平面聚光板的製作方法

2023-05-05 19:06:16 1

專利名稱：平面聚光板的製作方法
技術領域：
平面聚光板
技術領域：
本實用新型涉及一種聚光板，尤其是涉及一種太陽能聚光板，屬 於光學元器件技術領域。背景技術：
太陽能照明是一個光電轉換系統，專業領域稱為"矽晶片地面光 伏組件"。工作原理是通過矽晶片接收太陽光線後轉變為電能，然後 儲存在蓄電池中，再由光感開關進行控制，當天黑時能夠自動點亮， 天亮時又自動熄滅。
聚焦太陽能是太陽能照明的關鍵步驟之一。凸透鏡可以把太陽光 聚集到一點，但接收晶片容易局部過熱、膨脹、開裂；凸透鏡也不能 大面積聚集太陽光。現有的太陽能設備中廣泛採用菲涅耳透鏡對陽光 聚焦，傳統菲涅耳透鏡成板狀，由多個截面形狀近似為三角形的同心 環組成，每一個"三角形"的斜邊其實是一段弧線，各個同心環的這 段弧線都不相同，因此傳統菲涅耳透鏡的生產過程複雜、造價比較高。
實用新型內容
本實用新型的目的是為了克服傳統菲涅耳透鏡的生產過程複雜、 造價比較高的不足，而提供的一種簡單實用且價格便宜的透明聚光 板。本實用新型聚光光線均勻、聚光效果好、聚光強度高。
為了解決上述存在的技術問題，本實用新型採用下列技術方案-
一種平面聚光板，下表面為光滑平面，其特徵在於上表面分成多 個矩形塊，每個矩形塊內設置至少一個斜坡，斜坡的坡頂靠近上表面 的中心，斜坡的坡底遠離上表面的中心；
如上所述的緊挨上表面中心的四個矩形塊只有一個斜坡；其他矩 形塊設置有兩個或兩個以上的斜坡，同一個矩形塊內斜坡的坡頂、坡 底為直線且相互平行，同一個矩形塊內斜坡的坡頂、坡底都與以上表 面中心為圓心、以上述圓心到斜坡的坡頂、坡底的距離為半徑的虛擬 圓相切；
如上所述的每個矩形塊斜坡的坡頂直線、坡底直線與相鄰矩形塊 斜坡的坡頂直線、坡底直線隔開、離散；
如上所述的斜坡為直角斜坡，即斜坡包括斜坡面和與下表面垂直 的豎立面；
如上所述的靠近上表面中心矩形塊的斜坡比遠離上表面中心矩 形塊的斜坡的坡度小；靠近上表面中心矩形塊的斜坡比遠離上表面中 心矩形塊的斜坡的數目少；
如上所述的矩形塊為正方形，每個矩形塊面積相同。
本實用新型與現有技術相比具有如下的優點
1、 光線均勻地照射到晶片上，不會出現局部過熱、膨脹、變形 或晶片裂開的現象；
2、 聚光效果好，多個矩形塊的光線聚集到一個矩形塊上，光強 大大提高，強度高，本實用新型的實施例中就提高了 100倍，當聚焦 比為1 : 100時能將全面積的光聚焦在1/100的面積上，因而可以節
省99/100的晶片而得到全面積同樣得到的光電流；節省了造價，減 少了重量；
3、本實用新型以離散的斜坡代替了傳統菲涅耳透鏡連續的圓環，
以斜坡代替了傳統菲涅耳透鏡的弧面階梯，使製作工藝簡單化，生產 成本下降，生產工序減少，適合大量生產，適宜在各種太陽能設備上
推廣使用。

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圖1是本實用新型實施例的正視圖2是圖1的A-A向剖視圖3是本實用新型實施例的光路圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述 一種平面聚光板，下表面l為光滑平面，上表面2分成多個矩形 塊3，每個矩形塊3內設置至少一個斜坡4，斜坡的坡頂41都靠近上 表面的中心O，斜坡的坡底42都遠離上表面的中心O。這樣，太陽 光經過斜坡折射後向上表面的中心的垂直線聚齊，而不會發散光線。 緊挨上表面中心O的四個矩形塊3隻有一個斜坡4。其他矩形塊 3設置有兩個或兩個以上的斜坡4，同一個矩形塊3內斜坡4的坡頂 41、坡底42為直線且相互平行，同一個矩形塊3內斜坡4的坡頂41、 坡底42都與以上表面中心O為圓心、以上述圓心到斜坡4的坡頂41 、 坡底42的距離為半徑的虛擬圓相切，這樣太陽光線折射到上表面中 心的正下方的晶塊上；同一個矩形塊3內斜坡4之間的坡度相同，這
樣太陽光線經過矩形塊折射後光線平行且均勻地投射到晶塊上，不會 出現晶塊上一部分光線強一部分弱的情況。
為了聚光效果更好，斜坡4最好為直角斜坡，即斜坡包括斜坡面 43和與下表面垂直的豎立面44;若豎立面不再是豎立面，而是往上 表面中心傾斜，那麼太陽光有一部分會折射後向上表面中心的垂直線 向外散開出去。
每個矩形塊3斜坡4的坡頂41直線、坡底42直線與相鄰矩形塊 3斜坡4的坡頂41直線、坡底42直線隔開、離散，這樣是為了太陽 光線投影成一個矩形塊光斑；如果上述直線之間連接，就會投影成圓 塊光斑。
靠近上表面中心O矩形塊3的斜坡4比遠離上表面中心O矩形 塊3的斜坡4的坡度小；因為越遠離上表面中心，太陽光線折射到上 表面中心正下方的晶塊上時，角度越大。靠近上表面中心0矩形塊3 的斜坡4比遠離上表面中心O矩形塊3的斜坡4的數目少，因為遠 離的矩形塊斜坡角度大，若與靠近的矩形塊斜坡數目相同，就需要斜 坡設計得高，造成越遠離上表面中心斜坡越高，那麼斜坡的坡頂由中 心向外越來越高，參差不齊。
矩形塊3為正方形，每個矩形塊面積相同。這樣是為了每個矩形 塊折射後投影面積相同，如圖中，100個面積為20X20mm的矩形塊 投射到晶塊上，面積也是20X20mm的方形光斑，且晶塊上任何一點 光強度相同，不會出現不均勻的現象。平面聚光板也做成正方形。
平面聚光板的製作材料，可以是高透光性塑料、樹脂，也可以是
玻璃或其他透明材料。
參見圖1和圖2，為了方便由多塊透明聚光板組裝成更大面積的 太陽能設備，透明聚光板做成正方形形狀。透明聚光板的下底面為光 滑平面，它的上表面按10X10的規格劃分成100個矩形區域，由T 透明聚光板是正方形的，所以每個矩形區域都是正方形。
傳統菲涅耳透鏡分段提取了凸透鏡的表面曲率特徵，壓縮了凸透 鏡的厚度和體積。本實用新型把傳統菲涅耳透鏡分為100個正方形區 域，分區域提取該區域的平均表面曲率作為斜坡的坡度，以離散的直 線段代替傳統菲涅耳透鏡連續的圓環、以斜坡代替傳統菲涅耳透鏡的 弧面階梯，大大降低了透明聚光板的塑料模具的製作成本。本實施例 只需加工出15種具有20mmX20mm模壓面積的、僅具有直線階梯的 小模塊，就可以組裝成邊長為20cmX20cm的壓鑄模，從而生產出 20.8cmX20.8cm的透明聚光板。
參見圖3，平行太陽光從透明聚光板上表面射入，經過聚焦後從 透明聚光板的下底面會聚成一 20mmX20mm的方形光斑，完全滿足 收集太陽能的要求。
權利要求1、一種平面聚光板，下表面(1)為光滑平面，其特徵在於上表面(2)分成多個矩形塊(3)，每個矩形塊(3)內設置至少一個斜坡(4)，斜坡(4)的坡頂(41)靠近上表面(1)的中心(O)，斜坡(4)的坡底(42)遠離上表面(2)的中心(O)。
2、 根據權利要求1所述的一種平面聚光板，其特徵在於所述的 緊挨上表面(2)中心(0)的四個矩形塊(3)只有一個斜坡(4); 其他矩形塊(3)設置有兩個或兩個以上的斜坡(4)，同一個矩形塊(3)內斜坡(4)的坡頂(41)、坡底(42)為直線且相互平行，同 一個矩形塊(3)內斜坡(4)的坡頂(41)、坡底(42)都與以上表 面中心(O)為圓心、以上述圓心到斜坡(4)的坡頂(41)、坡底(42) 的距離為半徑的虛擬圓相切。
3、 根據權利要求2所述的一種平面聚光板，其特徵在丁-所述的 每個矩形塊(3)斜坡(4)的坡頂(41)直線、坡底(42)直線與相 鄰矩形塊(3)斜坡(4)的坡頂(41)直線、坡底(42)直線隔開、 離散。
4、 根據權利要求2或3所述的一種平面聚光板，其特徵在於所 述的斜坡(4)為直角斜坡，即斜坡(4)包括斜坡面(43)和與下表 面(1)垂直的豎立面(44)。
5、 根據權利要求2或3所述的一種平面聚光板，其特徵在於所 述的靠近上表面(2)中心(0)矩形塊(3)的斜坡(4)比遠離上 表面中心矩形塊(3)的斜坡(4)的坡度小；靠近上表面中心矩形塊的斜坡(4)比遠離上表面中心矩形塊的斜坡(4)的數目少。
6、根據權利要求1或3所述的一種平面聚光板，其特徵在於所 述的矩形塊(3)為正方形，每個矩形塊面積相同。
專利摘要本實用新型公開了一種平面聚光板，下表面為光滑平面，它的技術要點在於上表面分成多個矩形塊，每個矩形塊內設置至少一個斜坡，斜坡的坡頂靠近上表面的中心，斜坡的坡底遠離上表面的中心；緊挨上表面中心的四個矩形塊只有一個斜坡；其他矩形塊設置有兩個或兩個以上的斜坡，同一個矩形塊內斜坡的坡頂、坡底為直線且相互平行，同一個矩形塊內斜坡的坡頂、坡底都與上表面中心為圓心、以上述圓心到斜坡的坡頂、坡底的距離為半徑的虛擬圓相切。本實用新型的目的是為了克服傳統菲涅耳透鏡的生產過程複雜、造價比較高的不足，而提供的一種簡單實用且價格便宜的透明聚光板。本實用新型聚光光線均勻、聚光效果好、聚光強度高。
文檔編號G02B19/00GK201060309SQ20072005362
公開日2008年5月14日 申請日期2007年7月4日 優先權日2007年7月4日
發明者梁鍵珀, 霍志民 申請人:特殊光電科技(中山)有限公司