專利名稱：太陽能聚光裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學裝置，更具體地說，涉及一種太陽能聚光裝置。
背景技術：
隨著全球化石能源的日漸枯竭和人類環(huán)保意識的增強，太陽能相關的事業(yè) 近年來有了飛速的發(fā)展，太陽能聚光技術應運而生。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各 種聚光裝置。參照圖1，在現(xiàn)有的一種太陽能聚光裝置中，采用了凸透鏡11
作為聚光鏡，能量收集器12設置在凸透鏡11的焦點附近。當光線入射到凸透 鏡11，會由于凸透鏡11的聚光作用而匯聚于能量收集器12上，借此收集太 陽能。
參照圖2，在現(xiàn)有的另一種太陽能聚光裝置中，采用了具有聚光作用的菲 涅爾透鏡21作為聚光鏡，能量收集器22設置在菲涅耳透鏡21的聚光焦點附 近。當光線從菲涅爾透鏡21的光面入射，匯聚于能量收集器22，借此收集太 陽能。
這兩種太陽能聚光裝置的缺陷在于，能量收集器需設置在對應聚光鏡的聚 光焦點處，該焦距與聚光鏡的半徑相當，使得整個太陽能聚光裝置的厚度較厚， 體積和重量都無法縮減。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中太陽能聚光裝置的厚 度較厚的缺陷，提供一種太陽能聚光裝置，能夠縮減光路、減小厚度。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種太陽能聚光裝 置，包括用于匯聚入射光線的聚光鏡、以及能量收集器，所述聚光裝置還包括 用于將經(jīng)匯聚的光線反射到所述能量收集器的反射鏡，所述聚光鏡、能量收集器、以及反射鏡共軸。
在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述反射鏡包括 用于反射通過所述聚光鏡的光線的第一反射鏡，與所述聚光鏡相對設置；
以及
用于接收所述第一反射鏡反射的光線并將該光線反射到所述能量收集器 的第二反射鏡，設置在所述聚光鏡的中心。
在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述能量收集器設置在所述第一 反射鏡中心。
在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述聚光鏡與所述第一反射鏡之
間的距離為H，貝lj: f(Rl-r)/3R1《H《f (Rl+r)/3Rl，
其中f是所述聚光鏡的焦距，Rl是所述聚光鏡的外周半徑，r是所述能量 收集器的受光面在所述聚光鏡的軸線方向上的投影半徑。
在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述第一反射鏡和第二反射鏡均 為平面反射鏡。
在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述反射鏡與所述聚光鏡相對設 置，所述能量收集器設置在所述聚光鏡的中心。
在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述聚光鏡與所述反射鏡之間的 距離為H，則:f(R1-r)/2R1《H《f (Rl+r)/2Rl，
其中f是所述聚光鏡的焦距，Rl是所述聚光鏡的外周半徑，r是所述能量
收集器的受光面在所述聚光鏡的軸線方向上的投影半徑。
在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述反射鏡是平面反射鏡。 在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述反射鏡是曲面反射鏡。 在本實用新型所述的太陽能聚光裝置中，所述聚光鏡的焦距與其外周半徑相等。
實施本實用新型的太陽能聚光裝置，具有以下有益效果:通過設置反射鏡， 使聚光鏡與能量收集器之間的距離變小，可大幅縮減整個太陽能聚光裝置的體 積。


下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中
圖1是現(xiàn)有技術中一種太陽能聚光裝置的示意圖2是現(xiàn)有技術中另一種太陽能聚光裝置的示意圖3是根據(jù)本實用新型第一實施例的太陽能聚光裝置的示意圖4是根據(jù)本實用新型第二實施例的太陽能聚光裝置的示意圖。
具體實施方式
在本實用新型的太陽能聚光裝置中，是利用了反射鏡來縮短光路，達到減
小厚度的目的。參照圖3，在本實用新型的第一實施例中，太陽能聚光裝置100
包括聚光鏡101，其軸線為L;與聚光鏡101相對設置的第一反射鏡102;
設置在聚光鏡101中心的第二反射鏡103;以及設置在第一反射鏡102中心的 能量收集器104。聚光鏡101可以是，例如，凸透鏡或者菲涅耳透鏡，其焦距 為f 。光線經(jīng)過該聚光鏡101后被匯聚。
在該實施例中，第一反射鏡102為平面反射鏡，用于反射通過聚光鏡IOI 的光線，它與聚光鏡101相對設置，兩者之間的距離為H，其中H〈f。第一反 射鏡102呈環(huán)形，其軸線與聚光鏡101的軸線L重合。第二反射鏡103呈圓形， 用于接收第一反射鏡102反射的光線并將該光線反射到能量收集器104，其軸 線也與聚光鏡101的軸線L重合。入射的光線經(jīng)聚光鏡101匯聚后，被第一反 射鏡102反射，之后入射到第二反射鏡103并被第二次反射，最終到達能量收 集器104。能量收集器104可以是，例如，太陽能電池、液體加溫器等，其受 光面可以是平面或曲面，且在軸線L方向上的投影為圓形，其半徑定義為r。 r優(yōu)選為5mm。聚光鏡101、第一反射鏡102、以及第二反射鏡103的外周半徑 分別定義為R1、 R2、 R3。
為了使第二反射鏡103反射的光線都能夠聚集于能量收集器104,能量收 集器104位于光線匯聚的焦點附近。圖3以虛線示出了光線匯聚于焦點F的情 況，能量收集器104可以如圖3中的實線所示，位于焦點F的上方，也可以如 圖3中的虛線所示，位于焦點F的下方。當能量收集器104位于焦點F上方時，各參數(shù)最好滿足以下等式 (f-3H)/r=f/Rl 等式[l]
其中f-3H是能量收集器104到焦點F的距離，由此得到 H=f (R1-r)/3Rl 等式[2]
當能量收集器104位于焦點F下方時，各參數(shù)最好滿足以下等式 (3H-f)/ r=f/Rl 等式[3]
其中3H-f是能量收集器104到焦點F的距離，由此得到 H二 f (Rl+r)/3Rl 等式[4]
能量收集器104可以在實線和虛線所示的兩個位置之間偏移，因此H滿足 以下不等式，即可使第二反射鏡103反射的光線都能夠聚集于能量收集器104: f(Rl_r)/3Rl《H《f(Rl+r)/3Rl 不等式[l]
在本實用新型中，第一反射鏡102的外周半徑R2可以與聚光鏡101的半 徑R1相同，以保證能夠反射全部的光線，R2最好滿足以下不等式 (f-H) Rl/f《R2《R1 不等式[2]
關于第二反射鏡103的半徑R3，因過大會阻擋光線通過聚光鏡IOI，因此
在本實用新型的優(yōu)選實施例中
R3二(f-2H)Rl/f 等式[5]
考慮到聚光鏡101的半徑Rl與焦距f大致相當，可近似認為能量收集器 104到焦點F的距離也等于r，則可得到以下不等式 (f-r) /3《H《(f+r) /3 不等式[3]
f-H《R2《R1 不等式[4] R3=f_2H 等式[6]
r相對于f較小，由不等式[3]可以看出，通過設置第一反射鏡102、第二 反射鏡103，使聚光鏡101與能量收集器104之間的距離H變成焦距f的1/3 左右，可大幅縮減整個太陽能聚光裝置100的體積。
參照圖4，在本實用新型的第二實施例中，僅設置了一個反射鏡。與第一 實施例類似的部分不再贅述。在該實施例中，太陽能聚光裝置200包括聚光 鏡201，其軸線為L;與聚光鏡201相對設置的反射鏡202;以及設置在聚光鏡201中心的能量收集器204。聚光鏡201為環(huán)形，其焦距為f 。反射鏡202 與聚光鏡201相對設置，兩者之間的距離為h。聚光鏡201、反射鏡202、能 量收集器204三者共軸。
入射的光線經(jīng)聚光鏡201匯聚后，被反射鏡202反射，入射到能量收集器 204。能量收集器204的受光面在軸線L方向上的投影為圓形，其半徑定義為 r。聚光鏡201、反射鏡202的外周半徑分別定義為R1、 R2。
為了使反射鏡202反射的光線都能夠聚集于能量收集器204，能量收集器 204位于光線匯聚的焦點附近。圖4以虛線示出了光線匯聚于焦點F的情況， 能量收集器104可以如圖4中的實線所示，位于焦點F的下方，也可以如圖4 中的虛線所示，位于焦點F的上方。
以類似的方式得到H的范圍
f(R1-r)/2R1《H《f(Rl+r)/2Rl 不等式[5]
反射鏡202的外周半徑R2可以與聚光鏡201的半徑Rl相同，以保證能夠 反射全部的光線，R2最好滿足以下不等式
(f-H) Rl/f《R2《R1 不等式[6]
考慮到聚光鏡201的半徑Rl與焦距f大致相當，可得到以下不等式 (f-r) /2《H《(f+r) /2 不等式[7]
f-H《R2《R1 不等式[8]
r相對于f較小，由不等式[7]可以看出，通過設置反射鏡202，使聚光鏡 201與能量收集器204之間的距離H變成焦距f的1/2左右，可大幅縮減整個 太陽能聚光裝置200的體積。
在以上兩個實施例中，以反射鏡為平面反射鏡為例對本實用新型的最佳實 施方式進行了說明，但是在其它的實施例中，反射鏡也可以是曲面反射鏡，通 過合理設置反射鏡的形狀和位置，可以達到同樣的功效。并且，能量收集器可 設置在聚光裝置與反射鏡之間，而不是設置在聚光裝置或者反射鏡的中心。除 設置一個或兩個反射鏡外，還可設置其它數(shù)量的多個反射鏡，光線經(jīng)過多次反 射到達能量收集器。本實用新型通過設置反射鏡，可減小整個太陽能聚光裝置 的厚度、減輕裝置的重量，從而減少相關驅(qū)動裝置的能量消耗。
權利要求1、一種太陽能聚光裝置，包括用于匯聚入射光線的聚光鏡、以及能量收集器，其特征在于，所述聚光裝置還包括用于將經(jīng)匯聚的光線反射到所述能量收集器的反射鏡，所述聚光鏡、能量收集器、以及反射鏡共軸。
2、 根據(jù)權利要求l所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述反射鏡包括用于反射通過所述聚光鏡的光線的第一反射鏡，與所述聚光鏡相對設置；以及用于接收所述第一反射鏡反射的光線并將該光線反射到所述能量收集器 的第二反射鏡，設置在所述聚光鏡的中心。
3、 根據(jù)權利要求2所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述能量收集 器設置在所述第一反射鏡中心。
4、 根據(jù)權利要求3所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述聚光鏡與 所述第一反射鏡之間的距離為H,則:f(Rl-r)/3R1《H《f (Rl+r)/3Rl，其中f是所述聚光鏡的焦距，Rl是所述聚光鏡的外周半徑，r是所述能量 收集器的受光面在所述聚光鏡的軸線方向上的投影半徑。
5、 根據(jù)權利要求4所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述第一反射 鏡和第二反射鏡均為平面反射鏡。
6、 根據(jù)權利要求1所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述反射鏡與 所述聚光鏡相對設置，所述能量收集器設置在所述聚光鏡的中心。
7、 根據(jù)權利要求6所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述聚光鏡與 所述反射鏡之間的距離為H，則:f(R1-r)/2R1《H《f (Rl+r)/2Rl，其中f是所述聚光鏡的焦距，Rl是所述聚光鏡的外周半徑，r是所述能量 收集器的受光面在所述聚光鏡的軸線方向上的投影半徑。
8、 根據(jù)權利要求7所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述反射鏡是平面反射鏡。
9、 根據(jù)權利要求l所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述反射鏡是曲面反射鏡。
10、根據(jù)權利要求4或7所述的太陽能聚光裝置，其特征在于，所述聚光 鏡的焦距與其外周半徑相等。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能聚光裝置，包括用于匯聚入射光線的聚光鏡、以及能量收集器，所述聚光裝置還包括用于將經(jīng)匯聚的光線反射到所述能量收集器的反射鏡，所述聚光鏡、能量收集器、以及反射鏡共軸。通過設置反射鏡，使聚光鏡與能量收集器之間的距離變小，可大幅縮減整個太陽能聚光裝置的體積。
文檔編號F24J2/08GK201311111SQ200820181930
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權日2008年12月3日
發(fā)明者陳明宗 申請人:亞洲光學股份有限公司