一種大功率組合式太陽能聚光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種對太陽光進(jìn)行聚光的光學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種清潔無污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭。充分開發(fā)利用太陽能不僅可以節(jié)約日益枯竭的常規(guī)化石能源，緩解嚴(yán)峻的資源短缺問題，而且還可以減少污染，減緩氣候變化，保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。
[0003]在眾多的太陽能利用技術(shù)中，最為常見的有太陽能光伏發(fā)電、太陽能熱發(fā)電、太陽能熱水器等。目前，在太陽能光伏發(fā)電中，絕大多數(shù)采用的是硅電池片的光伏發(fā)電技術(shù)，而硅電池片只將到達(dá)地面的太陽能的15%左右的能量轉(zhuǎn)換為電能，總體利用效率比較低。
[0004]太陽能光熱發(fā)電技術(shù)中，主要是先對太陽光進(jìn)行聚光，達(dá)到中高溫后，再利用其熱量進(jìn)行發(fā)電。包括太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在內(nèi)，目前的聚光技術(shù)主要有反射式聚光和透射式聚光兩類。反射式聚光主要有塔式、碟式、槽式、和線性菲涅爾四種形式。透射式聚光主要采用普通的圓弧面透鏡和菲涅爾透鏡兩種形式。而太陽能是一種能量密度比較低的資源，因此要求無論是反射式聚光還是透射式聚光，都要求將采光面積設(shè)置的比較大。而普通的圓弧面透鏡要做得比較大時(shí)，其工藝成本就會(huì)直線上升，尤其是重量太大，一般只在天文望遠(yuǎn)鏡等特殊場合使用。
[0005]菲涅爾透鏡的面積做得比較大時(shí)，也存在加工工藝難、成本過高的問題。菲涅爾透鏡還具有較大的光學(xué)損失，包括反射損失、吸收損失、工藝性損失以及結(jié)構(gòu)損失，其中工藝性損失是由于透鏡成型對理想透鏡輪廓進(jìn)行修改而導(dǎo)致部分光線發(fā)散引起的光學(xué)損失，比如脫模錐度、圓角等。結(jié)構(gòu)損失是由于菲涅爾透鏡采用棱鏡元組成的不連續(xù)曲面取代一般透鏡的連續(xù)球面而導(dǎo)致部分光線發(fā)散引起的光學(xué)損失。例如，對于平面朝外的菲涅爾透鏡，由于楞高會(huì)遮擋部分折射光線，使得從第二楞開始就出現(xiàn)部分透射光發(fā)散。對于平面朝內(nèi)的菲涅爾透鏡，當(dāng)透鏡焦距小于某臨界值時(shí)，出射界面上入射角大于其全反射角，使透射光不能到達(dá)設(shè)定的焦斑范圍內(nèi)而損失。同時(shí)，菲涅爾透鏡的焦徑比通?？刂圃?.8 — 1.4之間，在透鏡與聚光點(diǎn)之間有較大空間，從而加大了支架或框架的尺寸，從而使成本升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服普通的圓弧面透鏡以及菲涅爾透鏡集光尺寸較大時(shí)，產(chǎn)生的工藝難度極大，成本過高，以及光學(xué)損失損失大等的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供一種大功率組合式太陽能聚光器，能夠在不明顯增加菲涅爾透鏡工藝難度、充分利用現(xiàn)有菲涅爾透鏡產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更大集光面積的集光與聚光，得到更高能量密度的太陽輻射能。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明提供一種大功率組合式太陽能聚光器，包括:至少一組以上聚光單元、四次平面反射鏡、五次平面反射鏡；聚光單元包括:框架、菲涅爾透鏡、凹透鏡、一次平面反射鏡、組合平面反射鏡體、三次平面反射鏡；組合平面反射鏡體上設(shè)置有4個(gè)反射面，兩個(gè)不相鄰的反射面之間相互垂直，兩個(gè)相鄰的反射面之間的夾角為120°，4個(gè)反射面的大小相同，能夠反射光線；將4個(gè)尺寸大小一致的菲涅爾透鏡，通過框架固定在同一平面上；在每個(gè)菲涅爾透鏡的中心軸線上設(shè)置有一個(gè)凹透鏡，通過公知的技術(shù)形成可以將平行的入射光進(jìn)行變換，得到平行輸出的聚光平行光線，入射光與聚光平行光線的傳播方向相同；一次平面反射鏡設(shè)置在凹透鏡輸出聚光平行光線的一側(cè)，并將聚光平行光線反射成為一次反射光線，聚光平行光線與一次反射光線之間相互垂直，一次反射光線指向組合平面反射鏡體上的一個(gè)反射面，與菲涅爾透鏡所處的平面平行；組合平面反射鏡體設(shè)置在4個(gè)菲涅爾透鏡的中心位置，并且根據(jù)組合平面反射鏡體上4個(gè)反射面之間的空間組合和公知的光學(xué)規(guī)律，能夠?qū)?個(gè)一次平面反射鏡反射過來的一次反射光線，反射成為一束二次反射光線；二次反射光線與4束一次反射光線之間相互垂直，并且與聚光平行光線的傳播方向相反；三次平面反射鏡設(shè)置在組合平面反射鏡體和菲涅爾透鏡之間的位置上，能夠?qū)⒍畏瓷涔饩€反射為三次反射光線，三次反射光線與二次反射光線之間相互垂直；兩組相鄰的聚光單元分別形成的三次反射光線設(shè)置在同一直線上，傳播方向相反，與菲涅爾透鏡所處的平面平行。
[0008]多組聚光單元的菲涅爾透鏡設(shè)置在同一個(gè)平面上，四次平面反射鏡設(shè)置在兩組聚光單元中間位置，四次平面反射鏡由兩個(gè)相互垂直的反射面組成，能夠?qū)山M聚光單元分別形成的三次反射光線反射為四次反射光線，四次反射光線與三次反射光線之間相互垂直，與菲涅爾透鏡所處的平面平行；五次平面反射鏡由兩個(gè)相互垂直的反射面組成，設(shè)置在四次反射光線傳播的光路上，兩個(gè)反射面分別將一組四次平面反射鏡和另一組四次平面反射鏡傳播來的四次反射光線，反射成為五次反射光線；五次反射光線與四次反射光線相互垂直，與菲涅爾透鏡所處的平面垂直，傳播方向與聚光平行光線相同。其有益效果是:五次反射光線匯集了多組聚光單元形成的聚光光線，具有更高的聚光能量，通過一次平面反射鏡、組合平面反射鏡體、三次平面反射鏡、四次平面反射鏡、五次平面反射鏡對光線的折疊作用，使本發(fā)明提供一種大功率組合式太陽能聚光器的體積更小，有利于降低成本。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的聚光單元的立體結(jié)構(gòu)原理及光路示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的聚光單元的正視圖。
[0011]圖3是本發(fā)明的聚光單元的左視圖。
[0012]圖4是本發(fā)明的聚光單元的底視圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的組合平面反射鏡體的頂視圖。
[0014]圖6是本發(fā)明的組合平面反射鏡體的正視圖。
[0015]圖7是本發(fā)明的組合平面反射鏡體的立體示意圖。
[0016]圖8是本發(fā)明的頂視結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖9是本發(fā)明的正視結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖10是本發(fā)明的左視結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖11是本發(fā)明的底部光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖12是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)原理及光路示意圖。
[0021]圖中標(biāo)號說明如下: 6-框架、7-菲涅爾透鏡、8-凹透鏡、9-聚光單元、10-反射面、11-一次平面反射鏡、12-組合平面反射鏡體、13-三次平面反射鏡、14-四次平面反射鏡、15-五次平面反射鏡、19-入射光、20-聚光平行光線、21- —次反射光線、22- 二次反射光線、23-三次反射光線、24-四次反射光線、25-五次反射光線。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖8、圖9、圖10、圖11、圖12所示，本發(fā)明提供一種大功率組合式太陽能聚光器，包括:至少