[其他]软塑料模菲涅耳(Fresnel)圆透镜

说明书

本发明的名称叫做软塑料膜菲涅耳(Fre  snel)圆透镜。它既属于光学领域，也属于太 阳能利用领域。

现有的技术状况：在许多场合下，需要采 用折射或反射光学设备来准直、收集、聚焦光 线或简单成像，如灯塔、投影系统、太阳能集 能器和简单光学成像器。在这些应用中，当要 求这些设备重量轻、成本低的情况下，采用菲 涅耳透镜比采用反光镜或球面透镜更为合宜。

玻璃菲涅耳透镜不精确且很贵。菲涅耳透 镜的制造方法中的一个重要简化是采用模压 (～200kg/cm²)和铸造技术来制作塑料透 镜。在这些制作的实际过程中，塑料透镜是一 个统一的元件，即它既是透镜元件，又是透镜 元件的支持体，所以需要采用硬塑料板作透镜 材料。因而形态硬挺，不易变形，一般具有较 好的光学效果。但是，它们的制造成本(用料 多、制造设备费用大)仍然比较高。

也曾有人为了使塑料透镜抗磨耐候，采用 传统方法制造的菲涅耳透镜，通过固化或半液 体中间层与透明基底(主要是玻璃)组成混合 型菲涅耳透镜。

英国专利号2021807A的发明人在他的专 利说明书中指出，可以直接把塑料通过传统模 (模上车有菲涅耳压纹)压法一次地粘结在透 明基底(主要是玻璃)上。或者采用有流动能 力的树脂置于所说的纹模和基底之间经过24小 时固化后脱模。或者通过抽真空造成的压差， 把树脂良好地挤入所说的纹模和基体之间。经 24小时固化后脱模而成。但该说明书中没有提 到把预先制成的菲涅耳透镜直接贴附到基底上 去的内容。

用这些方法制得的菲涅耳透镜的成本仍然 嫌高。至于采用传统方法制造大尺寸菲涅耳透 镜的成本就更其昂贵。特别对于用作大型太阳 能集能器来说完全缺乏竞争力。它不仅成本高、 重量重，且尺寸大，不易从城市产地运向遥远 的使用地农村，使用者不易为了避免恶劣天气 的侵袭进行收藏和保管。

一种基于克服塑料菲涅耳圆透镜的上述所 说的缺点的发明构思是：采用一种新的负压 (真空)成型设备来制造软塑料膜菲涅耳圆透 镜。

现有的、一般的塑料二次加工的负压(真 空)成型方法都是单模法或无模具法，而另一 些特殊的负压(真空)设备是专用来成型塑料 曲面板和交联塑料曲面板，或是专用来成型高 性能的合成纤维板的特殊方法。这些特殊方法 都不能用来成型构思中的产品。

本发明中的软塑料膜菲涅耳圆透镜是用软 塑料膜(按ASTM标准D2240硬度A(15秒) 其硬度值＜100，下同)作材料。采用一种新的 塑料二次加工的负压(真空)加热成型工艺， 其成型设备简单，成本低廉。因此，它的生产 和大规模利用，对人民的生活，对缓和能源矛 盾，对保护森林植被，对秸杆还田……等具有 很大的社会经济价值。

本发明是一种菲涅耳圆透镜，其特点：是 用软塑料膜制成的。其制造工艺是一种特殊的 负压(真空)加热成型法，它可被描述于下： 图1是软塑料膜菲涅耳圆透镜的负压(真空) 成型系统(以下称成型系统)的截面图。其中 1为金属板纹模(以下简称下模)，其直径从 900毫米到2400毫米变化，它是用钻石刀或硬质 合金刀把金属板按设计值车削出菲涅耳压纹而 成；2.为软塑料膜(或称透镜材料)，其厚度从 0.1到1.2毫米变化，其直径与下模相近；图中 3为薄光金属弹性板(简称上模)，其厚度从 0.1到2.0毫米变化，直径与下模和透镜材料直 径相近；4的符号→代表空气的压强P₀，它均 匀地作用在成型系统周围的表面上；5的符号 →表代作用在上模边缘处的附加压强P，它比 P₀小许多，它的实际大小，视上、下模和透镜 材料的材质和加工后的情况(平整度、弹性、 表面形态、所制造的透镜大小)而定(以下简 称视情况而定)。在最好的情况下，它可以等于 零；6是成型系统的供热装置(或又可作冷却 用)；7是把成型系统与机械泵连通的一些管道， 其具体位置和个数视情况而定；8是密封圈， 其数量与7相等；9为下模上开的通气孔；10 为透镜材料上通气孔，它与9、7相通；11为 下模的菲涅耳压纹。

若在成型后的冷却方式不是随供热装置6 一起冷却，而是移至它处，则管道7与下模之 间为活动的气密封连接。