CN103926684A - 一种跟踪型点聚焦高倍聚光器 - Google Patents

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Abstract

一种跟踪型点聚焦高倍聚光器，结构包括一个或多个局部抛物面反射镜（1）、一个或多个局部椭球面反射镜（2）、导光管（3）、跟踪器（4）和支架（5）；阳光被局部抛物面反射镜（1）反射之后在局部抛物面反射镜（1）和局部椭球面反射镜镜（2）的共同焦点处会聚，之后被局部椭球面反射镜（2）反射到局部椭球面反射镜（2）的另一个焦点处，形成准平行光束。本发明采用了二次聚光的方式进行聚光，在得到小的焦斑的同时使出射光束变成接近平行光束的小发散角光束，后续利用极为方便，而且，本发明利用反射来实现聚光的同时达到了透射聚光的顺向聚焦目的，既不遮挡光线，又提高了聚光效率。

Description

一种跟踪型点聚焦高倍聚光器
技术领域
本发明属于太阳能利用的技术领域，具体涉及一种跟踪型点聚焦高倍聚光器。
背景技术
由于能源问题和环境问题的严峻性，各国都在积极开发清洁能源技术。在所有清洁能源技术中太阳能倍受青睐，但是，由于太阳能具有能量密度低、随时间周期性变化的同时又随机变化、地域差异大等特点，所以要想非常有效的开发利用太阳能非常有必要采用跟踪加聚光的方式。现有的高倍聚光器主要有透射式聚光器和反射式聚光器，前者难以制成大口径的聚光器而后者由于采用了反射聚光方式使得光能转换单元与太阳处于聚光器同侧会产生光能转换单元遮挡阳光的问题。
发明内容
本发明的主要目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种可以用于会聚阳光的高倍聚光器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种跟踪型点聚焦高倍聚光器，其特征在于：结构包括局部抛物面反射镜1、局部椭球面反射镜2、导光管3、跟踪器4和支架5；局部抛物面反射镜1和局部椭球面反射镜2的个数相等，局部抛物面反射镜1位于局部椭球面反射镜2的下方，且每个局部抛物面反射镜1的焦点与一个局部椭球面反射镜2的一个焦点重合，所有局部椭球面反射镜2的另一个焦点重合，局部椭球面反射2镜固定在导光管3上，且位于能够使局部椭球面反射镜2反射的光线射入导光管3的位置，局部抛物面反射镜1、导光管3和跟踪器4均固定在支架5上，跟踪器4的光敏开关和局部抛物面反射镜1需固定在不被遮挡处，跟踪器4的驱动电机能够带动支架5偏转方向以使局部抛物面反射镜1正对太阳。
为了获得更好的效果，优选局部抛物面反射镜1的个数n≥3，局部抛物面反射镜1的俯视扇角A与局部抛物面反射镜1的个数n满足n×A=360°。
所述的局部椭球面反射镜2具体结构可以由一离心率大于0.6的椭圆绕其长轴旋转得到的曲面的一部分内侧镀反射膜得到。
所述导光管3的具体可以是一个空心锥台形结构，内壁镀反射膜，放置在局部椭球面反射镜2下方且较粗的一端朝上，用于支撑局部椭球面反射镜2并引导被椭球反射镜2反射的准平行光束。
所述的跟踪器4是现有技术，具体可参见《太阳能》2013年第3期的《全自动太阳光线跟踪系统》论文。
所述的支架5用于将整个系统的各部分固定在一起，并在跟踪器4的传动部分带动下整体偏转以跟踪太阳光。
本发明的跟踪型点聚焦高倍聚光器采用了二次聚光的方式进行聚光，但又与传统的二次聚光方式有很大区别：传统的二次聚光方式只是为了得到一个较小的焦斑，而本发明的二次聚光方式可以在得到小的焦斑的同时使出射光束变成接近平行光束的小发散角光束，这就为光能的后续利用提供了极大地方便，比如说可以对光进行分光利用。传统的反射式聚光器性能一般优于透射式聚光器，但是反射式聚光器会有光线遮挡问题。本发明的聚光器利用反射来实现聚光的同时达到了透射聚光的顺向聚焦目的，把两者的优点集于一体。
综上，本发明与现有技术相比有以下有益效果：
1、本发明采用了二次聚光的方式进行聚光，在得到小的焦斑的同时使出射光束变成接近平行光束的小发散角光束，后续利用极为方便。
2、本发明利用反射来实现聚光的同时达到了透射聚光的顺向聚焦目的，既不遮挡光线，又提高了聚光效率。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的结构示意图。
图2为本发明的一种实施例的聚光器的俯视图示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明。
实施例1
请参考图1和图2，图1所示的聚光器的聚光部分由两个局部抛物面反射镜1、两个局部椭球面反射镜2和导光管3组成，阳光被局部抛物面反射镜1反射之后在局部抛物面反射镜1和局部椭球面反射镜镜2的共同焦点处会聚，之后被局部椭球面反射镜2反射到局部椭球面反射镜2的另一个焦点处，光导管的作用是把没能在局部抛物面反射镜1和局部椭球面反射镜2的共同焦点处会聚的光传导至局部椭球面反射镜2的另一个焦点处。
图2所示的是本发明的俯视图，图中局部抛物面反射镜1的俯视投影为接近半圆的扇形（扇角接近180°），两个局部椭球面反射镜2的俯视图有重叠区域。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种跟踪型点聚焦高倍聚光器，其特征在于：结构包括局部抛物面反射镜（1）、局部椭球面反射镜（2）、导光管（3）、跟踪器（4）和支架（5）；局部抛物面反射镜（1）和局部椭球面反射镜（2）的个数相等，局部抛物面反射镜（1）位于局部椭球面反射镜（2）的下方，且每个局部抛物面反射镜（1）的焦点与一个局部椭球面反射镜（2）的一个焦点重合，所有局部椭球面反射镜（2）的另一个焦点重合，局部椭球面反射（2）镜固定在导光管（3）上，且位于能够使局部椭球面反射镜（2）反射的光线射入导光管（3）的位置，局部抛物面反射镜（1）、导光管（3）和跟踪器（4）均固定在支架（5）上，跟踪器（4）的光敏开关和局部抛物面反射镜（1）需固定在不被遮挡处，跟踪器（4）的驱动电机能够带动支架（5）偏转方向以使局部抛物面反射镜（1）正对太阳。
2.根据权利要求1所述的一种跟踪型点聚焦高倍聚光器，其特征在于：局部抛物面反射镜（1）的个数n≥3，局部抛物面反射镜（1）的俯视扇角A与局部抛物面反射镜（1）的个数n满足n×A=360°。
3.根据权利要求1或2所述的一种跟踪型点聚焦高倍聚光器，其特征在于：所述的局部椭球面反射镜（2）为一离心率大于0.6的椭圆绕其长轴旋转得到的曲面的一部分内侧镀反射膜得到的反射镜。
4.根据权利要求1或2所述的一种跟踪型点聚焦高倍聚光器，其特征在于：所述导光管（3）为空心锥台形结构，内壁镀反射膜，放置在局部椭球面反射镜（2）下方且较粗的一端朝上，用于支撑局部椭球面反射镜（2）并引导被椭球反射镜（2）反射的准平行光束。
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