[实用新型]一种大口径非成像菲涅尔反射聚光镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及非成像光学系统设计领域，更具体的说涉及一种大口径非成像菲涅尔反射聚光镜，其可获得光强均匀分布的方形会聚光斑。

背景技术

聚光光伏电热综合利用是高效利用太阳能的一种重要的新技术途径。与光伏发电或光热发电相比，这种电热联供技术的特点在于高效率地综合利用太阳能，它在一些重要场合（如边疆及海岛哨所、机场、海上船舰、无电村、 偏远地区等）的应用具有不可替代的优势。

国内外聚光光伏发电技术的研究及产业化与电站工程建设已有不少案例，聚光光热发电技术及电站示范工程的也有不少报道。但是这两类技术的实际太阳能利用效率都在30%以内。

美国的Solergy Inc提出了用玻璃菲涅尔透镜作为主聚光镜的折射型聚光光伏电热综合利用系统，声称该系统的太阳能综合利用效率可达75%。但是这种电热联供系统每个单元聚光系统所能积聚的热量有限，利用它可以产生的热水温度不高。解决这个问题的途径是采用大口径反射聚光镜以便在光伏发电的同时能够更集中地产生热量。

以色列的ZenithSolar，澳大利亚的Solar System Technology研发了采用蝶式反射型聚光镜的光伏电热综合利用系统，并在以色列、澳大利亚和意大利等地安装了光伏电热联供热系统。这几家公司声称该系统的太阳能综合利用效率可达72%。多数光伏电热联供系统采用蝶式玻璃反射聚光镜，在列阵接收器组件上获得聚焦光强的均匀分布是光伏电热联供系统的关键技术之一。

早期通常采用由较小方形平面反射镜列阵来构成蝶式大口径反射聚光镜，这种技术可以获得均匀光斑但是随着小镜子的数量增加，装配与调校困难也越大。另一个途径是采用一种特殊设计的自由曲面反射聚光镜，这种技术途径也会随着口径的增大，在生产中曲面面形精度的控制以及量产一致性的保障也越为困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大口径非成像菲涅尔反射聚光镜，可应用于聚光光伏电热联产系统，并具有装配调教方便以及批量化生产时一致形佳的特点。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种大口径非成像菲涅尔反射聚光镜，其中，包括反射镜体，该反射镜体的面光侧具有同心设置且断面呈锯齿状排布的多个螺纹，每一螺纹都具有朝向圆心一侧的倾斜反射面，该菲涅尔反射聚光镜根据通光孔径、工作距和几何聚光比调整倾斜反射面的倾角、螺纹的螺纹距和高度以形成光强均匀分布且匹配于接收面的会聚光斑。

进一步，该反射镜体采用高分子聚合物经模压或辊压一次加工成型。

进一步，该高分子聚合物选自有机玻璃或光学塑料。

进一步，该菲涅尔反射聚光镜还包括镀设在反射镜体面光侧上的金属反射膜。

进一步，该菲涅尔反射聚光镜还包括表面保护层和底面支撑层，该表面保护层位于反射镜体的面光侧，该底面支撑层位于反射镜体的背光侧，该表面保护层、反射镜体和底面支撑层通过装配结构形成一密封体。

进一步，该表面保护层与反射镜体之间的空腔呈真空状态或充满有惰性气体。

进一步，该表面保护层的上下表面均形成有减反射膜。

采用上述结构后，本实用新型涉及一种大口径非成像菲涅尔反射聚光镜及其制造方法，其通过在反射镜体的面光侧设置有同心且断面呈锯齿状排布的多个螺纹，且每个螺纹都具有朝向圆心一侧的倾斜反射面，如此可以形成光强均匀分布且匹配于接收面的会聚光斑。

另外，由于该反射镜体采用一次加工成型，以及还包括表面保护层和底面支撑层并一起形成一个密封体，如此其可以实现高效率的产业化与量产化，由于是采用母模具一次加工而成，只要母模具设置好，其批量化生产的光学性能以及结构均稳定可靠。本实用新型还具有易于保洁和维护的功效。

附图说明

图1为菲涅尔反射聚光镜在平行光入射时会聚光路的示意图；

图2为本实用新型中反射镜体对光线进行反射时的示意图；

图3为本实用新型中反射镜体的一个螺纹对入射光线的挡光示意图；

图4为本实用新型涉及菲涅尔反射聚光镜组件的结构示意图。

图中：

反射镜体          1        螺纹           11

倾斜反射面        12       金属反射膜     13

表面保护层        2        减反射膜       21

底面支撑层        3。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。