一種前置魚眼型彎月透鏡組聚光器的製作方法

2023-05-26 15:36:16 1

專利名稱：一種前置魚眼型彎月透鏡組聚光器的製作方法
技術領域：
該發明涉及太陽能聚集應用領域，發明了一種用魚眼結構的彎月形透鏡組與主聚 光器相聯接實現的無對日跟蹤的太陽能聚光器。利用魚眼結構的彎月形透鏡組的超寬視場 角特性，魚眼結構的彎月形透鏡組光出射口與主聚光器光入射口相聯接，使聚光器能接收 來自寬視場方向的太陽光，實現無跟蹤的太陽光聚集應用。該技術應用於聚集光伏發電領 域，可以實現無對日跟蹤的太陽能聚集光伏發電。
背景技術：
在太陽能聚集應用中，通常的聚光方法有線聚集和點聚集兩類，線聚集方法主要 有採用平面、拋物面、各種U型面等鏡面形式的槽型反射面將太陽能匯聚，形成一條「焦帶」; 點聚集主要有採用拋物面鏡、鏡面構成的光漏鬥、菲涅耳透鏡、各種凸透鏡等方法實現匯 聚，形成一個「焦斑」。由於不同的時間，日照角度也不同，進入聚集器的太陽光的角度是不同的，太陽能 聚集的位置也是不同的。為了實現聚集應用，太陽光聚集系統通常採用對日跟蹤方式，線聚 集需對日單軸跟蹤，點聚集需要進行雙軸對日跟蹤，通過對日跟蹤裝置，隨太陽角度的變化 調整聚集器的姿態，使太陽光始終聚集在吸收面上，以保證吸收利用，但跟蹤裝置的跟蹤精 度、跟蹤的能量損耗、裝置長期使用的可靠性變差等，影響太陽能利用系統的整體性能。所 以採用對日跟蹤的方法雖然提高了太陽光聚集利用效率，但也增加了太陽光聚集系統的制 造、使用和維護成本，影響系統長期使用的可靠性。

發明內容
為克服由於太陽能聚集系統對日跟蹤裝置帶來的缺點，本發明提出了一種利用魚 眼結構的彎月形透鏡組和主聚光器相聯接的方法，在主聚光器前端裝置魚眼結構的彎月形 透鏡組，主聚光器底部與太陽能吸收部件(如太陽能電池組件或熱能吸收組件)聯接。利 用魚眼結構的彎月形透鏡組的超寬視場特性，寬視場方向的太陽光也可以進入，然後從魚 眼結構的彎月形透鏡組的光出射口出射，再通過主聚光器的聚集，最終聚集在底部的太陽 能吸收部件上，從而使聚集系統無需對日跟蹤。該發明用於太陽能聚集光伏，總體設計如圖1，上端為具有超寬視場的魚眼結構的 彎月形透鏡組，其由一組魚眼結構的彎月形透鏡1按照共同的主光軸依次排列組成，下端 為魚眼結構的彎月形透鏡組的太陽光出射口，與主聚光器2的光入射口相匹配聯接，主聚 光器底端是太陽能電池組件3，其將光能轉換為電能。本發明的主要特色將魚眼結構的彎月形透鏡組的超寬視場的特點用於太陽能聚集應用，實現無跟蹤 的太陽能聚集應用，該聚光器可以用於太陽能聚集光伏應用和其它應用。本發明的效益和應用前景該發明提出了一種無需對日跟蹤的太陽能聚光器，使用該類型的太陽能聚光器，無需對日跟蹤，從而降低了太陽能聚集應用系統使用維護成本，提高了系統長期使用的可 靠性；該發明還可應用於其他的光信號接收領域，實現無需跟蹤裝置的光信號接收系統。


圖1總體設計圖2魚眼結構的彎月形透鏡組圖3主聚光器
具體實施例方式圖1為前置魚眼型彎月透鏡組聚光器實現無跟蹤的太陽能聚光器總體設計。魚眼 結構的彎月形透鏡組1下端聯接主聚光器2，主聚光器2下端聯接太陽能光伏電池部件3。 魚眼結構的彎月形透鏡組和主聚光器具有共同的主光軸。圖1中所示帶箭頭光線分別示意 太陽位於不同角度時的光線，經魚眼結構的彎月形透鏡組1、主聚光器2，最後都可以聚集 在吸收部件3上。圖2為魚眼結構的彎月形透鏡組，其由一組彎月形透鏡組成，其大的入射口徑適 合接受更多太陽光，魚眼結構的彎月形透鏡組的光出射口徑為Al。具有超寬視場角的魚眼 結構的彎月形透鏡組可以接收來自各方向的太陽光，如圖2中所示帶箭頭折線分別示意太 陽位於不同角度時的太陽光線，不同角度的太陽光可以通過不同的路徑通過魚眼結構的彎 月形透鏡組，然後從魚眼結構的彎月形透鏡組的光出射口射出。圖3為主聚光器和太陽能接收部件，主聚光器結構可以為中空的面反射聚光器或 實心的全內反射聚光器。主聚光器側面形狀可以使由直線、複合拋物線、雙曲線或其他類型 曲線繞主光軸(圖3中Zl)迴轉形成。主聚光器太陽光接收角為2Φ，Φ小於30°，只有 入射在2Φ範圍內的光線能被聚光器聚集到底部的接收部件。聚光器的入射口徑(圖3中 Α2)和魚眼結構的彎月形透鏡組的出射口徑(圖2中Al)相同。入射聚光器並滿足聚光器 接收角的光線，經聚光器內側面反射聚光後，聚集到底部的太陽能光伏電池部件2。光伏電 池將太陽光轉換為電能並輸出。
權利要求
1.一種前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，是一種無對日跟蹤裝置的超寬視場太陽能聚光 器，包括魚眼結構的彎月形透鏡組、主聚光器，太陽能接收部件。其特徵是所述魚眼結構的 彎月形透鏡組具有超寬視場，魚眼結構的彎月形透鏡組光出射口與主聚光器光入射口相匹 配聯接，太陽光依次通過魚眼結構的彎月形透鏡組和主聚光器，從主聚光器上端入射，由主 聚光器內側面反射聚集，從主聚光器下端射出，由太陽能接收部件吸收利用。
2.根據權利要求1所述的前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，所述的魚眼結構的彎月形透 鏡組，其各透鏡沿共同的主光軸依次排列，彎月形透鏡組的材質的折射率在1至5之間的高 透光材料。
3.根據權利要求1所述的前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，所述的主聚光器結構可以為 中空的面反射聚光器或實心的全內反射聚光器。
4.根據權利要求1所述的前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，所述的主聚光器內側面形狀 是由直線、複合拋物線、雙曲線或其他類型曲線繞主光軸(迴轉軸)迴轉形成。
5.根據權利要求1所述的前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，所述的主聚光器的太陽光接 收入射角為2Φ，Φ小於30°。
6.根據權利要求1所述的前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，所述的太陽能接收部件和主 聚光器光出射口大小相同。
7.根據權利要求1所述的前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，所述的太陽能接收部件是太 陽能光伏部件或太陽能熱利用部件。
全文摘要
本發明提出了一種前置魚眼型彎月透鏡組聚光器，是一種無需對日跟蹤的太陽能聚光器。利用魚眼結構的彎月形透鏡組的超寬視場特性和主聚光器的聚集特性，實現無對日跟蹤的太陽能聚集應用，屬於太陽能聚集應用領域。該聚光器由魚眼結構的彎月形透鏡組、主聚光器、太陽能吸收部件組成。只要太陽在魚眼結構的彎月形透鏡組視場範圍內，太陽光均可以入射彎月型透鏡組，通過彎月形透鏡組折射後，進入主聚光器，然後通過主聚光器側面反射聚集，最終聚集到太陽能吸收部件上。
文檔編號G02B19/00GK102064225SQ20101027829
公開日2011年5月18日 申請日期2010年9月9日 優先權日2010年9月9日
發明者何雲濤, 劉海濤, 武小芳, 江月松 申請人:北京航空航天大學