專利名稱：一種線性菲涅爾透鏡的制備方法及其所得的菲涅爾透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
菲涅爾透鏡是一種平面“凸透鏡”，在許多應(yīng)用領(lǐng)域取代了凸透鏡，其一面為光面，另一面上設(shè)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(jié)構(gòu)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(fā)電，太陽能光熱發(fā)電，太陽能熱利用等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(jīng)過成型模具模壓制成，模具模壓的生產(chǎn)過程是間歇式的，生產(chǎn)效率較低，因而生產(chǎn)成本較高；也有用在玻璃材料上用有機硅膠復(fù)合成型的方法，其制備工藝復(fù)雜，效率低，且所得菲涅爾透鏡耐候性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是—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(xiàn)了生產(chǎn)的連續(xù)化，大幅度提高了生產(chǎn)效率。且所得菲涅爾透鏡為一體合成，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由多種層復(fù)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(fā)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(jié)約成本，玻璃原料優(yōu)選為70%-80%的生料與20-30%的熟料的混合物，所述百分比為質(zhì)量百分比。上述將玻璃原料熔融至可輥壓即可實現(xiàn)本發(fā)明，冷卻和退火的工藝參數(shù)均可參照現(xiàn)有壓延玻璃制備的工藝參數(shù)。為了提高線性菲涅爾透鏡的強度，且方便使用，優(yōu)選，退火之后還包括裁切和鋼化。鋼化的工藝參照現(xiàn)有技術(shù)中壓延玻璃的鋼化工藝即可。為了便于成型，優(yōu)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107-10ndPas ;冷卻至玻璃的粘度不小于1012dPas。本發(fā)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(nèi)應(yīng)力，優(yōu)選，玻璃退火的粘度為1013dPas-4X1014dPas，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(yōu)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(shè)備，優(yōu)選，順次包括熔融裝置、導(dǎo)流板、上壓輥、下壓輥、引導(dǎo)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(jīng)熔融裝置后，由導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(jù)實際需要計算出各個段齒紋角度的大小，計算方法參照現(xiàn)有工藝。為了使出輥的粘度達到所需，優(yōu)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/h0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(shè)在出射面上的齒紋。 上述線性菲涅爾透鏡，優(yōu)選，其總厚度為5-7mm，齒紋的齒深為l_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(jù)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l-3mm,指整個透鏡上的齒深均在此范圍內(nèi)。優(yōu)選，上述齒紋的齒根和齒尖為圓角，齒尖的圓角的半徑為O. 1-0. 5_，齒跟的圓角的半徑不大于O. 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(yōu)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(yōu)選，齒尖的圓角的半徑為O. 1-0. 5mm。為了克服線性菲涅爾透鏡上齒紋的齒根易斷裂或破損的缺陷，優(yōu)選，齒紋的齒跟為圓角。為了在克服線性菲涅爾透鏡上齒紋的齒根易斷裂或破損的缺陷同時，保證聚光效率，進一步優(yōu)選，齒跟的圓角的半徑不大于O. 2mm。本發(fā)明線性菲涅爾透鏡的制備方法簡單、易操作、可連續(xù)生產(chǎn)、材料成本低，在大幅度提高生產(chǎn)效率的同時，大幅度地降低了生產(chǎn)成本；且所得線性菲涅爾透鏡為一體合成，克服了現(xiàn)有技術(shù)中線性菲涅爾透鏡耐候性差、成本高等缺陷；用本發(fā)明制備方法所得的透鏡有很好的聚光效率。


圖I為本發(fā)明線性菲涅爾透鏡的制備方法所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明線性菲涅爾透鏡的制備方法所得線性菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2上G處放大示意圖。上述，I為熔融裝置、2為導(dǎo)流板、3為上壓棍、4為下壓棍、5為引導(dǎo)冷卻板、6為傳送裝置、7為退火窯,8為入射面,9為出射面，10為齒紋，10-1為齒尖，10-2為齒跟。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。玻璃粘度的測試參照GB 9622.6-1988。實施例I如圖I所示，本發(fā)明線性菲涅爾透鏡的制備方法的設(shè)備順次包括熔融裝置、導(dǎo)流板、上壓輥、下壓輥、引導(dǎo)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；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5mm，輥壓為lOOMPa，輥壓速度為170m/h ;輥壓之前玻璃的粘度為103dPas，輥壓之后玻璃的粘度為107dPas ;引導(dǎo)冷卻板冷卻至玻璃的粘度為1013dPas ；退火黏度為1013dPas，退火時間為15分鐘。透明材經(jīng)熔融裝置后，由導(dǎo)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(dǎo)冷卻板上冷卻后，由傳送裝置送入退火窯進行退火。玻璃原料為含鐵量不大于150ppm的超白玻璃粉碎物(購自南京遠鴻特種玻璃有限公司的太陽能光伏玻璃)20%與上述超白玻璃原材料80%的混合物，所述百分比為質(zhì)量百分比。退火之后所得的線性菲涅爾透鏡為一帶狀物，可根據(jù)需要裁切成所需大小。所得線性菲涅爾透鏡如圖2、3所示，所得的線性菲涅爾透鏡包括入射面、出射面和設(shè)在出射面上的齒紋；其總厚度為5mm,齒紋的齒深為l-3mm。所述齒紋的齒根和齒尖為圓角，齒尖的圓角的半徑為O. 1-0. 5mm,齒跟的圓角的半徑不大于O. 2_。所得透鏡為一體成型，具有很好的聚光效果和很強的耐候性。實施例2如圖I所示，本發(fā)明線性菲涅爾透鏡的制備方法的設(shè)備順次包括熔融裝置、導(dǎo)流板、上壓輥、下壓輥、引導(dǎo)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；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7mm，輥壓為lOOMPa，輥壓速度為150m/h ;輥壓之前玻璃的粘度為105dPas，輥壓之后玻璃的粘度為10ndPas ;引導(dǎo)冷卻板冷卻至玻璃的粘度為1013dPas ；退火黏度為4X 1014dPas，退火時間為15分鐘。玻璃經(jīng)熔融裝置后，由導(dǎo)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(dǎo)冷卻板上冷卻后，由傳送裝置送入退火窯進行退火。玻璃原料為透明浮法玻璃碎玻璃渣30%與上述透明浮法玻璃原材料70%，所述百分比為質(zhì)量百分比。退火之后所得的線性菲涅爾透鏡為一帶狀物，可根據(jù)需要裁切成所需大小。所得線性菲涅爾透鏡如圖2、3所示，所得的線性菲涅爾透鏡包括入射面、出射面和設(shè)在出射面上的齒紋；其總厚度為7mm,齒紋的齒深為l-3mm。所述齒紋的齒根和齒尖為圓角，齒尖的圓角的半徑為O. 1-0. 5mm,齒跟的圓角的半徑不大于O. 2_。所得透鏡為一體成型，具有很好的聚光效果和較強的耐候性。上述實施例所得的線性菲涅爾透鏡較之亞克力材料模壓的菲涅爾透鏡，材料成本低，強度高，耐風(fēng)沙侵襲，而且長時間使用不會老化變色，透過率不會下降。較之硅膠玻璃復(fù)合材料制作的菲涅爾透鏡，生產(chǎn)效率高，材料成本低。
權(quán)利要求
1.一種線性菲涅爾透鏡的制備方法，其特征在于順次包括如下步驟將玻璃原料熔融、輥壓、冷卻和退火。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于退火之后還包括裁切和鋼化。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于熔融后、輥壓之前玻璃的粘度為103-105dPas，輥壓之后玻璃的粘度為107-10ndPas，冷卻至玻璃的粘度不小于1012dPas。
4.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于玻璃退火時的粘度為1013dPas-4X1014dPas,退火時間不小于10分鐘。
5.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于玻璃原料為含鐵量不大于150ppm的超白玻璃原料。
6.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于其設(shè)備順次包括熔融裝置、導(dǎo)流板、上壓輥、下壓輥、引導(dǎo)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；玻璃經(jīng)熔融裝置后，由導(dǎo)流板流入上壓輥和下壓輥之間壓制，壓制后的玻璃落在引導(dǎo)冷卻板上冷卻后，由傳送裝置送入退火窯進行退火。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述上壓輥和/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，輥壓速度為100_200m/h。
8.權(quán)利要求I至7任意一項所述的方法所得的線性菲涅爾透鏡包括入射面、出射面和設(shè)在出射面上的齒紋。
9.如權(quán)利要求8所述的線性菲涅爾透鏡，其特征在于其總厚度為5-7mm，齒紋的齒深為 l_3mm。
10.如權(quán)利要求8所述的線性菲涅爾透鏡，其特征在于其特征在于所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. 2_。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線性菲涅爾透鏡的制備方法及其所得的菲涅爾透鏡。本發(fā)明制備方法，順次包括如下步驟將玻璃原料熔融、輥壓、冷卻和退火。本發(fā)明制備方法所得的線性菲涅爾透鏡包括入射面、出射面和設(shè)在出射面上的齒紋。本發(fā)明線性菲涅爾透鏡的制備方法簡單、易操作、可連續(xù)生產(chǎn)、且適合任何可制備線性菲涅爾透鏡的玻璃材料，在大幅度提高生產(chǎn)效率的同時，大幅度地降低了生產(chǎn)成本；且所得線性菲涅爾透鏡為一體合成，克服了現(xiàn)有技術(shù)中線性菲涅爾透鏡耐候性差、成本高等缺陷；用本發(fā)明制備方法所得的透鏡有很好的聚光效率。
文檔編號G02B3/08GK102809770SQ20121027858
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者朱峰, 鄧運明, 周華 申請人:南京索爾玻璃科技有限公司