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德州菲涅尔透镜项目获727万无偿资金扶持

2013-07-25 10:13
Timeless落尘
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  6.6照明光学--菲涅尔透镜准直器

  通常,菲涅尔透镜是球型表面形状切割而成,为了最大限度降低成像时图象光学象差。透镜能够较好地将理想的点光源校准成平行光源。

  在现实生活中,没有光源是真正的点光源,然而固体态发光器如LED就非常小,因此只要透镜和LED之间的距离适当,就可以当成点光源。因此菲涅尔透镜能够校准LED输出光线为平行光。

  而传统的白炽光源产生大量辐射热量,从而限制了塑料光学材料在非常接近光源处的应用。由于LED产生的大部分热是可传导的,就可以比较容易应用塑料光学透镜。

  当需要将LED发光体的束光源校准为更宽广的角度范围时候,最常见的做法就是使用反射镜与菲涅尔透镜相结合从而减少光学部件使用量。

  7.国内外研究与发展情况

  国外进展:国际上有人研制大型菲涅尔透镜,试图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅尔透镜是平面化的聚光镜,重量轻,价格比较低,也有点聚焦和线聚焦之分,一般由有机玻璃或其它透明塑料制成,也有用玻璃制作的,主要用于聚光太阳电池发电系统。

  国内进展:我国从70年代直至90年代,对用于太阳能装置的菲涅尔透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面积的柔性透明塑料菲涅尔透镜,也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅尔透镜,结果都不大理想。近来,有人采用模压方法加工线性玻璃菲涅尔透镜,但精度不够,尚需提高。 还有两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器,虽然尚未获得实际应用,但具有一定启发性。一种是光导纤维聚光器,它由光导纤维透镜和与之相连的光导纤维组成,阳光通过光纤透镜聚焦后由光纤传至使 用处。另一种是荧光聚光器,它实际上是一种添加荧光色素的透明板(一般为有机玻璃),可吸收太阳光中与荧光吸收带波长一致的部分,然后以比吸收带波长更长的发射带波长放出荧光。放出的荧光由于板和周围介质的差异,而在板内以全反射的方式导向平板的边缘面,其聚光比取决于平板面积和边缘面积之比,很容易 达到10~100倍,这种平板对不同方向的入射光都能吸收,也能吸收散射光,不需要跟踪太阳。

  8.结语

  菲涅尔透镜与传统的透镜相比,具有面积大、重量轻、价格比较低、轻便易携带等优点,是一种应用十分广泛的光学元件,其设计和制造涉及到多个技术领域,包括光学工程,高分子材料工程,CNC机械加工,金刚石车削工艺,镀镍工艺;模压、注塑、浇铸等制造工艺。因此,大型、高精密菲涅尔透镜的设计、开发和生产成为目前国内外生产部门技术发展的主要方向。

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