CN102621693A - 聚光太阳能的匀光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于聚光太阳能的匀光器件，所述的匀光器件是一种透镜-反射聚光器，其前端为透镜，后端为全反射导光锥，前后两端是作为一个整体存在的，由相同材质的材料组成，前端口径大于后端口径，后端口径的大小与接收器相同。光线通过透镜聚焦后经全反射导光锥将光线经过一次或两次全反射投射到接收器的特定区域，本发明专利提高了接收器接收光的均匀性，扩大了系统的接收角度，降低了系统的跟踪精度及制作精度。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭的洁净能源，目前已成为了现代社会资源开发的重点。在对太阳能发电的利用中，聚光太阳能的发展已经成为了一个重要的方向。聚光太阳能技术是通过聚光器件把大面积的阳光聚焦到一个小的接收器件上，有效的减少了半导体材料的用量，大幅度降低了系统成本。
匀光器件是聚光太阳能系统中不可缺少的器件。目前一般是采用光学棱镜或者光漏斗。光学棱镜是经过多次反射将阳光均匀的反射到接收器表面，缺点是在跟踪精度不高光线偏折角度较大时光线损失严重，不能够将大角度偏离的光线反射到接收器表面，造成了能量的浪费。光漏斗是经过反射将太阳光反射到接收器表面上，缺点是太阳光的反射有能量损失，且接收器接收到的光斑不均匀。
发明内容
本发明专利针对上述现有技术的存在的不足，提出了一种用于可以大角度收集太阳光且有效匀光的聚光太阳能的匀光器件。所述的匀光器件是一种透镜-反射聚光器，其前端为透镜，后端为全反射导光锥，前后两端是作为一个整体存在的，由相同材质的材料组成，后端口径的大小与接收器相同。光线通过透镜聚焦后经反射棱镜将光线经过一次或两次全反射投射到接收器的特定区域。
其技术解决方案如下：
一种聚光太阳能的匀光器件，所述的匀光器件前端为透镜，后端为全反射导光锥，大角度偏折的光线经过透镜聚焦后，经过全反射导光锥进行全反射，然后再打到接收器的表面上。前端的透镜起到聚焦的作用，能够把大角度偏折的光聚焦到达全反射导光锥为小角度光线，因此光线可以在全反射导光锥中进行全反射，无任何能量损失。且经过透镜聚焦后，整个匀光器件的总长度比原来的光学棱镜结构大大减小。
所述的匀光器件的透镜-全反射导光锥是作为一个整体存在的，由相同的材料光学玻璃组成，制作比较方便、简单。
所述的匀光器件的全反射导光锥侧面可以是平面或者是复合抛物面，其具体的参数可以利用非成像原理根据具体的要求进行设计调整，使得偏离光线全部反射到接收器的表面。
所述的匀光器件的端面镀有增透膜，减小了端面损失，使得更多的光线可以到达接收器表面，能够更充分的利用能量。
本发明专利的匀光器件在用于聚光太阳能时，置于太阳能接收器的上方并尽可能的靠近太阳能接收器。太阳光经过聚光系统聚焦到匀光器件上，经过透镜聚焦，全反射导光锥进行全反射，反射到太阳能接收器的特定区域。
与现有技术相比，本发明专利具有以下优点：
（1）一种聚光太阳能用匀光器件是一种透镜-反射聚光器，其前端为透镜，后端为全反射导光锥，前后两端是作为一个整体存在的，由相同材质的材料组成，制作起来比较方便、简单。
（2）通过透镜把大偏折的光线聚焦，不仅增大了接收光线的角度，而且使得匀光器的总长度大大减小。
（3）通过全反射导光锥进行全反射，无任何能量损失。
（4）匀光器的端面镀有增透膜进一步的减少了能量损失，充分的利用了能量。
附图说明
图1 本发明装置的聚光太阳能匀光器的一种实施方式的结构图；
图2 利用本发明装置的聚光太阳能组件的一种结构示意图；
图3 本发明装置的聚光太阳能匀光器的另一种实施方式的结构图；
图4 利用本发明装置的聚光太阳能组件的另一种结构示意图。
附图标记说明：1-透镜，2-侧面为平面的全反射光锥，3-侧面为复合抛物面的全发射光锥，4-增透膜，5-菲涅尔透镜。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来说明本专利。
实施例1
如图1所示，一种聚光太阳能用匀光器件，由前端的透镜1、后端的侧面为平面的全反射光锥2和增透膜4组成，透镜1用于汇聚光线，全反射光锥2进行全反射匀光，然后再经过增透膜4达到太阳能接收器上。前端的透镜1起到聚焦的作用，能够把大角度偏折的光聚焦到达全反射导光锥2为小角度光线，因此光线可以在全反射导光锥2中进行全反射，全反射无任何能量损失，然后又透过增透膜4达到接收器上，增透膜4的利用减少了界面损失。图2所示为聚光太阳能组件示意图，太阳光经过菲涅尔透镜5聚焦后，偏折的光线经过透镜1聚焦后，经过全反射导光锥2进行全反射，然后经过增透膜4再打到接收器的表面上。可以看出，本发明专利不仅大大的增大了接收光线的角度，使得匀光器的总长度大大减小，而且提高了焦斑的均匀性。
实施例2
如图3所示，一种聚光太阳能用匀光器件，由前端的透镜1、后端的侧面为复合抛物面的全反射光锥3和增透膜4组成，透镜1用于汇聚光线，复合抛物面全反射光锥3进行全反射匀光，然后再经过增透膜4达到太阳能接收器上。复合抛物面全反射光锥3根据非成像边缘光学原理设计而成。前端的透镜1起到聚焦的作用，能够把大角度偏折的光聚焦到达全反射导光锥3为小角度光线，因此光线可以在全反射导光锥3中进行全反射，全反射无任何能量损失，然后又透过增透膜4达到接收器上，增透膜4的利用减少了界面损失。图4所示为聚光太阳能组件示意图，太阳光经过菲涅尔透镜5聚焦后，偏折的光线经过透镜1聚焦后，经过全反射导光锥3进行全反射，然后再经过增透膜打到接收器的表面上。可以看出，本发明专利不仅大大的增大了接收光线的角度，使得匀光器的总长度大大减小，而且提高了焦斑的均匀性。
Claims (7)
1.一种用于聚光太阳能的匀光器件，其特征在于：所述的匀光器件是一种透镜-反射聚光器，其前端为透镜，后端为全反射导光锥，前后两端作为一个整体存在的，由相同材质的材料组成，前端口径大于后端口径，后端口径的大小与接收器相同。
2.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能的匀光器件，其特征在于：所述的匀光器件是一种透镜-反射聚光器。
3.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能的匀光器件，其特征在于：所述的匀光器件其前端为透镜，后端为全反射导光锥。
4.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能的匀光器件，其特征在于：所述的匀光器件由光学玻璃材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能的匀光器件，其特征在于：所述的匀光器件的全反射导光锥侧面为平面或者是复合抛物面。
6.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能的匀光器件，其特征在于：所述的匀光器件的全反射导光锥，光在里面进行全反射，无任何能量损失。
7.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能的匀光器件，其特征在于：所述的匀光器件的端面镀有增透膜。
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