TWI494633B - 聚光裝置 - Google Patents

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TWI494633B TW099124443A TW99124443A TWI494633B TW I494633 B TWI494633 B TW I494633B TW 099124443 A TW099124443 A TW 099124443A TW 99124443 A TW99124443 A TW 99124443A TW I494633 B TWI494633 B TW I494633B
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Description

聚光裝置
本發明涉光學聚焦，尤其涉及一種太陽能板之聚光裝置。
先前之太陽能板之聚光裝置通常包括一個凸透鏡，該凸透鏡用於將光線聚焦至太陽能板。在凸透鏡直徑不變之情況下，為了增加凸透鏡之聚光能力，必須縮短凸透鏡之焦距，而這將增加凸透鏡之厚度，導致整個聚光裝置變得笨重。先前之聚光裝置也有使用菲涅爾透鏡來聚光，然而，先前之菲涅爾透鏡僅其一個平面上開設有用於聚光之同心圓凹槽，聚光能力還存在改進之空間。
有鑒於此，有必要提供一種聚光能力好並且體積小之聚光裝置。
一種聚光裝置，包括一個聚光透鏡。該聚光透鏡包括相互背離之一個凸面及一個平面，該平面及該凸面上分別開設有與菲涅爾透鏡之同心圓凹槽結構相同之第一同心圓凹槽及第二同心圓凹槽。
與先前技術相比，本發明之聚光裝置中之聚光透鏡所開設之第一、第二同心圓凹槽對光線進行兩次彙聚，大大地縮短焦距，在提高聚光能力之同時還可進一步縮小該聚光透鏡之體積。
10‧‧‧聚光裝置
100‧‧‧座體
102‧‧‧第一開口
104‧‧‧第二開口
106‧‧‧導光孔
108a‧‧‧第一凸起
110‧‧‧反光薄膜
110a‧‧‧第一螺孔
112a‧‧‧第一螺釘
200‧‧‧聚光透鏡
202‧‧‧平面
204‧‧‧凸面
206‧‧‧第一同心圓凹槽
300‧‧‧第二菲涅爾透鏡
302‧‧‧鏡面
304‧‧‧紋面
306‧‧‧第三同心圓凹槽
圖1為本發明較佳實施方式之聚光裝置之結構示意圖。
圖2為圖1之聚光裝置另一個角度之結構示意圖。
圖3為圖1之聚光裝置之第一同心圓凹槽分別開設在一個凸面上及一個平面上之對光線之進行折射之示意圖。
圖4為圖1之聚光裝置處於工作狀態時之光路示意圖。
下面將結合附圖，舉以下較佳實施方式並配合圖式詳細描述如下。
請參考圖1及圖2，本發明較佳實施方式之聚光裝置10用於設置在太陽能板20之上，以增加太陽能板20單位面積之光照強度，進而提升太陽能板20之發電效率。聚光裝置10包括一個座體100及一個聚光透鏡200。
座體100呈圓台狀且由不透光材料製成。座體100內開設有一個圓台狀且貫穿座體100之導光孔106。導光孔106包括位於其兩端之一個第一開口102及一個第二開口104，第一開口102大於該第二開口104。第一開口102朝上，第二開口104朝下。導光孔106之內壁在靠近第一開口102位置上設置有三個位於同個圓周(圖未示)上且均勻分佈之第一凸起108a。第一凸起108a沿導光孔106之徑向向內突出於導光孔106之內壁，且每一第一凸起108a沿座體100之軸向開設有一個第一螺孔110a，每個第一螺孔110a中螺設一個第一螺釘112a。
聚光透鏡200包括相互背離之一個平面202及一個凸面204，開設有凸面204及平面202上分別開設有與菲涅爾透鏡之同心圓凹槽結構相同之第一同心圓凹槽206及第二同心圓凹槽208。具體地，聚 光透鏡200呈圓形，其可由高分子材料(例如，聚乙烯材料)或玻璃材料製成。凸面204上開設有以其光軸(圖未示)為中心之第一同心圓凹槽206。平面202上開設有以凸面204之光軸為中心之第二同心圓凹槽208。第一同心圓凹槽206及第二同心圓凹槽208之結構與普通之菲涅爾透鏡上開設之同心圓凹槽之結構相同，即：各個第一同心圓凹槽206及第二同心圓凹槽208都係一個截面呈鋸齒狀之凹槽。
請結合圖3，在第一同心圓凹槽206之間之間距S相同之情況下，第一同心圓凹槽206開設在凸面204上時，第一同心圓凹槽206之斜面206a之傾斜程度將比其開設在平面上時(圖3虛線)之傾斜程度大，從而折光之效果也更強。與普通雙凸面鏡片相比，聚光透鏡200設平面202可縮短聚光透鏡200之厚度，進一步縮減聚光透鏡200之體積。聚光透鏡200與第一開口102匹配，使得聚光透鏡200設置在第一開口102時承靠在第一凸起108a中之第一螺釘112a上。聚光透鏡200之凸面204朝外。
請結合圖1、圖2及圖4，使用時，將聚光裝置10設置在太陽能板20之上，並使第二開口104對準太陽能板20。調整第一螺孔110a中之第一螺釘112a，使光線準確聚焦在太陽能板20上。由於聚光透鏡200上開設之籍由第一同心圓凹槽206及第二同心圓凹槽208構成了疊置菲涅爾透鏡之結構，光線在第一同心圓凹槽206進行第一次彙聚，接著，經過第一次彙聚之光線進入至平面202上之第二同心圓凹槽208，光線被再次彙聚。由此，縮短了聚光透鏡200之焦距，降低了座體100之高度，從而縮小了座體100之體積。
優選地，請參考圖1及圖2，導光孔106之內壁在靠近第二開口104之位置上均開設有三個位於同個圓周(圖未示)上且均勻分佈之第二凸起108b。第二凸起108b沿導光孔106之徑向向內突出於導光孔106之內壁，且每一第二凸起108b沿座體100之軸向開設有一個第二螺孔110b，每個第二螺孔110b中螺設一個第二螺釘112b。聚光裝置10還包括一個設置在第二開口104中之第二菲涅爾透鏡300。具體地，第二菲涅爾透鏡300也由高分子材料(例如，聚乙烯材料)或玻璃材料製成。第二菲涅爾透鏡300呈圓形，包括相對設置之一個鏡面302及一個紋面304，紋面304上開設有以紋面304之光軸為中心之第三同心圓凹槽306。第二菲涅爾透鏡300與第二開口104匹配，使得第二菲涅爾透鏡300由第一開口102進入座體100而設置在第二開口104中時，承靠在第二凸起108b中之螺釘112上，且第二菲涅爾透鏡300之紋面304朝內。
使用時，聚光透鏡200遠離太陽能板20，第二菲涅爾透鏡300位於太陽能板20之上。由於聚光透鏡200遠離太陽能板20，光線自聚光透鏡200傳播至太陽能板20之過程中，偏移會被放大。因此，若只由調整聚光透鏡200而達到準確聚焦之目的，所需之定位精度將比較高。而設置了第二菲涅爾透鏡300後，由於第二菲涅爾透鏡300很接近太陽能板20，因此光線再經過第二菲涅爾透鏡300之調整及聚焦，便能準確地聚焦在太陽能板20之上，從而降低了定位精度之需求。
優選地，座體100之內壁上塗有反光薄膜110。反光薄膜110可以係鍍上之銀層，也可以係以92.5%之銀與7.5%之銅所混合製成之銅銀混合體。反光薄膜110可防止光線被座體100吸收，更進一步 提高聚光能力。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上之實施方式僅係用來說明本發明，而並非用作為對本發明之限定，只要在本發明之實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。
10‧‧‧聚光裝置
100‧‧‧座體
102‧‧‧第一開口
104‧‧‧第二開口
106‧‧‧導光孔
108a‧‧‧第一凸起
100‧‧‧反光薄膜
110a‧‧‧第一螺孔
112a‧‧‧第一螺釘
200‧‧‧聚光透鏡
202‧‧‧平面
204‧‧‧凸面
206‧‧‧第一同心圓凹槽
300‧‧‧第二菲涅爾透鏡
302‧‧‧鏡面
304‧‧‧紋面
306‧‧‧第三同心圓凹槽

Claims (9)

  1. 一種聚光裝置，包括一個聚光透鏡及一個座體，該聚光透鏡包括一個平面及與該平面相背之一個凸面，該凸面上開設有與菲涅爾透鏡之同心圓凹槽結構相同之第一同心圓凹槽，該平面上開設有與菲涅爾透鏡之同心圓凹槽結構相同之第二同心圓凹槽，該座體內開設有一個圓台狀且貫穿該座體之導光孔，該導光孔包括位於其兩端之一個第一開口及一個第二開口，該第一開口大於該第二開口，該聚光透鏡設置在該第一開口中且該凸面向外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之聚光裝置，其中，該導光孔之內壁在靠近該第一開口位置上開設有三個位於同個圓周上且均勻分佈之第一凸起，每個第一凸起沿該導光孔之徑向向內突出與導光孔之內壁，每個第一凸起上均沿該座體之軸向開設有一個第一螺孔，每個第一螺孔中螺設一個第一螺釘，該聚光透鏡承靠在該第一螺釘上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之聚光裝置，其中，該凸面為球面或者非球面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之聚光裝置，其中，該凸面上之第一同心圓凹槽以該凸面之光軸為中心，該平面上之第二同心圓凹槽以該凸面之光軸為中心，各個第一同心圓凹槽及第二同心圓凹槽都係截面呈鋸齒狀之凹槽。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之聚光裝置，其中，該聚光透鏡由聚乙烯材料或玻璃材料製成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之聚光裝置，其中，該聚光裝置還包括一個設置在該第二開口中之第二菲涅爾透鏡。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之聚光裝置，其中，該導光孔之內壁在靠近該第二開口之位置上均開設有三個位於同個圓周上且均勻分佈之第二凸起，每個第二凸起沿該導光孔之徑向向內突出與導光孔之內壁，每個第二凸起上均沿該座體之軸向開設有一個第二螺孔，每個第二螺孔中螺設一個第二螺釘，該第二菲涅爾透鏡承靠在該第二螺釘上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之聚光裝置，其中，該座體之內壁上塗有反光薄膜。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之聚光裝置，其中，該反光薄膜之材料係銀，或者係以92.5%之銀與7.5%之銅所製成之銅銀混合體。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201319489A (zh) * 2011-11-10 2013-05-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 太陽能集光器及太陽能發電模組
WO2013098426A1 (es) * 2011-12-27 2013-07-04 Teknia Manufacturing Group, S. L. Módulo de concentración solar fotovoltáica
GB2516011A (en) * 2013-07-02 2015-01-14 Ibm Absorber device
US9933685B2 (en) 2013-08-05 2018-04-03 The Hong Kong University Of Science And Technology Switchable liquid crystal fresnel lens
CN105607165B (zh) * 2016-03-08 2017-06-23 东莞华南设计创新院 一种基于分段式等光强的双层聚光透镜及其设计方法
JP6916315B2 (ja) * 2017-07-03 2021-08-11 ボリーメディア ホールディングス カンパニー リミテッドＢｏｌｙｍｅｄｉａ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｃｏ． Ｌｔｄ． フレネル集光装置及び集光型太陽エネルギーシステム
US11947095B2 (en) * 2020-04-13 2024-04-02 Yonghua Wang Divergent Fresnel lens and non-imaging concentrator based non-tracking high concentration ratio solar concentrator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200423416A (en) * 2001-10-23 2004-11-01 Leon L C Chen Stationary photovoltaic array module design for solar electric power generation systems
WO2009028908A2 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 3Dis Co., Ltd. The real image display device with wide viewing angle
CN101425547A (zh) * 2007-11-02 2009-05-06 台达电子工业股份有限公司 太阳能电池模块
TWM361024U (en) * 2009-02-13 2009-07-11 Solarforce Energy Llc Taiwan Branch U S A Optical component
TWM373004U (en) * 2009-02-05 2010-01-21 Blue Light Entpr Co Ltd Structure of raising photoelectric conversion efficiency
CN201521904U (zh) * 2009-09-21 2010-07-07 皇明太阳能集团有限公司 一种太阳能地埋灯光源组件安装固定结构及太阳能地埋灯

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6717045B2 (en) * 2001-10-23 2004-04-06 Leon L. C. Chen Photovoltaic array module design for solar electric power generation systems
CN101923209B (zh) * 2009-06-16 2013-06-05 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 集光装置
CN102088255B (zh) * 2009-12-04 2014-04-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 太阳能发电装置及太阳能发电模组
TW201214732A (en) * 2010-09-24 2012-04-01 Foxsemicon Integrated Tech Inc Light concentrator and solar cell apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200423416A (en) * 2001-10-23 2004-11-01 Leon L C Chen Stationary photovoltaic array module design for solar electric power generation systems
WO2009028908A2 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 3Dis Co., Ltd. The real image display device with wide viewing angle
CN101425547A (zh) * 2007-11-02 2009-05-06 台达电子工业股份有限公司 太阳能电池模块
TWM373004U (en) * 2009-02-05 2010-01-21 Blue Light Entpr Co Ltd Structure of raising photoelectric conversion efficiency
TWM361024U (en) * 2009-02-13 2009-07-11 Solarforce Energy Llc Taiwan Branch U S A Optical component
CN201521904U (zh) * 2009-09-21 2010-07-07 皇明太阳能集团有限公司 一种太阳能地埋灯光源组件安装固定结构及太阳能地埋灯

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