[实用新型]非球面聚光透镜及聚光太阳能照明系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学领域，尤其是一种非球面聚光透镜及聚光太阳能照明系统。

背景技术

太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生资源，随着太阳能发电技术的日益成熟，备受人们青睐。近年来，太阳能的应用在全球越来越广泛，特别是在野外，如高速公路路灯、隧道照明等行业，太阳能电源系统正逐步取代一些传统的电源设备，得到越来越普遍的应用。

目前的太阳能聚光组件通常采用非球面聚光透镜作为汇聚太阳光的单一透镜，非球面透镜其中一个面各处的曲率半径随离光轴的高度变化而变化，从而实现最小球差；另一面是凸面或平面。此类透镜可以实现球面透镜做不到的短焦距聚光，一般采用玻璃压制而成，从而方便地实现不易研磨的复杂表面的制造；但是，现有的非球面聚光透镜主要用于太阳能发电，在透镜的焦斑处设置太阳能电池，以接收汇聚后的太阳光，并将其转换为电能，不能将焦斑控制在很小的范围内，焦斑直径通常大于3mm，此类非球面透镜如果直接将太阳光汇聚后再扩散直接用于照明，往往由于焦斑较大而无法取得理想的应用效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种非球面聚光透镜及聚光太阳能照明系统，用于克服现有技术中的缺陷，提高非球面透镜的聚光效果，缩小焦斑，并提高照明系统对太阳光的利用率，照明效果理想。

本实用新型提供一种非球面聚光透镜，该透镜包括两个相对设置的镜面，其中一个镜面为平面，另一个镜面为一曲面并由曲线旋转形成，所述曲线在y轴和z轴构成的平面坐标系中满足：

z=y2/R(1+1-(1+k)y2/R2)]]>

其中：R=78.292，K=-0.586593，y为沿y轴方向的变量，z为沿z轴方向的变量；所述曲面由该曲线绕z轴旋转而成。

其中，该透镜的曲面最高点到平面之间的距离为15mm，该透镜的直径为84mm。

进一步地，所述曲面上镀有用于增加可见光透过率的增透膜。

进一步地，所述平面上镀有用于过滤掉紫外线的紫外截止膜

本实用新型通过对非球面聚光透镜曲面的设计，使得太阳光经透镜折射后在焦点汇聚成焦斑，焦斑的直径可控制在1mm以内，大大提高了聚光效果，并能用在太阳光照明系统中利用太阳光汇聚后再扩散直接用于照明。

本实用新型还提供一种聚光太阳能照明系统，该系统由太阳跟踪器、聚光元件、光传导元件和末端散光器构成，所述聚光元件为上述的非球面聚光透镜。

其中，所述光传导元件为光纤，所述光纤一端置于所述非球面聚光透镜的焦斑处，另一端正对所述末端散光器的入射端。

本实用新型提供的聚光太阳能照明系统，通过太阳能跟踪器追踪太阳光入射角度调整聚光元件，使得太阳光始终垂直照射聚光元件入射面，经聚光元件后汇聚呈焦斑，再通过光传导元件把汇聚的太阳光通过末端散光器扩散到需要光照的空间，由于聚光元件使用上述非球面聚光透镜，大大缩小焦斑，在经光传导元件传输的过程中降低了能量损失，大大提高了太阳光的利用率和照明效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的非球面聚光透镜的截面示意图；

图2为本实用新型实施例提供的非球面聚光透镜的使用状态参考图；

图3为本实用新型实施例提供的聚光太阳能照明系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型实施例提供一种非球面聚光透镜，该透镜包括两个相对设置的镜面，其中一个镜面为平面1，另一个镜面为一曲面2并由曲线20旋转形成，曲线20在y轴和z轴构成的平面坐标系中满足：