本發(fā)明關(guān)于一種聚光設(shè)備，涉及到光伏、光熱和照明等行業(yè)。

背景技術(shù)：

1、聚光系統(tǒng)是一種用來(lái)聚集光能的設(shè)備，主要應(yīng)用于太陽(yáng)能領(lǐng)域。太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的清潔能源，在全球能源短缺和環(huán)境污染極為嚴(yán)重的今天，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能對(duì)全人類(lèi)的生存和發(fā)展有著重大的意義。由于陽(yáng)光稀薄分布，能量密度低，必須通過(guò)大面積的收集來(lái)獲得大功率，這就需要使用大量的人造受光材料，因此，利用太陽(yáng)能的行為本身往往難以做到高效且環(huán)保。硅晶體太陽(yáng)能電站是當(dāng)前人工利用太陽(yáng)能的主流方式，其使用大面積分布的硅晶體太陽(yáng)能電池板來(lái)把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能再通過(guò)導(dǎo)線集中起來(lái)消納或傳輸，這類(lèi)結(jié)構(gòu)帶來(lái)主要問(wèn)題主要是——硅晶體太陽(yáng)能電池板成分的80％以上是硅，熔點(diǎn)高達(dá)上千攝氏度，加工過(guò)程本身就高耗能，一出生就背負(fù)著沉重的“碳負(fù)債”，需要服役較長(zhǎng)的年限才有可能實(shí)現(xiàn)為環(huán)保做貢獻(xiàn)的目標(biāo)；帶有大量縱橫交錯(cuò)的金屬導(dǎo)電條把電池片單元連接起來(lái)，全程要作可靠的防水和絕緣防護(hù)，材料成分和加工工藝比較復(fù)雜，報(bào)廢后不方便回收利用，處理不當(dāng)或直接遺棄會(huì)造成環(huán)境污染；電池板較為厚重，需要有高強(qiáng)度的邊框和支架，整體結(jié)構(gòu)用料多重量大，對(duì)屋頂?shù)某兄啬芰σ筝^高，勉為其難會(huì)帶來(lái)安全隱患；電池板需要暴露在陽(yáng)光下來(lái)獲取盡可能多的光能，與此伴生的矛盾是，暴曬容易導(dǎo)致電池溫度過(guò)高而降低發(fā)電效率；電池板一般安裝在沒(méi)有遮擋的地方，屋頂和曠野較為理想，大量的導(dǎo)電材料在雷電天氣中容易引發(fā)電氣安全事故，需要加大防護(hù)級(jí)別；電池板是太陽(yáng)能電站最容易受污受損的部件，制造和維護(hù)成本占總體成本的比例也最大，不利于提高經(jīng)濟(jì)效益和碳貢獻(xiàn)業(yè)績(jī)。聚光式太陽(yáng)能電站(cpv)是另一種轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能的結(jié)構(gòu)方式，先用聚光設(shè)備把較大面積的陽(yáng)光聚集起來(lái)再加以利用，因沒(méi)有硅晶體太陽(yáng)能電站的上述問(wèn)題而在業(yè)界的未來(lái)展望中被寄予厚望，譽(yù)為第二代太陽(yáng)能電站。目前的聚光式太陽(yáng)能電站的主要類(lèi)型有菲涅爾透鏡聚光電站和平面反射鏡矩陣聚光電站，它們的聚光方式有著共同的致命弱點(diǎn)——需要光源跟蹤裝置來(lái)輔助，還要把分散收集到的光精確聚焦于一點(diǎn)，存在制作安裝精度高、占用空間大、使用能耗高和綜合成本高等問(wèn)題。聚光設(shè)備是提升聚光式太陽(yáng)能電站性能的重要環(huán)節(jié)，目前還有很大的改進(jìn)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種聚光設(shè)備，按總線式光路結(jié)構(gòu)把大量密集分布的微型采光單元和一個(gè)公共的聚光組件集成于一個(gè)板式單元之中，單元內(nèi)部可多級(jí)匯聚，單元之間可通過(guò)組件的直聯(lián)或采用光纖連接的方式來(lái)進(jìn)行更大范圍的匯聚或輸送，整體結(jié)構(gòu)緊湊，用料少，質(zhì)地輕，還通過(guò)細(xì)節(jié)上的安排來(lái)實(shí)現(xiàn)入射光角度范圍大、免跟蹤、損耗低、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)現(xiàn)有太陽(yáng)能系統(tǒng)采光設(shè)備存在的不足，同時(shí)，還提供關(guān)鍵組件的低成本高效率加工方法和設(shè)備，加速技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

2、本發(fā)明的光學(xué)組件包括聚光板，帶有矩陣層和匯聚層；矩陣層由大量密集分布的采光單元組成，在前端面接收來(lái)自不同方向的光然后在后端面朝相同的方向傳播；匯聚層是平面光波導(dǎo)，采光單元順著波導(dǎo)面并排分布，它們的前端和后端的朝向分別一致；矩陣層輸出的光從不同的入射點(diǎn)進(jìn)入?yún)R聚層，在其內(nèi)部同向波導(dǎo)和匯聚。

3、本發(fā)明的采光單元是內(nèi)反射式的光波導(dǎo)，或者是光的折射體，或者是具有定向?qū)Ч庑阅艿募{米棒，或者是依靠微觀結(jié)構(gòu)來(lái)約束光子運(yùn)動(dòng)方向的光子晶體；矩陣層是單層或多層結(jié)構(gòu)；匯聚層單面或多面輸入或輸出，為平板狀、直條狀或經(jīng)它們變形而成的形狀；聚光板是一級(jí)匯聚、多級(jí)匯聚、單向匯聚或多向匯聚結(jié)構(gòu)；整體系統(tǒng)是單板、多板、串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)結(jié)構(gòu)。

4、本發(fā)明的矩陣層的上游設(shè)置有優(yōu)化層來(lái)對(duì)入射光進(jìn)行預(yù)處理，其帶有點(diǎn)狀分布的錐體或并排分布的條狀棱鏡作為采光單元，使入射光經(jīng)過(guò)折射后整體上朝法向聚斂，又稱為優(yōu)化單元，單層或多層相錯(cuò)分布，可以對(duì)入射光進(jìn)行二維優(yōu)化或三維優(yōu)化，或者，矩陣層的上游設(shè)置有光致發(fā)光層，吸收入射光后發(fā)射出熒光并傳播到設(shè)置在其上面、下面或側(cè)面方向的矩陣層。

5、本發(fā)明的采光單元為光波導(dǎo)，其芯層為絲狀、膜狀或是由孔縫的周邊實(shí)體構(gòu)成的形狀，光路是弧線型或直線型；芯層的橫截面積沿光路漸變或不變；入射光從前端面或側(cè)面進(jìn)入芯層；矩陣層、優(yōu)化層或匯聚層采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，或者采用中空結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)減重、隔熱、散熱或撞擊安全性，或者以循環(huán)流體作光波導(dǎo)包層來(lái)降溫，或者采用柔性材料來(lái)制作以適應(yīng)需要變形的場(chǎng)景和方便收納，或者采用可循環(huán)利用的材料來(lái)制作，提高源資利用率；聚光系統(tǒng)由人工管理或帶有智能管理系統(tǒng)。

6、本發(fā)明的光學(xué)材料包括由大量密集的光學(xué)單元組成的一個(gè)或多個(gè)矩陣層；矩陣層是對(duì)光進(jìn)行聚斂?jī)?yōu)化的矩陣層，又稱優(yōu)化層，或是對(duì)光進(jìn)行統(tǒng)一方向傳播的矩陣層，又稱同化層，或是前述兩者的組合，前者可以提高入射光被后者有效利用的比例；優(yōu)化層的光學(xué)單元是點(diǎn)狀分布的錐體或并排分布的條狀棱鏡，同化層的光學(xué)單元是光波導(dǎo)、折射體、納米棒或光子晶體；矩陣層是實(shí)心結(jié)構(gòu)或中空結(jié)構(gòu)，采用剛性材料、柔性材或者可循環(huán)利用的材料來(lái)制作。

7、本發(fā)明的成型裝置包括一個(gè)擠出模頭或多個(gè)同步協(xié)作的擠出模頭；一個(gè)擠出模頭帶有一個(gè)或多個(gè)型唇，多個(gè)型唇的結(jié)構(gòu)中包含一種或多種型唇，包含多種型唇的結(jié)構(gòu)中，不同的型唇擠出不同的材料并且擠出前或擠出后合并成一體；是擠出成型和增材成型的復(fù)合工藝設(shè)備，擠出長(zhǎng)條型材的同時(shí)還把它們橫向拼接成密集矩陣工件。

8、本發(fā)明的成型裝置包括多孔進(jìn)流板，帶有密集的進(jìn)流孔；以流體作為加工介質(zhì)，從進(jìn)流孔進(jìn)入把熱塑性工件加工成多孔造型；工件里的孔一次成型或者多次成型；工件的背面為自由表面，或者，該方向有擋板，全封閉結(jié)構(gòu)或帶有與進(jìn)流板的進(jìn)流孔在數(shù)量和分布位置上一一對(duì)應(yīng)的出流孔，可以通過(guò)相對(duì)于進(jìn)流板的縱向活動(dòng)、橫向活動(dòng)或縱向和橫向活動(dòng)配合來(lái)控制工件的厚度或通孔的形狀；加工流體是單一功能的壓力塑形介質(zhì)，或者，本身同時(shí)也是加熱或冷卻介質(zhì)。

9、本發(fā)明采用多孔篩模來(lái)把加工材料一次加工出密集的造型單元；篩模帶有單向平行張拉形成柵孔或縱橫張拉形成網(wǎng)孔的細(xì)線，或帶有加工了密集型孔的整體模板，驅(qū)動(dòng)篩模與固體加工材料相對(duì)震動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行常溫切削成型，或者讓熔融的加工材料穿過(guò)篩模的孔隙被塑造出造型單元的外形；造型單元保留在母體材料上形成整體矩陣工件，或者，造型單元從多孔篩模的孔縫出來(lái)時(shí)連接到另一塊材料上形成整體矩陣工件；在前述的熱加工方案中，加工材料在自身重力作用下穿越篩模并下垂延伸，或者，在后面給加工材料施加壓力，或者，在前面給加工材料前面施加牽引力，或者，壓力和牽引力同時(shí)使用；采用以下方法來(lái)控制造型單元中心線的斜率或彎曲弧度——在熱成型方案中，通過(guò)控制篩模的傾斜度或造型單元的牽引受力點(diǎn)和切割受力點(diǎn)的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者，在常溫切割的方案中，通過(guò)篩模相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者，先加工出垂直的造型單元矩陣再集體整修成傾斜或彎曲的造型。

10、本發(fā)明的平面波導(dǎo)的芯層和包層橫向交替疊加連接；芯層和包層是平薄片材或噴涂層，包層全部是固體或一部分是固體一部分是空氣；先橫向拼接成厚度尺寸較大的塊狀毛坯，然后再按加工產(chǎn)品的厚度要求分割成板材。

11、本發(fā)明采用多個(gè)波紋片以波峰對(duì)波谷的方式沿側(cè)向逐片拼接成帶有多孔矩陣的一體化工件；波紋片的成型采用吹塑、吸塑、噴塑或浸塑工藝；預(yù)先成批加工好波紋片型材再拼接，或者是波紋片的成型與拼接同步進(jìn)行；一次拼接成一個(gè)工件單元或一次拼接成體積較大的坯料再縱向分割成多個(gè)工件單元。