一種柔性可折疊線聚焦勻光方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性、可折疊線聚焦勻光方法，可用于要求高聚光強度與光線均勻性的領域。尤其涉及一種聚光發(fā)電系統(tǒng)中提高光伏電池發(fā)電效率的柔性、可折疊柱面線聚焦勻光方法。
【背景技術】
[0002]光學儀器與器件的光強度及均勻性一直是其品質(zhì)優(yōu)劣的關鍵指標。光強度、均勻性的提高不僅能夠解決設備的硬件指標，同時也能夠降低設備成本。聚光發(fā)電裝置在節(jié)省電池材料、成本以及提高發(fā)電效率方面具有優(yōu)勢，然而也存在跟蹤精度高、運輸體積大、質(zhì)量重、聚光均勻性差等問題。尤其聚光均勻性對太陽電池發(fā)電效率與壽命的影響至關重要，另外，聚光器的運輸體積與質(zhì)量是空間聚光發(fā)電系統(tǒng)的重要指標。這些因素制約著光學設備及聚光發(fā)電系統(tǒng)的快速發(fā)展，因此，柔性可折疊線聚焦勻光裝置的研宄與應用是非常必要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明鑒于實現(xiàn)提高光線聚光倍數(shù)和均勻性，減小運輸體積和跟蹤精度的目的，提供了一種柔性、可折疊線聚焦勻光方法，通過柔性可折疊線聚焦勻光裝置實施，將平行光經(jīng)柔性柱面線聚焦菲涅爾聚光裝置聚焦成平行于透鏡中心線的帶狀光斑，再經(jīng)棱柱形二次鏡勻光裝置的勻光作用后，投射到基板上的接收器。
[0004]本發(fā)明采用了以下技術方案:一種柔性可折疊線聚焦勻光裝置，包括柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置、棱柱形二次勻光裝置、可折疊可升降支架、基板、接收器。
[0005]整體安裝關系:柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置的兩端分別固定在可折疊支架上，棱柱形二次勻光裝置的光入口朝上平行于線聚焦菲涅爾聚光裝置的中心線，接收器固定于基板上二次鏡勻光裝置出射光線形成的光斑處。
[0006]所述的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置為柔性、可折疊的柱面形線聚焦菲涅爾透鏡，具有折萱a和展開b兩個狀態(tài)。
[0007]所述的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置內(nèi)表面具有連續(xù)的不規(guī)則等圓弧的鋸齒形小棱鏡，能夠?qū)⑷肷涔饩€聚焦成平行于透鏡中心線的帶狀焦斑。
[0008]所述的可折疊可升降支架可對向折疊，并可根據(jù)柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置焦距的大小調(diào)節(jié)升降。
[0009]所述的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置與可折疊可升降支架均可折疊。在運輸過程中，柔性線聚焦菲涅爾透鏡處于折疊狀態(tài)a，支架與透鏡貼附于基板上；支架展開時，柔性線聚焦菲涅爾透鏡處于展開狀態(tài)b。
[0010]所述的棱柱形二次勻光裝置為側面為梯形的棱柱體，所設置的角度能夠保證入射光線經(jīng)反射后匯集到基板上的接收器。
[0011]所述的展開狀態(tài)下柔性線聚焦勻光方法包括以下步驟: A.點光源經(jīng)過太陽模擬器形成平行于光軸的平行光；
B.平行光源經(jīng)展開的線聚焦菲涅爾聚光裝置內(nèi)部小棱鏡c的折射，光線聚焦為平行于線聚焦菲涅爾透鏡母線的焦線光斑
C.再經(jīng)過棱柱形二次鏡勻光裝置將光線均勻聚焦于基板上的接收器；
D.接收器上得到均勻的線性光斑。
[0012]效果:本發(fā)明的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置，具有折疊與展開兩個狀態(tài)。在運輸過程中，柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置處于折疊狀態(tài)，能夠較小運輸體積；支架展開時，平行光線經(jīng)柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置與棱柱形二次勻光裝置后，能夠提高光線聚光倍數(shù)和均勻性。本發(fā)明通過柱面線聚焦菲涅爾聚光裝置、二次鏡的折射與反射原理，保證接收器上接收到形成光強均勻的帶狀光斑。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明柔性可折疊線聚焦勻光方法的結構示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明柔性線聚焦菲涅爾聚光方法的結構示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明可折疊可升降支架的結構示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明柔性柱面線聚焦菲涅爾透鏡支架的折疊狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1，本發(fā)明提供一種柔性可折疊線聚焦勻光方法，包括平行光源(1)、柔性線聚焦菲涅爾透鏡(2)、棱柱形二次勻光裝置(3)、可折疊可升降支架(4)、接收器(5)、基板
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[0018]整體安裝關系:柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置的兩端分別固定在可折疊支架(4)上，棱柱形二次勻光裝置(3)的光入口朝上平行于線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)的中心線，接收器(5)固定于基板(6)上二次鏡勻光裝置(3)出射光線形成的光斑處。參見圖2，本發(fā)明中柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)內(nèi)表面具有連續(xù)的不規(guī)則等圓弧的鋸齒形小棱鏡，能夠?qū)⑷肷涔饩€聚焦成平行于柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)中心線的帶狀焦斑。
[0019]參見圖1、圖3與圖4，。其中聚光裝置為柔性線聚焦菲涅爾透鏡(2)，支架為可折疊、可升降支架(4)，因此，在運輸和發(fā)電兩種情況下，該裝置分別具有折疊a和展開b兩種狀態(tài)；運輸過程，處于折疊狀態(tài)a柔性線聚焦菲涅爾透鏡與支架折疊且貼附于基板表面，能夠減小裝置的體積；處于展開狀態(tài)b時，首先通過太陽模擬器將平行光源(I)置于柔性線聚焦菲涅爾透鏡(2)上，然后通過線聚焦菲涅爾透鏡中每個小棱鏡c折射后，形成平行于透鏡母線的聚焦帶狀區(qū)域，即線聚焦菲涅爾透鏡將光線聚焦成線性帶狀光斑；光束再經(jīng)棱柱形二次勻光裝置(3)在接收器(5)上形成光強均勻的帶狀光斑。由于光線在棱柱形二次勻光裝置(3)內(nèi)表面進行全反射，能夠補償經(jīng)過線聚焦菲涅爾透鏡的光存在不均勻性，從而使基板上接收器能夠接收到均勻的帶狀光斑。
[0020]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較優(yōu)實施方法，并非限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的原則下，做出的任何修改、等同替換，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種柔性可折疊線聚焦勻光方法，其特征在于:該方法通過柔性可折疊線聚焦勻光裝置實施，柔性可折疊線聚焦勻光裝置包括柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)、棱柱形二次勻光裝置(3)、可折疊可升降支架(4)、接收器(5)、基板(6);柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)內(nèi)表面具有連續(xù)的不規(guī)則等圓弧的鋸齒形小棱鏡。2.如權利要求1所述的柔性可折疊線聚焦勻光裝置，其特征在于所述的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)的整體安裝關系為柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置的兩端分別固定在可折疊支架(4)上，棱柱形二次勻光裝置(3)的光入口朝上平行于線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)的中心線，接收器(5)固定于基板(6)上二次鏡勻光裝置(3)出射光線形成的光斑處。3.如權利要求1所述的柔性可折疊線聚焦勻光裝置，其特征在于所述的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)為柔性、可折疊的柱面線聚焦菲涅爾透鏡，具有折疊a和展開b兩個狀態(tài)。4.如權利要求1所述的柔性可折疊線聚焦勻光裝置，其特征在于所述的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)內(nèi)表面具有連續(xù)的不規(guī)則等圓弧的鋸齒形小棱鏡，能夠?qū)⑷肷涔饩€聚焦成平行于柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)中心線的帶狀焦斑。5.如權利要求1所述的柔性可折疊線聚焦勻光裝置，其特征在于所述的可折疊可升降支架(4)可以對向折疊，并且可根據(jù)柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)焦距的大小調(diào)節(jié)升降。6.如權利要求3與4所述的柔性可折疊線聚焦勻光裝置，其特征在于所述的柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)與可折疊可升降支架(4)可折疊、可升降；在運輸過程中，柔性線聚焦菲涅爾透鏡(2)處于折疊狀態(tài)a，支架(4)與透鏡(2)貼附于基板上；支架展開時，柔性線聚焦菲涅爾透鏡(2)處于展開狀態(tài)b。7.如權利要求1所述的柔性可折疊線聚焦勻光裝置，其特征在于所述的棱柱形二次勻光裝置(3)為側面為梯形的棱柱體，所設置的角度能夠保證入射光線經(jīng)反射后匯集到基板上(6)的接收器(5)。8.如權利要求1所述的柔性可折疊線聚焦勻光裝置，其特征在于所述的展開狀態(tài)b下柔性線聚焦勻光方法包括以下步驟: A.點光源經(jīng)過太陽模擬器形成平行于光軸的平行光(I); B.平行光源(I)經(jīng)展開的線聚焦菲涅爾聚光裝置(2)內(nèi)部小棱鏡c的折射，光線聚焦為平行于線聚焦菲涅爾透鏡母線的焦線光斑； C.再經(jīng)過棱柱形二次鏡勻光裝置(3)將光線均勻聚焦在基板上的接收器(5); D.接收器(5)上得到均勻的線性光斑。
【專利摘要】一種柔性可折疊線聚焦勻光方法，通過柔性可折疊線聚焦勻光裝置實施。柔性可折疊線聚焦勻光裝置包括：柔性線聚焦菲涅爾聚光裝置、棱柱形二次勻光裝置、可折疊可升降支架、基板、接收器；該方法包括以下步驟：A.點光源經(jīng)過太陽模擬器形成平行于光軸的平行光；B.平行光經(jīng)過柔性線聚焦菲涅爾透鏡聚光裝置聚焦成一束與光軸垂直的線性光斑；C.再經(jīng)過棱柱形二次鏡勻光裝置將光線均勻聚焦在于基板上的接收器；D.接收器得到均勻的線性光斑。本發(fā)明的方法能夠極大程度的提升接收器上接收到光的強度和光線的均勻性，如用于聚光發(fā)電系統(tǒng)中可提高電池的發(fā)電效率和壽命，加之本發(fā)明中聚光裝置具有柔性和可折疊性，能夠減小運輸時裝置的體積。因此，本發(fā)明的方法可用于要求高聚光強度與光線均勻性的領域。
【IPC分類】G02B7/02, G02B27/09, G02B19/00
【公開號】CN104898263
【申請?zhí)枴緾N201510330303
【發(fā)明人】張夢亞, 李紅波, 郝國強, 徐清國, 楊寧, 李士正
【申請人】華東理工大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月16日