一种利用抛物面镜传送光能的装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910087418.X

申请日:

2009.06.24

公开号:

CN101576649A

公开日:

2009.11.11

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G02B 17/06申请公布日:20091111|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 17/06申请日:20090624|||公开

IPC分类号:

G02B17/06; G05D3/12; G02B7/182; G02B7/198; G02B6/00

主分类号:

G02B17/06

申请人:

黄建文

发明人:

黄建文

地址:

台湾省苗栗市忠孝路130号

优先权:

专利代理机构:

北京北新智诚知识产权代理有限公司

代理人:

张爱群

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内容摘要

本发明提供了一种利用抛物面镜传送光能的装置,包括至少一抛物线凸面反射镜、至少一抛物线凹面反射镜;所述抛物线凸面反射镜的凸面为抛物线形的反射面,所述抛物线凹面反射镜的凹面为抛物线形的反射面;所述抛物线凸面反射镜与抛物线凹面反射镜的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形呈相似形;该抛物线凹面反射镜的反射面几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜的反射面几何尺寸;该两个抛物线反射镜反射面的轴线重合于公共轴线处,且各反射面焦点重合于公共焦点处。该装置利用抛物面镜特殊的光线反射特点,使得入射该装置的平行光线得到有效地汇聚或分散,从而实现多种不同的实际应用。

权利要求书

1、  一种利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:包括至少一抛物线凸面反射镜、至少一抛物线凹面反射镜;所述抛物线凸面反射镜的凸面为抛物线形的反射面,所述抛物线凹面反射镜的凹面为抛物线形的反射面;所述抛物线凸面反射镜与抛物线凹面反射镜的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形呈相似形;该抛物线凹面反射镜的反射面几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜的反射面几何尺寸;该两个抛物线反射镜反射面的轴线重合于公共轴线处,且各反射面焦点重合于公共焦点处。

2、
  如权利要求1所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述抛物线凸面反射镜和抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为抛物线回转面;该两个抛物线回转面的焦点重合;该重合的焦点与该两个抛物线回转面的顶点是在同一条直线上;该条直线是该两个抛物线回转面公共的轴线。

3、
  如权利要求2所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述抛物线凹面反射镜的顶点处开设一孔隙,该孔隙的中心在该公共的轴线上。

4、
  如权利要求1所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述抛物线凸面反射镜和抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为柱状抛物面;所述抛物线凹面反射镜凹反射面上各个抛物线顶点的集合形成顶点线。

5、
  如权利要求4所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述抛物线凹面反射镜的顶点线处开设一长条形孔隙。

6、
  如权利要求5所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述长条形孔隙的下方还设置有至少一对再聚光抛物线反射镜和再聚光抛物线凹面反射镜;所述再聚光抛物线反射镜具有一个凸面或凹面的抛物线形反射面,所述再聚光抛物线凹面反射镜的凹面为抛物线形的反射面;所述再聚光抛物线反射镜与再聚光抛物线凹面反射镜的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形相似;该再聚光抛物线凹面反射镜的反射面几何尺寸大于该再聚光抛物线反射镜的反射面几何尺寸;该两个再聚光抛物线反射镜反射面的轴线重合,且各反射面焦点也重合。

7、
  如权利要求6所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述再聚光抛物线凹面反射镜的顶点处开设孔隙。

8、
  如权利要求1所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述抛物线凸面反射镜和抛物线凹面反射镜之间,还设有一个第三抛物线反射镜;该第三抛物线反射镜的凹面和凸面均为抛物线形的反射面;该第三抛物线反射镜的凹反射面的抛物线形与抛物线凸面反射镜的凸反射面的抛物线形相似;该第三抛物线反射镜的凸反射面的抛物线形与抛物线凹面反射镜的凹反射面的抛物线形相似;该第三抛物线反射镜的几何尺寸小于该抛物线凹面反射镜的几何尺寸;该第三抛物线反射镜的几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜的几何尺寸;所述各个抛物线反射面的焦点重合在所述公共焦点处;该第三抛物线反射镜的凹面侧以及凸面侧的反射面的轴线与所述公共轴线重合;在该第三抛物线反射镜的顶点处开设有孔隙。

9、
  如权利要求8所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述抛物线凹面反射镜的顶点处开设孔隙。

10、
  如权利要求8所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述抛物线凸面反射镜、抛物线凹面反射镜和第三抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为抛物线回转面。

11、
  如权利要求8所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述抛物线凸面反射镜、抛物线凹面反射镜和第三抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为柱状抛物面。

12、
  如权利要求1至11任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:还设有主动追踪形式的光源追踪装置;该主动追踪形式的光源追踪装置由控制电路、控制软件、光学传感器、马达、传动装置以及支持结构所构成;该马达以及传动装置是安装在支持结构上的;该控制电路和控制软件接收来自光学传感器的光源位置讯号后,驱动该马达以及传动装置,使得光能传送装置的公共轴线始终对准光源。

13、
  如权利要求1至11任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:还设有被动追踪形式的光源追踪装置;该被动追踪形式的光源追踪装置由控制电路、控制软件、马达、传动装置以及支持结构所构成;该马达以及传动装置是安装在该支持结构上的;该控制软件内载有该光源移动的时间和位置的轨迹方程式,经由该控制电路和控制软件,驱动该马达以及传动装置,使得光能传送装置的公共轴线始终对准光源。

14、
  如权利要求1至11任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:还设置有光能转化装置;该光能转化装置可以是光能-热能转化装置、光能-电能转化装置、光能-化学能转化装置、光能-生质能转化装置或光的热能-电能转化装置。

15、
  如权利要求14所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。

16、
  如权利要求1至11任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:还设置有影像接收装置;该影像接收装置可以为光学底片、光学成像装置。

17、
  如权利要求3、5、7、9中任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:还设置有光能传导输送装置,用以将汇聚后的光束传递到目标地点;该光能传导输送装置可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型或光导纤维型四种形式;
所述反射镜型光能传导输送装置包括至少一个可移动、旋转、调整角度的反射镜;该反射镜设置在所述孔隙的公共轴线方向上,通过调整该反射镜的角度和方位,可以将该汇聚后的光束照射到目标地点;
所述直管道型光能传导输送装置由若干直管和若干反射镜构成;所述反射镜设置在直管之间的衔接处,以保证汇聚后的光束在各直管内平行于直管方向传输;该各个直管为真空管道;
所述弯曲管道型光能传导输送装置由若干弯管连接构成;在该各个弯管内壁上镀有高反光物质,使得汇聚后的平行光束可以在弯曲管道内通过反射传输;该各个弯管为真空管道;
所述光导纤维型光能传导输送装置由若干光导纤维并行设置,形成光导纤维束;通过该光导纤维束将汇聚后的光束传输到目标地点。

18、
  如权利要求17所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述光能传导输送装置的目标地点设置有光能转化装置;所述光能转化装置可以是光能-热能转化装置、光能-电能转化装置、光能-化学能转化装置、光能-生质能转化装置或光的热能-电能转化装置。

19、
  如权利要求18所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。

20、
  如权利要求17所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述光能传导输送装置的目标地点设置有影像接收装置;该影像接收装置可以是光学底片、光学成像装置。

21、
  如权利要求17所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述光能传导输送装置的目标地点设置有待加工物体;所述待加工物体可以是待切割物、待粉碎物、待融解物、待熔融物或待穿孔物。

22、
  如权利要求17所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述光能传导输送装置的目标地点设置有光能分散装置;所述光能分散装置可以是不平行于目标地点输出光束的反光面或是凹凸不平的反光物。

23、
  如权利要求1所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述抛物线凹面反射镜的顶点处设有孔隙;在沿该孔隙的公共轴线方向上设有一个光源。

24、
  如权利要求23所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述光源为反光物体、发光物体、影像发射装置、自然光源或人造光源。

25、
  如权利要求1至11、23中任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:所述各个反射镜的反射面材料采用全反射镀膜或滤光反射镀膜。

26、
  如权利要求1至11、23中任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述各个反射镜的顶点位置还设置冷却系统;该冷却系统可对反射镜的反射面进行降温。

27、
  如权利要求1至11中任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述抛物线凹面反射镜的顶点上方还设置有至少一光学透镜;该光学透镜可以采用凸透镜或菲涅尔透镜;该光学透镜的轴心与所述该公共轴线重合。

28、
  如权利要求27所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述光学透镜背光面的焦点处设置有光能转化装置;该光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。

29、
  如权利要求3、5、7、9中任意一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述抛物线凹面反射镜顶点处开设的孔隙下方还设置有至少一光学透镜;该光学透镜可以采用凸透镜或菲涅尔透镜;该光学透镜的轴心与所述该公共轴线重合。

30、
  如权利要求29所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述光学透镜背光面的焦点处设置有光能转化装置;该光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。

31、
  如权利要求29所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述光学透镜背光面的焦点处设置有待加工物体;所述待加工物体可以是待切割物、待粉碎物、待融解物、待熔融物或待穿孔物。

32、
  如权利要求7所述的利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:在所述各个再聚光抛物线凹面反射镜所开孔隙下方还设有光能传导输送装置,用以将汇聚光线传递到目标地点;在所述的目标地点还设置再聚光装置;所述再聚光装置可以是凸透镜、菲涅尔透镜、抛物面镜或是如权利要求1至权利要求11中所述的任意一种利用抛物面镜传送光能的装置,以将若干条汇聚光线汇聚为一条集中的汇聚光线;该光能传导输送装置可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型或光导纤维型四种形式;
所述反射镜型光能传导输送装置包括至少一个可移动、旋转、调整角度的反射镜;该反射镜设置在所述孔隙的公共轴线方向上,通过调整该反射镜的角度和方位,可以将该汇聚后的光束照射到目标地点;
所述直管道型光能传导输送装置由若干直管和若干反射镜构成;所述反射镜设置在直管之间的衔接处,以保证汇聚后的光束在各直管内平行于直管方向传输;该各个直管为真空管道;
所述弯曲管道型光能传导输送装置由若干弯管连接构成;在该各个弯管内壁上镀有高反光物质,使得汇聚后的平行光束可以在弯曲管道内通过反射传输;该各个弯管为真空管道;
所述光导纤维型光能传导输送装置由若干光导纤维并行设置,形成光导纤维束;通过该光导纤维束将汇聚后的光束传输到目标地点。

33、
  一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置阵,其特征在于:由若干所述权利要求1至权利要求11以及权利要求27和29所述的利用抛物面镜传送光能的装置中的一种或几种组合形成。

34、
  如权利要求33所述的利用抛物面镜传送光能的装置阵,其特征在于:还设有主动追踪形式的光源追踪装置;该主动追踪形式的光源追踪装置由控制电路、控制软件、光学传感器、马达、传动装置以及支持结构所构成;该马达以及传动装置是安装在支持结构上的;该控制电路和控制软件接收来自光学传感器的光源位置讯号后,驱动该马达以及传动装置,使得光能传送装置的公共轴线始终对准光源。

35、
  如权利要求33所述的利用抛物面镜传送光能的装置阵,其特征在于:还设有被动追踪形式的光源追踪装置;该被动追踪形式的光源追踪装置由控制电路、控制软件、马达、传动装置以及支持结构所构成;该马达以及传动装置是安装在该支持结构上的;该控制软件内载有该光源移动的时间和位置的轨迹方程式,经由该控制电路和控制软件,驱动该马达以及传动装置,使得光能传送装置的公共轴线始终对准光源。

36、
  一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置阵,其特征在于:由若干所述权利要求3、5、7、9所述的利用抛物面镜传送光能的装置中的一种或几种组合形成;
在所述各个光能传送装置的汇聚光线出口处还设有光能传导输送装置,用以将汇聚光线传递到目标地点;在所述的目标地点还设置再聚光装置;所述目标地点再聚光装置可以是凸透镜、菲涅尔透镜、抛物面镜或是如权利要求1至权利要求11中所述的任意一种利用抛物面镜传送光能的装置,以将若干条汇聚光线汇聚为一条集中的汇聚光线;该光能传导输送装置可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型或光导纤维型四种形式;
所述反射镜型光能传导输送装置包括至少一个可移动、旋转、调整角度的反射镜;该反射镜设置在所述孔隙的公共轴线方向上,通过调整该反射镜的角度和方位,可以将该汇聚后的光束照射到目标地点;
所述直管道型光能传导输送装置由若干直管和若干反射镜构成;所述反射镜设置在直管之间的衔接处,以保证汇聚后的光束在各直管内平行于直管方向传输;该各个直管为真空管道;
所述弯曲管道型光能传导输送装置由若干弯管连接构成;在该各个弯管内壁上镀有高反光物质,使得汇聚后的平行光束可以在弯曲管道内通过反射传输;该各个弯管为真空管道;
所述光导纤维型光能传导输送装置由若干光导纤维并行设置,形成光导纤维束;通过该光导纤维束将汇聚后的光束传输到目标地点。

说明书

一种利用抛物面镜传送光能的装置
技术领域
本发明涉及一种利用抛物面镜传送光能的装置,该装置利用抛物面镜特殊的光线反射特点,使得入射该装置的平行光线得到有效地汇聚或分散,从而实现多种不同的实际应用,属于光学设备技术领域
背景技术
光是一种电磁辐射,可以看作是光波或是光子;以人类的视觉能力作为区分,则可以分为可见光以及不可见光,凡是高频的电磁辐射都具有与可见光相同的物理特征,都可以视为一种光源。太阳光、月光、星光、人造激光、其它的人造光源、可见光、不可见光、电磁辐射都是一种光源。目前汇聚光源的技术,主要分为以下三种方案:
(1)是使用凸透镜:这种凸透镜是大众所知悉的,它可以将光线聚集在焦点上。利用这种透镜的汇聚的光线在离开焦点后会分散开来,无法将汇聚以后的光线传送到远处。
(2)是使用菲涅尔透镜(Fresnel lens):目前的菲涅尔透镜大部分是由聚烯烃材料注压而成的薄片,也有由玻璃制作的,镜片表面一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆,它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的,透镜的要求很高,一片优质的透镜必须是表面光洁,纹理清晰,其厚度随用途而变,多在1mm左右,特性为面积较大,厚度薄及侦测距离远。
菲涅尔透镜的在很多时候相当于凸透镜,效果较好,但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合,如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用,即将热释红外信号折射(或反射)在PIR(被动红外线探测器)上,第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。
这种透镜有许多的加工制造方案,公开号为CN1431526的中国专利就曾经公开这种透镜的一种加工技术方案。这种透镜汇集的光源同样的无法传送到远处加以利用。
(3)是使用抛物线反射镜:这种反射镜的反射面为抛物线回转面、柱状抛物面、环状抛物面。抛物线回转面反射镜可以使远处的光线汇集在其焦点处,成为圆形的光斑;这种抛物线反射镜目前利用于太阳能发电。柱状抛物面反射镜可以使远处的光线汇集成为长条形的光斑;这种抛物线反射镜目前利用于太阳能槽式发电或供暖系统。环状抛物面反射镜可以使远处的光线汇集成为环状的光斑,这种抛物线反射镜目前较少利用。同样的,汇聚后的光线一旦离开焦点后就会散开,依旧无法传送到远处加以利用。
目前传送光线最简易的方法就是利用一只反射镜,用手动或是机械控制调整方向和仰角,就可以将发自于远处而照射到镜面上的光线,反射到远处的目标物体上。利用多个反射镜便可以使光线沿着曲折的路径抵达目标。这种方案可以在地表以上任意的空间中实施,也可以在一封闭的管道内实施。
另一种传送光线的方法就是利用光纤或是光缆。当然,我们也可以将一管道内部镀上高反射物质,例如银或是铝,使光线在其内部随着曲折的管道传送。该管道内部最好是真空状态,并且在反射点装设冷却装置。
还有一种传递光线的方法就是利用上述的菲涅尔透镜(Fresnellens),将光源置于光室内,四周具有装菲涅尔透镜,光室内的光线经过菲涅尔透镜的作用变成近乎平行的光束,可以照射到20英里甚至更远的地方,目前海岸或是礁石上的灯塔就是利用这种技术。
为了使光线能够传送到远处不至于散开来,光束必须是平行光束。远处的星光、月光、太阳光都可以视为一种平行光束。人造激光(镭射laser)也是一种平行光束,它可以传送到远处不会分散,因此在通信、工业、武器和其他许多方面都得到了广泛的应用。然而,激光是人造的昂贵光源,并且直到目前为止依旧无法制造出功率强大的激光发射器。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种全新结构的光能传送装置,该装置利用抛物面镜特殊的光线反射特点,使得入射该装置的平行光线得到有效地汇聚或分散,从而实现多种不同的实际应用。
本发明的发明目的是通过下述技术方案予以实现的:
一种利用抛物面镜传送光能的装置,其特征在于:包括至少一抛物线凸面反射镜、至少一抛物线凹面反射镜;所述抛物线凸面反射镜的凸面为抛物线形的反射面,所述抛物线凹面反射镜的凹面为抛物线形的反射面;所述抛物线凸面反射镜与抛物线凹面反射镜的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形呈相似形;该抛物线凹面反射镜的反射面几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜的反射面几何尺寸;该两个抛物线反射镜反射面的轴线重合于公共轴线处,且各反射面焦点重合于公共焦点处。
所述抛物线凸面反射镜和抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为抛物线回转面;该两个抛物线回转面的焦点重合;该重合的焦点与该两个抛物线回转面的顶点是在同一条直线上;该条直线是该两个抛物线回转面公共的轴线。
所述抛物线凹面反射镜的顶点处开设一孔隙,该孔隙的中心在该公共的轴线上。
所述抛物线凸面反射镜和抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为柱状抛物面;所述抛物线凹面反射镜凹反射面上各个抛物线顶点的集合形成顶点线。
在所述抛物线凹面反射镜的顶点线处开设一长条形孔隙。
在所述长条形孔隙的下方还设置有至少一对再聚光抛物线反射镜和再聚光抛物线凹面反射镜;所述再聚光抛物线反射镜具有一个凸面或凹面的抛物线形反射面,所述再聚光抛物线凹面反射镜的凹面为抛物线形的反射面;所述再聚光抛物线反射镜与再聚光抛物线凹面反射镜的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形相似;该再聚光抛物线凹面反射镜的反射面几何尺寸大于该再聚光抛物线反射镜的反射面几何尺寸;该两个再聚光抛物线反射镜反射面的轴线重合,且各反射面焦点也重合。
在所述再聚光抛物线凹面反射镜的顶点处开设孔隙。
在所述抛物线凸面反射镜和抛物线凹面反射镜之间,还设有一个第三抛物线反射镜;该第三抛物线反射镜的凹面和凸面均为抛物线形的反射面;该第三抛物线反射镜的凹反射面的抛物线形与抛物线凸面反射镜的凸反射面的抛物线形相似;该第三抛物线反射镜的凸反射面的抛物线形与抛物线凹面反射镜的凹反射面的抛物线形相似;该第三抛物线反射镜的几何尺寸小于该抛物线凹面反射镜的几何尺寸;该第三抛物线反射镜的几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜的几何尺寸;所述各个抛物线反射面的焦点重合在所述公共焦点处;该第三抛物线反射镜的凹面侧以及凸面侧的反射面的轴线与所述公共轴线重合;在该第三抛物线反射镜的顶点处开设有孔隙。
在所述抛物线凹面反射镜的顶点处开设孔隙。
所述抛物线凸面反射镜、抛物线凹面反射镜和第三抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为抛物线回转面。
所述抛物线凸面反射镜、抛物线凹面反射镜和第三抛物线凹面反射镜的抛物线形反射面均为柱状抛物面。
还设有主动追踪形式的光源追踪装置;该主动追踪形式的光源追踪装置由控制电路、控制软件、光学传感器、马达、传动装置以及支持结构所构成;该马达以及传动装置是安装在支持结构上的;该控制电路和控制软件接收来自光学传感器的光源位置讯号后,驱动该马达以及传动装置,使得光能传送装置的公共轴线始终对准光源。
还设有被动追踪形式的光源追踪装置;该被动追踪形式的光源追踪装置由控制电路、控制软件、马达、传动装置以及支持结构所构成;该马达以及传动装置是安装在该支持结构上的;该控制软件内载有该光源移动的时间和位置的轨迹方程式,经由该控制电路和控制软件,驱动该马达以及传动装置,使得光能传送装置的公共轴线始终对准光源。
还设置有光能转化装置;该光能转化装置可以是光能-热能转化装置、光能-电能转化装置、光能-化学能转化装置、光能-生质能转化装置或光的热能-电能转化装置。
所述光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。
还设置有影像接收装置;该影像接收装置可以为光学底片、光学成像装置。
还设置有光能传导输送装置,用以将汇聚后的光束传递到目标地点;该光能传导输送装置可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型或光导纤维型四种形式;
所述反射镜型光能传导输送装置包括至少一个可移动、旋转、调整角度的反射镜;该反射镜设置在所述孔隙的公共轴线方向上,通过调整该反射镜的角度和方位,可以将该汇聚后的光束照射到目标地点;
所述直管道型光能传导输送装置由若干直管和若干反射镜构成;所述反射镜设置在直管之间的衔接处,以保证汇聚后的光束在各直管内平行于直管方向传输;该各个直管为真空管道;
所述弯曲管道型光能传导输送装置由若干弯管连接构成;在该各个弯管内壁上镀有高反光物质,使得汇聚后的平行光束可以在弯曲管道内通过反射传输;该各个弯管为真空管道;
所述光导纤维型光能传导输送装置由若干光导纤维并行设置,形成光导纤维束;通过该光导纤维束将汇聚后的光束传输到目标地点。
在所述光能传导输送装置的目标地点设置有光能转化装置;所述光能转化装置可以是光能-热能转化装置、光能-电能转化装置、光能-化学能转化装置、光能-生质能转化装置或光的热能-电能转化装置。
所述光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。
在所述光能传导输送装置的目标地点设置有影像接收装置;该影像接收装置可以是光学底片、光学成像装置。
在所述光能传导输送装置的目标地点设置有待加工物体;所述待加工物体可以是待切割物、待粉碎物、待融解物、待熔融物或待穿孔物。
在所述光能传导输送装置的目标地点设置有光能分散装置;所述光能分散装置可以是不平行于目标地点输出光束的反光面或是凹凸不平的反光物。
在所述抛物线凹面反射镜的顶点处设有孔隙;在沿该孔隙的公共轴线方向上设有一个光源。
所述光源为反光物体、发光物体、影像发射装置、自然光源或人造光源。
所述各个反射镜的反射面材料采用全反射镀膜或滤光反射镀膜。
在所述各个反射镜的顶点位置还设置冷却系统;该冷却系统可对反射镜的反射面进行降温。
在所述抛物线凹面反射镜的顶点上方还设置有至少一光学透镜;该光学透镜可以采用凸透镜或菲涅尔透镜;该光学透镜的轴心与所述该公共轴线重合。
在所述抛物线凹面反射镜顶点处开设的孔隙下方还设置有至少一光学透镜;该光学透镜可以采用凸透镜或菲涅尔透镜;该光学透镜的轴心与所述该公共轴线重合。
在所述光学透镜背光面的焦点处设置有光能转化装置;该光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。
在所述光学透镜背光面的焦点处设置有待加工物体;所述待加工物体可以是待切割物、待粉碎物、待融解物、待熔融物或待穿孔物。
在所述各个再聚光抛物线凹面反射镜所开孔隙下方还设有光能传导输送装置,用以将汇聚光线传递到目标地点;在所述的目标地点还设置再聚光装置;所述再聚光装置可以是凸透镜、菲涅尔透镜、抛物面镜或是如权利要求1至权利要求11中所述的任意一种利用抛物面镜传送光能的装置,以将若干条汇聚光线汇聚为一条集中的汇聚光线;该光能传导输送装置可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型或光导纤维型四种形式;
一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置阵,其特征在于:由若干所述权利要求1至权利要求11以及权利要求27和29所述的利用抛物面镜传送光能的装置中的一种或几种组合形成。
还设有主动追踪形式的光源追踪装置;
还设有被动追踪形式的光源追踪装置;
一种所述的利用抛物面镜传送光能的装置阵,其特征在于:由若干所述权利要求3、5、7、9所述的利用抛物面镜传送光能的装置中的一种或几种组合形成;
在所述各个光能传送装置的汇聚光线出口处还设有光能传导输送装置,用以将汇聚光线传递到目标地点;在所述的目标地点还设置再聚光装置;所述目标地点再聚光装置可以是凸透镜、菲涅尔透镜、抛物面镜或是如权利要求1至权利要求11中所述的任意一种利用抛物面镜传送光能的装置,以将若干条汇聚光线汇聚为一条集中的汇聚光线;该光能传导输送装置可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型或光导纤维型四种形式。
本发明的有益效果是:该利用抛物面镜传送光能的装置是一种全新结构的光能传送装置,其通过设置相对的抛物线形反射面镜对,利用抛物线本身的几何特性实现光能的传送。
附图说明
图1为利用抛物面镜传送光能的装置第一实施例结构图;
图2为利用抛物面镜传送光能的装置第二实施例结构图;
图3为利用抛物面镜传送光能的装置第四实施例结构图;
图4为利用抛物面镜传送光能的装置第六实施例结构图;
图5为利用抛物面镜传送光能的装置第八实施例结构图;
图6为利用抛物面镜传送光能的装置第十二实施例结构图;
图7为利用抛物面镜传送光能的装置第十七实施例结构图;
图8为利用抛物面镜传送光能的装置第二十一实施例结构图;
图9为利用抛物面镜传送光能的装置第二十二实施例结构图;
图10为利用抛物面镜传送光能的装置第二十三实施例结构图;
图11为利用抛物面镜传送光能的装置第二十四实施例结构图。
附图标号:
抛物线凸面反射镜1;抛物线凹面反射镜2;支持装置3;轴线4;抛物线凹面反射镜的顶点5;抛物线凸面反射镜的顶点6;焦点7;光线8;孔隙9;再聚光抛物线凹面反射镜10;再聚光抛物线凹面反射镜的孔隙11;光能传导输送装置12;再聚光抛物线反射镜14;第三抛物线反射镜20;第三抛物线反射镜的顶点处的孔隙21;第三抛物线反射镜的顶点22;目标物体30;再聚光装置40;光学透镜50;光源80;光源追踪装置140。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例一:
图1为本发明利用抛物面镜传送光能的装置第一实施例结构图,也是本发明的基本结构图。如图所示,该利用抛物面镜传送光能的装置包括:至少一抛物线凸面反射镜1、至少一抛物线凹面反射镜2和支持装置3。所述抛物线凸面反射镜1的凸面为抛物线形的反射面。所述抛物线凹面反射镜2的凹面为抛物线形的反射面。所述抛物线凸面反射镜1与抛物线凹面反射镜2的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形呈相似形。所谓相似形就是该两个抛物线各对应点的曲率相等,几何尺寸等比例。其中,该抛物线凹面反射镜2的反射面几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜1的反射面几何尺寸。该两个抛物线反射镜反射面的轴线4重合,且各反射面焦点重合于焦点7处。
该抛物线凸面反射镜1和抛物线凹面反射镜2安装固定在所述支持装置3上。但可以预见的是,对于巨大尺寸的该抛物线凸面反射镜1和抛物线凹面反射镜2,可以安装在一个基座或基地上,而不必限制安装在同一个支持装置3上。
这里应当指出,本发明的设计要点在于采用具有抛物线形反射面的反射镜设计该光能传送装置。所谓抛物线是圆锥曲线的一种,在数学上是指在一平面上,到一个定点F和一条定直线l距离相等的点的集合。该定点F即为抛物线的焦点,该定直线l即为抛物线的准线。在该平面上有一直线垂直于该准线l并且通过该焦点F,称为轴线。该轴线是该抛物线的对称轴。该抛物线与该轴线的交点称为顶点。
由抛物线的数学推导可知(此处省略具体推导过程),如果反射镜的凹面为抛物线形反射面,则任何平行于该抛物线轴线的光线,照射到该反射镜的凹反射面时,该光线的反射线汇聚于抛物线的焦点上。反之,如果反射镜的凸面为抛物线形反射面,则任何平行于该抛物线轴线的光线,照射到该反射镜的凸反射面时,该光线的反射线沿该抛物线焦点的反向延长线方向分散。如果反射镜的凸面为抛物线形反射面,则任何对准该凸面反射面的焦点方向前进的光线,将被该凸面的抛物线形反射面反射,反射后的光线将会平行于该抛物线形反射面的轴线。
基于以上抛物线的几何特性,对于本发明所设计如图1所示的利用抛物面镜传送光能的装置。当有平行光线8沿所述抛物线凸面反射镜1和抛物线凹面反射镜2的共同轴线4方向入射抛物线凹面反射镜2时,光线8将被反射并且往焦点7汇聚。该反射光8照射到该抛物线凸面反射镜1上,反射光8将再次被抛物线凸面反射镜1反射到该抛物线凹面反射镜2上,之后该光线8又再次被该抛物线凹面反射镜2反射到该抛物线凸面反射镜1上,光线8如此来回的在该两抛物线反射镜之间反射,该来回反射的光线8将逐渐的往该两抛物线反射镜的顶点5、6位置汇聚。最后,该平行光线8将在该抛物线凹面反射镜2的顶点5附近区域,汇聚成为能量密度强大的平行光束。此过程即为本发明所设计光能传送装置实现光能传送的基本原理。
实施例二:
如图2所示,实施例二是在第一实施例的基础上,进一步限定所述抛物线凸面反射镜1和抛物线凹面反射镜2的抛物线形反射面均为抛物线回转面。该两个抛物线回转面的焦点重合于焦点7。该重合的焦点7与该两个抛物线回转面的顶点5、6是在同一条直线上,该条直线是该两个抛物线回转面共同的轴线4。
实施例三:
如图2所示,实施例三是在第二实施例的基础上,在其中该抛物线凹面反射镜2的顶点5处开设一孔隙9,该孔隙9的中心在该公共的轴线4上。这样就可以使该汇聚后的平行光束8通过该圆形孔隙9照射出来。
实施例四:
如图3所示,实施例四是在第一实施例的基础上,进一步限定所述抛物线凸面反射镜1和抛物线凹面反射镜2的抛物线形反射面均为柱状抛物面。所谓柱状抛物面即为抛物线沿着某一直线移动所形成的轨迹形状。所述公共焦点7移动形成公共焦点线7-7;所述抛物线凹面反射镜2的顶点5移动的轨迹是顶点线5-5;所述抛物线凸面反射镜1的顶点6移动的轨迹是顶点线6-6。该公共焦点线7-7、顶点线5-5、顶点线6-6相互平行,且处于同一平面内。其所处平面即为公共轴线4平移所形成的轨迹。
实施例五:
如图3所示,实施例五是在第四实施例的基础上,在抛物线凹面反射镜2的顶点线5-5处开设一长条形孔隙9。这样就可以使该汇聚后的长条形的平行光束8,可以通过该长条形孔隙9照射出来。
实施例六:
如图4所示,实施例六是在第五实施例的基础上,在所述长条形孔隙9的下方还设置有至少一对再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10。所述再聚光抛物线反射镜14具有一个凸面或凹面的抛物线形反射面。所述再聚光抛物线凹面反射镜10的凹面为抛物线形的反射面。所述再聚光抛物线反射镜14与再聚光抛物线凹面反射镜10的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形呈相似形。其中,该再聚光抛物线凹面反射镜10的反射面几何尺寸大于该再聚光抛物线反射镜14的反射面几何尺寸。该两个再聚光抛物线反射镜反射面的轴线重合,且各反射面焦点也重合。这样,前述通过长条形孔隙9照射出来的条形光线经过再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10再次汇聚形成能量密度强大的平行光束。其具体汇聚原理参见前述实施例一中所述。
应当指出的是,这里只要再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10的反射面之间抛物线形相似,焦点和轴线重合即可。而再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10的反射面抛物线形无需与抛物线凸面反射镜1和抛物线凹面反射镜2的反射面抛物线形相似。
另外,这里所设置的再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10并不仅限于一对,而是可以根据所述长条形孔隙9所开设的长度以及所需要的光线汇聚形式,任意设置若干对再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10。
实施例七:
如图4所示,实施例七是在第六实施例的基础上,在其中该再聚光抛物线凹面反射镜10的顶点处开设孔隙11。这样就可以使再汇聚后所形成的平行光束8通过孔隙11照射出来。
实施例八:
如图5所示,实施例八是在实施例一的基础上,在所述抛物线凸面反射镜1和抛物线凹面反射镜2之间,还设有一个第三抛物线反射镜20。该第三抛物线反射镜20的凹面和凸面均为抛物线形的反射面。该第三抛物线反射镜20的凹反射面的抛物线形与抛物线凸面反射镜1的凸反射面的抛物线形相似;该第三抛物线反射镜20的凸反射面的抛物线形与抛物线凹面反射镜2的凹反射面的抛物线形相似。该第三抛物线反射镜20的几何尺寸小于该抛物线凹面反射镜2的几何尺寸;该第三抛物线反射镜20的几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜1的几何尺寸。各个抛物线反射面的焦点重合在所述公共焦点处;该第三抛物线反射镜20的凹面侧以及凸面侧的反射面的轴线与所述公共轴线重合。另外,在该第三抛物线反射镜20的顶点处开设有孔隙21,该孔隙21贯穿该第三抛物线反射镜20的凹面侧及凸面侧。
应当指出的是,这里新增设的第三抛物线反射镜20其凹反射面与抛物线凸面反射镜1的凸反射面之间;其凸反射面与抛物线凹面反射镜2的凹反射面之间是分别相似。并不需要这四个反射面都互相相似。但是,需要强调的是该四个反射面应该是共轴线。
这样,当与公共轴线4相平行的平行光线8照射到该第三抛物线反射镜20的凹面反射面时候,光线8将被反射并且往公共的焦点7方向汇聚,该反射光8照射到该抛物线凸面反射镜1上,该反射光8将再次被该抛物线凸面反射镜1反射到该第三抛物线反射镜20的凹反射面上,之后该光线8又再次被该第三抛物线反射镜20的凹反射面,反射到该抛物线凸面反射镜1上,光线8如此来回的在该两个抛物线反射镜之间反射,该来回反射的光线8将逐渐的往该两抛物线反射镜的顶点位置汇聚,最后平行光线8将穿过该第三抛物线反射镜20的顶点22处的孔隙21,抵达该抛物线凹面反射镜2的反射面的顶点5附近区域。
然而,当与公共轴线4相平行的平行光线8照射到该抛物线凹面反射镜2的时候,光线8将被反射并且往公共的焦点7方向汇聚,该反射光8照射到该第三抛物线反射镜20的凸反射面上,该反射光8将再次被该第三抛物线反射镜20的凸反射面,反射到该抛物线凹面反射镜2的凹反射面上,之后该光线8又再次被该抛物线凹面反射镜2的凹反射面反射到该第三抛物线反射镜20的凸反射面上,光线8如此来回的在该两个抛物线凹反射镜之间反射,该来回反射的光线8将逐渐的往该两抛物线反射镜的顶点位置汇聚,最后平行光线8将在汇聚到该抛物线凹面反射镜2的反射面的顶点5附近区域,汇聚成为能量密度强大的平行光束。
本实施例的意义在于提供若干抛物线反射镜的叠置实施方案,丰富了该光能传送装置的实施结构形式,并且可以增强该装置的光能汇聚能力。可以预见,本领域一般技术人员可以轻易的通过本实施例设计出任意多个抛物线反射镜叠置的实施方案。因此,这种不具有创造性的结构改造形式应该视为在本专利的保护范围之内。
实施例九:
如图5所示,实施例九是在第八实施例的基础上,在其中该抛物线凹面反射镜2的顶点5处开设孔隙9。这样就可以使再汇聚后所形成的平行光束8通过孔隙9照射出来。
实施例十:
参见前述实施例二,可以预见在实施例八中所述抛物线凸面反射镜1、抛物线凹面反射镜2和第三抛物线反射镜20的抛物线形反射面均可采用抛物线回转面形设计。
实施例十一:
同理,参见前述实施例四,可以预见在实施例八中所述抛物线凸面反射镜1、抛物线凹面反射镜2和和第三抛物线反射镜20的抛物线形反射面也可采用柱状抛物面形设计。
实施例十二:
由前述本发明光能传送装置的光能传送原理可知,本装置得以实现光能的传送,一方面有赖于抛物线形反射面这一特殊结构的几何特征;另一方面对于平行光线的入射角度也有较高的要求,即平行光线的入射方向与公共轴线相平行时,本装置才能得到较理想的光能传送效果。基于这一特点,如图6所示,本发明还在该装置上进一步设计有光源追踪装置140。该光源追踪装置适用于上述第一至第十一实施例中任意一种利用抛物面镜传送光能的装置。
由于,光源追踪装置140在太阳能发电等领域已广泛使用,是一种现已成熟的技术,在此我们只做大概的介绍。一般来说,光源追踪装置140包括有两种形式:主动追踪形式和被动追踪形式。
所谓主动追踪形式的光源追踪装置140一般由控制电路、控制软件、光学传感器、马达、传动装置以及支持结构所构成。该马达以及传动装置是安装在支持结构上的。该控制电路和控制软件接收来自光学传感器的光源位置讯号后,驱动该马达以及传动装置,使得本专利所设计的光能传送装置的公共轴线始终对准光源。
所谓被动追踪形式的光源追踪装置140一般由控制电路、控制软件、马达、传动装置以及支持结构所构成。该马达以及传动装置是安装在该支持结构上的。该控制软件内载有该光源移动的时间和位置的轨迹方程式,经由该控制电路和控制软件,驱动该马达以及传动装置,使得本专利所设计的光能传送装置的公共轴线始终对准光源。
实施例十三:
前述第一至第十一实施例给出的是若干不同形式的光能传送装置。这些光能传送装置可以实现对入射的平行光进行汇聚,增大平行光束能量密度的目的。为了合理利用这种能量密度强大的平行光束,本实施例中还进一步设计有光能转化装置。该光能转化装置可以是光能-热能转化装置、光能-电能转化装置、光能-化学能转化装置、光能-生质能转化装置或光的热能-电能转化装置。
更具体的说,该光能转化装置可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。由于,这些能量转化装置均为其他技术领域业已成熟的能量转化技术,所以在此就不再赘述其相关设备结构。
实施例十四:
另外,本发明的光能传送装置所汇聚的光束不仅可以如第十三实施例那样转化为其他能量加以应用,也可以直接接入影像接收装置,进行影像拍摄或观察。因此,本实施例在前述第一至第十一实施例的基础上还设置有影像接收装置。该影像接收装置可以为光学底片、光学成像装置或人眼。这里,人眼作为人体的视觉器官,可以直接通过本装置所汇聚的光束进行观测,从而起到扩大人眼观察视野的目的;在夜间,也有助于人眼更清楚地观察昏暗的物体。
实施例十五:
在本实施例中,该光能传送装置在第三、第五、第七、第九实施例的基础上还设置有光能传导输送装置12,用以将汇聚的高能量密度光束传递到目标地点。该光能传导输送装置12可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型和光导纤维型四种形式。
该反射镜型光能传导输送装置12包括至少一个可移动、旋转、调整角度的反射镜。该反射镜设置在所述孔隙的公共轴线方向上。通过调整该反射镜的角度和方位,可以将该汇聚后的平行光束依照指示照射到目标地点。
该直管道型光能传导输送装置12由若干直管和若干反射镜构成。所述反射镜设置在直管之间的衔接处,以保证汇聚后的平行光束在各直管内平行于直管方向传输。最终将汇聚后的平行光束传输到目标地点。另外,该管道最佳的是真空管道。
该弯曲管道型光能传导输送装置12由若干弯管连接构成。在该各个弯管内壁上镀有高反光物质,使得汇聚后的平行光束可以在弯曲管道内通过反射传输到目标地点。同上,该管道最佳的是真空管道。
该光导纤维型光能传导输送装置12由若干光导纤维并行设置,形成光导纤维束。通过该光导纤维束将汇聚后的平行光束传输到目标地点。
实施例十六:
参见前述第十三、第十四实施例,该第十六实施例是在第十五实施例的基础上,在光能传导输送装置12的目标地点设置有光能转化装置、影像接收装置、待加工物体、光能分散装置。
所述光能转化装置可以是光能-热能转化装置、光能-电能转化装置、光能-化学能转化装置、光能-生质能转化装置或光的热能-电能转化装置。更具体的说,该光能转化装置可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。
所述影像接收装置可以是光学底片、光学成像装置或人眼。
所述待加工物体可以是待切割物、待粉碎物、待融解物、待熔融物或待穿孔物。这里,只要该光能传送装置所汇聚的光束能量密度足够强,就可以实现对待加工物体的切割、粉碎、熔融或穿孔。
所述光能分散装置可以把照射到该装置上的强光分散开来,成为能量密度较低的定向或是非定向光线。该光能分散装置可以是不平行于目标地点输出光束的反光面或是凹凸不平的反光物。这样,可以实现光能的远途传输,为目标地点提供照明光源。
实施例十七:
前述第一至第十一实施例所设计的光能传送装置主要是以汇聚光能为目的的光能传送装置。但事实上,本专利所设计的光能传送装置不仅能够用以汇聚光能,还可以利用该设计结构实现光能的分散。本实施例即给出了一种基于本发明光能传送装置结构的光能分散装置。
如图7所示,该装置在第一实施例的基础上,在所述抛物线凹面反射镜2的顶点5处设有孔隙9。在沿该孔隙9的公共轴线方向上设有一个光源80。
该光源80发出的光线8通过孔隙9照射在所述抛物线凸面反射镜1的凸反射面上,再由该凸反射面将该光线8反射到抛物线凹面反射镜2的凹反射面上。经过如此在两个反射面之间反射,最终该光线8由抛物线凹面反射镜2的凹反射面反射,以平行于公共轴线4的方向射出,从而实现光线的分散。
实施例十八:
第十八实施例是在第十七实施例的基础上,对该光能分散装置进行改造,进一步限定所述光源80为反光物体、发光物体、影像发射装置、自然光源或人造光源。其中,通过将影像发射装置作为光源设置使得该光能分散装置可以实现投影仪或是显微镜的工作目的。
实施例十九:
为了增强该光能传送装置中各个反射镜的反射面的光线反射能力,减小光能在本装置中由于多次反射所造成的光能损耗,或是基于过滤特定波长的光线的考虑。本实施例在第一至第十一实施例以及第十七实施例的基础上,进一步限定其中各个反射镜的反射面材料是全反射镀膜或滤光反射镀膜。由于,全反射镀膜和滤光反射镀膜均为现已广泛采用的光学反射材料,因此就不再做更详细的介绍。
实施例二十:
由于,本发明所设计的光能传送装置的光能汇聚能力很强,特别是在接近反射镜顶点的位置光能量密度最强。高能量密度的光能很容易造成反射镜由于升温而产生形变,从而严重影响本装置的能量汇聚效果。针对这一问题,本实施例在第一至第十一实施例以及第十七实施例的基础上,在各个反射镜的顶点位置还设置冷却系统。该冷却系统可采用风冷、水冷或其它的冷却方式对反射镜的反射面进行降温,以维持反射面的抛物线形状不致于受热后变形。
实施例二十一:
如图8所示,本实施例中,该光能传送装置在前述第一至第十一实施例的基础上,还进一步设有至少一个光学透镜50。对于其中第一、第二、第四、第六、第八、第十、第十一实施例,这种在所述抛物线凹面反射镜的顶点处未开设有孔隙的光能传送装置,该光学透镜50一般可以设置在抛物线凹面反射镜的顶点上方。而对于如第三、第五、第七、第九实施例,这种在所述抛物线凹面反射镜的顶点处开设有孔隙的光能传送装置,该光学透镜50即可以选择设置在该孔隙的上方,也可以选择设置在该孔隙的下方。该光学透镜50的轴心与前述公共轴线重合。
这里,在上述光能传送装置结构的基础上进一步设置光学透镜50主要目的在于防止该光能传送装置因所述各个抛物线反射镜本身加工形状的误差,影响该装置最终的光能传送效果。通过设置这样的光学透镜50,该光能传送装置可以进一步对被传送的光能起到汇聚作用,从而消除上述误差的影响。
所述光学透镜50具体可以采用凸透镜或菲涅尔透镜来实现。
同时,我们还可以在该光学透镜50背光面的焦点处设置有前面提到过的光能转化装置,以进一步利用所汇聚的光能。该光能转化装置具体可以采用太阳能光伏电池、半导体温差发电装置、太阳能光伏电池附加半导体温差发电装置、导热流体传送管线、热导管、锅炉、热对流涡轮发电机、炉灶、热交换装置、化学反应槽或生物反应槽等能量转化装置。
另外,对于以第三、第五、第七、第九实施例这种在所述抛物线凹面反射镜的顶点处开设有孔隙的光能传送装置为基础的本实施例实施结构,在该光学透镜50背光面的焦点处还可以设置有前面提到过的待加工物体。所述待加工物体可以是待切割物、待粉碎物、待融解物、待熔融物或待穿孔物。
实施例二十二:
对于前述第七实施例所述实施方案而言,如图9所示,当其中柱状的抛物线反射镜长度较长时,这样在其长条形孔隙下方所设置的再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10如果仅采用一对设计,则需要这对再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10的体积较大,这就给该对再聚光反射镜的制作成本和制作工艺提出了难题。因此,较为合理的实施方案是在该长条形孔隙下方并排设置有若干对小型的再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10。而这种实施方式的问题在于,并排设置的若干对再聚光抛物线反射镜14和再聚光抛物线凹面反射镜10将光线最终汇聚为若干条汇聚光线,而非一条集中的汇聚光线。
为了使这若干条汇聚光线能够最终汇聚为一条集中的汇聚光线,本实施例给出了一种新的实施方案。如图9所示,在前述第七实施例的基础上,本实施例在各个再聚光抛物线凹面反射镜10所开孔隙11下方还设有光能传导输送装置12,用以将汇聚光线8传递到目标地点。在所述的目标地点还设置再聚光装置40。所述目标地点再聚光装置可以是凸透镜、菲涅尔透镜、抛物面镜或是第一至第十一实施例中所述的利用抛物面镜传送光能的装置,以将若干条汇聚光线汇聚为一条集中的汇聚光线;或是将若干条汇聚光线再次汇聚在一焦点或焦点线上。
参见前述第十五实施例,该光能传导输送装置12可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型和光导纤维型四种形式。
该反射镜型光能传导输送装置12包括至少一个可移动、旋转、调整角度的反射镜。该反射镜设置在所述孔隙的公共轴线方向上。通过调整该反射镜的角度和方位,可以将该汇聚后的平行光束依照指示照射到目标地点。
该直管道型光能传导输送装置12由若干直管和若干反射镜构成。所述反射镜设置在直管之间的衔接处,以保证汇聚后的平行光束在各直管内平行于直管方向传输。最终将汇聚后的平行光束传输到目标地点。另外,该管道最佳的是真空管道。
该弯曲管道型光能传导输送装置12由若干弯管连接构成。在该各个弯管内壁上镀有高反光物质,使得汇聚后的平行光束可以在弯曲管道内通过反射传输到目标地点。同上,该管道最佳的是真空管道。
该光导纤维型光能传导输送装置12由若干光导纤维并行设置,形成光导纤维束。通过该光导纤维束将汇聚后的平行光束传输到目标地点。
实施例二十三:
如图10及图11所示,在实际应用中,本发明所设计的这种光能传送装置不仅可以单个独立使用,还可以由若干前述第一至第十一实施例以及第二十一实施例所述装置中的一种或几种组合形成光能传送装置阵列。这样可以更大规模的对光能进行利用。
另外,在上述以阵列方式实施的光能传送装置阵基础上还可以进一步增加光源追踪装置,以使该光能传送装置阵能够实时的跟踪光源方向,增大其光线汇聚效果。该光源追踪装置的具体结构在前述第十二实施例中已作详细介绍,在此就不再重复。
实施例二十四:
与前述第二十二实施例具有相似的问题,所述第二十三实施例组合形成的光能传送装置阵列中各个光能传送装置分别汇聚光线形成若干条汇聚光线,而非一条集中的汇聚光线,因此未能充分利用所汇聚的光能。
如图11所示,本实施例参考了第二十二实施例中所给出的再聚光方法,给出了一种针对光能传送装置阵列的再聚光实施方案。在阵列中,各个光能传送装置的汇聚光线出口处还设有光能传导输送装置12,用以将汇聚光线传递到目标地点。在所述的目标地点还设置再聚光装置。所述目标地点再聚光装置可以是凸透镜、菲涅尔透镜、抛物面镜或是第一至第十一实施例中所述的利用抛物面镜传送光能的装置,以将若干条汇聚光线汇聚为一条集中的汇聚光线。
参见前述第十五实施例,该光能传导输送装置12可以采用反射镜型、直管道型、弯曲管道型和光导纤维型四种形式。
该反射镜型光能传导输送装置12包括至少一个可移动、旋转、调整角度的反射镜。该反射镜设置在所述孔隙的公共轴线方向上。通过调整该反射镜的角度和方位,可以将该汇聚后的平行光束依照指示照射到目标地点。
该直管道型光能传导输送装置12由若干直管和若干反射镜构成。所述反射镜设置在直管之间的衔接处,以保证汇聚后的平行光束在各直管内平行于直管方向传输。最终将汇聚后的平行光束传输到目标地点。另外,该管道最佳的是真空管道。
该弯曲管道型光能传导输送装置12由若干弯管连接构成。在该各个弯管内壁上镀有高反光物质,使得汇聚后的平行光束可以在弯曲管道内通过反射传输到目标地点。同上,该管道最佳的是真空管道。
该光导纤维型光能传导输送装置12由若干光导纤维并行设置,形成光导纤维束。通过该光导纤维束将汇聚后的平行光束传输到目标地点。
另外,应当指出的是本实施例中所述的各个光能传送装置,主要针对的应该是如第三、第五、第七、第九等实施例中所给出的光能传送装置。在这些光能传送装置中均开设有用以输出汇聚光线的孔隙。
综上所述,本发明设计了一种全新形式的利用抛物面镜传送光能的装置。由本发明所列举的众多实施例不难看出,这种利用抛物面镜传送光能的装置的应用范围之广,结构变化之繁。总结本发明的设计要点在于通过设置相对的抛物线形反射面镜对,利用抛物线本身的几何特性实现光能的传送。因此,本领域一般技术人员在这样的设计思想下,所做的任何不具有创造性的改造均应视为在本发明的保护范围之内。

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本发明提供了一种利用抛物面镜传送光能的装置,包括至少一抛物线凸面反射镜、至少一抛物线凹面反射镜;所述抛物线凸面反射镜的凸面为抛物线形的反射面,所述抛物线凹面反射镜的凹面为抛物线形的反射面;所述抛物线凸面反射镜与抛物线凹面反射镜的反射面相对设置,且两个反射面的抛物线形呈相似形;该抛物线凹面反射镜的反射面几何尺寸大于该抛物线凸面反射镜的反射面几何尺寸;该两个抛物线反射镜反射面的轴线重合于公共轴线处,且。

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