DE3431571A1 - Vorrichtung zur buendelung elektromagnetischer strahlen - Google Patents

Vorrichtung zur buendelung elektromagnetischer strahlen

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Klaus Dipl.-Ing.(FH) 4150 Krefeld Sundergeld
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Description

5 / 20.08.1984
Vorrichtung zur Bündelung elektromagnetischer Strahlen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und hat folgende Funktionsweise:
Elektromagnetische Strahlen, wie z.B. Licht, Wärme etc., die an der Strahleneintrittsöffnung des Trichters senkrecht oder in spitzem Winkel einfallen, reflektieren an den Innenwänden des Trichters gemäß Eintrittswinkel = Austrittswinkel zum engeren Ende des Trichters hin und konzentrieren sich auf der kleineren Strahlenaustrittsfläche näherungsweise um den Faktor aus dem Verhältnis der Strahleneintrittsflache zur Strahlenaustrittsfläche.
Es ist somit mit der beschriebenen Vorrichtung eine Intensitätssteigerung elektromagnetischer Strahlen aller Art möglich.
Vorrichtungen zur Bündelung von Strahlen sind bekannt von optischen Linsen und Hohlspiegeln, die aber zur Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht oder ähnlichen Anwendungen weniger geeignet sind. Für die optische Linse sind z.B. die erforderliche Größe der Linse, die Dämpfung des Materials und unerwünschte Reflexionen an aiasoberflachen zu nennen. Hohlspiegel sind schon besser für derartige Anwendungen geeignet, müssen aber sehr genau nachgeführt werden. Diese Nachteile sollen nun durch die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Vorrichtung mit den vorteilhaften Ausgestaltungen der Ansprüche 2 - 18 gelöst werden.
Die Erfindung legt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, in der elektromagnetische Strahlen, die
senkrecht oder im spitzen Winkel auf die Vorrichtung treffen, gebündelt werden und mit geringen Verlusten und in konzentrierter Form auf einen Strahlenaufnehmer treffen. Es gibt auch Anwendungsgebiete, in denen z.B. sehr schwaehe Strahlen gemessen oder detektiert werden müssen und wo eine Strahlenbündelung eine Messung erst möglich macht. Die Vorrichtung ist daher auch als Verstärkungselement zu einer Antenne im höherfrequenten Bereich bis hin zu radioaktiven Strahlen vorteilhaft anwendbar.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung betrifft die Bündelung von Sonnenlicht für Solarzellenanwendungen. Der Kosten aufwand zum Aufbau einer Solarzellenanlage zur Erzeugung elektrischen Stroms mit Siliziumzellen ist recht hoch, so daß mit einer Verstärkung der Sonnenstrahlen auf die beschriebene Weise eine wesentliche Kostenersparnis für derartige Anlagen möglich ist.
Wird nun ein Aufbau wie in Anspruch 9 - 11 beschrieben verwendet, kann auf eine mechanische Nachführung der Trichter zur Sonne hin verzichtet werden, da durch die Vielzahl der unterschiedlich ausgerichteten Trichter die gesamten Strahlen aus dem jeweiligen Himmelssektor aufgefangen werden.
Die beschriebene Vorrichtung nach Anspruch 9 - l8 kann als halbkugelförmiges Gebilde auf Dächern montiert werden und überschüssige Wärmemenge von elektrisch genutzten Solarzellen als Nutzwärme abgeführt werden.
Ausführungsbeispiele sind den Zeichnungen zu entnehmen.
T / 20.0δ.1984
Es zeigen:
Figur 1
die Anordnung eines einzelnen Trichters 1 mit rundem Querschnitt, den öffnungen 2 und 3, Gern Strahlenaufnehmer 4 und dem öffnungswinkel 1 O.Figur 2 ein paar mögliche Querschnittsformen des Trichters.
Figur 3 ein paar mögliche Kombinationen von optischen Linsen an den öffnungen des Trichters.
Figur 4 eine Anordnung nach Anspruch 11 mit einem Strahlenaufnehmer 9·

Claims (18)

-£"/20.08.1984 Klaus Sunäergeld, lipJLing, Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Bündelung elektromagnetischer Strahlen, bestehend aus einem Trichter beliebigen Materials und beliebiger Größe mit einer offenen zu bemessenden Strahleneintrittsfläche 2 und einer offenen zu bemessenden Strahlenaustrittsfläche 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Trichters eine strahlenreflektierende Oberfläche besitzen, die Strahleneintrittsfläche 2 größer ist als die Strahlenaustrittsfläche 3 und der öffnungswinkel 10 innerhalb eines zu optimierenden Bereiches von ca. 5° bis 20° liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Trichters jeweils aus beliebigen geeigneten geometrischen Formen wie Kreis, Quadrat, Rechteck, Dreieck usw. besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Strahleneintrittsfläche eine konvex wirkende optische Linse 5 in geeigneter Weise angebracht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 3>
dadurch gekennzeichnet, daß an der Strahlenaustrittsfläche eine optische Linse in geeigneter Weise angebracht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahleneintrittsfläche 2 mit einem Fenster versehen wird, das aus einem für die gewünschten Strahle len durchlässigen Material besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenaustrittsfläche 3 mit einem Fenster versehen wird, das aus; einem für die gewünschten Strahlen durchlässigen Material besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trichteröffnungen der Vorrichtung je wahlweise mit einem geeigneten Fenster oder einer optischen Linse verschlossen sind und der Innenraum mit Vacuum oder einem Gasgemisch versehen wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Strahlenaustrittsöffnung innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung an einer Anzahl von Stellen ein oder mehrere Strahlenaufnehmer, wie z.B. Solarzellen oder Fotozellen, angebracht sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Vorrichtungen nach Anspruch 1-8 nebeneinander angeordnet sind.
3 / 20.08.1984
10. Vorrichtung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Vorrichtungen der Ansprüche 1 - 8 in der Weise nebeneinander angeordnet sind, daß die Oberfläche der gesamten Anordnung eine Kugelform oder eine beliebige andere Krümmungsform bildet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Strahlenaufnehmer 9 außerhalb der Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10 an geeigneten Stellen angebracht sind und sich in einem Abstand von der Vorrichtung über alle Strahlenaustrittsöffnungen erstrecken.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Strahlenaufnehmer zusammen mit der Vorrichtung in einem gemeinsamen gasgefüllten oder evakuierten Raum befindet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9, 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß elektrischer Strom erzeugt \;ird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9, 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeenergie erzeugt wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Vorrichtung mit geeigneten Mitteln auf die Sonne ausgerichtet wird.
1β. Vorrichtung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Vorrichtung auf eine Anzahl Strahlenquellen mit geeigneten Mitteln ausgerichtet wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 9 - 1^* dadurch gekennzeichnet, daß für die jeweilige Vorrichtung eine grobe Ausrichtung auf die Sonne oder auf eine Anzahl Strahlenquellen vorgenommen wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1-12 und 15 - 17> dadurch gekennzeichnet, daß eine Bündelung und Verstärkung elektromagnetischer Strahlen aller Art stattfindet und nutzbar gemacht wird.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010470A1 (de) 2001-07-23 2003-02-06 Georg Ziemba Verfahren zum gewinnen von kaltem licht aus sonneneinstrahlung, sowie solarkraftwerk
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DE102008051528B4 (de) * 2008-10-14 2013-11-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Strahlungskonzentrator

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