔110b
第一螺钉112a
第二螺钉112b
聚光透镜200
平面202
凸面204
第一同心圆凹槽206
第二同心圆凹槽208
第二菲涅尔透镜300
镜面302
纹面304
第三同心圆凹槽306
具体实施方式
请参考图1及图2，本发明较佳实施方式的聚光装置10用于设置在太阳能板20之上，以增加太阳能板20单位面积的光照强度，进而提升太阳能板20的发电效率。聚光装置10包括一个座体100及一个聚光透镜200。
座体100呈圆台状且由不透光材料制成。座体100内开设有一个圆台状且贯穿座体100的导光孔106。导光孔106包括位于其两端的一个第一开口102及一个第二开口104，第一开口102大于该第二开口104。第一开口102朝上，第二开口104朝下。导光孔106的内壁在靠近第一开口102位置上设置有三个位于同个圆周(图未示)上且均匀分布的第一凸起108a。第一凸起108a沿导光孔106的径向向内突出于导光孔106的内壁，且每一第一凸起108a沿座体100的轴向开设有一个第一螺孔110a，每个第一螺孔110a中螺设一个第一螺钉112a。
聚光透镜200包括相互背离的一个平面202及一个凸面204，凸面204及平面202上分别开设有多个与菲涅尔透镜的同心圆凹槽结构相同的第一同心圆凹槽206及第二同心圆凹槽208。具体地，聚光透镜200呈圆形，其可由高分子材料(例如，聚乙烯材料)或玻璃材料制成。凸面204上开设有多个以其光轴(图未示)为中心的第一同心圆凹槽206。平面202上开设有多个以凸面204的光轴为中心的第二同心圆凹槽208。第一同心圆凹槽206及第二同心圆凹槽208的结构与普通的菲涅尔透镜上开设的同心圆凹槽的结构相同，即：各个第一同心圆凹槽206及第二同心圆凹槽208都是一个截面呈锯齿状的凹槽。
请结合图3，在第一同心圆凹槽206之间的间距S相同的情况下，第一同心圆凹槽206开设在凸面204上时，第一同心圆凹槽206的斜面206a的倾斜程度将比其开设在平面上时(图3虚线)的倾斜程度大，从而折光的效果也更强。与普通双凸面镜片相比，聚光透镜200设平面202可缩短聚光透镜200的厚度，进一步缩减聚光透镜200的体积。聚光透镜200与第一开口102匹配，使得聚光透镜200设置在第一开口102时承靠在第一凸起108a中的第一螺钉112a上。聚光透镜200的凸面204朝外。
请结合图1、图2及图4，使用时，将聚光装置10设置在太阳能板20之上，并使第二开口104对准太阳能板20。调整第一螺孔110a中的第一螺钉112a，使光线准确聚焦在太阳能板20上。由于聚光透镜200上开设的多个第一同心圆凹槽206及第二同心圆凹槽208构成了叠置菲涅尔透镜的结构，光线在第一同心圆凹槽206进行第一次汇聚，接着，经过第一次汇聚的光线进入至平面202上的第二同心圆凹槽208，光线被再次汇聚。由此，缩短了聚光透镜200的焦距，降低了座体100的高度，从而缩小了座体100的体积。
优选地，请参考图1及图2，导光孔106的内壁在靠近第二开口104的位置上均开设有三个位于同个圆周(图未示)上且均匀分布的第二凸起108b。第二凸起108b沿导光孔106的径向向内突出于导光孔106的内壁，且每一第二凸起108b沿座体100的轴向开设有一个第二螺孔110b，每个第二螺孔110b中螺设一个第二螺钉112b。聚光装置10还包括一个设置在第二开口104中的第二菲涅尔透镜300。具体地，第二菲涅尔透镜300也由高分子材料(例如，聚乙烯材料)或玻璃材料制成。第二菲涅尔透镜300呈圆形，包括相对设置的一个镜面302及一个纹面304，纹面304上开设有多个以纹面304的光轴为中心的第三同心圆凹槽306。第二菲涅尔透镜300与第二开口104匹配，使得第二菲涅尔透镜300由第一开口102进入座体100而设置在第二开口104中时，承靠在第二凸起108b中的螺钉112上，且第二菲涅尔透镜300的纹面304朝内。
使用时，聚光透镜200远离太阳能板20，第二菲涅尔透镜300位于太阳能板20之上。由于聚光透镜200远离太阳能板20，光线自聚光透镜200传播至太阳能板20的过程中，偏移会被放大。因此，若只由调整聚光透镜200而达到准确聚焦的目的，所需的定位精度将比较高。而设置了第二菲涅尔透镜300后，由于第二菲涅尔透镜300很接近太阳能板20，因此光线再经过第二菲涅尔透镜300的调整及聚焦，便能准确地聚焦在太阳能板20之上，从而降低了定位精度的需求。
优选地，座体100的内壁上涂有反光薄膜110。反光薄膜110可以是镀上的银层，也可以是以92.5％的银与7.5％的铜所混合制成的铜银混合体。反光薄膜110可防止光线被座体100吸收，更进一步提高聚光能力。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种聚光装置，包括一个聚光透镜及一个座体，该聚光透镜包括一个平面及与该平面相背的一个凸面，该凸面上开设有多个与菲涅尔透镜的同心圆凹槽结构相同的第一同心圆凹槽，该平面上开设有多个与菲涅尔透镜的同心圆凹槽结构相同的第二同心圆凹槽，该座体内开设有一个圆台状且贯穿该座体的导光孔，该导光孔包括位于其一端的一个第一开口，该导光孔的内壁在靠近该第一开口位置上开设有三个位于同个圆周上且均匀分布的第一凸起，每个第一凸起沿该导光孔的径向向内突出与导光孔的内壁，每个第一凸起上均沿该座体的轴向开设有一个第一螺孔，每个第一螺孔中螺设一个第一螺钉，该聚光透镜承靠在该第一螺钉上，通过调整该第一螺孔中的第一螺钉可使光线准确聚焦。
2.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该导光孔还包括位于其另一端的一个第二开口，该第一开口大于该第二开口，该第一开口朝上，该第二开口朝下，该聚光透镜设置在该第一开口中且该凸面向外。
3.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该凸面为球面或者非球面。
4.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该凸面上的第一同心圆凹槽以该凸面的光轴为中心，该平面上的第二同心圆凹槽以该凸面的光轴为中心，各个第一同心圆凹槽及第二同心圆凹槽都是截面呈锯齿状的凹槽。
5.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该聚光透镜由聚乙烯材料或玻璃材料制成。
6.如权利要求2所述的聚光装置，其特征在于，该聚光装置还包括一个设置在该第二开口中的第二菲涅尔透镜。
7.如权利要求6所述的聚光装置，其特征在于，该导光孔的内壁在靠近该第二开口的位置上均开设有三个位于同个圆周上且均匀分布的第二凸起，每个第二凸起沿该导光孔的径向向内突出于导光孔的内壁，每个第二凸起上均沿该座体的轴向开设有一个第二螺孔，每个第二螺孔中螺设一个第二螺钉，该第二菲涅尔透镜承靠在该第二螺钉上。
8.如权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该座体的内壁上涂有反光薄膜。
9.如权利要求8所述的聚光装置，其特征在于，该反光薄膜的材料是银，或者是以92.5％的银与7.5％的铜所制成的铜银混合体。
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