[發明專利]一種線性菲涅爾透鏡的制備方法及其所得的菲涅爾透鏡

有效

• 申請號: 201210278586.9
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102809770A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 朱峰;鄧運明;周華
• 申請（專利權）人: 南京索爾玻璃科技有限公司
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 蔣家華

技術領域

本發明涉及一種線性菲涅爾透鏡的制備方法及其所得的菲涅爾透鏡。

背景技術

菲涅爾透鏡是一種平面“凸透鏡”，在許多應用領域取代了凸透鏡，其一面為光面，另一面上設有齒紋，通過這些齒紋可以達到對指定光譜范圍的光帶進行反射或折射，使透過透鏡的光線匯聚于焦點。

菲涅爾透鏡的結構一般分為圓形菲涅爾透鏡、線性菲涅爾透鏡等，其中，圓形菲涅爾透鏡則將入射的平行光匯聚成點狀焦斑，而線性菲涅爾透鏡可將入射的平行光（太陽光）匯聚成線性焦斑，在太陽能光伏發電，太陽能光熱發電，太陽能熱利用等領域具有廣泛的應用前景。

目前，菲涅爾透鏡由玻璃材料或亞克力等透明有機材料經過成型模具模壓制成，模具模壓的生產過程是間歇式的，生產效率較低，因而生產成本較高；也有用在玻璃材料上用有機硅膠復合成型的方法，其制備工藝復雜，效率低，且所得菲涅爾透鏡耐候性差。

發明內容

本發明的目的是提供一種線性菲涅爾透鏡的制備方法及其所得的菲涅爾透鏡。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種線性菲涅爾透鏡的制備方法，順次包括如下步驟：將玻璃原料熔融、輥壓、冷卻和退火。

上述線性菲涅爾透鏡的制備方法，實現了生產的連續化，大幅度提高了生產效率。且所得菲涅爾透鏡為一體合成，克服了現有技術中由多種層復合的耐候性差、成本高等缺陷。制備玻璃的原材料為生料，玻璃成品為熟料，本發明玻璃原料為生料或生料與熟料任意配比的混合物；為了節約成本，玻璃原料優選為70%-80%的生料與20-30%的熟料的混合物，所述百分比為質量百分比。

上述將玻璃原料熔融至可輥壓即可實現本發明，冷卻和退火的工藝參數均可參照現有壓延玻璃制備的工藝參數。

為了提高線性菲涅爾透鏡的強度，且方便使用，優選，退火之后還包括裁切和鋼化。

鋼化的工藝參照現有技術中壓延玻璃的鋼化工藝即可。

為了便于成型，優選，熔融后、輥壓之前玻璃的粘度為10³-10⁵dPas，輥壓之后玻璃的粘度為10⁷-10¹¹dPas；冷卻至玻璃的粘度不小于10¹²dPas。

本發明玻璃原料熔融之后便稱之為玻璃。

為了降低菲涅爾透鏡的內應力，優選，玻璃退火的粘度為10¹³dPas-4×10¹⁴dPas,退火時間不小于10分鐘。

為了提高透鏡的透光率，同時增強所得線性菲涅爾透鏡的耐候性，優選，玻璃原料為含鐵量不大于150ppm的超白玻璃原料。

上述線性菲涅爾透鏡的制備方法所用的設備，優選，順次包括：熔融裝置、導流板、上壓輥、下壓輥、引導冷卻板、傳送裝置、退火窯，其中，上壓輥和下壓輥之一為平整的光面輥，另一根為刻有齒紋的模具輥；透明材經熔融裝置后，由導流板流入上壓輥和下壓輥之間壓制，壓制后的材料落在引導冷卻板上冷卻后，由傳送裝置送入退火窯進行退火。

上述引導冷卻板通過壓縮空氣，快速冷卻從壓輥成型出來的玻璃。上述模具輥上的齒紋可根據實際需要計算出各個段齒紋角度的大小，計算方法參照現有工藝。

為了使出輥的粘度達到所需，優選，所述上壓輥和/或下壓輥為可通冷卻水的中空的輥，且上壓輥和下壓輥之間的距離為5-7mm，輥壓為80-120MPa，輥壓速度為100-200m/h。

由上述的制備方法所得的線性菲涅爾透鏡包括入射面、出射面和設在出射面上的齒紋。

上述線性菲涅爾透鏡，優選，其總厚度為5-7mm，齒紋的齒深為1-3mm。上述總厚度指:線性菲涅爾透鏡的整體厚度，即從入射面到到齒紋齒尖的距離。線性菲涅爾透鏡上齒紋的齒尖都在一個平面上。上述線性菲涅爾透鏡不僅聚光率高，而且堅固不易破損。此處齒深指所有齒紋的齒深。齒紋的角度可根據實際需要計算出，不同位置齒紋的角度、深度會有不同的需要，通常情況下，齒紋的齒尖都在一個平面上，齒深由中心到兩端逐漸減小，上述齒紋的齒深為1-3mm，指整個透鏡上的齒深均在此范圍內。

優選，上述齒紋的齒根和齒尖為圓角，齒尖的圓角的半徑為0.1-0.5mm，齒跟的圓角的半徑不大于0.2mm。

為了克服線性菲涅爾透鏡上齒紋齒尖容易破損的缺陷，優選，齒紋的齒尖為圓角。

為了在克服線性菲涅爾透鏡上齒紋齒尖易破損的缺陷的同時，保證聚光效率，進一步優選，齒尖的圓角的半徑為0.1-0.5mm。