專利名稱：一種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透鏡的設(shè)計方法，具體涉及ー種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)能源瀕臨枯竭，能源問題日益突出，太陽能以其儲量豐富、分布廣泛、緑色無污染的獨特優(yōu)勢備受矚目。在太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，光伏發(fā)電技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。聚光光伏是第三代光伏系統(tǒng)，以相對廉價的透鏡部分替代昂貴的太陽能電池，提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率，降低了系統(tǒng)成本。聚光光伏系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，但也存在一些問題需要解決，如用傳統(tǒng)菲涅爾透鏡進行聚光，電池表面聚光分布不均，導致電池內(nèi)部串聯(lián)電阻損耗增大，電池轉(zhuǎn)化效率下降，高倍聚光產(chǎn)生的局部熱點會損傷電池，影響電池壽命；而引入二次聚光裝置改善聚光分布，不僅增加系統(tǒng)成本，而且使系統(tǒng)組裝調(diào)試變得復(fù)雜，不利于實際應(yīng)用，傳統(tǒng)菲涅爾透鏡的設(shè)計方法均基于同軸設(shè)計，所有光線向透鏡中心軸位置聚集，致使焦平面上中心光強極大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決傳統(tǒng)菲涅爾透鏡的設(shè)計方法均基于同軸設(shè)計，所有光線向透鏡中心軸位置聚集，致使焦平面上中心光強極大的問題，進而提出一種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述方法的具體步驟如下步驟一、確定透鏡尺寸L、焦斑尺寸U、透鏡環(huán)帶齒寬W、材料折射率n 由上述參數(shù)求出透鏡的環(huán)帶總數(shù)N和幾何聚光比C，N和C分別滿足方程
權(quán)利要求
1.一種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法，其特征在于所述ー種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法的具體步驟如下 步驟一、確定透鏡尺寸L、焦斑尺寸U、透鏡環(huán)帶齒寬W、材料折射率n 由上述參數(shù)求出透鏡的環(huán)帶總數(shù)N和幾何聚光比C，N和C分別滿足方程 N = 42 L/w(I) C = (L/L0)2(2)； 步驟ニ、確定透鏡焦距f :透鏡焦距f滿足f/2L >0.4； 步驟三、求解透鏡具體參數(shù) 步驟三(一)計算透鏡環(huán)帶設(shè)計所需的參數(shù)，光軸坐標偏移量s和離軸聚焦焦距F，s和F分別滿足方程 s = LL0/(L-2L0)(3) F = Lf/(L-2L0)(4)； 步驟三(ニ)、計算透鏡各個環(huán)帶的曲率半徑rj滿足方程
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法，其特征在于步驟八中制作透鏡的方式為機械加工制作透鏡實體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法，其特征在于步驟八中制作透鏡的方式為光學加工制作透鏡實體。
全文摘要
一種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法，它涉及一種透鏡的設(shè)計方法，具體涉及一種均勻會聚菲涅爾透鏡的設(shè)計方法。本發(fā)明為解決傳統(tǒng)菲涅爾透鏡的設(shè)計方法均基于同軸設(shè)計，所有光線向透鏡中心軸位置聚集，致使焦平面上中心光強極大的問題。本發(fā)明的具體步驟為通過方程對透鏡參數(shù)進行求解，對透鏡性能進行初步檢測，檢測透鏡各環(huán)帶第一傾角是否小于最小臨界角，調(diào)整均勻光斑輸出位置，重新執(zhí)行；基于光線追跡原理，利用光學仿真軟件對透鏡聚光性能進行研究，獲得輸出面上照度分布數(shù)據(jù)，進而得到透鏡的聚光效率、聚光分布均勻度等參數(shù)；輸出透鏡最終參數(shù)，根據(jù)參數(shù)制作模具，然后得到透鏡實體。本發(fā)明用于設(shè)計菲涅爾透鏡。
文檔編號G02B3/08GK102645686SQ20121015479
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉永強, 崔崢, 申作春, 魯建業(yè) 申請人:哈爾濱工業(yè)大學