一种高倍聚光玻璃透镜及其加工方法与流程

本发明涉及一种聚光玻璃透镜及其加工方法，特别是涉及一种高倍聚光玻璃透镜及其加工方法。

背景技术：

太阳能光伏作为一种可持续使用的清洁能源，众多可再生能源中具有非常重要的地位。但是，目前市场上的光伏产品经过多年的发展，光电转换效率均已接近其理论值，需要使用高倍聚光玻璃透镜来提高聚光效率，进而提高光电转换效率，达到降低太阳电池发电成本的效果。

现有的高倍聚光玻璃透镜主要由具有菲涅尔结构透镜制成，如申请号为cn201020574234.4的专利公开了一种高倍聚光的菲涅尔组合透镜，是由四块、九块、n的平方块菲涅尔透镜构成长度和宽度方向透镜的数量相等的菲涅尔组合透镜。该专利通过应用多个小直径的菲涅尔透镜合并应用，代替大直径的菲涅尔透镜，达到降低菲涅尔透镜制作成本的效果。但该专利的菲涅尔透镜为单层透镜，聚光效率低。

技术实现要素：

本发明提供了一种高倍聚光玻璃透镜及其加工方法，以至少解决现有技术中透镜聚光效率低的问题。

本发明提供了一种高倍聚光玻璃透镜，所述高倍聚光玻璃透镜包括菲涅尔有机玻璃透镜、菲涅尔钢化玻璃透镜、固定框和硅胶密封垫；所述菲涅尔有机玻璃透镜、菲涅尔钢化玻璃透镜为圆形透镜，所述菲涅尔有机玻璃透镜一面为光面，一面具有菲涅尔结构，所述菲涅尔钢化玻璃透镜一面为光面，一面具有菲涅尔结构，所述菲涅尔有机玻璃透镜、菲涅尔钢化玻璃透镜的菲涅尔结构具有16-20层同心圆纹路，所述固定框为环形筒状结构，所述固定框边缘具有向内的凸缘结构，所述固定框通过硅胶密封垫套在菲涅尔有机玻璃透镜外侧，所述固定框通过硅胶密封垫套在菲涅尔钢化玻璃透镜外侧，所述菲涅尔有机玻璃透镜的光面朝向透镜结构外侧，所述菲涅尔钢化玻璃透镜具有菲涅尔结构面朝向透镜结构外侧，所述菲涅尔有机玻璃透镜与所述菲涅尔钢化玻璃透镜之间设有空隙；所述高倍聚光玻璃透镜还包括气阀，所述气阀安装在固定框上，所述气阀与空隙连通，通过气阀向所述空隙中填充惰性气体；所述菲涅尔有机玻璃透镜的光面设有硬性涂层，所述硬性涂层外侧还设有防污涂层。

进一步地，所述惰性气体为氦气。

进一步地，所述菲涅尔有机玻璃透镜为pmma材质。

进一步地，所述防污涂层为防静电超亲水纳米涂层。

进一步地，所述固定框为铝合金材质。

进一步地，所述菲涅尔有机玻璃透镜、所述菲涅尔钢化玻璃透镜与固定框接触处设有光学胶。

更进一步地，所述光学胶为有机硅凝胶。

进一步地，所述硅胶密封垫内侧设有反光涂层。

进一步地，所述菲涅尔有机玻璃透镜光面为球面结构。

本发明的另一目的在于提供一种上述玻璃透镜的加工方法，通过下述步骤实现：

步骤一：取有机玻璃板，通过热压机热压成型，形成一面为光面，一面具有菲涅尔结构的菲涅尔有机玻璃透镜；

步骤二：取菲涅尔有机玻璃透镜，采用单面喷涂方式在光面形成硬性涂层，并在60-90℃的烘箱中加热干燥5-20min；

步骤三：取玻璃板，在600-780℃下进行钢化及热压，形成一面为光面，一面具有菲涅尔结构的菲涅尔钢化玻璃透镜，并通过平面抛光机对菲涅尔钢化玻璃透镜的光面进行抛光，使用激光玻璃切割机对钢化玻璃透镜具有菲涅尔结构面进行进一步切割；

步骤四：取菲涅尔有机玻璃透镜和菲涅尔钢化玻璃透镜，按照菲涅尔有机玻璃透镜光面朝外、菲涅尔钢化玻璃透镜光面朝内的排布方式通过硅胶密封垫套在固定框内，并利用冲压机对固定框压缩，使固定框紧密套合在菲涅尔有机玻璃透镜和菲涅尔钢化玻璃透镜的外侧，形成高倍聚光透镜，并使菲涅尔有机玻璃透镜和菲涅尔钢化玻璃透镜之间具有空隙；

步骤五：在菲涅尔有机玻璃透镜光面结构外侧通过辊涂方式涂覆防污涂料，形成防污涂层；

步骤六：取步骤五所得的高倍聚光透镜，通过固定框上的气阀抽取空隙中空气，并填充惰性气体。

本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：

1.本发明通过采用菲涅尔有机玻璃透镜、菲涅尔钢化玻璃透镜的结合，使高倍聚光玻璃透镜具有双层聚光效果，在原有透镜聚光效果的基础上，进一步提高高倍聚光玻璃透镜的聚光效果，达到较高的聚光效率；

2.本发明通过在菲涅尔有机玻璃透镜的光面涂敷硬性涂层，有效防止尘土等颗粒导致光面被刮花，使菲涅尔有机玻璃透镜具有较高的耐磨性及使用寿命，确保菲涅尔有机玻璃透镜能长时间具有较好的透光性；

3.本发明通过在菲涅尔有机玻璃透镜的光面设置防污涂层，使光面具有一定的自清洁能力，防止灰尘、油污等覆盖在光面表面，确保菲涅尔有机玻璃透镜长期具有较好的透光性，进而保证高倍聚光玻璃透镜具有较好的聚光效果；

4.本发明通过在菲涅尔有机玻璃透镜和菲涅尔钢化玻璃透镜之间设置空隙，使菲涅尔有机玻璃透镜在受到外界物体冲击时，冲击力无法传递至菲涅尔钢化玻璃透镜，利用菲涅尔有机玻璃透镜本身具有的抗冲击能力保护菲涅尔钢化玻璃透镜不受外界环境影响，进而确保高倍聚光玻璃透镜具有较长的使用寿命；

5.本发明通过在空隙中填充惰性气体来达到隔绝氧气的效果，避免氧气在太阳光的长时间照射下对菲涅尔有机玻璃透镜及硅胶密封垫产生氧化作用，防止菲涅尔有机玻璃透镜及硅胶密封垫的老化，提高高倍聚光玻璃透镜的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例高倍聚光玻璃透镜在菲涅尔有机玻璃透镜光面侧的结构示意图；

图2为本发明实施例高倍聚光玻璃透镜结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例公开了一种高倍聚光玻璃透镜，如图1、图2所示，所述高倍聚光玻璃透镜包括菲涅尔有机玻璃透镜2、菲涅尔钢化玻璃透镜3、固定框1和硅胶密封垫7；所述菲涅尔有机玻璃透镜2、菲涅尔钢化玻璃透镜3为圆形透镜，所述菲涅尔有机玻璃透镜2一面为光面，一面具有菲涅尔结构，所述菲涅尔钢化玻璃透镜3一面为光面，一面具有菲涅尔结构，所述菲涅尔有机玻璃透镜2、菲涅尔钢化玻璃透镜3的菲涅尔结构具有19层同心圆纹路，所述固定框1为环形筒状结构，所述固定框1边缘具有向内的凸缘结构，所述固定框1通过硅胶密封垫7套在菲涅尔有机玻璃透镜2外侧，所述固定框1通过硅胶密封垫7套在菲涅尔钢化玻璃透镜3外侧，所述菲涅尔有机玻璃透镜2的光面朝向透镜结构外侧，所述菲涅尔钢化玻璃透镜3具有菲涅尔结构面朝向透镜结构外侧，所述菲涅尔有机玻璃透镜2与所述菲涅尔钢化玻璃透镜3之间设有空隙4；所述高倍聚光玻璃透镜还包括气阀8，所述气阀8安装在固定框1上，所述气阀8与空隙4连通，通过气阀8向所述空隙4中填充惰性气体；所述菲涅尔有机玻璃透镜2的光面设有硬性涂层5，所述硬性涂层5外侧还设有防污涂层6。

其中，如图2所示，菲涅尔有机玻璃透镜2的光面与固定框1一侧的凸缘结构接触，朝向固定框1外侧。菲涅尔钢化玻璃透镜3具有菲涅尔结构面与固定框1另一侧的凸缘结构接触，朝向固定框1外侧。硅胶密封垫7具有弹性，固定框1紧密套合在菲涅尔有机玻璃透镜2、菲涅尔钢化玻璃透镜3外侧，使菲涅尔有机玻璃透镜2、菲涅尔钢化玻璃透镜3对硅胶密封垫7挤压，形成密封的空隙4。

本发明实施例采用菲涅尔有机玻璃透镜2、菲涅尔钢化玻璃透镜3，使高倍聚光玻璃透镜具有双层聚光效果，提高高倍聚光玻璃透镜的聚光效果，达到较高的聚光效率。此外，本发明实施例在菲涅尔有机玻璃透镜2的光面涂敷硬性涂层5和防污涂层6，有效防止尘土等颗粒导致光面被刮花，使菲涅尔有机玻璃透镜具有较高的耐磨性及使用寿命，并使光面具有一定的自清洁能力，防止灰尘、油污等覆盖在光面表面，确保菲涅尔有机玻璃透镜长期具有较好的透光性，保证高倍聚光玻璃透镜具有较好的聚光效果。本发明实施例还通过在菲涅尔有机玻璃透镜2和菲涅尔钢化玻璃透镜3之间设置空隙4，使菲涅尔有机玻璃透镜2在受到外界冲击时，冲击力无法传递至菲涅尔钢化玻璃透镜3，提高高倍聚光玻璃透镜本身的抗冲击能力，确保高倍聚光玻璃透镜具有较长的使用寿命，

本发明实施例还通过在空隙4中填充惰性气体以隔绝氧气，避免氧气与菲涅尔有机玻璃透镜2和硅胶密封垫7接触，防止菲涅尔有机玻璃透镜2和硅胶密封垫7在太阳光的长时间照射下受氧气氧化，避免菲涅尔有机玻璃透镜及硅胶密封垫的老化，进而提高高倍聚光玻璃透镜的使用寿命。

可选的，所述惰性气体为氦气。

可选的，所述菲涅尔有机玻璃透镜2为pmma材质。

其中，本发明实施例通过应用pmma作为菲涅尔有机玻璃透镜2，使菲涅尔有机玻璃透镜2具有较好的透光性，并提高菲涅尔有机玻璃透镜2抗冲击和耐磨性能。

可选的，所述防污涂层6为防静电超亲水纳米涂层。

其中，本发明实施例通过采用防静电超亲水纳米涂层作为防污涂层6，避免静电吸附使灰尘覆盖在菲涅尔有机玻璃透镜2表面，进一步提高高倍聚光玻璃透镜的自清洁能力。

可选的，所述固定框1为铝合金材质。

其中，利用铝合金具有较好的散热功能，提高高倍聚光玻璃透镜的散热能力，防止空隙4内的空气集聚过高热量。

可选的，所述菲涅尔有机玻璃透镜2、所述菲涅尔钢化玻璃透镜3与固定框1接触处设有光学胶。

其中，本发明实施例光学胶涂敷在菲涅尔有机玻璃透镜2和菲涅尔钢化玻璃透镜3边缘，与固定框1及硅胶密封垫7粘接。

特别的，所述光学胶为有机硅凝胶。

其中，本发明实施例利用有机硅凝胶的耐热性，提高高倍聚光玻璃透镜本身的耐热性能，避免因温度过高导致光学胶融化，高倍聚光玻璃透镜结构分散。

可选的，所述硅胶密封垫7内侧设有反光涂层。

其中，硅胶密封垫7内侧朝向空隙4结构，反光涂层通过反光，使部分分散光线反射回到透镜结构，减少光损失，进一步提高高倍聚光玻璃透镜的聚光效果。

可选的，所述菲涅尔有机玻璃透镜2光面为球面结构。

其中，利用球面提高菲涅尔有机玻璃透镜2表面积，进而增大透光面积，提高菲涅尔有机玻璃透镜2光通量，提高高倍聚光玻璃透镜的聚光效果。

本发明实施例的另一方面提供一种上述玻璃透镜的加工方法，通过下述步骤实现：

步骤一：取pmma板，通过热压机在120-150℃热压成型，形成一面为光面，一面具有菲涅尔结构的菲涅尔有机玻璃透镜2；

步骤二：取菲涅尔有机玻璃透镜2，采用单面喷涂方式在光面形成硬性涂层5，并在90℃的烘箱中加热干燥15min；

步骤三：取玻璃板，在680-750℃下进行钢化及热压，形成一面为光面，一面具有菲涅尔结构的菲涅尔钢化玻璃透镜3，并通过平面抛光机对菲涅尔钢化玻璃透镜3的光面进行抛光，使用激光玻璃切割机对钢化玻璃透镜3具有菲涅尔结构面进行进一步切割；

步骤四：取菲涅尔有机玻璃透镜2和菲涅尔钢化玻璃透镜3，按照菲涅尔有机玻璃透镜2光面朝外、菲涅尔钢化玻璃透镜3光面朝内的排布方式通过硅胶密封垫7套在固定框1内，并利用冲压机对固定框1压缩，使固定框1紧密套合在菲涅尔有机玻璃透镜2和菲涅尔钢化玻璃透镜3的外侧，形成高倍聚光透镜，并使菲涅尔有机玻璃透镜2和菲涅尔钢化玻璃透镜3之间具有空隙4；

步骤五：在菲涅尔有机玻璃透镜2光面结构外侧通过辊涂方式涂覆防静电超亲水纳米涂层，形成防污涂层6；

步骤六：取步骤五所得的高倍聚光透镜，通过固定框1上的气阀8抽取空隙中空气，并填充惰性气体。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。