一种高效大尺寸短焦距菲涅耳透镜的制作方法

本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种高效大尺寸短焦距菲涅耳透镜。

背景技术：

菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件，已经广泛应用于聚光光伏系统中，是国际上研究的热点.根据光学原理，采用传统光折射原理设计的菲涅尔透镜，在焦距一定时距离透镜中心越远，锯齿角度越大，反射损耗也随之增加.大尺寸菲涅尔透镜为减小反射损耗，需要增加焦距，使聚光太阳能系统整体尺寸变大，因此增加了控制难度和系统成本.从菲涅尔透镜应用角度考虑，平基面的菲涅尔镜使用一般设计方法，在透镜的焦径比大于1.1时才有较高的光学效率(85％左右)，尤其是平面朝外的透镜。这样针对大口径透镜，其焦距、系统纵向尺寸就会随之增大，因此设计高光学效率、短焦距、高聚光比的大尺寸菲涅尔透镜具有重要意义。虽然弧形基面螺纹透镜适合尺寸较大而焦距较小的透镜，但加工难度较大。

技术实现要素：

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种高效大尺寸短焦距菲涅耳透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括两个折射区、两个全反区和一个中心区；所述中心区设置在透镜本体中部；所述折射区紧靠中心区对称设置；所述全反区对称设置在透镜本体最两端；所述中心区为平凸透镜；所述折射区为应用光折射原理的圆环锯齿；所述全反区为应用全反射原理的圆环锯齿。

进一步的，中心区透镜直径为40mm，曲率半径为100.450mm。

进一步的，折射区固定锯齿宽度为2mm。

进一步的，全反区固定锯齿高度为3mm。

本发明的优点在于：本发明采用分区方法设计了高效、短焦距、高聚光比的菲涅尔透镜，把大尺寸圆形或方形菲涅尔透镜分成中心区、折射区及全反区。其中中心区为平凸透镜；折射区为应用光折射原理的圆环锯齿；全反区为应用全反射原理的圆环锯齿。本发明的菲涅尔透镜在缩小焦径比的同时具有高聚光比、高聚光效率、厚度薄、加工容易等优点，同时提高了聚光太阳能电池效率并降低了系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1示出了根据本发明实施方式的一种高效大尺寸短焦距菲涅耳透镜。

附图标记：1、折射区；2、全反区；3、中心区；4、透镜本体。

具体实施方式

在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便于对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好地理解。

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

如图1所示，本发明提供一种高效大尺寸短焦距菲涅耳透镜，包括透镜本体4，所述透镜本体4包括两个折射区1、两个全反区2和一个中心区3；所述中心区3设置在透镜本体4中部；所述折射区1紧靠中心区3对称设置；所述全反区2对称设置在透镜本体4最两端；所述中心区3为平凸透镜；所述折射区1为应用光折射原理的圆环锯齿；所述全反区2为应用全反射原理的圆环锯齿。

根据本发明的一个方面，中心区3透镜直径为40mm，曲率半径为100.450mm。

根据本发明的一个方面，折射区1固定锯齿宽度为2mm。

根据本发明的一个方面，全反区2固定锯齿高度为3mm。

本发明采用分区方法设计了高效、短焦距、高聚光比的菲涅尔透镜，把大尺寸圆形或方形菲涅尔透镜分成中心区3、折射区1及全反区2。其中中心区3为平凸透镜；折射区1为应用光折射原理的圆环锯齿；全反区2为应用全反射原理的圆环锯齿。本发明的菲涅尔透镜在缩小焦径比的同时具有高聚光比、高聚光效率、厚度薄、加工容易等优点，同时提高了聚光太阳能电池效率并降低了系统成本。

本发明并不限于上述实例，在本发明的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本专利的保护。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种高效大尺寸短焦距菲涅耳透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括两个折射区、两个全反区和一个中心区；所述中心区设置在透镜本体中部；所述折射区紧靠中心区对称设置；所述全反区对称设置在透镜本体最两端；所述中心区为平凸透镜；所述折射区为应用光折射原理的圆环锯齿；所述全反区为应用全反射原理的圆环锯齿；本发明的菲涅尔透镜在缩小焦径比的同时具有高聚光比、高聚光效率、厚度薄、加工容易等优点，同时提高了聚光太阳能电池效率并降低了系统成本。

技术研发人员：韩崇利
受保护的技术使用者：成都中源红科技有限公司
技术研发日：2017.11.26
技术公布日：2019.06.04