CN102597651A - 反射型自由形状科勒聚光器 - Google Patents

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Abstract

太阳能光伏聚光器的一个实例，具有带多个自由形状的板的主镜，每个板与透镜状次镜的对应板形成科勒积分器。科勒积分器由共同的中间镜折叠。产生的多个积分器都将太阳光集中到共同的光伏电池。也描述了使用类似几何结构的照明设备。

Description

反射型自由形状科勒聚光器
相关申请的交叉引用
本申请要求以米尼亚诺(Minano)及其他人的名义于2009年6月8日递交且主题为“科勒聚光器(kohler concentrator)”的美国临时专利申请No.61/268,129的权益，而且在这里将其作为整体引用。
参照已一般受让Minano及其他人的国际公开号WO 2007/016363以及已一般受让贝尼特斯(Benitez)及其他人的国际公开号WO 2007/103994，在这里将其作为整体引用。
这个申请所披露和示出的设备的各种实施方式，可以在下列一或多个美国专利、专利申请和/或其他国家相对应物的范围之内：以米尼亚诺(Minano)及其他人的名义于2003年10月28日授权的美国专利6,639,733、以贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义于2005年5月24日授权的美国专利6,896,381、以贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义于2005年12月26日授权的美国专利7,152,985、以贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义于2008年12月2日授权的美国专利7,460,985；以贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义且主题为“自由形状双凸透镜状光学元件及其到聚光镜和照明灯的应用”的WO 2007/016363、以及贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义主题相同且2008年12月25日公开的美国2008/0316761；以贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义且主题为“具有均化器系统和耦合非成像光聚光器的多结太阳能电池”于2007年9月13日公开的WO 2007/103994；以贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义且主题为“尤其用于太阳光电的光学聚光器”于2008年9月18日公开的US 2008/0223443；以贝尼特斯(Benitez)及其他人的名义且主题为“具有均化器系统和耦合非成像光聚光器的多结太阳能电池”于2009年3月19日公开的US 2009/0071467。术语汇编
集度接受积(Concentration-Acceptance Product，CAP)-与任意太阳能聚光架构相关的参数。它是集度比例(concentration ratio)的平方根乘以接受角的正弦的积。一些光学架构具有更高的CAP，从而能够更高的集度和/或接受角。对于特定的结构，当几何集度被改变时，CAP几乎是固定的，从而增加一个参数值会降低另一个。
菲涅尔刻面(Fresnel Facet)-通过折射使光偏离的非连续-倾斜聚光器透镜的元件。
TIR刻面-通过完全内部反射使光偏离的非连续-倾斜聚光器透镜的元件。
主光学元件(Primary Optical Element，POE)-从太阳或其它源接收光并将其向中间光学元件(如果存在)或次光学元件集中的光学元件。
中间光学元件(Intermediate Optical Element，IOE)-从主光学元件接收光并且将其向次光学元件集中的光学元件。
次光学元件(Secondary Optical Element，SOE)-从主光学元件或中间光学元件(如果存在)接收光并将其向太阳能电池或其它目标集中的光学元件。
笛卡儿卵形线-用在成像和非成像光学元件中的曲线(严格上曲线族)，如果不超过一束光穿过由该曲线产生的表面的每点，将一簇给定光转化为其它预定簇。所谓的泛化笛卡儿卵形线可以用于，将非球形的波阵面转化为其它。参见参考文献[10]，第185页；参考文献[16]。
背景技术
三结(Triple-junction)光电太阳能电池很昂贵，因此期望在实际中以尽可能多的聚光来操作。当入射照射的本地集度超越2000～3000个太阳时，当前可用多结光电太阳能电池的效率将变糟。现有技术的一些聚光器设计关于电池上的通量分布具有大量非均匀性，以致于“热点(hot spot)”多达9,000-11,000x集度且平均集度为500x，极大地限制了平均集度在经济上可达到的高度。千变万化的积分器(integrator)可以降低这种热点的量值，然而很难对它们予以组装，并且不适用于小电池。
在非成像光学元件中存有两个主要设计问题，并且都与此相关。第一个称为“捆耦合(bundle-coupling)”，而且其目标是最大化被转换为给定输出捆的给定输入捆中光线的比例。在太阳能聚光器中，有效地最大化由太阳或其他源发射的被传递给接收器的光功率的比例。第二个问题称为“规定辐射度”，其目标是使用给定的源发射，在指定目标表面上产生特定光照样式。
在捆耦合中，在两个光簇Mi和Mo(分别称为输入簇和输出簇)耦合中存在设计问题。这意味着作为输入簇Mi的光束进入光学系统的任意光束，在离开时作为输出簇Mo的光束，反之亦然。因此这两个光簇Mi和Mo的成功耦合部分包含相同的光束，而且这些相同光束为相同簇Mc。一般来说，簇Mc＝Mi I Mo。实际上，耦合始终是不完美的，因此Mc
Figure BPA00001505321600031
Mi和Mc
Figure BPA00001505321600032
Mo。
然而，在规定辐射度中，只是指定一个簇必须包含于另一个，Mi包含于Mo。基于此原因，在Mi中但没有包含于Mo的任意光束被无视，从而Mi被Mc有效地替代。在这种方式的解决方案中，施加了另外的约束条件，那就是簇Mc应该在目标表面上产生规定辐射度。由于Mc没有完全被规定，由于对特定设计不便利的光束可以被有意地排除从而改进剩下光束的耦合，这个设计问题比捆耦合的约束要小。举例，源的周围可以是未充分发光，因此它发散出来的光束要弱于平均。如果该设计边缘光束被选中进入该周围中，从而弱的周围区域被忽略了，而且只有源区域的主要部分的强光束被使用，整个性能可以被改进。
有效光伏聚光器(CPV)设计良好地例证了既包含捆耦合问题，又包含规定辐射度问题的设计问题。Mi包括自太阳进入系统第一光学元件的所有光束。Mo包括来自最后光学元件且到实际光伏电池(并不仅是其玻璃罩的外部)之上的那些光束。包括在Mi中且没有耦合入Mi的光束连同其功率一起丢失。(注意在计算机光束追踪中，如果每单位源面积具有不变数目的光束，来自于源的较少光亮部分的光束将具有较少的通量)。入射太阳光的辐照度分布必须与实际光伏电池上的规定(通常是均匀的)辐射度相一致以预防热点。优化这些问题，即获取最大集度接受积以及在太阳能电池活性表面上的均匀辐照度分布，将最大化效率。当然这是很艰巨的目标，因此仅发现了部分解决方案。
通过使用在经典光学元件中为公知方法的光管匀化器(light-pipehomogenizer)，可以潜在地获得太阳能电池上的良好辐照度均匀性。请见参考文献[1]。当使用光管匀化器时，太阳能电池紧附到光管的一端，光在光管壁上一些反弹之后到达电池。由于光管长度，电池上的光分布变得更加均匀。然而，为了聚光光伏设备(CPV)使用光管具有一些缺陷。第一缺陷是，在高照明角度的情形下，光管的反射表面必须金属化，从而相对于磨光表面的完全内反射的近乎完美反射性降低了光学效率。第二缺陷是，为了良好匀化性，需要相对长的光管。然而，增加光管长度既增加其吸收，又降低了装置的机械稳定性。第三缺陷是，对于相对厚(小)的电池光管并不合适，这是由于从用于将电池保持到光管端的结合(典型为硅硅橡胶)的边缘处侧面光溢出。即使如此，光管在CPV系统中被提出多次，参见参考文献[2]、[3]、[4]、[5]、[6]和[7]，其使用的光管长度远长于电池尺寸，典型的4-5倍。
用于获取电池上良好均匀性的另一策略是科勒照明器。科勒积分可以解决或者至少减轻均匀性问题，而不用折衷接受角，也不会增加组装难度。
参照图2，Sandia实验室在八十年代后期提出了使用科勒积分的第一光伏聚光器(请见参考文献[8])，而且后续被Alpha Solarco商业化。菲涅尔透镜21是其主光学元件(POE)，而且封装光伏电池20的成像单表面透镜22(称为SILO，用于单光学表面)是其次光学元件(SOE)。这种方式使用两个成像光学透镜(菲涅尔透镜和SILO)，其中SILO布置在菲涅尔透镜的焦平面，SILO将菲涅尔透镜(非均匀地被照明)成像到光伏电池。因此，如果电池是方形的，该主光学元件可以被方形修整，而不损失光学效率。针对执行模块中多个主光学元件的无损棋盘形布置，这非常有吸引力。在另一方面，主光学元件在次要表面上对阳光成像。这意味着对于通常入射光束24，太阳像25将形成在SILO的中心，并且随着由追踪扰动和误差而产生的太阳光束在聚光器接受角范围之内的移动，太阳像25朝着次要表面的位置25移动。因此聚光器的接受程度被次光学元件的尺寸和形状所确定。
尽管电池具有简单性和高度的照明均匀性，Sandia系统的实际应用仍然局限于低集度中，这是因为它具有低的集度接受积，大约为0.3o(在300x时加或减1o)。这是由于成像次要元件不能够在电池上获取高照明角度，因此即使在集度率为300x时也为低接受角，阻止了最大集度。
在另外一个之前提出的方式中使用4个光学表面，以获取高接受角和太阳能电池上相对均匀辐射分布的光伏聚光器(见参考文献[9])。举例，这个聚光器的主光学元件(POE)应该是一种元件，例如，将太阳成像到次光学元件(SOE)的孔径(aperture)中的双非球面成像透镜。适于次光学元件的是在参考文献[10]、[11]和[12]中所描述，由SMS(同时多表面)设计的RX聚光器。这是一个工作在聚光器热力学极限附近的成像元件。在这个表示方法中，光学元件的表面以光束到达它们的顺序列出：I表示总的内反射表面，R表示折射表面，并且X表示可能为不透明的反射表面。如果光束到达相同的表面两次，则在两次到达中以每次到达的正确类型列出。
增加系统光学效率(它是关键优值函数)的良好策略是，通过设计聚光器光面表面具有至少一个双重功能，举例，在一些特定近似均匀性的宽角度照明该电池，在系统的少数表面上整合多功能。相比较理想的4表面情形，这承受了设计自由度的降低。因此，在寻求光学效率、接受角和电池辐射均匀性的合适综合过程中，在选择的几何图形和均匀化方法中有折衷。
有两种方式来实现辐射均匀化。第一种是科勒积分器，如前所述，其中该积分过程涉及光束簇两个维度，径向的和子午线的。这个方式公知为2D科勒积分器。另外的策略是，仅仅在光束簇的一个维度上进行积分，因此称为1D科勒积分器。典型地，这些科勒积分器提供的均匀性要小于2D所提供的，但是它们易于设计和制造，因此适合于均匀性不是非常关键的系统。最近开发了一种设计方法(见参考文献[13]和[14])，用于计算完全自由形状的1D和2D科勒积分器，其中使用了具有均匀化光以及耦合该设计的边缘光束簇这双重功能的光学表面。
在本发明的所有实施方式中，主光学元件是反射型的。该反射型主光学元件的使用在太阳光聚光器中是旧的方式，因为抛物柱面镜在几个世纪以来就处于公知领域。最近，已经开发了先进的高性能自由形状不对称镜设计，其使用自由形状的透镜，从该透镜上伸出短的千变万化的均化器[14]。最近，在天线和望远镜设计中公知的两镜卡塞格伦型的聚光器的使用已经被延伸到太阳光聚光器，还附加有千变万化的均化器[6]以及辐射科勒积分[14][15]。
发明内容
本发明的实施方式提供了在太阳能电池上结合高几何聚光、高接受角、高辐射统一性的不同光伏聚光器。在所有实施方式中，在光线在进入主光学元件的相同侧退出主光学元件的方面来说，主光学元件是反射型的。此外在所有实施方式中，主光学元件和次光学元件均为双凸透镜以形成多个节(segment)。在一些实施方式中，在主光学元件和次光学元件之间使用中间光学元件，其不必被分段。主光学元件的段和次光学元件的节组合以形成科勒积分器。多个导致了多个科勒积分器，其将它们的入射太阳光共同地聚焦到共同的目标上，例如光伏电池。对于不同的单个科勒积分器来说任意热点通常在不同的地方，对于不同的单独科勒积分器，任意热点在不同地方，而且该多个科勒积分器进一步在目标电池上平均多个热点。
在一些实施方式中，光学表面典型通过透镜光栅被修改(即，形成在与前述节对应的多个独立小透镜(lenslet)的单个表面上)，以产生科勒积分。虽然被修改的光表面的光学表现与原始非常不同，它们宏观上非常类似于未修改表面。这意味这可以用相同的工艺制造它们(典型的注塑模塑(plastic injectionmolding)或玻璃模塑(glass moulding)而且它们的生产成本是相同的。
本发明的实施方式提供了一种光学设备，包括：具有多个节的主光学元件，在一个实例中节的数目为4；具有多个节的次光学元件，在一个实例中多个节是透镜光学表面的4个透镜光栅；其中主光学元件中的每一个节与次光学元件的相应节，形成多个科勒积分器中的一个。多个科勒积分器在位置和方位上被布置，以将光从共同源导向到共同目标。该共同源处，该设备是集光器，或共同目标处，该设备是发光体，可以在该设备外面。举例，在太阳光伏聚光器中，该源是太阳。无论是共同源或共同目标，另一个可以是设备的一部分或连接到设备。举例，在太阳光伏聚光器中，目标可以是光伏电池。然而，设备的进一步实施方式可以用于集中或校准在外部共同源和外部共同目标之间的光。
附图说明
根据结合下列附图以及以下更加特定描述，本发明的以上和其它方面、特征和优点将变得明显，其中：
图1示出了用于计算径向科勒折射透镜光栅对(lenticulation pair)期望形状的设计光束。
图2示出了由Sandia实验室开发出的菲涅尔-SILO聚光器的某些原则。
图3示出了太阳光的两镜卡塞格伦型反射聚光器。
图4A示出了使用方位角积分的四重透镜状(quad-lenticular)XXR科勒聚光器的透视图。
图4B示出图4A的四重透镜状XXR科勒聚光器的侧视图。
图5示出了图4A所示的聚光器的设计过程的第一图。
图6是图5的设计过程的第二图。
图7是图5的设计过程的第三图。
图8是图5的设计过程的第四图。
图9是类似于图4A的部分的透视图，示出了图5-8的设计过程的第二阶段。
图10A是XXR聚光器的另一个实施方式的轴向截面图，示出了在截面平面上的光线路径。
图10B是图10A的聚光器的透视图，示出了在光学元件的整个区域上的光线路径。
图11是图10A的聚光器的性能的图形。
图12A是另一种形式的聚光器的轴向截面图。
图12B是图12A的聚光器的透视图。
图12C是另一种形式的聚光器的透视图。
图13是另一种形式的聚光器的透视图。
图14是另一种形式的聚光器的轴向截面图。
图15A是另一种形式的聚光器的透视图。
图15B是图15A的聚光器的一个镜的放大图。
具体实施方式
通过参照下列对本发明实施方式的详细描述以及阐述了运用本发明各种原则的示范性实施方式的附图，可以获得对本发明各种特征和优点的更好理解。
这里描述了两种类型的次光学元件：第一种包括折射器阵列，第二种包括反射器阵列。两者均展示了N重对称性。在本发明教导的实施方式中，主反射元件具有与次光学元件相同的N重对称性。在一些实施方式中，主光学元件是不对称的，因为剩余的元件不位于主光学元件的前面而是位于侧面。这里描述了两种类型的中间光学元件：反射型和折射型。反射型中间光学元件重叠光线路径，允许从主光学元件的前面移除次光学元件和太阳能电池(和散热器)。
如图4和9-10B所示，对称的XXR配置允许光伏电池可以放到主镜附近、主镜处或者甚至主镜后面。然后可以将热移除到主镜的后面，极大地减小了一些现有设计的冷却问题，并且在主镜后面还可以提供PV电池的安装。为了简单的目的，在附图中省略了已经公知的适合的散热器和零件。
这里描述了一些科勒集成太阳能聚光器。它们是最先将科勒积分器非平面阵列与聚光光学元件相结合的。虽然这里揭示的本发明实施方式具有4重对称性，而本发明实施方式并不局限于这个对称性。只要此处教导的原则被充分理解，本领域技术人员可以应用到其它的配置中(优选地N重对称性，其中N可以是任意大于2的数)。
图1示出了透镜光栅10，包括两个折射离轴表面、主光学元件(POE)11、次光学元件(SOE)12，绘制的发光电池13之外的光源通过上述表面和元件。最后的径向科勒聚光器将是数个这种透镜光栅对的组合，具有用点虚线示出的共同旋转轴14。实线15限定空间边缘光束，虚线16限定角度边缘光束。它们分别示出平行和收敛光束的特性。在一个实施方式中，每个光学元件透镜光栅11，12可以是一或多个光学表面，每个表面可以是连续的或者细分的。举例，POE11可以是菲涅尔透镜，一侧是平的，而另外侧由拱形棱镜形成。
径向科勒聚光器是具有旋转对称的1D科勒积分器。这使得设计过程比1D自由形式科勒积分器更加容易。另外，旋转对称使得针对透镜状形式的制作过程与其它任意非球面旋转对称一样简单。然而，该设计过程首先设计2D光学系统，接着采用旋转对称。
虽然由径向科勒聚光器产生的辐射分布具有热点，但是比成像系统所产生的要温和的多。如果α是系统接受角，αs是太阳的角半径，而且k是取决于电池活性区形状的常数(对于圆形电池，k＝1，对于方形电池，k＝4/π)，可以容易发现由径向科勒聚光器方式产生的热点与平均光浓度的k*(α/αs)倍成比例，而由消球差设备产生的热点与平均光浓度的k*(α/αs)2倍成比例。举例，如果α＝10，αs＝1/4O(从地球看太阳的角半径)，而且k＝1，由径向科勒聚光器方式产生的热点大约是平均光浓度4倍，而由消球差设备产生的热点是平均光浓度16倍。对于方形电池(k＝4/π)，相对应的热点为平均光浓度5倍和20倍。
径向科勒概念已经被应用到CPV系统中的两镜卡塞格伦型反射聚光器(参见参照[15]以及上述WO2007/103994)。图3示出了一种现有技术中两镜卡塞格伦型反射聚光器，包括：双凸透镜状的主镜31，次镜32，以及安装在散热器(heat sink)上的封装太阳能电池33。每个凹反射器-透镜光栅节31L是环面的，并且将入射光束35反射为聚焦在次镜32的对应的环形透镜光栅节上的收敛光36，它反过来传播跨越电池33，电池33为三结类型的1cm2电池。聚光器设计于在Cg＝650x处工作，以及±0.90的接受角，光效率为78％，在1200suns的电池上具有最大辐照峰值。在图3的径向科勒设计中，仅在径向(子午线)方向发生积分，并且在方位角或切向(矢状)方向不发生积分。此外，科勒积分器是全不同的，因为它们是同心环，这增加了复杂性并减小了均匀性。可以配置径向科勒设备以产生太阳光在轴上的光伏电池的均匀照射，但是当太阳光不在轴上时出现热点。此外，具有环形主节的科勒积分对光伏电池产生了环形照射，这小于最优，因为大多数商用的PV电池是正方形的。
在这种径向科勒设计中，平均集光和峰值集光可能会高，因此需要在径向科勒设计中引入进一步的自由度，以使得照射峰值低于2000suns。为了在第二方向执行积分，本申请包括带有4个子系统的聚光器(具有4重对称性)，自此以下称为节，对称地组成整体实现方位角积分，而保持四个子系统中的每个转动地对称并由此保持容易制造，这是因为每个实际上都是完整旋转对称的径向科勒系统的一部分，类似于图2和图3中那些。
当使用两方向自由形状科勒聚光器而不是旋转对称时，可以产生更好的均匀化。可能类型的自由形状的科勒系统是相同的XXR，包括主反射器，中间反射器以及次反射器，其中在主次元件之间执行科勒积分。图4A和4B示出XXR科勒聚光器40的实施方式，包括4重分节主镜41、4重分节次透镜42、中间镜44和光伏电池43。
光伏接收器优选地具有正方形平面激活区域，并且不损失普遍性，可以被看作位于接收器平面是z＝0，并且激活区域的侧面平行于x和y轴，并且原点位于激活区域的中心的坐标系。由于对称性，限定在区域x＞0，y＞0的单位完全限定了主光学元件。中间光学元件优选地具有围绕z轴的旋转对称性。次光学元件将优选地具有与主光学元件相同的四重对称性。在图4A和图4B所示的特定实施例中，在区域x＞0，y＞0中主和次光学元件的单位是科勒对，但是其他对应关系明显地也是可能的。
设计过程具有三个阶段。第一，使用SMS2D方法(下面将详细描述)在二维中设计主镜和中间镜的对角截面概括，条件是碰撞倾斜+α和-α(α是设计的接受角)的进入空隙的边缘光线在二维中(即所有光线被包含在一个平面上)靠近次透镜的对应的透镜光栅的边界点A和B聚焦，参见图5。第二和第三阶段分别对应于主光学元件和次光学元件的自由形状的表面的三维设计。
使用如下过程完成设计的第一阶段，如图5至8所示，并且生成通过在x＝y平面90的三个光学表面的横截面(参见图9)。
1.选择β，其是在B处光学表面的法线方向。
2.选择R(&R’)的x坐标，其是PV电池43的活性区域的角点，点B和点E的x和z坐标，其是主镜41的选择的透镜光栅的外角，以及点D的z坐标，其处于中间光学元件44的边缘。
3.通过追踪反转的光线R’-B-D来计算D的x坐标。
4.计算光学路径长度R’-B-D-E。
5.选择α。
6.计算E的法向矢量以将已知的反转光线D-E反射到方向-α。
7.选择点A的z坐标zA，使用公式xA＝(21/2-1)/(21/2+1)xB计算点A的x坐标。
8.从D到C计算中间镜的线作为“无失真成像椭圆”，使得在范围+/-α内在E的倾斜(sin)角和沿着直的节A到B的点之间存在线性映射(参见图6)。
9.计算次透镜的点，从B开始，使得从E反射偏离中间镜的光线由折射聚焦到R’(如果期望，使用光学路径长度条件)。这在计算中间镜的每个点的同时被最有效的完成。
10.在步骤9中计算的次透镜将通常不通过原先选择的点A。通过线x＝xA的次透镜的交叉给出了zA的最好估算。所以返回到步骤7，取代新的zA值，并且进行“zA的迭代循环”重复步骤8和9，并且可选地重复这个步骤10。
11.使用SMS2D计算主镜和中间镜，以形成在B从角度-α的入射光和在B从角度+α的入射光的图像(见图7和8)。
12.当主镜到达z轴时，如果在A的折射之后在G从+α的光学没有到达R而是到达了接收器表面上的不同点R”，则返回步骤5并且选择更好的α，具有值α*|R’R|/|R’R”|，然后重复随后的步骤。
13.如果中间镜的最后计算的点的x坐标(即最接近与z轴)没有被正确定位(例如是负的)，返回到步骤2并且选择点B的坐标xB的不同值。
然后重复随后的步骤。
14.通过概况关于z轴的旋转生成三维中间镜。
在设计的第二阶段，如图9所示，在三维中设计主光学元件91的部分x＞0，y＞0作为自由形状的镜，该自由形状的镜通过旋转对称的中间镜94在次光学元件的成对部分上形成太阳的近似图像。这样的自由形状的主镜可以被设计，例如作为在三维上聚焦所有+α光线的通用的反射型卡笛儿卵形线，在中间镜的反射之后这些光线平行于点A上的方向(-sinα，-sinα，-cosα)。
在设计的第三步中，自由形状的次透镜被设置为在太阳能电池上形成在中间光学元件中反射的主光学元件的成对部分的图像。再次，这样的自由形状的透镜可以被设计为例如通用的折射型卡笛儿卵形线，其接收通过主光学元件的角点E并且在旋转的中间镜上反射的光线，并且将它们在三维中聚焦到电池的角点R。
注意主光学元件和次光学元件的三维中的计算与二维设计一直，这意味着在图9A中的对角x＝y平面90的交叉处自由形状的镜和透镜中包含的曲线95和96与图5至8的二维平面中计算的概况一致。
通过由次透镜投影的光伏电池的图像给出的三维的主镜的轮廓。在此可以考虑估计的电池大于实际的电池以允许电池安置容差。通过三维接收区域(即半径α的圆锥体)的图像定义次透镜单元的最小轮廓尺寸。
如在所述的第一阶段设计的中间镜与参考文献[6]中使用的削球差的两镜成像设计显著不同。削球差设计产生了轴上输入光线在轴上点的聚焦，而根据本实施方式设计的中间镜中轴上输入光线的聚焦区近似在离轴节AB的中心。如果使用参考文献[6]中描述的中间镜完成三维设计并且如图7和图8中那样分别追踪+α光线和-α光线，则差异特别清楚。即使在三维中重新设计主镜以将+α光线(平行于(-sinα，-sinα，-cosα)入射的光线)完美地聚焦到A上，参考文献[6]中的镜被用作中间光学元件将使得-α光线(平行于(+sinα，+sinα，-cosα))的聚焦区形成为远离次光学元件的边缘B，特别是在非常高的z。
在另一个优选实施方式中，中间镜也是自由形状的，并且使用SMS3D方法设计主镜和中间镜，所以接受角圆锥体的四个边缘光线近似地聚焦在其在3D几何形状的次光学元件的对应的透镜光栅的边缘处的四个点上。
参考图10A和10B(一起被称为“图10”)，图10A示出了与图4B类似的XXR系统，在对角平面是行包含光线。图10B示出了收敛光线的收拢图(在这种情况下通过整个孔隙追踪)，聚焦在次透镜103的表面上的点101上(以没有强调的方式示出)，并且然后分散以均匀的覆盖电池102。其上的辐射度是主镜节的四个图像的和。
图10中的XXR科勒的实施方式实现了具有±0.85°的接受的几何集度Cg＝2090x(主投影孔隙面积和电池面积的比率)。与现有技术相比，这对于集度水平来说是非常好的结果。该高的集度水平允许在系统中减小的电池成本，并且接受角依然足够高以提供低成本所需的制造容差。主镜41由中间镜45产生的阴影小于5％。
图11示出了图形110，具有绘制离轴角的横坐标和绘制图10中的XXR科勒的相关传输113的纵坐标114。垂直的虚线114对应于0.85°，并且水平的虚线115对应于定义接受角的90％的阈值。光学性能(光效率、接受角和辐射度分布)的光频依赖性非常小(这是使用镜的优点)。
表1到3(位于说明书结尾)提供了根据图10的聚光器的例子。表1包含所述设计的自由形状的主镜的点的X-Y-Z坐标。这些点对应于八分圆X＞0，Y＞X。可以通过互换X和Y坐标和/或改变X和/或Y坐标的符号来生成剩余的八分圆中的对应点。表2包含中间镜的概况点的ρ-Z坐标。因为该设计是旋转对称的，所以可以通过绕着Z轴给定坐标的旋转来生成整个镜。最后，表3包含所述设计的自由形状的次透镜的点的X-Y-Z坐标，也是处于八分圆X＞0，Y＞X。
图15A示出了设备150，其是使用开槽的反射器151和152以及与图10中相同的次透镜153的图10的XXR设计的变形。在2009年6月15日申请的名称为“Reflectors Made of Linear Grooves”每个专利申请12/456,406(公开号US2010/0002320)中描述了开槽的反射器，其全部内容结合于此作为参考，并且其中公开了任意的旋转非球面和自由形状镜是如何被通过完全内反射(TIR)工作的绝缘自由形状结构的等效物替代。TIR是XXR设备的关键所在，以减小由于金属反射引起的反射损耗，节省了镜涂层成本并且避免了金属涂层腐蚀的风险。图15B示出了中间镜152的细节，并且来自主镜的光线154两次在自由形状的面155和156上完全内反射。在CPV实现中，镜150，152通常形成为薄片的透明材料的背表面。在图15A和15B中，为了清楚的目的没有显示绝缘的开槽反射器的折射前表面。在其他实施方式中，开槽的反射器150，152之间的空间可以是实块的绝缘材料，在相对的表面上形成了开槽的反射器。
本实施方式是Minano等人的上述专利申请WO 2007/016363中描述的设备的特定实现。
通过本领域普通技术人员可以实现变形。例如，在主光学元件和次光学元件的每一个上的电池(也称为部分或小透镜)的数目例如可以增加为9。此外电池可以是矩形的而不是正方形的，并且然后四个单元的主镜将优选地为对应的矩形，使得每个单元依然很容易在光伏电池上容易地成像。可选地或者额外地，阵列单元的数目可以被减小为2，或者可以是不是正方形的另一个数目，使得整个主镜与光伏电池不同地成形为矩形。每个节被进一步细化为小透镜，在每个主和次透镜节中的小透镜的期望数目取决于设备的实际尺寸，因为影响透镜特征的结果尺寸和制造精度。
在图12A到14中示出了这样的变形的例子。图12A和12B示出了两个单元阵列XR聚光器的实施例，该聚光器包括不对称倾斜的主镜和折射型次镜以照明太阳能电池120，所以在这个情况下没有使用中间光学元件。科勒对是122a-122b和121a-121b。镜的倾斜允许次镜被放到在主镜上输入的光束之外，以避免现有的中央系统中的次镜和散热器产生的阴影。图12C示出了与使用四个单元：123a到136a和123b到126b的科勒积分的类似的XR配置。
图13示出了四个单元的倾斜的XR，其中与原来的比较该单元旋转关于与通过该单元中心的表面垂直的轴旋转45度，所以完全主镜131示出了相同的45度旋转。在图13所示的布置中，每个单元有它自己的次透镜130和PV电池137，位于其自己的主镜131相对的主镜的外角处。注意主镜131接收来自太阳的光(由光线132所示)，并且照明位于次透镜130后面的PV电池。每个主镜131和每个次透镜130被分节到科勒透镜光栅，作为133到136。主镜和次透镜的该相对定位允许整个主镜在角的位置由次镜位置支撑，并且即使散热片137可以沿着周长延伸以变成最终还可以支撑前玻璃罩的支撑框架。
图14示出了中间光学表面144不是镜而是透镜，同时主(141a和142a)和次科勒积分表面(141b和142b)通过反射工作的例子。一个次反射器141b被金属化(XRX)，并且另一个是TIR表面(XRI)。
尽管已经示出和描述了各种特定实施方式，本领域的读者将理解到不同实施方式的特征可以如何与单个光伏收集器、光源或其他设备组合以形成本发明的保护范围内的其他设备。当光伏电池由LED或LED阵列或其他光源取代时，本实施方式提供了可以对于发射方向校准具有非常均匀的强度的光，因为源上的所有点可以带到每个方向。这可以用于混合不同LED源阵列的颜色或者使得发射的强度更均匀而不需要将芯片装入容器。
对当前认定最佳模式或实施本发明的前述描述并不是用于限制，而仅仅是为了描述本发明的通用原则。应该参照权利要求确定本发明的完整范围。
表1
Figure BPA00001505321600151
Figure BPA00001505321600161
Figure BPA00001505321600171
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表2
Figure BPA00001505321600191
Figure BPA00001505321600201
表3
Figure BPA00001505321600211
Figure BPA00001505321600221
Figure BPA00001505321600231
参考文献
[1]W.Cassarly，“Nonimaging Optics：Concentration and Illumination”，在光学手册，第二版，pp2.23-2.42(McGraw-Hill，纽约，2001)
[2]H.Ries，J.M.Gordon，M.Laxen“High-flux photovoltaic solar concentratorswith Kaleidoscope based optical designs”，太阳能，Vol.60，No 1，pp.11-16(1997)
[3]J.J.O’Ghallagher，R.Winston，“Nonimaging solar concentrator withnear-uniform irradiance for photovoltaic arrays”，在非成像光学元件：最大效率光传输VI，Roland Winston，Ed.，Proc.SPIE 4446，PP.60-64(2001)
[4]D.G.Jenkings，“High-uniformity solar concentrators for photovoltaicsystems”在非成像光学元件：最大效率光传输VI，Roland Winston，Ed.，Proc.SPIE 4446，PP.52-59(2001)
[5]http://www.daido.co.jp/English/rd/7503.pdf
[6]Gen 1 http;//www.solfocus.com/
[7]www.sol3g.com
[8]L.W.James，“Use of imaging refractive secondaries in photovoltaicconcentrators”，SAND89-7029，Alburquerque，新墨西哥，(1989)
[9]第13章，“Next Generation Photovoltaics”，(Taylor&Francis，CRCPress，2003)
[10]R.Winston，J.C.Minano，P.Benitez，“Nonimaging Optics”，(Elsevier-学术出版社，纽约，2005)
[11]J.C.Minano，P.Benitez，J.C.Gonzalez，“RX：a nonimaging concentrator”，J.Opr.Soc.Am.A，14.pp.1988-1997，(1997)
[12]P.Benitez，J.C.Minano，“Ultrahigh-numerical-aperture imagingconcentrator”，J.Opt.Soc.Am.A，14.pp.1988-1997，(1997)
[13]J.C.Minano，M.hernandez，P.Benitez，J.Blen，O.Dross，R.Mohedano，A.Santamaria，“Free-form integrator array optics”，在非成像光学元件和有效照明系统II，SPIE Proc.，R.Winston&T.J.Koshel ed.(2005)
[14]美国以及其它专利和专利申请：US6,639,733；US6,896,381；US7,152,985；US7,460,985；WO2007/016363；US2009/0071467；US2008/0223443；US2008/0316761.
[15]P.Benitez，A.Cvetkovic，R.Winston，G.Diaz，L.Reed，J.Cisneros.A.Tovar，A.ritschel，J.Wright，“High-Concentration Mirror-Based Kohler Integrating Systemfor Tandem Solar Cells”第四次光伏能量转变世界会议，夏威夷，(2006)
[16]J.Chaves，“Introduction to Nonimaging Optics”，CRC Press，2008，第17章。

Claims (19)

1.一种光学设备，包含主光学元件、中间光学元件和次光学元件，其中：
主光学元件和次光学元件中的每一个包括多个区；
主光学元件的每个区和次光学元件的各个区形成了科勒积分器，所述科勒积分器被布置以将光从透镜光栅共同的源导向到所述区共同的目标；
所述主光学元件和次光学元件之间通过的光由中间光学元件偏转。
2.根据权利要求1所述的光学设备，其中主光学元件和中间光学元件是反射型的，并且次光学元件是折射型的。
3.根据权利要求1所述的光学设备，其中主光学元件和次光学元件是反射型的，并且中间光学元件是折射型的。
4.根据权利要求1所述的光学设备，其中中间光学元件包括所述区共同的单个平滑光学表面。
5.根据权利要求1所述的光学设备，其中主光学元件和次光学元件是自由形状的，并且中间光学元件是旋转对称的。
6.根据权利要求1所述的光学设备，其中科勒积分器可操作以对矢状和子午线方向的光进行积分。
7.根据权利要求1所述的光学设备，其是太阳光聚光器，并且其中所述目标是附接于次光学元件的光伏设备。
8.根据权利要求1所述的光学设备，其中主光学元件的节被布置，以在共同的源处产生它们的第二光学元件各自节的实质上重合的图像，而且其中次光学元件的节被布置，以在共同的目标处产生它们的主光学元件的各自节的实质上重合的图像。
9.根据权利要求1所述的光学设备，其中主光学元件和次光学元件中的至少一个是可操作的，以聚集或校准从共同的源到达这个元件或被这个元件导向到共同的目标的光。
10.根据权利要求1所述的光学设备，其中主光学元件和次光学元件可以包括围绕共同轴对称布置并且在围绕共同轴的旋转中彼此移位的区。
11.根据权利要求1所述的光学设备，进一步包含中心轴，其中共同的目标进一步包含用于将光转换为另外能量形式的设备，而且其中所述多个科勒积分器中的每一个被布置，以将被校准的光导向在共同的目标上平行于所述中心轴入射。
12.根据权利要求11所述的光学设备，其中用于转换能量的设备是光伏电池。
13.根据权利要求1所述的光学设备，其中次光学元件是绝缘元件，所述绝缘元件具有在一个表面上形成的多个节并且具有在另一个表面上的共同的源或共同的目标。
14.一种光学设备，包括主光学元件和次光学元件，其中：
主光学元件和次光学元件的每一个包括多个区；
主光学元件的每个区和次光学元件的各个区形成了科勒积分器，所述科勒积分器被布置以将光从所述区共同的源导向到所述区共同的目标；以及
次光学元件位于从源到主光学元件由主光学元件转向到次光学元件的光束之外。
15.根据权利要求12所述的光学设备，其中主光学元件和次光学元件是自由形状的。
16.根据权利要求14所述的光学设备，其是太阳光聚光器，并且其中所述目标是附接于次光学元件的光伏设备。
17.根据权利要求14所述的光学设备，其中次光学元件是绝缘元件上的折射表面，绝缘元件从折射表面延伸到目标。
18.根据权利要求14所述的光学设备，其中次光学元件是绝缘元件上的反射后表面，绝缘元件从反射表面延伸到目标。
19.根据权利要求14所述的光学设备，包括多个所述主光学元件和对应的多个次光学元件，其中每个次光学元件通过另一个主光学元件与其相关的主光学元件分离。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090557A (zh) * 2013-01-02 2013-05-08 门立山 全反射太阳能聚光镜

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101641860A (zh) * 2007-02-23 2010-02-03 加利福尼亚大学董事会 利用菲涅耳透镜和非成像次级光学的聚光光伏系统
CN101971075A (zh) * 2007-12-18 2011-02-09 光处方革新有限公司 自由形态聚光光学装置
WO2010062532A2 (en) 2008-10-27 2010-06-03 The Regents Of The University Of California Light concentration apparatus, systems and methods
US8684545B2 (en) * 2009-07-30 2014-04-01 The Regents Of The University Of California Light concentration apparatus, systems and methods
US8355214B2 (en) * 2009-07-30 2013-01-15 The Regents Of The University Of California Light collection apparatus, system and method
US9039213B2 (en) 2009-07-30 2015-05-26 The Regents Of The University Of California Light concentration apparatus, systems and methods
US20140048135A1 (en) * 2012-08-17 2014-02-20 Brightleaf Technologies, Inc. Method and apparatus for forming an image having a uniform flux density on a solar cell
JP2015099336A (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 株式会社東芝 光学素子および光学装置
WO2015156666A1 (en) * 2014-04-07 2015-10-15 Suncycle B.V. Solar energy conversion device and installation
NL2012583B1 (en) * 2014-04-07 2016-07-15 Suncycle B V Helio-energic concentrator unit and device for gaining solar energy.
CA2950005C (en) * 2014-05-29 2020-01-28 1930106 Ontario Limited Multi-unit space-efficient light-concentrating lens assembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008046187A1 (en) * 2006-10-05 2008-04-24 Lunenburg Foundry & Engineering Limited Two-stage solar concentrating system
US20080316761A1 (en) * 2005-07-28 2008-12-25 Light Prescriptions Innovators, Llc Free-Form Lenticular Optical Elements and Their Application to Condensers and Headlamps

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60136531D1 (de) * 2000-03-16 2008-12-24 Pablo Benitez Verfahren zum Entwerfen und zur Herstellung von hocheffizienter nichtabbildender Optik
US8631787B2 (en) * 2005-07-28 2014-01-21 Light Prescriptions Innovators, Llc Multi-junction solar cells with a homogenizer system and coupled non-imaging light concentrator
WO2007084518A2 (en) * 2006-01-17 2007-07-26 Soliant Energy, Inc. A hybrid primary optical component for optical concentrators
US7855335B2 (en) * 2006-04-26 2010-12-21 Palo Alto Research Center Incorporated Beam integration for concentrating solar collector
EP2122268A4 (en) * 2007-03-14 2014-02-19 Light Prescriptions Innovators OPTICAL CONCENTRATOR, ESPECIALLY FOR PHOTOVOLTAICS
US20090231739A1 (en) * 2007-05-07 2009-09-17 The Regents Of The University Of California A California Corporation Matrix formulation of kohler integrating system and coupled non-imaging light concentrator
US20080289678A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-27 Rouda Trace Light recapturing system and method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080316761A1 (en) * 2005-07-28 2008-12-25 Light Prescriptions Innovators, Llc Free-Form Lenticular Optical Elements and Their Application to Condensers and Headlamps
WO2008046187A1 (en) * 2006-10-05 2008-04-24 Lunenburg Foundry & Engineering Limited Two-stage solar concentrating system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O.DROSS: "Kohler integrators embedded into illumination optics add functionality", 《PROC OF SPIE》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090557A (zh) * 2013-01-02 2013-05-08 门立山 全反射太阳能聚光镜
CN103090557B (zh) * 2013-01-02 2016-04-06 德州学院 全反射太阳能聚光镜

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