一种前置鱼眼型锯齿表面透镜组的免跟踪太阳聚光器制造技术

本发明专利技术提出了一种无需对日跟踪的太阳能聚光器，该聚光器由透镜表面经锯齿化处理的鱼眼结构的弯月形透镜组、主聚光器，和太阳能吸收部件组成。利用透镜表面锯齿化处理不影响透镜聚焦特性的原理，将鱼眼结构的弯月形透镜组的透镜表面锯齿化处理后，在节省光学材料、减轻光学系统重量的同时，保持了鱼眼结构的弯月形透镜组的超宽视场特性。只要太阳在鱼眼结构的弯月形透镜组视场范围内，太阳光均可以通过透镜表面经锯齿化处理的鱼眼结构的弯月型透镜组，并经由主聚光器侧面反射聚集，最终聚集到太阳能吸收部件上。本发明专利技术属于太阳能聚集应用领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了一种无需对日跟踪的太阳能聚光器，该聚光器由透镜表面经锯齿化处理的鱼眼结构的弯月形透镜组、主聚光器，和太阳能吸收部件组成。利用透镜表面锯齿化处理不影响透镜聚焦特性的原理，将鱼眼结构的弯月形透镜组的透镜表面锯齿化处理后，在节省光学材料、减轻光学系统重量的同时，保持了鱼眼结构的弯月形透镜组的超宽视场特性。只要太阳在鱼眼结构的弯月形透镜组视场范围内，太阳光均可以通过透镜表面经锯齿化处理的鱼眼结构的弯月型透镜组，并经由主聚光器侧面反射聚集，最终聚集到太阳能吸收部件上。本专利技术属于太阳能聚集应用领域。【专利说明】一种前置鱼眼型锯齿表面透镜组的免跟踪太阳聚光器
该专利技术涉及太阳能聚集应用领域。利用了鱼眼结构的透镜组具有超宽视场角的特性，以及将透镜表面锯齿化不改变其聚焦特性的原理，专利技术了一种轻型的无需对日跟踪的太阳能聚光器。
技术介绍
在太阳能聚集应用中，由于在一天内的不同时刻，太阳的高度角和方位角不同，为了提高太阳光聚集利用效率，太阳光聚集系统通常采用对日跟踪方式。利用对日跟踪装置，聚集器的姿态随太阳角度的变化进行调整，使太阳光始终聚集在吸收面上，以保证吸收利用。但跟踪装置的跟踪精度、跟踪的能量损耗、装置长期使用的可靠性变差等，影响太阳能利用系统的整体性能。所以采用对日跟踪的方法虽然提高了光能利用率，但也增加了太阳光聚集系统的制造、使用和维护成本，影响系统长期使用的可靠性，导致整个系统实用价值不闻。基于太阳能聚集应用系统中的对日跟踪装置的以上缺陷，已授权专利“一种前置鱼眼型弯月透镜组聚光器”提出一种免跟踪太阳能聚集器。该太阳能聚集器利用了鱼眼型透镜组具有超宽视场角的特性，将鱼眼型透镜组的光出射口与主聚光器的光入射口相联接，使主聚光器可接收到来自宽视场方向的太阳光能量，从而实现了免跟踪太阳能聚集应用。然而，对于上述的前置鱼眼型透镜组的折射-反射式聚光系统，由于其第一级聚光部件即鱼眼型透镜组的尺寸相对较大，其制造组装有一定难度，并且造成了光学材料的浪费。
技术实现思路
为克服太阳能聚集系统中的对日跟踪装置带来的缺点，以及降低前置鱼眼型弯月透镜组的免跟踪太阳能聚光器的制造组装成本，本专利技术利用锯齿化透镜表面不改变其聚焦光学特性的原理，提出将上述鱼眼结构型弯月透镜组的透镜表面锯齿化。将表面锯齿化后的鱼眼结构型弯月透镜组和主聚光器相联接，在实现免跟踪太阳能聚集光伏发电及光热利用的同时节省了大量光学材料，降低了聚光器的制造成本。此太阳能聚光系统中，主聚光器前端装置透镜表面锯齿化了的鱼眼结构透镜组，主聚光器底部与太阳能吸收部件(如太阳能电池组件或热能吸收组件)联接。利用鱼眼结构的弯月形透镜组的超宽视场特性，宽视场方向的太阳光也可以进入。由于锯齿化表面不改变透镜的聚焦特性，宽视场方向的太阳光经锯齿透镜表面折射，从鱼眼结构的锯齿化表面弯月形透镜组的光出射口出射，再通过主聚光器反射聚集，最终聚集在底部的太阳能吸收部件上，从而使太阳光聚集系统无需对日跟踪。该专利技术用于太阳能聚集光伏发电，总体设计如图1。其上端为具有超宽视场的透镜表面锯齿化了的鱼眼结构型弯月透镜组，由一组锯齿化表面的弯月形透镜I按照共同的主光轴依次排列组成，为了使用中维护方便，将透镜的下表面锯齿化。鱼眼结构型锯齿化表面弯月透镜组的太阳光出射口与主聚光器2的光入射口相匹配联接。主聚光器底端光出射口与太阳能电池组件3相联接，太阳能电池组件3将聚集后的光能转换为电能。本专利技术的主要特色将透镜表面锯齿化后的鱼眼型弯月形透镜组应用于太阳能聚集系统，相比未经表面锯齿化处理的前置鱼眼型透镜组太阳聚光器，以较少的光学材料实现了免跟踪太阳能聚集应用。该聚光器可以用于太阳能聚集光伏应用和其它应用。本专利技术的效益和应用前景该专利技术提出了一种轻型的无需对日跟踪的太阳能聚光器，使用该类型的太阳能聚光器，可用较少的光学材料实现无需对日跟踪的太阳能聚集应用，降低了太阳能聚集应用系统的制造成本和维护成本，提高了系统长期使用的可靠性。【专利附图】【附图说明】图1总体设计图2表面锯齿化处理的鱼眼结构的弯月形透镜组图3主聚光器【具体实施方式】图1为轻型免跟踪太阳能聚光器的总体设计。表面经锯齿化处理后的鱼眼型弯月透镜组I下端联接主聚光器2，主聚光器2下端联接太阳能光伏电池部件3。表面经锯齿化处理后的鱼眼结构的弯月形透镜组I和主聚光器2具有共同的主光轴。图1中所示带箭头光线分别示意太阳位于不同角度时的光线，经表面锯齿化处理后的鱼眼结构的弯月形透镜组I折射，再由主聚光器2反射，最后聚集在吸收部件3上。图2为鱼眼结构的透镜表面经锯齿化处理的弯月形透镜组，其由一组表面经锯齿化处理的弯月形透镜组成。由于表面锯齿化不影响透镜聚光特性，透镜表面锯齿化后的鱼眼结构的透镜组也具有超宽视场角，可以接收来自各方向的太阳光。如图2中所示带箭头折线分别示意太阳位于不同角度时的太阳光线，不同角度的太阳光被锯齿化后的透镜表面折射，经由不同的路径通过鱼眼结构的弯月形透镜组，然后从鱼眼结构的弯月形透镜组的光出射口射出。鱼眼结构的弯月形透镜组的光出射口径为Al。图3为主聚光器和太阳能接收部件，主聚光器结构可以为中空的面反射聚光器或实心的全内反射聚光器。主聚光器侧面形状可以是由直线、复合抛物线、双曲线或其他类型曲线绕主光轴(图3中Zl)回转形成。主聚光器太阳光接收角为2Φ，Φ小于30°，只有入射角在2Φ范围内的光线能被聚光器聚集到底部的接收部件。聚光器的入射口径(图3中A2)和鱼眼结构的弯月形透镜组的出射口径(图2中Al)相同。入射聚光器并满足聚光器接收角范围的光线，经聚光器内侧面反射聚光后，聚集到底部的太阳能光伏电池部件2。光伏电池将太阳光转换为电能并输出。【权利要求】1.一种无需对日跟踪装置的超宽视场太阳能聚光器，包括鱼眼结构的透镜表面经锯齿化处理的弯月形透镜组、主聚光器，以及太阳能接收部件，其特征是:所述鱼眼结构的弯月形透镜组具有超宽视场，并且鱼眼结构的弯月形透镜组的透镜表面被锯齿化，此透镜组的光出射口与主聚光器的光入射口相匹配联接，太阳光依次通过鱼眼结构的透镜表面经锯齿化处理的弯月形透镜组和主聚光器，从主聚光器上端入射，由主聚光器内侧面反射聚集，从主聚光器下端射出，由太阳能接收部件吸收利用。2.根据权利要求1所述的前置鱼眼结构透镜组聚光器，所述的鱼眼结构的弯月形透镜组，其各透镜的表面被锯齿化。3.根据权利要求1所述的前置鱼眼结构透镜组聚光器，所述的鱼眼结构的弯月形透镜组，其各透镜沿共同的主光轴依次排列，弯月形透镜组的材质的折射率在I至5之间的高透光材料。4.根据权利要求1所述的前置鱼眼结构透镜组聚光器，所述的主聚光器结构可以为中空的面反射聚光器或实心的全内反射聚光器。5.根据权利要求1所述的前置鱼眼结构透镜组聚光器，所述的主聚光器内侧面形状是由直线、复合抛物线、双曲线或其他类型曲线绕主光轴(回转轴)回转形成。6.根据权利要求1所述的前置鱼眼结构透镜组聚光器，所述的主聚光器的太阳光接收入射角为2 Φ , Φ小于30°。7.根据权利要求1所述的前置鱼眼结构透镜组聚光器，所述的太阳能接收部件和主聚光器光出射口大小相同。8.根据权利要求1所述的前置鱼眼结构透镜组聚光器，所述的太阳能接收部件是太阳能光伏部件或太阳能热利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无需对日跟踪装置的超宽视场太阳能聚光器，包括鱼眼结构的透镜表面经锯齿化处理的弯月形透镜组、主聚光器，以及太阳能接收部件，其特征是：所述鱼眼结构的弯月形透镜组具有超宽视场，并且鱼眼结构的弯月形透镜组的透镜表面被锯齿化，此透镜组的光出射口与主聚光器的光入射口相匹配联接，太阳光依次通过鱼眼结构的透镜表面经锯齿化处理的弯月形透镜组和主聚光器，从主聚光器上端入射，由主聚光器内侧面反射聚集，从主聚光器下端射出，由太阳能接收部件吸收利用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江月松，武小芳，王海洋，陈瑞强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：