DE102016015558A1 - Apparatus and method for increasing the energy density of radiation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der Energiedichte von Licht oder anderer Strahlung, ausgebildet als eine optische Anordnung (1), welche mindestens eine optische Brechungseinrichtung (3) und eine Konzentratoreinrichtung (4) umfasst, wobei in der optischen Anordnung (1) die optische Brechungseinrichtung (3) zur Divergenzanpassung, sowie dem räumlichen und zeitlichen Repositionieren (15) von Bestandteilen des mit einem Raumwinkel (9) und einer Strahlenausgangsfläche (14) einfallende Licht (17) oder anderen Strahlung die Form eines prismenförmigen Keils (13) aufweist und die Konzentratoreinrichtung (4) so angeordnet ist, dass durch die Konzentratoreinrichtung (4) das aus der Brechungseinrichtung (3) austretende räumlich aufgesplittete Licht oder die Strahlung reflektierbar, konzentrierbar, räumlich und zeitlich überlagerbar ist, so dass das Licht/Strahlung mit einem verkleinerten Strahlungsraum aus der Konzentratoreinrichtung (4) austritt. ()The invention relates to a device for increasing the energy density of light or other radiation, designed as an optical arrangement (1) comprising at least one optical refraction device (3) and a concentrator device (4), wherein in the optical arrangement (1) the optical Refraction means (3) for divergence adjustment, as well as the spatial and temporal repositioning (15) of components of the spatial angle (9) and a beam exit surface (14) incident light (17) or other radiation in the form of a prism-shaped wedge (13) and the Concentrator (4) is arranged so that by the Konzentratoreinrichtung (4) from the refraction device (3) exiting spatially split light or the radiation is reflected, concentrated, spatially and temporally superimposed, so that the light / radiation with a reduced radiation space the concentrator device (4) emerges. ()
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum räumlichen und zeitlichen Überlagern von Licht oder anderer Strahlung durch eine optische Anordnung.The invention relates to an apparatus and a method for spatial and temporal superimposition of light or other radiation by an optical arrangement.
In der geometrischen Optik wird Licht dargestellt als eine Menge von Lichtstrahlen, welche sich von einer Lichtquelle weg in eine bestimmte Richtung ausbreiten. Die Lichtstrahlen stehen in einer definierten räumlichen und zeitlichen Beziehung zueinander, welche sich aus ihren individuellen Ausbreitungsrichtungen ergibt. So kann die Ausbreitung von Licht auf Grund der einzelnen Ausbreitungsrichtungen der Lichtstrahlen parallel, divergent oder konvergent sein. Optische Anordnungen dienen einer Anpassung oder Veränderung der geometrischen und physikalischen Eigenschaften von Licht. Beispielsweise können Linsensysteme dazu dienen, aus einem Bündel paralleler Lichtstrahlen ein konvergentes Strahlenbündel zu machen, das auf den Brennpunkt der Linse gebündelt wird und hinter dem Brennpunkt wieder divergiert. Ferner können Spiegel die Ausbreitungsrichtung von Lichtstrahlen verändern und je nach Form, beispielsweise wenn sie als Hohlspiegel ausgebildet sind, auch die Divergenz des Lichts verändern. Besonders interessant sind solche optischen Anordnungen, wenn man Lichtstrahlen aus mehreren Lichtquellen, beispielsweise mehreren Lampen oder von einer größeren Fläche, beispielsweise einem Sonnenkollektor, auf eine einzige kleinere Fläche konzentrieren will.In geometric optics, light is represented as a set of rays of light propagating away from a light source in a particular direction. The light rays are in a defined spatial and temporal relationship to each other, which results from their individual directions of propagation. Thus, the propagation of light may be parallel, divergent or convergent due to the individual propagation directions of the light rays. Optical arrangements serve to adapt or change the geometric and physical properties of light. For example, lens systems can be used to make a bundle of parallel beams of light convergent to a bundle focused on the focal point of the lens and diverging behind the focus. Furthermore, mirrors can change the propagation direction of light rays and, depending on the shape, for example if they are designed as concave mirrors, also change the divergence of the light. Such optical arrangements are particularly interesting if one wants to concentrate light beams from a plurality of light sources, for example a plurality of lamps, or from a larger area, for example a solar collector, onto a single smaller area.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Möglichkeiten bekannt, wie eine Konzentration von Lichtstrahlen realisiert werden kann. Zum Beispiel können Hohlspiegelsysteme so angeordnet werden, dass sie Lichtstrahlen, die auf die Spiegeloberfläche treffen, in einem einzigen Brennpunkt bündeln und somit die Energiedichte bzw. die Bestrahlungsstärke erhöhen. Das Anwendungsgebiet solcher sogenannten nichtabbildenden Konzentratoren liegt üblicherweise bei Solarkraftwerken oder Photovoltaikanlagen.From the prior art, several ways are known how a concentration of light rays can be realized. For example, concave mirror systems can be arranged to focus light rays impinging on the mirror surface into a single focal point, thus increasing the energy density or irradiance. The field of application of such so-called non-imaging concentrators is usually in solar power plants or photovoltaic systems.
Eine weitere Möglichkeit, Lichtstrahlen zu konzentrieren, ist die Verwendung einer Sammellinse, welche Licht, das parallel auf die Eintrittsfläche trifft, auf einen Brennpunkt fokussiert und somit die Energiedichte bzw. die Bestrahlungsstärke erhöht.Another way of concentrating light rays is to use a converging lens which focuses light incident on the entrance surface in parallel onto a focal point and thus increases the energy density or the irradiance.
Ein Nachteil der vorgenannten Konzentratoren ist, dass ein Strahlenbündel hier immer in Abhängigkeit von seinem Strahlenraumwinkel zu seinem Strahlenquerschnitt steht, so das der Strahlenraum als solcher immer eine konstante Energiegröße darstellt. Verändert man in den hier beschriebenen Verfahrensweisen einen Strahlenraumwinkel so verändert sich zwangsläufig auch sein Querschnitt und umgekehrt.A disadvantage of the aforementioned concentrators is that a beam is always in dependence on its beam space angle to its beam cross section, so that the beam space as such always represents a constant energy quantity. If, in the procedures described here, a ray space angle is changed, its cross section inevitably changes and vice versa.
Mit diesem bekannten Verfahren der Strahlenbündelung ist Grundsätzlich keine Energieerhöhung des Strahlenflusses durch Strahlenzugabe möglich. Das ist Aufgabe der Erfindung.With this known method of beam bundling is basically no increase in energy of the beam flux by adding radiation possible. That is the object of the invention.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruches 1. Ein Verfahren benennt Anspruch 14 Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the features of the
Mit der Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welche es ermöglichen, den Strahlenraumwinkel von seinem Strahlenquerschnitt abzukoppeln, d. h. zum Einen eine grundsätzliche Trennung des Strahlenraumwinkels vom dazugehörigen Strahlenraumquerschnitt und zum Anderen das Einbringen von zusätzlicher Strahlung in einen „konstanten“ Strahlenraum, ohne das sich dieser in seiner Größe verändert.With the invention, an apparatus and a method are provided, which make it possible to decouple the beam space angle of its beam cross-section, d. H. On the one hand, a fundamental separation of the ray space angle from the associated ray space cross section and, on the other hand, the introduction of additional radiation into a "constant" ray space, without this changing its size.
Das im Anschluss beschriebene optische Verfahren der Lichtstrahlenraumverkleinerung in Kombination mit der Lichtstrahlenraumüberlagerung steht stellvertretend für jede Art von Strahlung und ist damit auch auf nicht optische Strahlung übertragbar, wie beispielsweise Wärmestrahlung. Zum besseren Verständnis wird nachfolgend von Lichtstrahlung gesprochen. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die Strahlung als eine räumliche Energiegröße zu verstehen ist, welche einen Raum in einer dazugehörigen Zeit einnimmt. Verschiedene Räume eines Zeitraumes können hierbei nicht zur gleichen Zeit an einem Ort sein. Räume unterschiedlicher Zeiträume können sich hingegen überlagern.The optical method of light beam space reduction described below in combination with the light beam space overlay is representative of any type of radiation and is therefore also applicable to non-optical radiation, such as thermal radiation. For better understanding, light radiation is used below. Furthermore, it is assumed that the radiation is to be understood as a spatial energy quantity which occupies a space in a corresponding time. Different rooms of a period can not be in one place at the same time. Rooms of different periods, on the other hand, can overlap.
Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zu Grunde, dass bei einem Bündel von Lichtstrahlen der Strahlenquerschnitt mit dem dazugehörigen Raumwinkel in einer optischen Anordnung so hinsichtlich seiner Divergenz und Bewegung verändert werden kann, das dieser ursprüngliche Strahlenquerschnitt sich zeitlich und räumlich verlagert und auf Grund dieser Verlagerung die einzelnen Energieteilchen sich nun räumlich untereinander überlagern lassen, wodurch sich der Lichtstrahlenraum in seinem Strahlenquerschnitt und/oder Raumwinkel verkleinert.The invention is based on the idea that, in a bundle of light beams, the beam cross section with the associated solid angle in an optical arrangement can be changed with respect to its divergence and motion, that this original beam cross section temporally and spatially shifts and due to this shift the individual energy particles can now be superimposed spatially with each other, whereby the light beam space is reduced in its beam cross-section and / or solid angle.
Durch diese Strahlenraumquerschnitts- oder Raumwinkelverkleinerung in einem Strahlenfluss, welcher eine Strahlenraumverkleinerung darstellt, ist es nun wiederum möglich, zusätzliche Strahlung dem verkleinerten Strahlenquerschnitt oder Raumwinkel hinzuzufügen. Somit erreicht der Strahlenraumquerschnitt bzw. Raumwinkel durch diese zusätzliche Strahlung, was in diesem Fall eine Strahlenraumüberlagerung darstellt, wieder seine ursprüngliche Ausgangsgröße. Dadurch lässt sich die Strahlenmenge schrittweise und wiederholt steigern, ohne den Strahlenraum zu vergrößern.By virtue of this beam space cross-sectional or solid angle reduction in a beam flux, which represents a reduction in beam space, it is now possible in turn to add additional radiation to the reduced beam cross-section or solid angle. Thus, the beam space cross-section or solid angle by this additional radiation, which in this case represents a ray space superposition, again reaches its original output. This allows the Increase the amount of radiation gradually and repeatedly without increasing the radiation space.
Definitionen:definitions:
Eine optische Anordnung bezeichnet eine Menge von optischen Bauelementen, die so angeordnet sind, dass sich die physikalischen Eigenschaften eines Lichtstrahles verändern. Eigenschaften können beispielsweise die Ausbreitungsrichtung, Raumwinkelveränderung, Querschnittgröße oder die räumliche und zeitliche Beziehung zu einem anderen Lichtstrahl sein.An optical arrangement refers to a set of optical components arranged to change the physical properties of a light beam. Properties can be, for example, the propagation direction, solid angle change, cross-sectional size or the spatial and temporal relationship to another light beam.
Eine optische Brechungseinrichtung ist ein optisches Element, das auf Grund seines Brechungsindexes, seiner Reflexionseigenschaften und seiner geometrischen Form die physikalischen Eigenschaften von Strahlung verändert oder umlenkt. Es hat die Aufgabe, einen Strahlenraumquerschnitt und deren Strahlenraumwinkel zeitlich und räumlich aufzusplitten und zu verkleinern oder zu überlagern. Beispielsweise kann ein optisches Element oder ein Spiegel solch eine Brechungseinrichtung sein.An optical refraction device is an optical element that, due to its refractive index, reflection properties, and geometric shape, alters or redirects the physical properties of radiation. It has the task of splitting a radiation space cross section and its beam space angle temporally and spatially and to reduce or superimpose. For example, an optical element or a mirror may be such a refraction device.
Eine Konzentratoreinrichtung bezeichnet ein optisches Element, das zeitlich und räumlich aufgesplittete Strahlung in ihrer Winkelfunktion und Winkelausrichtung zur Austrittsfläche optimiert und diese in einem Strahlenfluss räumlich überlagert. Beispielsweise kann ein Hohlspiegel oder ein optisches Element, was einen höheren Brechungsindex als die optische Brechungseinrichtung hat, eine solche Konzentratoreinrichtung sein.A concentrator device designates an optical element that optimizes temporally and spatially split radiation in its angular function and angular orientation to the exit surface and spatially superimposes them in a beam flow. For example, a concave mirror or an optical element having a higher refractive index than the optical refraction device may be such a concentrator device.
Der Lichtstrahlenraum stellt eine Lichtmenge an Strahlung dar, welche sich in einer Raumgröße befindet. Dabei definiert sich die Raumgröße über seinen Raumwinkel und Raumquerschnitt.The light beam space represents a quantity of light of radiation which is in a room size. The room size is defined by its solid angle and room cross section.
Eine Lichtstrahlenraumverkleinerung erfolgt, wenn ein Raumquerschnitt sich ohne Veränderung des dazugehörigen Raumwinkels verkleinert, wenn ein Raumwinkel sich ohne Veränderung des dazugehörigen Raumquerschnitts verkleinert oder in Kombination beider Varianten, bei jeweils gleichbleibender Strahlenmenge.A light beam space reduction takes place when a spatial cross-section decreases without changing the associated solid angle, when a solid angle decreases without changing the associated spatial cross-section or in combination of both variants, each with the same amount of radiation.
Eine Lichtstrahlenraumüberlagerung erfolgt, wenn mehrere Lichtstrahlenräume mit jeweils einem eigenständigen Raum in einem gemeinsamen Strahlenraum vereint werden, so dass Räume mit einer definierten Lichtmenge, welche jeweils einen Raumwinkel mit dem dazugehörigen Raumquerschnitt besitzen, nach einer Strahlenraumüberlagerung nur noch in einem Raum existieren, wobei sich aber die gesamte Lichtmenge aller Räume in diesem verkleinertem Raum überlagert. Nach solch einer Überlagerung stellt diese Lichtmenge nun wiederum einen eigenen Lichtstrahlenraum dar.A Lichtstrahlenraumüberlagerung takes place when several light beam spaces are each combined with a separate room in a common beam room, so that spaces with a defined amount of light, each having a solid angle with the corresponding space cross-section, after a ray space overlay only exist in one room, but the entire amount of light of all rooms in this reduced space superimposed. After such an overlay, this amount of light now represents its own light beam space again.
Eine Fokussierungseinrichtung bezeichnet ein optisches Element, das mehrere Lichtstrahlen auf einen Brennpunkt oder eine Brennebene in einer optischen Abbildung erhaltenden Weise fokussiert. Beispielsweise kann eine Sammellinse eine solche Fokussierungseinrichtung sein.A focusing means denotes an optical element which focuses a plurality of light beams onto a focal point or a focal plane in an optical image receiving manner. For example, a converging lens may be such a focusing device.
Ein Lichtleitsystem ermöglicht den Transport von Lichtstrahlen über eine gewünschte Distanz, beispielsweise durch Zuhilfenahme von Fokussierungseinrichtungen, verspiegelten Hohlkörpern oder Lichtleitern.A light guide system allows the transport of light rays over a desired distance, for example by means of focusing devices, mirrored hollow bodies or light guides.
Eine Strahlenausgangsfläche ist der Strahlenquerschnitt, der auf die optische Anordnung trifft.A ray exit area is the beam cross section that meets the optical arrangement.
Die Eintrittsfläche bezeichnet die Fläche, durch die Licht in eine optische Anordnung eintritt.The entrance surface refers to the area through which light enters an optical arrangement.
Ein prismenförmiger Keil oder Doppelkeil ist eine optische Brechungseinrichtung, die weitestgehend die Form eines Keils hat. Der Keil kann dabei eine Symmetrieebene besitzen und teilweise verspiegelt sein. Er ist in seiner Ausführung unterschiedlich, wobei seine Aufgabe die räumlich und zeitliche Aufsplittung oder Überlagerung einer Strahlenausgangsfläche ist.A prism-shaped wedge or double wedge is an optical refraction device that has largely the shape of a wedge. The wedge may have a plane of symmetry and be partially mirrored. It is different in its execution, its task being the spatial and temporal splitting or superimposition of a ray exit surface.
Die Austrittsfläche bezeichnet die Fläche, durch die Licht eine optische Anordnung verlässt.The exit surface is the area through which light exits an optical assembly.
Eine Grenzfläche stellt die Verbindungsfläche zweier optischer Elemente dar, welche unterschiedliche optische Dichten besitzen, wodurch Lichtstrahlen an dieser Fläche der Totalreflexion unterliegen oder diese durchdringen.An interface constitutes the interface of two optical elements having different optical densities, whereby light rays at that surface undergo or penetrate the total reflection.
Eine Auskopplungseinrichtung ermöglicht ein Selektieren von Lichtstrahlen mit verschiedenen Winkelgrößen zu einer optischen Achse, wobei diese an einer Grenzfläche von zwei unterschiedlichen optisch dichteren Medien total reflektiert oder durchgelassen werden.A decoupling device makes it possible to select light beams with different angular sizes to an optical axis, these being totally reflected or transmitted at an interface of two different optically denser media.
Bevorzugte Ausführungsformen:Preferred embodiments:
Insbesondere wird somit eine Vorrichtung zur Lichtstrahlenraumverkleinerung durch Strahlenraumüberlagerung eines Lichtstrahlenbündels und zur Lichtstrahlenraumüberlagerung durch Strahlenraumüberlagerung mehrerer Lichtstrahlenbündel geschaffen.In particular, an apparatus for reducing the light beam space by beam space superimposition of a light beam and to overlap the beam space by beam space superposition of a plurality of light beams is thus provided.
Ausgebildet als eine optische Anordnung, umfasst diese eine optische Brechungseinrichtung zur Divergenzanpassung, sowie dem räumlichen und zeitlichen Repositionieren von Bestandteilen des Lichts, eine Konzentratoreinrichtung und ein optisches Lichtleitersystem, wobei die optische Brechungseinrichtung die Form eines prismenförmigen teilweise verspiegelten Doppelkeils ausbildet und die Konzentratoreinrichtung eine parabolische Keilform besitzt, so dass die Brechungseinrichtung Licht, welches ein bereits fokussierter Brennpunkt sein kann, durch eine Strahlenausgangsfläche über die Eintrittsfläche aufnimmt und diese räumlich und zeitlich verlagert. Hierdurch erhält die ursprüngliche Strahlenausgangsfläche eine räumliche Dimension, die diese als neu entstandener Raumwinkel wieder verlässt, welche von der Konzentratoreinrichtung aufgenommen und in einem weiteren Raumwinkelbereich räumlich und zeitlich überlagert wird, wodurch eine Strahlenraumverkleinerung entsteht. Die Lichtstrahlen, welche die Konzentratoreinrichtung durchdrungen haben, können nunmehr über ein Lichtleitersystem zu einer weiteren optischen Anordnung zur Lichtstrahlenraumüberlagerung transportiert werden, wo die in ihrem Strahlenraum verkleinerten Lichtstrahlen mit weiteren verkleinerten Lichtstrahlenräumen zusammen geführt werden und der damit neu entstandene Querschnitt eine Strahlenausgangsfläche darstellt, aus der die austretenden Lichtstrahlen, welche von einer Vielzahl optischer Anordnungen stammt, auf die Eintrittsfläche einer Brechungseinrichtung treffen, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, wobei im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird, so dass nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht über die Austrittsfläche in Form einer Lichtstrahlenraumüberlagerung in Kombination mit einer Lichtstrahlenraumverkleinerung diese wieder verlässt.Formed as an optical arrangement, this includes an optical refraction device for divergence adjustment, as well as the spatial and temporal repositioning of components of the light, a concentrator device and an optical fiber system, wherein the optical refraction means in the form of a prism-shaped partially formed mirrored double wedge and the concentrator has a parabolic wedge shape, so that the refraction device receives light, which may be an already focused focal point, through a radiation exit surface over the entrance surface and these spatially and temporally relocated. As a result, the original radiation output surface receives a spatial dimension which leaves it as a newly created solid angle, which is taken up by the concentrator device and spatially and temporally superimposed in a further solid angle region, thereby reducing the beam space. The light beams which have penetrated the concentrator device can now be transported via a light guide system to a further optical arrangement for light beam space superposition, where the light beams reduced in their beam space are merged with further reduced light beam spaces and the newly formed cross section represents a beam output surface from which the emergent light rays, which originate from a multiplicity of optical arrangements, strike the entrance surface of a refraction device which adjusts the divergence of the irradiated radiation and shifts components of the light spatially and temporally relative to each other, wherein subsequently the spatially split light emerging from the refraction device is conveyed by means of a concentrator device is reflected, concentrated, spatially and temporally superimposed, so that after passing through the concentrator means the light on the Austrittsfl che in combination with a light ray space reduction it leaves again in the form of light rays space overlay.
Ferner wird vorteilhafterweise ein Verfahren zur Lichtstrahlenraumverkleinerung durch Strahlenraumüberlagerung eines Lichtstrahlenbündels und zur Lichtstrahlenraumüberlagerung durch Strahlenraumüberlagerung mehrerer Lichtstrahlenbündel geschaffen, die folgende Schritte umfassen:
- Einstrahlen eines Lichtbündels, was ein bereits fokussierter Brennpunkt sein kann, durch eine Strahlenausgangsfläche auf eine optische Brechungseinrichtung, welche einen prismenförmigen Keil oder teilweise verspiegelten Doppelkeil darstellt, der die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, wonach im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung, was einen parabolischen Spiegel oder optischen Keil darstellt, das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert, so das nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht mit einem verkleinerten Strahlenraum durch ein Lichtleitsystem in Form von Fokussierungseinrichtungen oder von verspiegelten Hohlkörpern oder von Lichtleitern zu einer weiteren optischen Anordnungen zur Lichtstrahlenraumüberlagerung transportiert wird, wo die in ihrem Strahlenraum verkleinerten Lichtstrahlen mit weiteren Lichtstrahlenräumen zusammen geführt werden und der damit neu entstandene Querschnitt eine Strahlenausgangsfläche darstellt, aus der die austretenden Lichtstrahlen, welche von einer Vielzahl von optischen Anordnungen stammt, auf die Eintrittsfläche einer Brechungseinrichtung treffen, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, wobei im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert, so das nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht über die Austrittsfläche in Form einer Lichtstrahlenraumüberlagerung in Kombination mit einer Lichtstrahlenraumverkleinerung diese wieder verlässt.
- Irradiating a light beam, which may be an already focused focal point, through a beam exit surface onto an optical refraction device which is a prismatic wedge or partially mirrored double wedge that adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally with respect to each other by concentrator means, which is a parabolic mirror or optical wedge, which reflects spatially split light emerging from the refracting means, concentrated, spatially and temporally superimposed, then after passing through the concentrator means the light with a reduced beam space through a light guide system in the form of focusing means or is transported by mirrored hollow bodies or light guides to another optical arrangements for light beam space overlay, where the reduced in their beam space light rays are combined with other light rays spaces together and the newly created cross-section represents a radiation output surface from which the exiting light rays, which originate from a variety of optical arrangements, meet the entrance surface of a refraction device, which adjusts the divergence of the incident radiation and components of the light spatially and temporally displaced to each other, wherein subsequently by means of a concentrator the spatially split light emerging from the refraction device, concentrated, spatially and temporally superimposed, so after passing through the concentrator the light over the exit surface in the form of a Lichtstrahlenraumüberlagerung in combination with a Lichtstrahlenraumverkleinerung this leaves again.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die optische Anordnung es erlaubt, einen Lichtstrahlenraum individuell, also den Strahlenquerschnitt oder Strahlenraumwinkel einzeln oder in Kombination zu verändern, ohne dass andere Parameter mit betroffen sind. Dadurch kann einem Strahlenbündel zusätzliche Strahlungsleistung hinzugefügt werden, ohne das sich physikalische Ausgangsgrößen wie Querschnitt oder Winkel verändern. Somit kann schrittweise und wiederholt die Bestrahlungsstärke eines Strahlenwinkels oder Strahlenquerschnitts erhöht werden. Entscheidend dabei ist, dass die zusätzlich eingestrahlten Lichtstrahlen nach Durchlaufen der optischen Anordnung in einer gemeinsamen Raumgröße überlagert werden. Somit ist eine fortwährende und wiederholte Überlagerung von Lichtstrahlen möglich.The advantage of the invention lies in the fact that the optical arrangement allows a light beam space to be changed individually, ie the beam cross section or beam space angle individually or in combination, without affecting other parameters. As a result, additional radiation power can be added to a beam without changing physical output variables such as cross section or angle. Thus, the irradiance of a beam angle or beam cross section can be gradually and repeatedly increased. It is crucial that the additionally irradiated light beams are superimposed after passing through the optical arrangement in a common room size. Thus, a continuous and repeated superposition of light rays is possible.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Strahlenraumverkleinerung bzw. Strahlenraumüberlagerung sieht vor, einen Strahlenquerschnitt zu verkleinern ohne dessen Strahlenraumwinkel zu verändern.A particularly advantageous embodiment of the beam space reduction or beam space superposition provides for reducing a beam cross section without changing its beam space angle.
Diese umfassen folgende Schritte:
- Einstrahlen von Licht durch eine Strahlenausgangsfläche auf eine optische Brechungseinrichtung, wobei diese Strahlenausgangsfläche im Vergleich zur Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung eine größere Fläche besitzt, wobei die Brechungseinrichtung die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, so dass im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird, wobei nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht über die verkleinerte Austrittsfläche mit einem gleich großen oder ähnlichen Raumwinkel wie in der Ausgangssituation diese wieder verlässt, so dass diese Austrittsstrahlung individuell fokussiert oder mit Hilfe von reflektierenden Hohlkörpern oder optischen Lichtleitern transportiert werden kann, wobei die optische Brechungseinrichtung ein optisches Element darstellt, welches die Form eines geschwungenen teilweise verspiegelten prismenförmigen Doppelkeils ausbildet bei der eine Längsseite des Keils als Eintrittsfläche für die Lichtaufnahme dient und über die zweite Längsseite die Lichtstrahlen den Keil räumlich und zeitlich als neuen Raumwinkel wieder verlassen, so dass diese direkt von der Konzentratoreinrichtung, welche ein optisches keilförmiges Element mit einer höheren optischen Dichte als die Brechungseinrichtung darstellt, in einem zweiten Raumwinkelbereich überlagert wird, wobei die Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung im Querschnitt kleiner ist als die der Strahlenausgangsfläche, mit dem Ergebnis, dass die Strahlung, die aus der Konzentratoreinrichtung austritt, im Strahlenquerschnitt verkleinert wurde, sich aber der Strahlenraumwinkel gegenüber der Ausgangssituation nicht oder kaum verändert hat, so dass diese Strahlung im Anschluss wahlweise fokussiert oder kontrolliert transportiert werden kann.
- Irradiating light through a radiation exit surface onto an optical refraction device, wherein this radiation exit surface has a larger area compared to the exit surface of the concentrator device, wherein the refraction device adjusts the divergence of the irradiated radiation and shifts components of the light spatially and temporally relative to each other, so that subsequently Concentrator device reflects the spatially split light emerging from the refraction device, concentrated, spatially and temporally superimposed, wherein after passing through the concentrator means the light on the reduced exit surface with an equal or similar solid angle as in the initial situation leaves this again, so that this exit radiation can be individually focused or transported by means of reflective hollow bodies or optical light guides, wherein the optical refraction means is an optical element which forms the shape of a curved partially mirrored prismatic double wedge in which one longitudinal side of the wedge serves as an entrance surface for the light reception and on the second longitudinal side, the light beams leave the wedge spatially and temporally as a new solid angle, so that it is superimposed directly on the concentrator device, which is an optical wedge-shaped element with a higher optical density than the refraction device, in a second solid angle range , wherein the exit surface of the concentrator device in cross section is smaller than that of the beam output surface, with the result that the radiation emerging from the concentrator device has been reduced in beam cross section, but the beam space angle has not or hardly changed from the initial situation, so that this Afterwards, radiation can be focused or transported in a controlled manner.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Strahlenraumverkleinerung bzw. Strahlenraumüberlagerung sieht vor, einen Strahlenraumwinkel zu verkleinern ohne dessen Strahlenquerschnitt zu verändern. Dieses umfasst folgende Schritte:
- Einstrahlen von Licht mit einem großen Strahlenraumwinkel auf eine optische Brechungseinrichtung, wobei die Strahlenausgangsfläche zum Vergleich der Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung einen gleichgroßen Querschnitt besitzt, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, so das im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird, wobei nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht über die Austrittsfläche mit einem kleineren Raumwinkel wie in der Ausgangssituation diese wieder verlässt, so dass diese Austrittsstrahlung individuell fokussiert oder mit Hilfe von reflektierenden Hohlkörpern oder optischen Lichtleitern transportiert werden kann, wobei die optische Brechungseinrichtung ein optisches Element darstellt, was die Form eines geschwungenen teilweise verspiegelten prismenförmigen Doppelkeils ausbildet, bei der eine Längsseite des Keils als Eintrittsfläche für die Lichtaufnahme dient und über die zweite Längsseite die Lichtstrahlen den Keil räumlich und zeitlich als neuen Raumwinkel wieder verlässt, so dass diese direkt von der Konzentratoreinrichtung, welches ein optisches keilförmiges Element mit einer höheren optischen Dichte als die Brechungseinrichtung darstellt, in einen zweiten Raumwinkelbereich überlagert wird, wobei die Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung im Querschnitt gleichgroß ist wie die der Strahlenausgangsfläche, mit dem Ergebnis, dass die Strahlung, die aus der Konzentratoreinrichtung austritt, im Strahlenquerschnitt konstant geblieben ist, sich aber der Strahlenraumwinkel gegenüber der Ausgangssituation verkleinert hat, so dass diese Strahlung im Anschluss wahlweise fokussiert oder kontrolliert transportiert werden kann.
- Irradiation of light with a large beam space angle to an optical refraction device, wherein the beam output surface for comparison of the exit surface of the concentrator has an equal cross-section, which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, then by means of a concentrator the spatially split light emerging from the refraction device is reflected, concentrated, spatially and temporally superimposed, whereby after passing through the concentrator device the light exits via the exit surface with a smaller solid angle as in the initial situation, so that this exit radiation is individually focused or with the aid of reflective hollow bodies or optical light guides can be transported, wherein the optical refraction means is an optical element, which takes the form of a schw Forming partially uncoated prism-shaped double wedge, in which one longitudinal side of the wedge serves as an entrance surface for the light absorption and on the second longitudinal side of the light leaves the wedge spatially and temporally as a new solid angle again, so that these directly from the concentrator, which is an optical wedge-shaped element with a higher optical density than the refraction device is superimposed in a second solid angle range, wherein the exit surface of the concentrator device in cross section is the same size as that of the beam output surface, with the result that the radiation exiting the concentrator device has remained constant in the beam cross section However, the beam space angle has reduced compared to the initial situation, so that this radiation can be selectively focused or controlled transported.
Eine besonders einfache Form der Strahlenraumverkleinerung bzw. Strahlenraumüberlagerung von Licht umfasst folgende Ausführung:
- Einstrahlen von Licht auf eine optische Brechungseinrichtung zur räumlichen und zeitlichen Aufsplittung von Lichtstrahlen mit anschließender Raumüberlagerung in einer Konzentratoreinrichtung, bei der die optische Brechungseinrichtung die Form eines einfachen prismenförmigen Keils ausbildet und die Konzentratoreinrichtung ein parabolischer Spiegel ist. Die Konzentratoreinrichtung ist in dieser Ausführung so angeordnet, dass durch die Eintrittsfläche des prismenförmigen Keils eintretendes Licht, was auch gleichzeitig die Strahlenausgangsfläche darstellt, dieses an den Längsseiten des prismenförmigen Keils mit einem verkleinerten aber räumlich und zeitlich aufgesplitteten, verlagerten Raumwinkel wieder austritt, wo bei die Konzentratoreinrichtung diese räumlich und zeitlich aufgesplitteten Raumwinkel, welche insgesamt einen großen Raumquerschnitt ergeben würden, in einen kleinen Raumquerschnitt überlagert, so dass dieser neu entstandene Raumwinkelbereich kleiner ist als der ursprüngliche Raumwinkelbereich der Ausgangssituation. Der Lichtstrahlenquerschnitt verändert sich bei dieser Ausführungsform nur unwesentlich, wobei diese im Anschluss wahlweise fokussiert oder kontrolliert transportiert werden können.
- Irradiation of light onto an optical refraction device for the spatial and temporal splitting of light beams with subsequent space superposition in a concentrator device, in which the optical refraction device forms the shape of a simple prismatic wedge and the concentrator device is a parabolic mirror. In this embodiment, the concentrator device is arranged such that light entering through the entrance surface of the prismatic wedge, which at the same time represents the beam exit surface, escapes again at the longitudinal sides of the prismatic wedge with a reduced spatial angle split in space and time, where the Concentrator this spatially and temporally split solid angles, which would give a total of a large area cross-section, superimposed in a small space cross section, so that this newly created solid angle range is smaller than the original solid angle range of the initial situation. The light beam cross section changes only insignificantly in this embodiment, whereby these can be selectively transported in a focused or controlled manner.
Ferner wird vorteilhafterweise ein Verfahren zur Strahlenraumwinkelausrichtung dargelegt, die folgende Schritte umfassen:
- Einstrahlen von Licht auf eine optische Brechungseinrichtung, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, so das im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird. Nach dieser hier mehrfach beschriebenen Strahlenraumverkleinerung werden die Lichtstrahlen in ein Auskopplungssystem überführt, was die Aufgabe hat, Lichtstrahlen, welche einen vorgegebenen Winkel von der optischen Achse weg übersteigt über eine Auskopplungseinrichtung auszukoppeln und in ein Lichtleitsystem wiederum einzukoppeln, so dass diese Strahlung durch ein Lichtleitsystem zu der ursprünglichen Eintrittsfläche transportiert und erneut in die optische Anordnung eingestrahlt werden kann, um den Prozess mit der neu zugeführten Strahlung nochmals zu durchlaufen. Auf Grund dessen hat die verbleibende Lichtstrahlung im Auskopplungsystem nun einen vorgegebenen Strahlenwinkel zur optischen Achse, welcher nicht überschritten werden kann, so dass diese Strahlung mit einem sehr kleinen Raumwinkel die Austrittsfläche wieder verlässt.
- Injecting light onto an optical refraction device, which adapts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally relative to one another, this is what follows By means of a concentrator device, the light emerging from the refraction device is reflected, concentrated, spatially and temporally superimposed. After this beam space reduction described here several times, the light beams are transferred to a decoupling system, which has the task of coupling light beams, which exceeds a predetermined angle away from the optical axis via a decoupling device and in turn coupled into a light control system, so that this radiation through a light guide system transported to the original entrance surface and re-irradiated in the optical arrangement to re-process the process with the newly supplied radiation. Because of this, the remaining light radiation in the outcoupling system now has a predetermined beam angle to the optical axis, which can not be exceeded, so that this radiation leaves the exit surface again with a very small solid angle.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden mehrere der optischen Anordnungen der Erfindung, bei denen die Strahlenausgangsfläche der Brechungseinrichtung größer ist als die Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung (bei konstantem Strahlenraumwinkel), über ein Lichtleitsystem miteinander verkoppelt. Dabei wird das Licht, welches aus einer Austrittsfläche einer optischen Anordnung stammt, in einen Lichtleiter eingekoppelt. Dieser Lichtleiter, der auch Teil der Konzentratoreinrichtung sein kann, transportiert nun dieses zu einer weiteren optischen Anordnung, wobei die hier benannten optischen Anordnungen bevorzugt eine einheitliche Größe besitzen. Entscheidend dabei ist, dass der Querschnitt des Lichtleiters kleiner ist als der Querschnitt der Strahlenausgangsfläche der weiteren optischen Anordnungen. Auf Grund dieser Flächenunterschiede sind Voraussetzungen geschaffen, das mehrere Lichtleiter aus unterschiedlichen optischen Anordnungen in eine optische Anordnung eingekoppelt werden können. Da der Strahlenraumwinkel bei verkleinertem Querschnitt konstant bleibt, können in dieser Ausführung so viele Lichtleiter in einem Querschnitt vereint werden, bis die ursprüngliche Strahlenausgangsfläche erreicht wird. Damit ergeben mehrere optische Anordnungen eine neue Strahlenausgangsfläche, welche identisch ist mit einer der ursprünglichen Strahlenausgangsflächen. Im Rahmen der physikalischen Gesetze kann somit durch Hintereinanderschalten mehrerer optischer Anordnungen der Erfindung die Bestrahlungsstärke der Austrittsfläche einer nachfolgenden optischen Anordnung immer weiter erhöht werden, ohne den Strahlenraumwinkel zu verändern.In a particularly advantageous embodiment, several of the optical arrangements of the invention, in which the beam output surface of the refraction device is larger than the exit surface of the concentrator device (at constant beam space angle), coupled together via a light guide system. In this case, the light which originates from an exit surface of an optical arrangement is coupled into an optical waveguide. This light guide, which may also be part of the concentrator device, now transports this to a further optical arrangement, wherein the optical arrangements named here preferably have a uniform size. It is crucial that the cross section of the light guide is smaller than the cross section of the beam output surface of the other optical arrangements. Due to these differences in area conditions are created that several optical fibers from different optical arrangements can be coupled into an optical arrangement. Since the beam space angle remains constant with a reduced cross section, in this embodiment as many optical fibers can be combined in one cross section until the original beam output surface is reached. Thus, multiple optical arrays yield a new beam output area which is identical to one of the original beam output areas. Within the framework of the physical laws, the irradiation intensity of the exit surface of a subsequent optical arrangement can thus be increased more and more by connecting several optical arrangements of the invention in series, without changing the beam space angle.
Die beschriebenen Ausführungsformen haben lediglich Beispielcharakter und können auch kombiniert ausgeführt werden.The described embodiments have only exemplary character and can also be carried out in combination.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung des prismenförmigen Keils, -
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, -
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der optischen Anordnung der Erfindung mit einer Linse als Fokussierungseinrichtung, -
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere optische Anordnungen hintereinander positioniert sind, -
5a /b weitere typische Ausführungsform der optischen Anordnung, -
6 eine typische Ausführungsform der optischen Anordnung in Verbindung mit einem Lichtleiter, -
7 eine schematische Darstellung der Hintereinanderreihung einer Vielzahl von optischen Anordnungen, -
8 eine schematische Darstellung einer optische Anordnung mit integriertem Auskopplungssystem, -
9a /b eine schematische Darstellung zum besseren Verständnis der Raumüberlagerung und -
10 ein schematisches Flussdiagramm der einzelnen Schritte eines Verfahrens zur Strahlenraumüberlagerung.
-
1 a schematic representation of the prism-shaped wedge, -
2 a schematic representation of an embodiment of the invention, -
3 a schematic representation of an embodiment of the optical arrangement of the invention with a lens as a focusing device, -
4 a schematic representation of an embodiment of the invention, in which a plurality of optical arrangements are positioned one behind the other, -
5a / b further typical embodiment of the optical arrangement, -
6 a typical embodiment of the optical arrangement in conjunction with a light guide, -
7 a schematic representation of the sequential arrangement of a plurality of optical arrangements, -
8th a schematic representation of an optical arrangement with integrated extraction system, -
9a / b is a schematic representation for a better understanding of the space overlay and -
10 a schematic flow diagram of the individual steps of a method for beam space overlay.
In
Da es sich bei der Strahlenausgangsmenge nicht um eine einzelne Strahlenausgangsfläche
In
Der verkleinerte Raumwinkel
In
Im Rahmen der physikalischen Gesetze kann somit durch Hintereinanderschalten mehrerer optischer Anordnungen
In
In
In
Dadurch wird es möglich, zusätzliche Lichtstrahlen in die nachfolgende Eintrittsfläche
Ein Beispiel soll das Potenzial verdeutlichen: Ausgegangen wird davon, das in einer optischen Anordnung das Verhältnis der Flächenverkleinerung von Strahlenausgangsfläche
Die Ausgangsstrahlung stellt jeweils ein fokussierter Brennpunkt (z.B. Sonnenstrahlen) dar, wobei dieser eine Lichtkonzentration von 1 : 600 aufweist.The output radiation each represents a focused focal point (e.g., solar rays) having a light concentration of 1: 600.
Bei einer Reihenschaltung, bei die Lichtstrahlen nur fünf optische Anordnungen durchlaufen, entsteht bereits eine Lichttkonzentration von über 1 : 1,8 Millionen.In a series connection, in which the light rays pass through only five optical arrangements, already creates a Lichttkonzentration of about 1: 1.8 million.
Würde ein Brennpunkt doppelt so viele optische Anordnungen durchlaufen, erreicht die Lichtkonzentration mathematisch betrachtet eine unvorstellbare Größe von über 1 : 5,8 Milliarden.If a focal point were to undergo twice as many optical arrangements, the concentration of light mathematically reaches an unimaginable size of more than 1: 5.8 billion.
In
Natürlich sind auch hier unterschiedliche Verschmelzungen von optischen Anordnungen mit unterschiedlichen Ausführungen möglich.Of course, different fusions of optical arrangements with different designs are also possible here.
Ziel ist es, Lichtstrahlen aus einem diffusen großen Raumwinkelbereich in einen kleinen geordneten Raumwinkelbereich umzuwandeln.The aim is to convert light rays from a diffuse large solid angle range into a small ordered solid angle range.
In der
Aus diesem Grund werden in
Dies ist mit dem vereinfacht dargestelltem Verfahren in
Es wird ersichtlich, dass der obere Teil der Lichtbündel
Dies ist darin begründet, dass die Lichtbündel
Nun besteht die Möglichkeit mit dem neuen Verfahren Einfluss auf die Strahlung in ihrer zeitlichen und räumlichen Anordnung zu nehmen.Now it is possible to use the new method to influence the radiation in its temporal and spatial arrangement.
In
In
Im ersten Schritt wird ein Strahlenbündel, welches auch ein fokussierter Brennpunkt sein kann auf eine Eintrittsfläche einer optischen Anordnung
Die in ihrem Strahlenraum verkleinerten Lichtstrahlen können dann mit weiteren Lichtstrahlenräumen zusammen geführt werden (105) wobei der damit entstandene Querschnitt eine neue Strahlenausgangsfläche darstellt, aus der die austretenden Lichtstrahlen, welche aus einer Vielzahl von optischen Anordnungen stammen, auf die Eintrittsfläche einer Brechungseinrichtung (107) treffen, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt. Das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht wird im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung (108) räumlich und zeitlich überlagert, so dass dieses über eine Austrittsfläche in Form einer Lichtstrahlenraumüberlagerung in Kombination mit einer Lichtstrahlenraumverkleinerung (109) wieder verlässt, so dass der Prozess der Strahlenraumverkleinerung und der Strahlenraumüberlagerung erneut beginnen kann.The narrowed in their beam space light beams can then be merged with other light beam spaces together (105) wherein the resulting cross-section represents a new radiation exit surface from which the exiting light rays, which originate from a plurality of optical arrangements, on the entrance surface of a refraction device (107) meet, which adjusts the divergence of the irradiated radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other. The spatially split light emerging from the refraction device is subsequently spatially and temporally superimposed by means of a concentrator device (108) so that it exits via an exit surface in the form of a light beam space superposition in combination with a light beam space reduction (109), so that the process of beam space reduction and the ray space overlay can start again.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- optische Anordnungoptical arrangement
- 22
- Eintrittsflächeentry surface
- 33
- Brechungseinrichtungrefractor
- 44
- Konzentratoreinrichtungconcentrator
- 55
- optische Achseoptical axis
- 66
- neu entstandener Raumwinkelbereichnewly created solid angle range
- 77
- überlagerter Raumwinkelbereichsuperimposed solid angle range
- 88th
- Austrittsflächeexit area
- 99
- Einfallswinkelbereich auf die EintrittsflächeAngle of incidence on the entrance surface
- 1010
- reproduzierter Winkelreproduced angle
- 1111
- weitere optische Anordnungfurther optical arrangement
- 1212
- zusätzliche Lichtstrahlenadditional light rays
- 1313
- prismenförmiger Keilprismatic wedge
- 1414
- StrahlenausgangsflächeRadiation output surface
- 1515
- räumliche und zeitliche Aufsplittung der Lichtstrahlungspatial and temporal splitting of the light radiation
- 1616
- Fokussiereinrichtungfocusing
- 1717
- Lichtstrahlenlight rays
- 1818
- Abbildung als fokussierter EnergiepunktIllustration as a focused energy point
- 1919
- prismenförmiger Keil mit höherer optischen Dichte als 3prismatic wedge with higher optical density than 3
- 2020
- verspiegelte Flächenmirrored surfaces
- 2121
- Strahlungsleitsystem, insbesondere LichtleitsystemRadiation control system, in particular light control system
- 2222
- Grenzflächeinterface
- 2323
- Auskopplungssystemoutcoupling system
- 2424
- Auskopplungseinrichtungdecoupling device
- 2525
- Lichtbündellight beam
- 2626
- Lichtbündellight beam
- 101-109101-109
- Verfahrensschrittesteps
Claims (15)
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19754047A1 (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-10 | Toyota Motor Co Ltd | Solar module with solar concentrator |
US6123436A (en) * | 1997-08-05 | 2000-09-26 | Vari-Lite, Inc. | Optical device for modifying the angular and spatial distribution of illuminating energy |
US20060191566A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-31 | Applied Optical Materials | Solar concentrator system using photonic engineered materials |
US20060233492A1 (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Applied Optical Materials | Optical beam combiner/concentrator |
US20070246040A1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-25 | Applied Optical Materials | Wide angle solar concentrator |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3634213A1 (en) * | 1986-10-08 | 1988-04-21 | Friedrich Becker | Concentrating collector for diffuse sunlight |
DE10059455A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Steigerwald Niluh Kusani | Static concentrator |
-
2016
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-
2017
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19754047A1 (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-10 | Toyota Motor Co Ltd | Solar module with solar concentrator |
US6123436A (en) * | 1997-08-05 | 2000-09-26 | Vari-Lite, Inc. | Optical device for modifying the angular and spatial distribution of illuminating energy |
US20060191566A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-31 | Applied Optical Materials | Solar concentrator system using photonic engineered materials |
US20060233492A1 (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Applied Optical Materials | Optical beam combiner/concentrator |
US20070246040A1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-25 | Applied Optical Materials | Wide angle solar concentrator |
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WO2018113814A3 (en) | 2018-09-27 |
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R003 | Refusal decision now final |