镜片单元阵列聚光镜制造技术

本发明专利技术公开了一种镜片单元阵列聚光镜，包括：底面为平面的基板，所述基板的上方具有一聚光焦点；设置于所述基板上表面的支撑件阵列；构成所述支撑件阵列的每一支撑件的支撑面所连接的镜片单元，所述镜片单元面向所述聚光焦点设置，所述镜片单元为矩形平面，垂直于所述基板的入射光在各所述镜片单元的几何中心点的反射光聚光于所述聚光焦点。本发明专利技术的镜片单元阵列聚光镜制造工艺简单、成本低且聚光效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用
，尤其涉及一种镜片单元阵列聚光镜。
技术介绍
太阳能是一种清洁的可再生能源，因此人们逐渐重视对太阳能的利用，利用太阳能的各种设备被逐渐研发出来，其中，需要利用太阳能进行加热的热备，例如太阳能热水器、热气机等的研发也取得较大的进展。热气机，又称斯特林发动机或外燃机，是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机。热气机中传递能量的媒介物质(通常是高压气体)叫工质，在一个、两个、四个或多个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。 热气机最大的优点是功率和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。由于热气机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了低噪音、低污染和低运行成本。只要热气机的热腔与冷腔之间达到一定的温差，热气机即可做功运行。热气机可以燃烧各种可燃气体或液体燃料对热腔进行加热，但利用太阳能进行加热，在高海拔阳光充足的地方，则具有更明显的优势。利用太阳能对热腔进行加热，最好的办法是将热气机的热腔放在聚光镜的焦点处，将太阳光汇聚到焦点以对热腔进行加热。对于聚光镜而言，抛物型聚光镜可以有良好的聚光效果，可以将平行光线汇聚于一点。但是热气机达到一定功率时，其所需要的抛物型聚光镜的旋转抛物面(由抛物线沿其对称轴旋转所得的曲面，其横截面是圆)的面积也相对较大。这种大面积的抛物型聚光镜一来制造工艺复杂，成本高，大致每平米至少要五百元以上，做工精良的甚至要在万元左右；二来是在热胀冷缩时焦点会偏离原来的焦点，从而影响聚光效果。面临大面积的抛物型聚光镜的上述问题时，人们开始探索用小面积的镜片单元来组成近似大面积的抛物型聚光镜的旋转抛物面，例如在大体上是旋转抛物面形状的基板上，粘贴许许多多等腰梯形的小面积的平面镜片，来近似的代替大面积的旋转抛物面，之所以选择梯形，是为了适应旋转抛物面的横截面面积或横截面圆半径的变化，增大聚光镜的有效反光面积。但是这种形式的聚光镜也存在着镜片单元加工成本高、粘贴工艺复杂、聚光精度差以及旋转抛物面形状的基板加工难度大的问题。除热气机以外，其他的需要利用太阳能加热的太阳能利用设备也需要一种由平面镜片单元所组成的聚光镜。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的为提供一种能够制造工艺简单、成本低且聚光效果好的聚光镜，以解决现有技术的聚光镜性价比不高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种镜片单元阵列聚光镜，包括底面为平面的基板，所述基板的上方具有一聚光焦点；设置于所述基板上表面的支撑件阵列；构成所述支撑件阵列的每一支撑件的支撑面所连接的镜片单元，所述镜片单元面向所述聚光焦点设置，所述镜片单元为矩形平面，垂直于所述基板的入射光在各所述镜片单元的几何中心点的反射光聚光于所述聚光焦点。本专利技术的有益效果在于，本专利技术的镜片单元阵列聚光镜，具有制造成本低、工艺简单和聚光性能好的优点。本专利技术的镜片单元阵列聚光镜，可以将制造成本降低到每平米300元以下，较现有技术的成本，有较大的降低；另外，由于本专利技术镜片单元阵列聚光镜的基板为平面基板，因此便于加工，也便于在基板上设置或一体成型支撑件阵列；本专利技术的镜片单元阵列聚光镜，每一镜片单元的几何中心点，均聚光于聚光焦点，由于镜片单元面积较小，因此镜片单元上各点均有近似的聚光性，因此整个镜片单元阵列聚光镜的聚光性能良好。附图说明图I为本专利技术第一实施例的镜片单元阵列聚光镜的示意图。 图2为本专利技术第一实施例的镜片单元阵列聚光镜的对角线位置的截面示意图。图3为镜片单元的聚光原理图。图4为本专利技术第一实施例的镜片单元阵列聚光镜的镜片单元连接在支撑件上的示意图。图5为本专利技术第一实施例的镜片单元阵列聚光镜的支撑件的示意图。图6为本专利技术第二实施例的镜片单元阵列聚光镜的示意图。图7为本专利技术第二实施例的镜片单元阵列聚光镜的镜片单元连接在支撑件上的示意图。图8为本专利技术第二实施例的镜片单元阵列聚光镜的支撑件的示意图。具体实施例方式体现本专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。下面具体介绍本专利技术优选实施例的镜片单元阵列聚光镜。本专利技术的镜片单元阵列聚光镜，可以用于热气机，也可以用于需要利用太阳能加热的其他太阳能利用设备，例如大功率的太阳能热水器。如图I所示，本专利技术实施例的镜片单元阵列聚光镜，包括镜片单元I、支撑件2和基板3。本实施例中，镜片单元I的行数和列数均为16，但不以此为限。如图2所示，基板3的底面30是一个平面，因此基板3为平面型基板，如图2所示，基板的几何中心点Q的正上方有聚光焦点0，聚光焦点O与基板中心点Q之间的距离可由实际所需的聚光镜的面积来确定，聚光镜的面积越大，则聚光焦点O与基板几何中心点Q之间的距离则越大。以相对靠近基板几何中心点Q的支撑件2或镜片单元I为内层，以相对远离基板几何中心点Q的支撑件2或镜片单元I为外层，例如最内层的镜片单元I为四个，而本实施例中最外层的镜片单元为4个(四个角位置的镜片单元I)。如图2所示，基板3的上表面形成有支撑件阵列，支撑件阵列包括多行多列的支撑件2，优选的是支撑件阵列的行数和列数相同，但并不以此为限，也可以行数和列数不同，每一支撑件2上表面支撑一个镜片单元I ;本说明书中，将支撑件2连接镜片单元I的表面称为支撑面，由于支撑面优选的为平面，因此也可称为支撑平面，各支撑件2的支撑平面的几何中心点P优选的在同一高度，或者说是在同一垂直于基板几何中心点Q与聚光焦点O的连线的平面上，且同一行上的各支撑件2的支撑平面的几何中心点P共线且相邻两个几何中心点P的距离(行间距)相等，同一列上的各支撑件2的支撑平面的几何中心点P也都共线且相邻两个几何中心点P的距离(列间距)相等，行间距等于列间距。各支撑件2的几何中心点优选的在同一高度，这样，安装好的镜片单元I的最低点不高于与该镜片单元I相邻的内层的镜片单元I的最高点。这样，支撑件2的高度都不会太高，有利于模具的制作，降低了聚光镜的成本。安装好的镜片单元I的最低点不高于相邻的内层的镜片单元I的最高点的好处还在于，相邻的镜片单元I之间具有高度差，可以给在支撑件2上固定镜片单元留出适宜的操作空间。相邻两镜片单元I的距离最近处也要保持2-5臟的距离。当然，也可以是相对外层的支撑件2的几何中心点高度高于相对内层的支撑件2的几何中心点高度。镜片单元I面向聚光焦点O设置，镜片单元I为矩形平面，优选的为正方形平面，镜片单兀I的正方形边长可介于100mm-500mm之间，例如为100mm、150mm、200mm、300mm或500mmo如图3所示，镜片单元I的平行于基板几何中心点Q与聚光焦点O的连线d的入射光a在各镜片单元I的几何中心点P的反射光b经过镜片单元I反射后聚光于聚光焦点0，图3也可以视为由O、P、Q三点所确定的平面截镜片单元I所得的图，实线N为镜片单元I的法线，虚线e平行于法线N，虚线d在基板几何中心点Q与聚光焦点O的连线上，虚线c垂直于连线d。同样，图3也给出了如何确定每一镜片单元I的设置角度的方法。镜片单元I作为平面，必然垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镜片单元阵列聚光镜，其特征在于，所述镜片单元阵列聚光镜包括：底面为平面的基板，所述基板的上方具有一聚光焦点；设置于所述基板上表面的支撑件阵列；构成所述支撑件阵列的每一支撑件的支撑面所连接的镜片单元，所述镜片单元面向所述聚光焦点设置，所述镜片单元为矩形平面，垂直于所述基板的入射光在各所述镜片单元的几何中心点的反射光聚光于所述聚光焦点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永顺，
申请(专利权)人：杨永顺，
类型：发明
国别省市：