DE4141937A1

DE4141937A1 - Twin axis fresnel lens - has prismatic surface with each step contg. smaller steps running at right angles

Info

Publication number: DE4141937A1
Application number: DE4141937A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing; Ingeborg Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1993-06-24

Abstract

The fresnel lens has a smooth surface and a second surface with parallel steps (1), each of which forms a prism with the first smooth surface. The steps themselves have smaller steps (3) running at right angles to form a secondary prismatic surface. The width of the secondary steps is a tenth (or smaller) of the primary steps. The shape of the complete unit may be plane or cylindrical. The secondary steps may be formed from a separate foil strip which is then glued onto the primary steps. The whole unit may be used to concentrate solar energy onto a focal plane and then to diffract the resultant beam vertically. USE/ADVANTAGE - For solar to electrical energy conversion. Does not need to track vertical movement of sun.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Linear-Stufenlinsen, die den durchtretenden Strahl auf einer normal zur Stufenlinse liegenden Ebene austreten lassen, die einen spitzen Winkel mit der Erstreckung der Stufen einschließt. Es hat sich gezeigt, daß eine um die Hochachse dem Sonnenazimut nachgeführte lineare Konzentratoreinrichtung zur Sonnenenergiewandlung ohne Nachführung für die vertikale Sonnenbewegung verwirklichbar ist, wenn die Linear-Stufenlinse nicht nur fokussiert sondern außerdem die so entstehenden Strahlenbüschel zur Vertikalen hin bricht. Diesen Effekt verwirklicht die Erfindung dadurch, daß die von der Strahlung durchsetzte Fläche der Stufen einer Stufenlinse ihrerseits eine Stufenlinse bildet, wobei die Refraktionsachsen der beiden Stufenlinsensysteme senkrecht aufeinander stehen. Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden.The invention relates to linear step lenses, which the beam passing through on a Let out the plane normal to the step lens, which is at an acute angle with the Extension of the steps includes. It has been shown that one around the vertical axis Linear concentrator device for solar energy conversion without solar tracking Tracking for vertical sun movement can be realized if the linear step lens not only focused but also the resulting bundles of rays towards the vertical breaks. The invention realizes this effect in that the radiation penetrates it Surface of the steps of a step lens in turn forms a step lens, with the refraction axes of the two stepped lens systems are perpendicular to each other. The invention is based on Figures are described.

Fig. 1 zeigt eine Stufenlinse, deren Primärstufen die Strahlung zur Vertikalen hin brechen. Fig. 1 shows a stepped lens, the primary stages of the radiation refract to the vertical.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1. FIG. 2 shows a section from FIG. 1.

Fig. 3 zeigt eine als Fresnellinse wirkende Stufenlinse, deren Sekundärstufen die Aufrichtung der Strahlenbüschel bewirken. Fig. 3 shows a Fresnel lens acting step lens, the secondary stages cause the straightening of the bundle of rays.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 3. FIG. 4 shows a detail from FIG. 3.

Fig. 1 zeigt eine Stufenlinse insbesondere für einen Sonnenstrahlungswandler, dessen Primärstufen 1 die eintretende Strahlung um die Längserstreckung der Stufen brechen. Auf der durchstrahlten Oberfläche 2 jeder dieser Primärstufen verlaufen Sekundärstufen 3 senkrecht zur Primärstufenerstreckung, die in ihren Öffnungswinkeln den Gesetzen einer Fresnellinse folgen. Die durch diese Sekundärstufen 3 gebildeten Strahlenbüschel werden durch die Primärstufen 1 zum Lot auf die Stufenlinse hin gebrochen und schließen dann mit der Einstrahlungsrichtung einen Winkel ein. Die Stufenlinse kann auch gewölbt ausgebildet sein, die Primärstufen 1 verlaufen dann auf Umfangslinien. Fig. 1 shows a Fresnel lens in particular for a solar radiation converter whose primary stage 1, the incoming radiation to the longitudinal extension of the step break. On the irradiated surface 2 of each of these primary stages, secondary stages 3 run perpendicular to the primary stage extension, the opening angles of which follow the laws of a Fresnel lens. The tufts of rays formed by these secondary stages 3 are refracted by the primary stages 1 to the perpendicular to the step lens and then form an angle with the direction of irradiation. The step lens can also be curved, the primary steps 1 then run on circumferential lines.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf die Sekundärstufen 3 des eingekreisten Bereiches 4 der Fig. 1 in Vergrößerung. Die Steilheit der Prismenaustrittsfläche 20 ist größer als die der Prismenfläche 19 und diese wiederum größer als die der Prismenfläche 18. FIG. 2 shows an enlarged top view of the secondary stages 3 of the encircled area 4 of FIG. 1. The steepness of the prism exit surface 20 is greater than that of the prism surface 19 and this in turn is greater than that of the prism surface 18 .

Fig. 3 zeigt eine gewölbte Konzentratorscheibe, bei der die Primärstufen 30 eine Fresnellinse bilden, während die auf den Durchtrittsflächen 31 senkrecht zu den Primärstufen 30 verlaufenden Sekundärstufen 32 wiederum eine Brechung der entstehenden Strahlenbüschel hin zur Normalen auf die Konzentratorscheibe bewirken. Fig. 3 shows a curved Konzentratorscheibe, wherein the primary stage 30 form a Fresnel lens, while the perpendicular to the primary stage 30 extending to the passage surfaces 31 second stage 32 in turn cause a break of the resulting bundle of rays toward the normal to the Konzentratorscheibe.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Sekundärstufen des eingekreisten Bereiches 34 in Fig. 3. Alle Stufen 40, 41, 42, . . . weisen den gleichen Querschnitt auf. FIG. 4 shows an enlarged representation of the secondary stages of the encircled area 34 in FIG. 3. All stages 40 , 41 , 42,. . . have the same cross-section.

Claims

1. Fresnel lens with a first smooth surface and a second surface which has mutually parallel steps, each of which together with the first surface forms a prism which is delimited by a passage surface and a flank, characterized in that the passage surfaces of these primary stages in turn have secondary steps that extend perpendicular to the primary steps and thus form secondary step lenses.

2. Fresnel lens according to claim 1, characterized in that the primary stages form a linear Fresnel lens.

3. Fresnel lens according to claim 1, characterized in that all primary stages have the same cross-section and the secondary stages are linear Fresnel lenses form.

4. stepped lens according to claim 1, characterized in that the width of the Secondary levels is much smaller than that of the primary levels.

5. Fresnel lens according to claim 4, characterized in that the width of the Secondary levels are at least ten times smaller than those of the primary levels.

6. step lens according to claim 1, characterized in that the step lens one Cylinder section forms and that the adjacent primary stages whose surface lines run.

7. step lens according to claim 1, characterized in that the step lens one The cylinder section forms the adjacent primary stages Circumferential lines run.

8. Fresnel lens according to claim 1, characterized in that the secondary stages are formed in strips of film and that they are glued to primary stages.

9. Fresnel lens according to claim 1, characterized in that it is used as a concentrator in a solar energy converting device that serves the radiation concentrated a focal strip and at the same time the resulting ones Tufts of rays break to the vertical.