專利名稱：：菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種太陽能采集裝置，具體是涉及一種菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置。
背景技術(shù)：
：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)能源提出越來越高的要求。傳統(tǒng)能源主要有火電、水電和核電。其中火電需要燃燒煤、石油等化石燃料，而目前化石燃料蘊(yùn)藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險(xiǎn)；同時(shí)燃燒燃料將排出C02及硫的氧化物，會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。水電則是一種清潔能源，可再生、無污染、運(yùn)行費(fèi)用低。然而一個(gè)國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。同時(shí)水電站的建立有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，大型水庫一旦塌崩，后果將不堪設(shè)想。而核電相對(duì)干凈、無污染，幾乎是零排放，但萬一發(fā)生核泄漏，后果同樣是可怕的。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，已使900萬人受到了不同程度的損害，而且這一影響并未終止。這些都迫使人們?nèi)ふ倚履茉?。新能源要同時(shí)符合兩個(gè)條件一是蘊(yùn)藏豐富不會(huì)枯竭；二是安全、干凈，不會(huì)威脅人類和破壞環(huán)境。照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費(fèi)。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。然而太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。在利用太陽能時(shí)，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價(jià)較高。而且受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，到達(dá)某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。目前各國在采集太陽光用于室內(nèi)照明的開發(fā)利用上已經(jīng)取得了一定的成果，如日本推出的第一臺(tái)采集太陽光的照明系統(tǒng)向日葵，其采用若干個(gè)菲尼爾透鏡來聚光，為了有效利用太陽光，其太陽能收集器設(shè)于聚光鏡的焦點(diǎn)處，并通過太陽跟蹤裝置保證太陽光在任意時(shí)刻都以同一個(gè)角度輻照在聚光鏡上。因此對(duì)設(shè)備精密度要求很高，技術(shù)難度大，同時(shí)由于太陽能收集器位于透鏡焦點(diǎn)處，聚焦后采集的高倍數(shù)聚集的陽光溫度很高，故傳輸光纜必須采用石英光纖，造價(jià)較高，而且高溫對(duì)儀器的壽命也會(huì)有較大的影響。美國、歐洲也相繼推出了混合太陽光照明系統(tǒng)及太陽光室內(nèi)照明系統(tǒng)，但都存在系統(tǒng)相對(duì)結(jié)構(gòu)比較龐大，安裝工藝復(fù)雜，成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問題，均不適宜大范圍推廣應(yīng)用，無法普及。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低。適宜普及的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案—種菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，包括裝設(shè)有太陽跟蹤器的轉(zhuǎn)臺(tái)、太陽跟蹤裝置、太陽能采集器及傳輸光纖，其中，太陽能采集器由幾何中心位于同一條直線上的整機(jī)外罩、菲尼爾透鏡、連接器、雙面凸透鏡、光傳導(dǎo)棒及冷光鏡組成，整機(jī)外罩下端固定裝設(shè)于轉(zhuǎn)臺(tái)上；菲尼爾透鏡裝設(shè)于整機(jī)外罩的上端；連接器下端固定安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)上；雙面凸透鏡、光傳導(dǎo)棒、冷光鏡自上而下同軸裝設(shè)于連接器內(nèi)；雙面凸透鏡的焦點(diǎn)與菲尼爾透鏡的焦點(diǎn)相重合；傳輸光纖的采光端裝設(shè)于連接器的末端，輸出端與燈具相連接。本實(shí)用新型還可通過以下技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其中，所述整機(jī)外罩上端設(shè)有直角內(nèi)彎邊，彎邊上設(shè)有多個(gè)安裝孔；所述菲尼爾透鏡外沿對(duì)應(yīng)位置處亦設(shè)有安裝孔，穿過安裝孔的螺栓將菲尼爾透鏡固定安裝在整機(jī)外罩的上端。所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其中，所述整機(jī)外罩上固定裝設(shè)一亞克力半球罩。所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其中，所述連接器由前蓋、套筒及后蓋組成，前蓋與套筒前端螺紋連接，雙凸透鏡固定安裝于前蓋的上部；套筒內(nèi)為安裝光傳導(dǎo)棒的空腔，；后蓋與套筒后端螺紋連接，冷光鏡固定安裝于后蓋內(nèi)，后蓋的后部設(shè)有法蘭盤并通過法蘭盤與轉(zhuǎn)臺(tái)固定安裝在一起。所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其中，所述光傳導(dǎo)棒為石英玻璃棒，長度大于50mm，最佳為50mm-300mm。所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其中，所述傳輸光纖的采光端與連接器的后蓋通過法蘭盤連接在一起。所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其中，所述傳輸光纖為石英光纖、玻璃光纖、塑料光纖、石英光纖束、玻璃光纖束或塑料光纖束，傳輸光纖采光端的形心法線與冷光鏡的形心法線一致。具體使用時(shí)，陽光照射到亞加力球面罩上，其對(duì)太陽光射線中的紫外線起一定的阻擋作用，并將與菲尼爾凸透鏡形心法線一致的陽光射線高效照射到菲尼爾凸透鏡上，菲尼爾凸透鏡與陽光射線法線的一致性由隨動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)及太陽跟蹤器保證。經(jīng)菲尼爾凸透鏡高倍數(shù)聚焦后的陽光射向雙凸透鏡，經(jīng)雙凸透鏡輸出的小平行光束射向光傳導(dǎo)棒。光傳導(dǎo)棒將小平行光束高效的傳導(dǎo)到冷光鏡，冷光鏡的設(shè)計(jì)將保證陽光中的紫、紅外光譜95%被截止(返回)，而可見光95%透過，并進(jìn)入傳輸光纖。太陽光中的可見光通過傳輸光纖傳導(dǎo)至燈具。最后，經(jīng)散射處理傳導(dǎo)至被照物體或空間，實(shí)現(xiàn)照明。由于采用了上述技術(shù)方案，使得本實(shí)用新型具備如下技術(shù)效果1、本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，太陽能采集器由幾何中心位于同一條直線上的整機(jī)外罩、菲尼爾透鏡、連接器、雙面凸透鏡、光傳導(dǎo)棒及冷光鏡組成，菲尼爾凸透鏡采用一整個(gè)透鏡，加工安裝都比較方便；同時(shí)在轉(zhuǎn)臺(tái)及太陽跟蹤裝置的作用下，菲尼爾透鏡的形心法線更便于與陽光射線相平行；2、本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，菲尼爾凸透鏡將陽光高倍數(shù)聚焦后照射于雙凸透鏡上，雙凸透鏡將該高倍聚焦的陽光轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍∈邚?qiáng)度的平行光，并將平行光均勻照射到光傳導(dǎo)棒上，由于設(shè)定雙凸透鏡的焦點(diǎn)與菲尼爾透鏡的焦點(diǎn)是重合的，故而實(shí)際上雙凸透鏡采集時(shí)是利用光斑而非焦點(diǎn)采集，采集難度降低，部件的加工難度及安裝精度也相對(duì)降低，因此可有效降低施工難度，節(jié)約成本；[0020]3、本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，高倍聚焦的陽光光斑經(jīng)雙面凸透鏡轉(zhuǎn)換呈平行光后再照射在光傳導(dǎo)棒上，其溫度相對(duì)焦點(diǎn)處溫度要低，傳導(dǎo)到光傳導(dǎo)棒上的平行光溫度也相對(duì)較低，而接收小束高強(qiáng)度平行光的光傳導(dǎo)棒長度大于50mm，經(jīng)多方實(shí)驗(yàn)，最佳采用50mm-300mm，可保證在高效率傳送平平行光的前提下，有效減低傳輸?shù)钠叫泄鉁囟龋?、本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，在光傳導(dǎo)棒后端安裝一冷光鏡，冷光鏡的形心法線與光傳導(dǎo)棒的形心法線一致。冷光鏡又稱紫外紅外截止濾光片，可以有效阻止紫外和紅外光，截止陽光中95%的紫、紅外光，而可見光則95%透過進(jìn)入傳輸光纖，從而進(jìn)一步降低溫度，避免紫外光及紅外光對(duì)光學(xué)系統(tǒng)及元件的損害；5、本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，由于利用的是光斑，且經(jīng)過光傳導(dǎo)棒及冷光鏡的兩步降溫后再將光線傳導(dǎo)到傳輸光纖，有效降低了溫度，從而傳輸光纖可采用普通的玻璃光纖或塑料光纖，而不僅限于石英光纖，有效降低了成本，使其普及成為可能。6、本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，在整機(jī)外罩上加設(shè)半球形亞克力球罩，不但可以防塵防雨雪，且能對(duì)紫外線起到一定的阻擋作用。7、本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，導(dǎo)入的陽光從光纜傳輸端以58度角向外鋪張。出光端附近亮度驚人，可達(dá)600，000.00勒克斯以上，是普通燈光的數(shù)十倍乃至上百倍。照射距離與照射角度對(duì)于室內(nèi)受光面積和光照亮度有相應(yīng)的作用，其按距離與面積成正比原理及距離與照度成反比原理，離光纜出射端距離越遠(yuǎn)，其照射面積可以無限擴(kuò)大，但其亮度也隨之相應(yīng)下降。普通房間安裝該產(chǎn)品，平均亮度能達(dá)到普通照明要求的IO倍以上。導(dǎo)入的陽光其照射面積與距離的比例關(guān)系是l:1.ll，即距離出光口l米遠(yuǎn)處，照射圓面積的直徑是1.11米。不同照射距離、照射圓面積計(jì)算及室內(nèi)平均照度如表1所示。表1:不同照射距離、照射圓面積計(jì)算及室內(nèi)平均照度表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0027]不同的房間，可根據(jù)客戶的不同要求進(jìn)行照射器具的安裝。圖1為本實(shí)用新型的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(其中箭頭所指方向?yàn)樘柟庹丈浞较?；圖2為本實(shí)用新型連接器結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式參見圖1所示，一種菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，包括裝設(shè)有太陽跟蹤器的轉(zhuǎn)臺(tái)7、太陽跟蹤裝置、太陽能采集器及傳輸光纖8，太陽能采集器由幾何中心位于同一條直線上的整機(jī)外罩1、菲尼爾透鏡2、連接器3、雙面凸透鏡4、光傳導(dǎo)棒5及冷光鏡6組成，整機(jī)外罩1下端固定裝設(shè)于轉(zhuǎn)臺(tái)7的安裝面上；菲尼爾透鏡2裝設(shè)于整機(jī)外罩1的上端；連接器3下端固定安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)7上；雙面凸透鏡4、光傳導(dǎo)棒5、冷光6自上而下同軸裝設(shè)于連接器3內(nèi)；雙面凸透鏡4的焦點(diǎn)與菲尼爾透鏡2的焦點(diǎn)相重合，從而采集為光斑而非焦點(diǎn)，進(jìn)而采集后傳輸?shù)焦鈧鲗?dǎo)棒5上光線溫度不致過高；傳輸光纖8的采光端裝設(shè)于連接器的末端，輸出端與燈具相連接。整機(jī)外罩1為一筒狀柱體，為便于連接，可以在整機(jī)外罩1上端設(shè)至直角內(nèi)彎邊11，彎邊11上設(shè)有多個(gè)安裝孔；菲尼爾透鏡2外沿對(duì)應(yīng)位置處亦設(shè)有安裝孔，穿過安裝孔的螺栓將菲尼爾透鏡2固定安裝在整機(jī)外罩1的上端。整機(jī)外罩1的下端也可設(shè)置直角內(nèi)彎邊并開設(shè)安裝孔，通過螺絲將整機(jī)外罩固定安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)7的安裝面上。整機(jī)外罩的形心法線與轉(zhuǎn)臺(tái)安裝面的形心法線相一致。由于太陽能采集裝置需安裝于室外，為避免灰塵、雨雪對(duì)裝置的影響，還可以在整機(jī)外罩1上固定裝設(shè)一亞克力球面罩9，該亞克力球面罩9呈半球形，直徑略大于整機(jī)外罩l，側(cè)面設(shè)有安裝孔，可用螺釘將其安裝于整機(jī)外罩1側(cè)壁設(shè)置的安裝孔上，起到防塵、防雨雪的作用，并對(duì)太陽光中的紫外線起到一定的阻擋作用。進(jìn)一步的，參見圖2所示，為保證的連接器3、雙面凸透鏡4、光傳導(dǎo)棒5及冷光鏡6的幾何中心位于同一條直線上，可將連接器3設(shè)置為三部分，即前蓋31、套筒32及后蓋33，前蓋31與套筒32前端螺紋連接，雙凸透鏡4固定安裝于前蓋31的上部；套筒32為一空腔，光傳導(dǎo)棒5套設(shè)于該空腔內(nèi)，套筒32后端與后蓋33螺紋連接；后蓋33后端設(shè)有螺接于轉(zhuǎn)臺(tái)7安裝面上的法蘭盤，冷光鏡6安裝于后蓋33內(nèi)。進(jìn)一步的，在后蓋33對(duì)應(yīng)冷光鏡6的位置處開設(shè)有光纖安裝孔，傳輸光纖8的頭部采光端通過套設(shè)其上的法蘭盤固定安裝于冷光鏡6的正下方。為了進(jìn)一步降低平行光溫度，用光傳導(dǎo)棒采用石英玻璃棒，其長度大于50mm，最佳為50mm-300mm，以保證在高效率傳輸平行光的同時(shí)有效降低溫度，做到隔熱不遮光。傳輸光纖8則可采用石英光纖、玻璃光纖、塑料光纖、石英光纖束、玻璃光纖束或塑料光纖束，傳輸光纖8采光端的形心法線與冷光鏡6的形心法線一致。具體使用時(shí)，陽光照射到亞加力球面罩9上，其對(duì)太陽光射線中的紫外線起一定的阻擋作用，并將與菲尼爾凸透鏡2形心法線一致的陽光射線高效照射到菲尼爾凸透鏡2上，菲尼爾凸透鏡2與陽光射線法線的一致性由轉(zhuǎn)臺(tái)7及太陽跟蹤器保證。經(jīng)菲尼爾凸透鏡2高倍數(shù)聚焦后的陽光射向雙凸透鏡4，經(jīng)雙凸透鏡4輸出的小平行光束射向光傳導(dǎo)棒5。光傳導(dǎo)棒5將小平行光束高效的傳導(dǎo)到冷光鏡6，冷光鏡的設(shè)計(jì)將保證陽光中的紫、紅外光譜95%被截止(返回)，而可見光95%透過，并進(jìn)入傳輸光纖8。太陽光中的可見光通過傳輸光纖8傳導(dǎo)至燈具。最后，經(jīng)散射處理傳導(dǎo)至被照物體或空間，實(shí)現(xiàn)照明。[0038]以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限定。凡本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本實(shí)用新型的技術(shù)方案對(duì)上述實(shí)施例做出的任何等同的變動(dòng)、修飾或演變等，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，包括裝設(shè)有太陽能跟蹤裝置的轉(zhuǎn)臺(tái)、太陽能采集器及傳輸光纖，其特征在于太陽能采集器由幾何中心位于同一條直線上的整機(jī)外罩、菲尼爾透鏡、連接器、雙面凸透鏡、光傳導(dǎo)棒及冷光鏡組成，整機(jī)外罩下端固定裝設(shè)于轉(zhuǎn)臺(tái)上；菲尼爾透鏡裝設(shè)于整機(jī)外罩的上端；連接器下端固定安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)上；雙面凸透鏡、光傳導(dǎo)棒、冷光鏡自上而下同軸裝設(shè)于連接器內(nèi)；雙面凸透鏡的焦點(diǎn)與菲尼爾透鏡的焦點(diǎn)相重合；傳輸光纖的采光端裝設(shè)于連接器的末端，輸出端與燈具相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其特征在于所述整機(jī)外罩上端設(shè)有直角內(nèi)彎邊，彎邊上設(shè)有多個(gè)安裝孔；所述菲尼爾透鏡外沿對(duì)應(yīng)位置處亦設(shè)有安裝孔，穿過安裝孔的螺栓將菲尼爾透鏡固定安裝在整機(jī)外罩的上端。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其特征在于所述整機(jī)外罩上固定裝設(shè)一亞克力半球罩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其特征在于所述連接器由前蓋、套筒及后蓋組成，前蓋與套筒前端螺紋連接，雙凸透鏡固定安裝于前蓋的上部；套筒內(nèi)為安裝光傳導(dǎo)棒的空腔；后蓋與套筒后端螺紋連接，冷光鏡固定安裝于后蓋內(nèi)，后蓋的后部設(shè)有法蘭盤并通過法蘭盤與轉(zhuǎn)臺(tái)固定安裝在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其特征在于所述光傳導(dǎo)棒為石英玻璃棒，長度大于50mm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其特征在于所述光傳導(dǎo)棒的長度為50mm—300mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其特征在于所述傳輸光纖的采光端與連接器的后蓋通過法蘭盤連接在一起。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，其特征在于所述傳輸光纖為石英光纖、玻璃光纖、塑料光纖、石英光纖束、玻璃光纖束或塑料光纖束，傳輸光纖采光端的形心法線與冷光鏡的形心法線一致。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種菲尼爾凸透鏡太陽能采集裝置，包括裝設(shè)有太陽跟蹤器的轉(zhuǎn)臺(tái)、太陽跟蹤裝置、太陽能采集器及傳輸光纖，其中，太陽能采集器由幾何中心位于同一條直線上的整機(jī)外罩、菲尼爾透鏡、連接器、雙面凸透鏡、光傳導(dǎo)棒及冷光鏡組成，整機(jī)外罩下端固定裝設(shè)于轉(zhuǎn)臺(tái)上；菲尼爾透鏡裝設(shè)于整機(jī)外罩的上端；連接器下端固定安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)上；雙面凸透鏡、光傳導(dǎo)棒、冷光鏡自上而下同軸裝設(shè)于連接器內(nèi)；雙面凸透鏡的焦點(diǎn)與菲尼爾透鏡的焦點(diǎn)相重合；傳輸光纖的采光端裝設(shè)于連接器的末端，輸出端與燈具相連接。本實(shí)用新型降低了生產(chǎn)成本和技術(shù)難度，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，可用于室內(nèi)照明、保健或養(yǎng)殖，具有較佳的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，適宜推廣應(yīng)用。文檔編號(hào)F21V8/00GK201547659SQ20092027749公開日2010年8月11日申請(qǐng)日期2009年12月7日優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日發(fā)明者畢和平申請(qǐng)人:畢和平