[其他]軟塑料模菲涅耳(Fresnel)圓透鏡

無效

• 申請號: 85100176
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100176B
• 公開（公告）日: 1986-08-06
• 發明（設計）人: 朱莊德;金月紅;孫忠君
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京市173中學
• 主分類號: G02B1/04
• 分類號: G02B1/04;G02B3/08;B29C51/10//B29K10100;B29L1100
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 張善余

本發明的名稱叫做軟塑料膜菲涅耳(Fre? snel)圓透鏡。它既屬于光學領域，也屬于太 陽能利用領域。

現有的技術狀況：在許多場合下，需要采 用折射或反射光學設備來準直、收集、聚焦光 線或簡單成像，如燈塔、投影系統、太陽能集 能器和簡單光學成像器。在這些應用中，當要 求這些設備重量輕、成本低的情況下，采用菲 涅耳透鏡比采用反光鏡或球面透鏡更為合宜。

玻璃菲涅耳透鏡不精確且很貴。菲涅耳透 鏡的制造方法中的一個重要簡化是采用模壓 (～200kg/cm²)和鑄造技術來制作塑料透 鏡。在這些制作的實際過程中，塑料透鏡是一 個統一的元件，即它既是透鏡元件，又是透鏡 元件的支持體，所以需要采用硬塑料板作透鏡 材料。因而形態硬挺，不易變形，一般具有較 好的光學效果。但是，它們的制造成本(用料 多、制造設備費用大)仍然比較高。

也曾有人為了使塑料透鏡抗磨耐候，采用 傳統方法制造的菲涅耳透鏡，通過固化或半液 體中間層與透明基底(主要是玻璃)組成混合 型菲涅耳透鏡。

英國專利號2021807A的發明人在他的專 利說明書中指出，可以直接把塑料通過傳統模 (模上車有菲涅耳壓紋)壓法一次地粘結在透 明基底(主要是玻璃)上。或者采用有流動能 力的樹脂置于所說的紋模和基底之間經過24小 時固化后脫模。或者通過抽真空造成的壓差， 把樹脂良好地擠入所說的紋模和基體之間。經 24小時固化后脫模而成。但該說明書中沒有提 到把預先制成的菲涅耳透鏡直接貼附到基底上 去的內容。

用這些方法制得的菲涅耳透鏡的成本仍然 嫌高。至于采用傳統方法制造大尺寸菲涅耳透 鏡的成本就更其昂貴。特別對于用作大型太陽 能集能器來說完全缺乏競爭力。它不僅成本高、 重量重，且尺寸大，不易從城市產地運向遙遠 的使用地農村，使用者不易為了避免惡劣天氣 的侵襲進行收藏和保管。

一種基于克服塑料菲涅耳圓透鏡的上述所 說的缺點的發明構思是：采用一種新的負壓 (真空)成型設備來制造軟塑料膜菲涅耳圓透 鏡。

現有的、一般的塑料二次加工的負壓(真 空)成型方法都是單模法或無模具法，而另一 些特殊的負壓(真空)設備是專用來成型塑料 曲面板和交聯塑料曲面板，或是專用來成型高 性能的合成纖維板的特殊方法。這些特殊方法 都不能用來成型構思中的產品。

本發明中的軟塑料膜菲涅耳圓透鏡是用軟 塑料膜(按ASTM標準D2240硬度A(15秒) 其硬度值＜100，下同)作材料。采用一種新的 塑料二次加工的負壓(真空)加熱成型工藝， 其成型設備簡單，成本低廉。因此，它的生產 和大規模利用，對人民的生活，對緩和能源矛 盾，對保護森林植被，對秸桿還田……等具有 很大的社會經濟價值。

本發明是一種菲涅耳圓透鏡，其特點：是 用軟塑料膜制成的。其制造工藝是一種特殊的 負壓(真空)加熱成型法，它可被描述于下： 圖1是軟塑料膜菲涅耳圓透鏡的負壓(真空) 成型系統(以下稱成型系統)的截面圖。其中 1為金屬板紋模(以下簡稱下模)，其直徑從 900毫米到2400毫米變化，它是用鉆石刀或硬質 合金刀把金屬板按設計值車削出菲涅耳壓紋而 成；2.為軟塑料膜(或稱透鏡材料)，其厚度從 0.1到1.2毫米變化，其直徑與下模相近；圖中 3為薄光金屬彈性板(簡稱上模)，其厚度從 0.1到2.0毫米變化，直徑與下模和透鏡材料直 徑相近；4的符號→代表空氣的壓強P₀，它均 勻地作用在成型系統周圍的表面上；5的符號 →表代作用在上模邊緣處的附加壓強P，它比 P₀小許多，它的實際大小，視上、下模和透鏡 材料的材質和加工后的情況(平整度、彈性、 表面形態、所制造的透鏡大小)而定(以下簡 稱視情況而定)。在最好的情況下，它可以等于 零；6是成型系統的供熱裝置(或又可作冷卻 用)；7是把成型系統與機械泵連通的一些管道， 其具體位置和個數視情況而定；8是密封圈， 其數量與7相等；9為下模上開的通氣孔；10 為透鏡材料上通氣孔，它與9、7相通；11為 下模的菲涅耳壓紋。

若在成型后的冷卻方式不是隨供熱裝置6 一起冷卻，而是移至它處，則管道7與下模之 間為活動的氣密封連接。