菲涅耳透鏡發展趨勢

　　菲涅耳透鏡是透鏡的一個分支，由於它同其他的透鏡相比，具有體積小，重量輕，結構緊湊的優點，同時它擁有不遜於其它透鏡的良好聚光性和成像性能。以下對菲涅耳透鏡發展趨勢進行分析。

　　國際上有人研製大型菲涅耳透鏡，試圖用於製作太陽能聚光集熱器。菲涅耳透鏡是平面化的聚光鏡，重量輕，價格比較低，也有點聚焦和線聚焦之分，一般由有機玻璃或其它透明塑料製成，也有用玻璃製作的，主要用於聚光太陽電池發電系統。

　　我國從70年代直至90年代，對用於太陽能裝置的菲涅耳透鏡開展了研製。有人採用模壓方法加工大面積的柔性透明塑料菲涅耳透鏡，也有人採用組合成型刀具加工直徑1.5m的點聚焦菲涅耳透鏡，結果都不大理想。近來，有人採用模壓方法加工線性玻璃菲涅耳透鏡，但精度不夠，尚需提高。 還有兩種利用全反射原理設計的新型太陽能聚光器，雖然尚未獲得實際應用，但具有一定啟發性。一種是光導纖維聚光器，它由光導纖維透鏡和與之相連的光導纖維組成，陽光通過光纖透鏡聚焦後由光纖傳至使 用處。另一種是螢光聚光器，它實際上是一種添加螢光色素的透明板(一般為有機玻璃)，可吸收太陽光中與螢光吸收帶波長一致的部分，然後以比吸收帶波長更長的發射帶波長放出螢光。放出的螢光由於板和周圍介質的差異，而在板內以全反射的方式導向平板的邊緣面，其聚光比取決於平板面積和邊緣面積之比，很容易 達到10一100，這種平板對不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟蹤太陽。

　　在光學系統中，應用菲涅耳透鏡的作用就是將光線從相對較大的區域面積轉換成相當小的面積上，這種透鏡也被稱做集光器或聚光器。

　　在太陽聚光領域，菲涅耳透鏡是聚光太陽能系統(CPV)中重要的光學部件之一。太陽菲涅耳透鏡聚光鏡就是，透鏡的焦點剛好落在太陽能晶片上。當透鏡面垂直接面向太陽時，光線將會被聚焦在電池片上，匯聚了更多的能量，因而需要較小的電池片面積，大大節約了成本。

　　應用菲涅耳透鏡能夠將太陽光聚焦到入光面1/10至1/1000甚至更小的接收面(高性能電池片)上，比傳統平板光伏(FPV)發電效率提高30%以上，滿足太陽能聚光發電(CPV)和聚熱系統(TPV)中高能量高溫需求。

　　菲涅耳透鏡現階段主要應用領域包括投影以及太陽能光伏領域。因為菲涅耳透鏡射出的光線邊緣較為柔和，故它常用在染色燈上。在透鏡前方的支架上放置一塊有顏色的塑料膜給光線染色，也可放置金屬紗網或磨砂塑料使光線彌散。許多含有菲涅耳透鏡的設備都允許燈在焦點前後移動，以放大或縮小光束的大小，其非常適合在透鏡式投影儀、背投電視、幻燈機以及準直器上使用，不僅因為透過它的光線比透過普通透鏡的亮度高，也由於透過它的整束光線在各個部位的亮度都相對一致。

　　在太陽能光伏領域，菲涅耳主要作為聚光光伏系統中的聚光部件，將光線從相對較大的區域面積轉換成相對小的面積上。廉價的菲涅耳透鏡一般由透明塑料壓鑄或模塑而成，其尺寸可以在做得比玻璃大的同時更輕、更經濟，因此，大型的菲涅耳透鏡也被廣泛用在太陽灶聚集陽光或是太陽能熱水器上。除此之外，菲涅耳透鏡也廣泛應用在汽車前燈、汽車尾燈以及倒車燈上。它能使大燈最初由凹面鏡反射出來的平行光向下傾斜，因此，菲涅耳透鏡也用於校正一些視覺障礙，比如斜視。

　　菲涅耳透鏡與傳統的透鏡相比，具有面積大、重量輕、價格比較低、輕便易攜帶等優點，是一種應用十分廣泛的光學元件，其設計和製造涉及到多個技術領域，包括光學工程,高分子材料工程，CNC機械加工，金剛石車削工藝，鍍鎳工藝;模壓、注塑、澆鑄等製造工藝。因此，大型、高精密菲涅爾透鏡的設計、開發和生產成為目前國內外生產部門技術發展的主要方向。以上就是筆者給您分析的菲涅耳透鏡發展趨勢了。

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