CN201628808U

CN201628808U - 一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜

Info

Publication number: CN201628808U
Application number: CN 201020112402
Authority: CN
Inventors: 冯懋; 冯诗璞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2020-02-09

Abstract

本实用新型涉及一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜。现有聚光器件的共同特点之一是焦点呈圆形，这就给某些需要矩形均匀光束照射的场合造成了不便，聚光器件占用面积太大。一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，所述的透镜由多个具有相同矩形面积及不同的楔形角和方位角的楔形镜连接组成，每块相同楔形镜的分布以中心为圆点，对称分布，构成矩形平面汇聚透镜；所述的楔形镜离圆点越远，其楔形角越大；每块楔形镜按其方位角的垂直方向均分成多等份，每等分厚度与最薄一部分的厚度相同，每等分的楔形角保持一致。本实用新型大量节约光伏电池和投资成本，精简了加工工序，简化了生产条件，成本低廉，节省能源，无环境污染，提高了使用效率，实现工业化生产。

Description

一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜

一、技术领域

本实用新型属于太阳能应用技术领域，具体涉及一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜。

二、背景技术

现有技术中太阳能的利用在很多情况下需要聚光器件，如太阳灶、聚光光伏发电、光热发电等领域。光学玻璃凸透镜、菲涅尔透镜等是最常用的被选器件。这些器件的共同特点之一是它们的聚光点(即焦点)呈圆形，即使不在焦点处汇聚的光斑也是圆形的，这就给某些需要矩形均匀光束照射的场合造成了不便，如聚光光伏发电就只能利用圆形光束的中间部分，平面形状为矩形的光伏组件四边外的光斑被白白地浪费掉了。因此也造成了光伏组件上实际得到的聚光倍数与透镜和组件面积的倍数大相径庭，聚光部件占用的面积太大，这就使整个系统的占地成本大大的增加，有可能使聚光产生的效益被它所抵消。采用抛物面反射或平面镜反射式聚光的方式与上述情况类似。

国家知识产权局已经公开了一种光漏斗式聚光器件，其聚光倍数受结构限制只能在数倍左右，不能进一步增加，因而成本减低幅度不大，同时也存在占用面积太大的问题。本技术涉及的高倍聚光矩形平面汇聚透镜尚未见报道。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是避免上述缺点，提供一种成本低、加工工序简单、使用效率高的高倍聚光的矩形平面汇聚透镜。

本实用新型的技术方案：一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，其特征在于：所述的透镜由多个具有相同矩形面积及不同的楔形角和方位角的楔形镜连接组成，所述的每块相同楔形镜的分布以中心为圆点，对称分布，构成矩形平面汇聚透镜；所述的楔形镜离圆点越远，其楔形角越大；所述的楔形镜按其方位角的垂直方向均分成多等份，每等分厚度与最薄一部分的厚度相同，每等分的楔形角保持一致。

所述的分成多等份的楔形镜的上下两表面呈搓板状。

所述的楔形镜的上表面为平面，下表面分成多等份，呈阶梯状。

所述的透镜为矩形透镜，四周镶有边框，边框的两侧设置有耳条，耳条上设置有安装孔。

所述的透镜可以分别将多个楔形镜胶结成一体，或采用压延法、注塑法一次整体成形。

所述的透镜的材料为光学透明玻璃、光学聚酯树脂或者透光率高的材料制成。

本实用新型的优点为：(1)、本高倍聚光的矩形平面汇聚透镜装置是一种全新的设计，突破了普通球面凸镜(包括菲涅尔透镜)聚光倍数较小且只能完成圆形汇聚的限制，从而使透镜的使用范围得到扩展，可用于各种需要多倍光强照射的场合。(2)、在光伏发电领域，同样聚光倍数下可最大限度的缩小聚光镜的面积，从而缩小了发电机系统占地面积，节约宝贵的土地资源或空间资源。在太阳能的热利用方面也有如是效果。(3)、本装置可将日光聚集部件由大而笨重的整体设计改变成轻小的单元，简化了生产制造安装工艺，从而降低了系统成本。(4)、本高倍聚光的矩形平面汇聚透镜装置工作时覆盖在光伏电池组件上方，落叶、鸟粪等杂物不会直接侵害到光伏电池组件，不会发生“热岛效应”的问题，故无需设置专门的防护构件。(5)、可比较方便的用多个由本高倍聚光的矩形平面汇聚透镜装置与光伏电池组合成的发电单元任意串、并联成一套符合要求的实用发电机组，形成系列产品。(6)、本装置结构设计合理、简单，加工简易方便，容易实现大规模工业化生产；可配合各种数十倍、数百倍光伏电池模块组合成发电单元装置，成数十倍，数百倍的提高发电效率，大大的节约结晶硅等光伏电材料的使用量，从而达到大幅度降低成本、节约投资的目标。

四、附图说明

以下通过优选实施例的附图和描述对本发明作进一步的说明。

图1是本实用新型的25倍实施例侧面剖视图；

图2是本实用新型的25倍实施例结构顶视图；

图3是本实用新型的等分减薄搓板状结构示意图；

图4是本实用新型的等分减薄阶梯状结构示意图。

上述附图标号说明：1-6-楔形镜，7-边框，8-耳条，9-安装孔，10-设定距离的受光工作面，3₁-3₄-楔形镜3减薄后各等分。

五、具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，由多个具有相同矩形面积及不同的楔形角和方位角的楔形镜胶接组成，所述的每块相同矩形面积楔形镜的分布以中心为圆点，对称分布，构成矩形平面汇聚透镜；所述的楔形镜离圆点越远，其楔形角越大；楔形镜按其方位角的垂直方向均分成多等份，每等分厚度与最薄一部分的厚度相同，每等分的楔形角保持一致，各等分按中心对齐首尾相连后上下两表面呈搓板状，也可按上表面对齐首尾相连后下表面呈倒置的阶梯状，形成减薄的楔形镜，透镜按其所对应的位置分成若干种，每种的几何参数和光学特性一致，组合时按其不同的位置旋转、翻转即可，透镜的材料为光学透明玻璃、光学聚酯树脂或者透光率高的材料制成，可以用事先预制好的若干块楔形镜胶接组合，也可视所用材料采用压延法或注塑法一次整体成形，透镜为矩形透镜，四周镶有边框7，边框7的两侧设置有耳条8，耳条上设置有安装孔9。

结合附图对本实用新型25倍聚光实施例做进一步描述。

参见图1，图2，25块具有相同面积及不同楔形夹角和方位角的6种正方形楔形镜1、2、3、4、5、6，按规律排列并组合成整个一面正方形透镜。透镜的四周镶有边框7，边框7可以是铝型材，也可用工程塑料注塑成型或其他刚性较好的材料制成，边框两侧上固定有耳条8，耳条8上设置有若干安装孔9，耳条8及安装孔9用来与其他部件连接固定。

按正方形排列规律，组合成整个一面正方形平面汇聚透镜的25块楔形镜，可按其所对应的位置分成六种，每种的楔形角、方位角和光学特性一致。楔形镜1楔形角为0度，实际就是一块平面镜，它是整个一面正方形平面汇聚透镜的中心，楔形镜2共四块紧贴在楔形镜1的四边放置，楔形镜2的外侧放置楔形镜3，也是四块，楔形镜2、3的方位角为0度；楔形镜4、6方位角为45度，各4块，沿正方形的对角线方向放置；楔形镜5计算方位角为约26.35度(数值仅供参考)，共8块，放置在楔形镜3、4、6之间。

参见图3、图4上述的楔形镜2、3、4、5、6为使光线按设计发生弯折并汇聚，楔形角必然各自不同，越靠外部位置的其楔形角越大。这就使楔形镜的厚度尺寸比较大，从而使结构重量增加，用料量也相应增加。当需要比较大的汇聚倍数面积时，这个问题更加突出。为解决此问题，本实施例中将每块楔形镜按其方位角的垂直方向均分成4等分，参见图3、图4，楔形镜3被等分成3₁、3₂、3₃、3₄，每等分厚度与最薄一部分的相同，所有部分的楔形角保持一致，将3₁、3₂、3₃、3₄按中心对齐接合后上下两表面呈搓板状，也可按上表面对齐形成倒置的阶梯状，(阶梯状的优点是加工更方便与易于清洁，但折光计算需做微小调整)。这样就在不影响光线汇聚的前提下大大的减小了透镜厚度。

Claims

1.一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，其特征在于：所述的透镜由多个具有相同矩形面积及不同的楔形角和方位角的楔形镜连接组成，所述的每块相同楔形镜的分布以中心为圆点，对称分布，构成矩形平面汇聚透镜；所述的楔形镜离圆点越远，其楔形角越大；所述的每块楔形镜按其方位角的垂直方向均分成多等份，每等分厚度与最薄一部分的厚度相同，每等分的楔形角保持一致。

2.根据权利要求1所述的一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，其特征在于：所述的分成多等份的楔形镜的上下两表面呈搓板状。

3.根据权利要求1所述的一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，其特征在于：所述的楔形镜的上表面为平面，下表面分成多等份，呈阶梯状。

4.根据权利要求2或3所述的一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，其特征在于：所述的透镜为矩形透镜，四周镶有边框(7)，边框(7)的两侧设置有耳条(8)，耳条(8)上设置有安装孔(9)。

5.根据权利要求2或3所述的一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，其特征在于：所述的透镜可以分别将多个楔形镜胶结成一体或采用压延法、注塑法一次整体成形。

6.根据权利要求2或3所述的一种高倍聚光的矩形平面汇聚透镜，其特征在于：所述的透镜的材料为光学透明玻璃、光学聚酯树脂或者透光率高的材料制成。