专利名称：一种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种透镜的设计方法，具体涉及ー种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法。
背景技术：
传统能源濒临枯竭，能源问题日益突出，太阳能以其储量丰富、分布广泛、緑色无污染的独特优势备受瞩目。在太阳能应用领域，光伏发电技术具有良好的发展前景。聚光光伏是第三代光伏系统，以相对廉价的透镜部分替代昂贵的太阳能电池，提高了系统转化效率，降低了系统成本。聚光光伏系统优势明显，但也存在一些问题需要解决，如用传统菲涅尔透镜进行聚光，电池表面聚光分布不均，导致电池内部串联电阻损耗增大，电池转化效率下降，高倍聚光产生的局部热点会损伤电池，影响电池寿命；而引入二次聚光装置改善聚光分布，不仅增加系统成本，而且使系统组装调试变得复杂，不利于实际应用，传统菲涅尔透镜的设计方法均基于同轴设计，所有光线向透镜中心轴位置聚集，致使焦平面上中心光强极大。
发明内容
本发明为解决传统菲涅尔透镜的设计方法均基于同轴设计，所有光线向透镜中心轴位置聚集，致使焦平面上中心光强极大的问题，进而提出一种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法。本发明为解决上述问题采取的技术方案是本发明所述方法的具体步骤如下步骤一、确定透镜尺寸L、焦斑尺寸U、透镜环带齿宽W、材料折射率n 由上述參数求出透镜的环带总数N和几何聚光比C，N和C分别满足方程
权利要求
1.一种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法，其特征在于所述ー种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法的具体步骤如下 步骤一、确定透镜尺寸L、焦斑尺寸U、透镜环带齿宽W、材料折射率n 由上述參数求出透镜的环带总数N和几何聚光比C，N和C分别满足方程 N = 42 L/w(I) C = (L/L0)2(2)； 步骤ニ、确定透镜焦距f :透镜焦距f满足f/2L >0.4； 步骤三、求解透镜具体參数 步骤三(一)计算透镜环带设计所需的參数，光轴坐标偏移量s和离轴聚焦焦距F，s和F分别满足方程 s = LL0/(L-2L0)(3) F = Lf/(L-2L0)(4)； 步骤三(ニ)、计算透镜各个环带的曲率半径rj满足方程
2.根据权利要求I所述ー种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法，其特征在于步骤八中制作透镜的方式为机械加工制作透镜实体。
3.根据权利要求I所述ー种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法，其特征在于步骤八中制作透镜的方式为光学加工制作透镜实体。
全文摘要
一种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法，它涉及一种透镜的设计方法，具体涉及一种均匀会聚菲涅尔透镜的设计方法。本发明为解决传统菲涅尔透镜的设计方法均基于同轴设计，所有光线向透镜中心轴位置聚集，致使焦平面上中心光强极大的问题。本发明的具体步骤为通过方程对透镜参数进行求解，对透镜性能进行初步检测，检测透镜各环带第一倾角是否小于最小临界角，调整均匀光斑输出位置，重新执行；基于光线追迹原理，利用光学仿真软件对透镜聚光性能进行研究，获得输出面上照度分布数据，进而得到透镜的聚光效率、聚光分布均匀度等参数；输出透镜最终参数，根据参数制作模具，然后得到透镜实体。本发明用于设计菲涅尔透镜。
文档编号G02B3/08GK102645686SQ20121015479
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者刘永强, 崔峥, 申作春, 鲁建业 申请人:哈尔滨工业大学