菲涅耳分步透镜聚光灯的技术革新,,

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对菲涅耳透镜的工艺改进_塑料透射式太阳能聚光器

对菲涅耳透镜的工艺改进_塑料透射式太阳能聚光器
9< 拼接成的线焦式聚光镜面 *< 光热能吸收装置 +< 光热能转换装置
’$!,等等。透明塑料质轻,价廉,易加工,可大
规模生产。
图 $# 柱面线焦式太阳能聚光器示意图
%& !""#年 第 $期
图 " 菲涅耳透镜原理
面状。球冠面形状保证了透镜的结构刚度,使透 易行, 也不需要复杂的电气控制, 特别适合发展中国 家使用。 出于这一原因, 来自世界各地的专家, 现在 都对这个已经受专利保护的涡轮机技术表现出浓厚 的兴趣。慕尼黑工业大学进行的一项独立鉴定也认 为, 这套系统是有效可行的。 最近, 该系统已经在多 特蒙德大学的技术园投入试用阶段。预计这一系统 明年将会投入系列生产。
9=< 热能转换装置 9-< 蒸汽热液放出阀
图 "# 球冠面点焦式太阳能聚光器结构图
ห้องสมุดไป่ตู้
塑料透射式太阳能聚光器在太阳能中高温应用 领域将有广阔的前景。图8及图0为应用该技术设计 制造的球面点焦结构及柱面线焦结构太阳能聚光 器。点焦式聚光器现实可实施的直径尺度在 !9:;
!+.: 之 间 , 焦 点 热 功 率 在 .<=;8..>? 之 间 。 线 焦
式聚光器其接光面积将更为巨大,还可将数十台巨 型线焦聚光器串联使用,形成“高温太阳能田” 。

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三、镜面加工采用区块分割法 在具有足够大的截光面积的球冠面上,用区块 分割法将球冠面分割成若干区块(图 +, 所示球面被 分为 *0 部分) ,每一区块单独加工成各种形状的曲 面聚光板,其尺寸可按公式精确计算出来。然后将 各曲面聚光板依次拼接固定在相应的球冠面状的金 属框架(图+1)上。此举进一步增强了薄板透镜的 结构刚度和机械强度,而且可做得很大。 四、聚光镜面选用高透光率的塑料作为基材 聚光器选用高透光率的塑料作为基材,如有机 玻璃 233$ (透过率大于 4*/ ) 、聚碳酸脂 5%6+4、 聚 苯 乙 烯 2! 、 苯 乙 烯 7丙 烯 腈 $! 或 苯 乙 烯 7丙 烯 腈

菲涅尔透镜简介

菲涅尔透镜简介

菲涅尔透镜介绍菲涅尔透镜 (Fresnel lens) ,又名螺纹透镜,一般由高透明材料注塑或压注而成的薄片,也有玻璃制作的,镜片表面一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆,它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。

透镜的要求很高。

一片优质的透镜必须表面光洁,纹理清晰,其厚度随用途而变,多在1-2mm左右,特性为面积大、厚度薄及侦测距离远。

菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜,效果较好,但成本比普通的凸透镜低很多。

多用于对精度要求不是很高的场合,如投影机、薄膜放大镜、红外探测器及照明等。

使用普通的凸透镜,会出现边角变暗、模糊的现象,这是因为光的折射只发生在介质的交界面,凸透镜片较厚,光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。

如果可以去掉直线传播的部分,只保留发生折射的曲面,便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。

菲涅耳透镜就是采用这种原理的。

菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路的平板玻璃,却能达到凸透镜的效果,如果投射光源是平行光,汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。

菲涅尔透镜的应用菲涅尔透镜应用于多个领域,包括:投影显示:菲涅尔投影电视,背投菲涅尔屏幕,高射投影仪,准直器;聚光聚能:太阳能用菲涅尔透镜,摄影用菲涅尔聚光灯,菲涅尔放大镜;航空航海:灯塔用菲涅尔透镜,菲涅尔飞行模拟;科技研究:激光检测系统等;红外探测:无源移动探测器;照明光学:汽车头灯,交通标志,光学着陆系统。

智能家居:安防系统探测器等我公司生产的菲涅尔镜,采用主要注塑和热压两种方式。

注塑菲涅尔透镜:设备是进口的高精密注塑机,主要生产小规格菲涅尔透镜(8吋以下),可以大规模提供需求。

热压菲涅尔透镜:设备是根据工艺需求自主设计制造的专用自动热压机。

热压的菲涅尔镜产品精度高,质量好,主要用在成像方面,产品尺寸规格3-10吋,也可以定制超大尺寸的产品。

外形由数控激光激光机切割,产品形状任意,可以根据客户需要选择定制。

菲涅尔透镜原理范文

菲涅尔透镜原理范文

菲涅尔透镜原理范文菲涅尔透镜是一种特殊的透镜,它由法国物理学家奥古斯丹·菲涅尔于19世纪提出。

与传统透镜相比,菲涅尔透镜更薄且更轻,因此被广泛应用于光学仪器和光学系统中。

菲涅尔透镜的原理和工作机制是如何的呢?本文将详细解释。

菲涅尔透镜的原理基于菲涅尔环原理。

在光波传播中,当光波经过一个孔径较大且孔径边缘呈锐利的物体时,光波的弯曲和衍射现象会发生。

这种现象可以通过两种方式进行解释:几何光学和波动光学。

菲涅尔透镜的原理是基于波动光学的衍射现象。

菲涅尔透镜的结构呈现出一种特殊的圆环状。

它由许多边长相等但不断递减的小面积透镜组成。

每个小透镜都有自己的球面,但总的效果是一个整体透镜。

这种特殊的结构使得菲涅尔透镜在光学系统中能够发挥出与传统透镜相同的功能。

菲涅尔透镜的工作原理可以通过菲涅尔环解释。

当光波经过菲涅尔透镜时,光波会被透镜的小面积透镜分散和弯曲。

这些不同的光波会在焦点处重新聚焦,并在焦点上形成一种明暗相间的环状图案,即菲涅尔环。

这种环状图案的出现是由于透镜不同部分的相位差引起的。

通过调整透镜的形状和材料,可以控制菲涅尔环的形状和大小,从而实现对光的聚焦和分散。

菲涅尔透镜的主要优点在于它的薄度和轻便性。

由于菲涅尔透镜的结构是由多个小透镜组成的,它的厚度相对较薄,使得它可以轻松地集成到光学仪器和系统中。

此外,菲涅尔透镜的制造过程比传统透镜简单,使得它的成本更低廉。

菲涅尔透镜具有广泛的应用领域。

它可以用于望远镜、显微镜、摄像机等光学仪器中,用于聚焦和分散光。

此外,菲涅尔透镜还可以用于太阳能光伏电池板和车辆前灯中,以增加光的聚焦效果。

由于菲涅尔透镜的优点,它在光学技术和工程中有着广泛的应用价值。

总结而言,菲涅尔透镜是一种基于波动光学原理的特殊透镜。

它的工作原理是通过菲涅尔环解释的,通过透镜的形状和材料,控制光的聚焦和分散。

菲涅尔透镜具有薄度和轻便性的优点,并且在光学仪器和系统中有着广泛的应用。

这是一项令人兴奋和有趣的技术,对光学技术的发展有着重要的意义。

惠更斯菲涅耳原理

惠更斯菲涅耳原理

惠更斯菲涅耳原理惠更斯-菲涅耳原理是光学中的一个基本原理,它是由德国科学家惠更斯和法国科学家菲涅耳在18世纪提出的。

这个原理在光的传播和衍射现象的解释中起着非常重要的作用。

惠更斯-菲涅耳原理的提出,极大地推动了光学理论的发展,对后来的光学研究产生了深远的影响。

惠更斯-菲涅耳原理的核心思想是,每一个波前上的每一点都可以作为次波源发射球面波。

这意味着光波的传播可以看作是一系列的点波源发出的球面波相互叠加的结果。

这个原理的提出,使得我们可以更好地理解光的传播和衍射现象。

在光的传播中,惠更斯-菲涅耳原理可以很好地解释光的直线传播以及经过障碍物后的衍射现象。

当光线传播时,每一个波前上的每一点都可以看作是一个次波源,它们发出的球面波相互叠加,最终形成了我们所观察到的光线传播的效果。

而当光线遇到障碍物时,根据惠更斯-菲涅耳原理,障碍物会成为新的次波源,发出球面波,这些球面波再次相互叠加,形成了衍射现象。

这些现象都可以通过惠更斯-菲涅耳原理得到合理的解释。

除了光的传播和衍射现象,惠更斯-菲涅耳原理还可以应用于光的干涉现象的解释。

在双缝干涉实验中,每一个缝隙可以看作是一个次波源,它们发出的球面波相互叠加,形成了明暗条纹的干涉图样。

这一现象也可以通过惠更斯-菲涅耳原理得到很好的解释。

总的来说,惠更斯-菲涅耳原理是光学中非常重要的一个原理,它为我们理解光的传播、衍射和干涉现象提供了重要的理论基础。

通过对这一原理的深入研究,我们可以更好地认识光的本质,推动光学理论的发展,为光学技术的应用提供更加坚实的理论基础。

同时,惠更斯-菲涅耳原理也启发我们对光学现象进行更深入的探索和研究,为人类认识光学世界提供更多的可能性。

vr菲涅尔透镜的技术工作原理

vr菲涅尔透镜的技术工作原理

vr菲涅尔透镜的技术工作原理一、概述菲涅尔透镜是一种特殊的光学元件,广泛应用于虚拟现实(VR)设备中。

其核心作用是将图像信号聚焦并投射到用户的眼中,创造出沉浸式的视觉体验。

二、工作原理1.图像生成:首先,图像传感器(如CMOS传感器)将数码相机拍摄的图像转换为电信号。

这个过程产生的图像数据是全宽的,但菲涅尔透镜会将这个宽视角的图像切割成一系列窄视角的图像单元。

2.聚焦投射:菲涅尔透镜的工作原理基于其特殊的结构。

当光线穿过透镜时,它会经历两个过程:折射和干涉。

菲涅尔透镜的特殊之处在于其周期性结构,这种结构能够改变光线传播的方向,使得图像能够聚焦在用户的眼中。

3.连续投射:每一块菲涅尔透镜都具备将图像投射到用户眼中的一个特定区域的能力。

通过一系列的菲涅尔透镜的连续使用,就能够将整个视野的图像投射到用户的眼中,形成一个连续的视觉效果。

4.优化视场:菲涅尔透镜通过改变透镜和图像传感器之间的距离,能够调整投射到用户眼中的视场角度。

这种调整能够优化用户的视觉体验,提供更加自然和宽广的视野。

三、技术细节1.分辨率:由于菲涅尔透镜将全宽的图像切割成了多个单元,这可能会影响最终的分辨率。

然而,现代的VR设备通常会使用高分辨率的图像传感器和优化的图像处理算法,来最大限度地减少这种影响。

2.瞳孔间距适应性:不同的用户具有不同的瞳孔间距,菲涅尔透镜的设计需要考虑到这一点。

一些现代的VR设备通过软件算法来调整透镜的聚焦,以适应不同的瞳孔间距,提供更加舒适的视觉体验。

3.视觉扭曲:由于菲涅尔透镜的工作原理是基于改变光线的传播方向,因此在使用过程中可能会出现一定的视觉扭曲。

这种扭曲的程度取决于透镜和用户眼中的距离以及透镜的结构设计。

四、结论菲涅尔透镜是VR设备中关键的光学元件,它通过改变光线传播的方向和干涉,将图像聚焦并投射到用户的眼中,为用户提供沉浸式的视觉体验。

随着技术的不断进步,菲涅尔透镜的设计和制造也在不断优化,以满足更高的分辨率、更宽的视场、更舒适的视觉体验等需求。

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率【柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率】一、引言柱面菲涅耳太阳聚光透镜是太阳能领域中的一项重要技术,它通过聚焦太阳光线来产生高温能量,可用于太阳能发电、热能利用等领域。

本文将以柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率为主题,深入探讨其原理、设计方法和性能评估。

通过对其光学设计的深入分析,将帮助读者更全面、深入地理解柱面菲涅耳太阳聚光透镜及其在太阳能利用中的应用。

二、柱面菲涅耳太阳聚光透镜的原理柱面菲涅耳太阳聚光透镜的原理基于菲涅耳镜的设计思想,通过曲面微透镜的阵列结构,将太阳光线聚焦到光电转换器上,实现高效地光学聚光。

其核心原理在于利用柱面透镜的曲面结构和菲涅耳透镜的微透镜结构,将太阳光线聚焦到一个小点上,提高光照强度,从而提高光电转换效率。

在设计过程中,需要考虑透镜的表面形貌、阵列的布局和光线的折射、反射等特性,以实现光线的高效聚光和能量的有效利用。

三、柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计1. 表面形貌设计柱面菲涅耳太阳聚光透镜的表面形貌设计是关键的一步,它直接影响着光线的聚光效果和光学效率。

通过数值分析和优化算法,可以确定透镜的曲率半径、微透镜的尺寸和间距等参数,以实现近似理想球面或抛物面的形貌,并保证透镜表面的光学质量。

2. 阵列布局设计透镜阵列的布局与间距设计对光学效率有着重要影响,合理设计的阵列布局可有效减小透镜之间的遮挡和光损失。

常见的布局包括方形、六边形等,对于特定的光子通量密度和透镜数量要求,需要进行系统的优化设计,以实现最佳的聚光效果。

3. 光线折射反射模拟在光学设计过程中,需要进行光线的折射和反射模拟,分析光线在透镜表面的传播路径和相互作用,以评估透镜的聚光性能和光学效率。

通过光学仿真软件进行模拟分析,可以对透镜设计参数进行优化,以实现更高的光学性能和能量利用效率。

四、柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学效率评估1. 光学聚光效果评估光学效率的评估主要包括聚光效果、光子集中度等指标,通过实际测试和数值仿真,可以评估透镜的聚光性能和光学聚光效果,验证设计参数的合理性和优化结果的有效性。

菲涅耳透镜聚光灯[发明专利]

菲涅耳透镜聚光灯[发明专利]

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1680747A [43]公开日2005年10月12日[21]申请号200410103288.1[22]申请日2004.12.22[21]申请号200410103288.1[30]优先权[32]2003.12.22 [33]DE [31]10361118.5[71]申请人肖特股份公司地址联邦德国美因茨[72]发明人卢迪格·吉特尔曼 哈里·韦格纳 [74]专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所代理人秦晨[51]Int.CI 7F21V 5/04F21V 7/08F21V 13/04F21V 7/22权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页[54]发明名称菲涅耳透镜聚光灯[57]摘要为了制造能够反射具有可调孔径角度的光束的菲涅尔透镜,使用带有负焦距和虚焦点的透镜作为菲涅尔透镜,其中,所述菲涅尔聚光灯包括最好是椭圆形的反射镜、灯和至少一个菲涅耳透镜,其结构更为紧凑,因此不仅可以节约更多空间,且比传统的菲涅耳透镜聚光灯光更亮。

200410103288.1权 利 要 求 书第1/2页 1.一种菲涅耳透镜聚光灯,其发射具有可调孔径角度的光线,其包括优选为椭圆形的反光镜、灯和至少一个菲涅耳透镜,其中菲涅耳透镜是具有负焦距的透镜,且因此是具有虚焦点的负透镜。

2.如权利要求1所述的菲涅耳透镜聚光灯,其特征在于,菲涅耳透镜的虚焦点与反光镜的一个远离反射镜的焦点相互重合,特别是在菲涅耳透镜聚光灯的聚斑位置内。

3.如权利要求1或2所述的菲涅耳透镜聚光灯,其特征在于,所述菲涅耳透镜优选是两面凹的负透镜。

4.如权利要求1-3任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯,其特征在于,菲涅耳透镜由具有上色修正的成像特征的双面透镜组成。

5.具有权利要求1限定部分特征的,尤其如权利要求1-4任意一项所述的菲涅耳透镜聚光灯,其中的菲涅耳透镜带有连为一体的的漫射玻璃。

菲涅尔透镜的简介课件

菲涅尔透镜的简介课件

常用三区多段镜片区段划分、垂直和平 面感应图
第7页,共25页。
红外感光常用的外形
第8页,共25页。
菲涅尔透镜太阳能
• 数百或数千平方米的阳光聚焦到光能转换以往 整个工程造价大部分为跟踪控制系统成本的局面,使其在整个工程造 价中只占很小的一部分。同时对集热核心部件镜面反射材料,以及太 阳能中高温直通管采取国产化市场化生产,降低了成本,并且在运输 安装费用上降低大量费用。 这两项突破彻底克服了长期制约太阳能在中高温领域内大规模应用 的技术障碍,为实现太阳能中高温设备制造标准化和产业化规模化运 作开辟了广阔的道路。我公司利用该项技术生产一套200平方米的太 阳能热水系统约二十万元左右,一年四季都可以产生100度以上的热 水(温度还可以更高,如二、三的工业用热)第4页,共25页。
典型的应用
• 菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”,它 就象人的眼镜一样,配用得当与否直接影 响到使用的功效,配用不当产生误动作和 漏动作,致使用户或者开发者对其失去信 心。配用得当充分发挥人体感应的作用, 使其应用领域不断扩大。
第5页,共25页。
常用镜片外观示意图
第6页,共25页。
第3页,共25页。
这就是菲涅尔透镜。小帽子的内部都刻上了 齿纹。这种菲涅尔透镜可以将入射光的频 率峰值限制到10微米左右(人体红外线辐 射的峰值)。成本相当的低。 菲涅耳透 镜可以把透过窄带干涉滤光镜的光聚焦在 硅光电二级探测器的光敏面上,菲涅尔透 镜由有机玻璃制成,不能用任何有机溶液(如 酒精等)擦拭,除尘时可先用蒸馏水或普通 净水冲洗,再用脱脂棉擦拭。

菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见
光的凸透镜,效果较好,但成本比普通的凸透镜低
很多。多用于对精度要求不是很高的场合,如幻灯

菲涅尔透镜原理

菲涅尔透镜原理

菲涅尔透镜原理
菲涅尔透镜是一种特殊的透镜,它是由法国物理学家奥古斯丁·菲涅尔发明的,用于聚光和集光。

菲涅尔透镜原理的核心是通过透镜的表面微结构,将光线聚焦或散射,从而实现光学器件的功能。

在本文中,我们将深入探讨菲涅尔透镜的原理及其应用。

首先,菲涅尔透镜的原理是基于光的折射和反射。

透镜的表面被分成许多小的
圆环形凸起,这些凸起能够使光线在经过透镜时发生折射,从而改变光线的传播方向。

这种微结构的设计使得菲涅尔透镜能够更有效地聚光或散射光线,相比于普通透镜具有更高的光学性能。

其次,菲涅尔透镜的应用非常广泛。

在光学仪器中,菲涅尔透镜常被用于聚光,例如在汽车大灯、探照灯和航空灯等光源中,通过菲涅尔透镜的设计,可以使光线更加集中和均匀,提高照明效果。

此外,菲涅尔透镜还被广泛应用于太阳能领域,用于集光聚焦太阳能发电,提高太阳能利用效率。

除此之外,菲涅尔透镜还在摄影和摄像领域有着重要的应用。

在摄影镜头和摄
像镜头中,菲涅尔透镜的设计能够有效地改善镜头的光学性能,提高成像质量。

同时,菲涅尔透镜还可以用于虚拟现实设备和头盔显示器中,通过其特殊的光学设计,实现更清晰、更真实的图像显示效果。

总的来说,菲涅尔透镜原理是基于光的折射和反射,通过透镜表面的微结构实
现光线的聚光和集光。

菲涅尔透镜在照明、太阳能利用、摄影和虚拟现实等领域都有着重要的应用价值,其特殊的光学设计能够有效地改善光学器件的性能,提高其使用效果。

希望本文能够帮助读者更加深入地了解菲涅尔透镜原理及其应用,为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率近年来,随着可再生能源的日益重要和普及,太阳能作为清洁能源的代表之一,受到了越来越多的关注。

而柱面菲涅耳太阳聚光透镜作为太阳能光伏发电的关键技术之一,其光学设计和光学效率更是备受关注。

柱面菲涅耳太阳聚光透镜是一种特殊的光学元件,能够将太阳光集中到光伏电池上,从而提高光伏电池的发电效率。

它通常由一系列的柱面透镜组成,每个透镜都具有柱面和菲涅耳镜面结构,能够使入射的太阳光线集中聚焦。

而光学设计和光学效率则是其关键要素,直接影响着整个发电系统的性能和效益。

在进行柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计时,需要考虑诸多因素。

首先是透镜的材料选择,需要具有良好的耐候性和光学性能,能够准确地折射和聚焦太阳光。

其次是透镜的结构设计,柱面和菲涅耳镜面的曲率和尺寸需精确计算,以确保太阳光线能够被高效地聚焦。

最后是透镜的安装和调整,需要考虑光照条件和光伏电池的位置,以实现最佳的光学效果。

光学效率则是衡量柱面菲涅耳太阳聚光透镜性能的重要指标之一。

它直接反映了透镜将太阳光聚焦到光伏电池上的效率,影响着整个光伏发电系统的发电量和经济效益。

提高光学效率需要从多个方面着手,包括透镜的光学设计、材料的选择和加工工艺等。

还需要考虑透镜在不同季节和天气条件下的性能表现,以确保其在各种环境下都能发挥最佳的光学效果。

在我看来,柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率是一个充满挑战和机遇的领域。

通过不断的研究和创新,我们可以改进透镜的结构和材料,提高其光学性能和光学效率,从而更好地应用于太阳能光伏发电领域,推动可再生能源的发展和利用。

总结而言,柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率是太阳能光伏发电技术中不可或缺的重要环节。

通过深入研究和全面评估,我们可以不断优化其性能,提高光伏发电系统的发电效率和经济收益,为清洁能源的可持续发展做出贡献。

希望未来能有更多的科学家和工程师投入到这一领域,共同推动太阳能技术的进步和发展。

菲涅尔聚光灯的工作原理

菲涅尔聚光灯的工作原理

菲涅尔聚光灯的工作原理
菲涅尔聚光灯的工作原理是利用菲涅尔透镜的特殊结构将光线聚焦,以实现强光集中的效果。

菲涅尔透镜是一种特殊设计的透镜,它由许多非常薄的环状凹面组成。

这些凹面可以看作是一系列圆锥形透镜的截面。

相比于传统的透镜,菲涅尔透镜的主体部分要薄得多,这使得它可以更轻便、更薄,并且更容易制造。

当光线通过菲涅尔透镜时,透镜的表面凹面会改变光线的传播方向。

凹面会使入射光线在垂直于透镜表面方向上聚焦,从而形成一个强光束。

这个改变传播方向的效果相当于将平行光线聚集到一个点上,使得光线变得更加集中。

菲涅尔聚光灯中的光源通常是氙气灯或者LED灯,它会产生大量的平行光线。

这些光线通过菲涅尔透镜后,会被聚焦并形成一个强烈的、集中的光束。

由于聚光灯可以将光线聚焦到较远的距离,因此在舞台照明、灯光效果设计以及搜索和救援等领域得到广泛应用。

总之,菲涅尔聚光灯的工作原理是利用菲涅尔透镜的特殊结构将平行光线聚焦,形成一个强光束。

用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计

用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计

光子学报第31卷第2期 V o l131N o12 2002年2月 A CTA PHO TON I CA S I N I CA Feb ruary2002 用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计Ξ汪 韬 李 辉 李宝霞 赛小锋 高鸿楷(中国科学院西安光学精密机械研究所,光电子学室710068)摘 要 根据边缘光线原理,优化设计太阳电池及光伏系统的菲涅耳线聚焦聚光透镜1设计光学聚光率为18×,可用于空间、地面光伏系统的聚光系统1分析了其集光角特性,表明该菲涅耳线聚焦棱镜具有大的集光角(±7°)1关键词 太阳电池;菲涅耳透镜;集光角0 引言 近年来,基于太阳能、风能等可再生能源技术发展迅速1特别是基于太阳能光伏发电技术,为空间卫星供电的电源系统和地面光伏发电系统,为未来解决能源问题提供了新的广阔前景1但其面临发电价格高昂和太阳电池材料紧缺、昂贵的问题,需要进一步地降低成本和提高效率1为减少太阳电池片的实际用量,人们早已开始了太阳电池聚光器的研究1聚光系统主要为反射式1(如CPC、S M T S等)和透射式(F resnel,全息等)两种1特别是Ga InP2 GaA s Ge级联太阳电池的研制成功2,其较Si电池效率高、抗辐射、耐高温1非常适用于聚光型太阳电池1而且随光学树脂的应用发展,如聚碳酸酯、PMM A(聚甲基丙烯酸甲酯)和聚苯乙烯等,具有耐冲击强度高、相对密度小,透过率高,在太阳光谱的013~2Λm范围内透过率达92%以上,与光学玻璃相差无几1其光学性能优良,抗老化,成型工艺简单、产品成本低廉1利用光学树脂透镜和级联太阳电池合成的聚光型太阳电池极大地提高单位电池片产生的电量1大大降低了发电成本,提高了太阳能光伏发电的竞争力3,41早先点聚焦菲涅耳聚光透镜具有高的聚光率,但其必须对太阳进行二维跟踪1我们采用三维优化设计,考虑太阳能电池的热退化效应,设计具有较大集光角、只对太阳进行一维跟踪的线聚焦菲涅耳聚光透镜11 设计原理菲涅耳聚光透镜其根本目的为增加太阳电池上的太阳辐射功率的密度1由于菲涅耳非成象光学,无需考虑象的精度,在入射角范围内将能量聚焦于一定范围内,无需点聚焦51遵循折射原理(Snell定理)n1sin(i1)=n2sin(i2)当采用最小偏折角棱镜时,菲涅耳聚光透镜反射损失为最小,即为入射光线与顶面的法线的夹角等于出射光线与底面法线的夹角712 设计方法考虑因素:1)棱镜组对光的吸收随棱镜的厚度增加而变大,同时由于棱镜元的底边缘造成的通光量的损失也急剧变大,所以棱镜的厚度要尽可能的薄1单棱镜太薄将造成实际加工的困难,我们取其最大厚度为1mm12)菲涅耳聚光透镜的焦距直接影响电池组件集光角和光学聚光率的大小,同时影响电池组件的体积13)电池组件集光角的设计,集光角越大,电池组件对太阳的入射的方向不敏感,对系统瞄准太阳的能力要求低,同时它也直接影响光学聚光率的大小1对±Η截面内入射角,不同季节,每天太阳倾角的变化不同,正Ξ国家自然科学基金资助项目 收稿日期:2001206213午前后4小时夏天变化为±2°,冬天变化为±6°,太阳本身的有限长角为±015°,加上聚光器斜率误差,所以菲涅耳聚光棱镜的集光角设计值≥±615°14)折射率n 采用太阳电池吸收光谱的中心波长600nm 处折射率为114881先由0位置与接受面的相对位置设计第一棱镜元,确定其参量棱镜顶角角度Α1、棱镜倾角Β1、棱镜元宽度X 1,递进优化之1再在棱镜1基础上连接设计棱镜2,确定其参量Α2、Β2、X 2,递进优化1以此类推,得到第n 棱镜参量(Αn ,Βn ,X n )1由此得到棱镜组参量(Α1Α2…Αn ,Β1Β2…Βn ,X 1X 2…X n )1如图1,设计流程图见图21采用new ton 法逼近,至满足判据,结束该棱镜元参量的搜索1进行下一棱镜元参量的搜索1判据为 d x -d 0 <Ε,式中图1 光线在棱镜上的折射示意图F ig .1 Schem atic of rays refracti on on the F resnel lens 图2 菲涅耳线聚焦聚光棱镜的设计流程图 F ig .2 F low chart of the op ti m um line 2focu s F resnel len sd x 为入射角为Η时的光线的偏折角,d 0为光线投射到电池表面所需的偏折角,Ε为极小量1Η、Ω分别为入射角在棱镜端面和垂直端面内的投影1光学聚光率定义为E l E o ,E l 为有棱镜情况下光辐射密度,E o 为无棱镜情况下光辐射密度11光学聚光率为会聚比与光效率的积1总的光学聚光率为各棱镜元的光学聚光率的和1计算公式为c (Η,7)=6nT (Η,7,n )(A l (n ) A o (n ))T (Η,7,n )为第n 棱镜的透过率,A l (n )为第n 棱镜的出射孔径,A o (n )为第n 棱镜的入射孔径1其设计外形如图3,其光学聚光率见图41 图3 菲涅耳线聚焦聚光棱镜外形截面图 F ig .3 Schem atic of truncated the op ti m umline 2focu s F resnel lens 图4 不同Η、7菲涅耳线聚焦聚光棱镜的聚光率 F ig .4 Op tical concen trati on rati o of the op ti m umline 2focu s F resnel len s in differen t Η,73 损失分析太阳光穿过菲涅耳棱镜,在棱镜上表面和下表面分别发生反射1棱镜倾角变大时,入射角变大,反射损失变大,透射光通量与入射角和棱镜顶角有关,当入射角与出射角相等时,透射光通量为最大1另外棱镜元的边缘也造成通光量的损失1当入射角Η太大时,一部分光线将投射到棱7912期 江韬等1用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计镜的底边,只是这部分光线偏离预定方向,无法投射到太阳电池表面1所以应尽量减小棱镜元的底边宽度1即减少棱镜的厚度14 集光角特性分析如图4,在±7角平面内,其集光角达到±60°,光学聚光率对入射角的变化不敏感1在±60°之间都有较高的光学聚光率1这样在一天内不动电池组件从上午8时至下午4时都能充分利用太阳光1在±Η角平面内,其集光角达到±7°,具有较宽的集光角,大于太阳一天内南北方向的仰角变化15 焦距的影响如图5,相同的入射孔径,不同的焦距情况下的光学聚光率(7=0),大的焦距(f =360mm )有相对高的光学聚光率达21,但其集光角为±4°1当焦距变小(f =200mm )其集光角达到±8°,但其 图5 不同焦距下的光学聚光率和集光角特性 F ig .5 Effect on the op tical concen trato r rati oof Ηand erro r to lerance (7=Η)光学聚光率降低为161原因是焦距变小相应其f ×Η值减小,其集光角变大1焦距变小时菲涅耳聚光棱镜边缘部分偏折角变大,其反射损失加重,光效率降低,导致整个菲涅耳聚光棱镜的光学聚光率下降1在实际应用中,菲涅耳聚光棱镜应有尽量大的集光角,但是集光角设计的变大则造成光效率的相应减小,应考虑实际应用情况作相应的调整1理论上随电池表面光通量增加短路电流呈线性增加,开路电压呈指数增长1而电池的漏电电流不变化1这样V 增加,(c ×I -I l ) (I -I l )>c ,即电流增幅大于c 倍1这样电池输出功率为原先的c 倍以上,电池效率也有所升高1光学聚光率c 不能太高,否则电池表面温度太高导致电池系列电阻变大,电池效率将有所下降1以AM 115条件下1m 2太阳电池效率19%记,输出功率P 为190W ,配备18倍菲涅耳线聚焦聚光透镜后,由于电池表面温度升高不多,电池效率损失微小6,电池输出功率可达3400W 左右1大大提高了单位电池面积的发电量,降低了太阳电池组件的成本,提高了光伏发电的竞争力16 结论设计一种用于太阳电池的菲涅耳线聚焦聚光透镜,考察了焦距对其光学聚光率的影响1理论上棱镜越细密越好,但由于实际加工有一定的精度限制,所以应根据情况取舍1据此设计透射式的菲涅耳线聚焦聚光透镜,聚光量适中C =18,太阳电池的温度不高,减缓太阳电池的热退化效应,有利于延长其使用寿命1并且其较以往(±215.)具有较大的集光角±7.,便于实际应用1无须太阳跟踪系统,只需随着不同季节太阳纬度的变化,调整太阳电池组件南北方向的倾角1参考文献1 W elfo rd W T ,W in ston R .T he op tics of non i m aging concen trato rs .N er Yo rk :A cadem ic P ress ,1978,132~1382 Yeh Y C M ,et al .A dvances in p roducti on of cascade so lar cells fo r space .26th IEEE Pho tovo ltaic SpecialistsConference ,1997:827~8303 O ′N eillM J ,et al.Inflatab le len ses fo r space pho tovo ltaic concen trato r arrays .26th IEEE Pho tovo ltaic Specialists Conference ,1997:853~8564 Spence B R ,et al .T he scarlet array fo r h igh pow er GEO satellites .26th IEEE Pho tovo ltaic Specialists Conference ,1997:1027~10305 L o renzo E ,L uque A .F resnel len s analysis fo r so lar energy app licati on s .A pp l Op t ,1982,20(17):2941~29456 Ku rtz S R ,O ′N eillM J .E sti m ating and con tro lling ch rom atic aberrati on lo sses fo r tw o 2juncti on ,tw o 2term inal devicesin refractive concen trato r system s.25th IEEE Pho tovo ltaic Specialists Conference ,1996:361~3647 K ritchm an E M ,et al .(1979b )H igh ly concen trating F resnel L en ses .A pp l Op t ,1980,18(15):2688~2695891 光子学报 30卷A NE W D ESIGN OF L INE -FOCUS FRESNEL L ENSFOR PHOT OVOL TA I C POW ER S Y STE MW ang T ao ,L i H u i ,L i B aox ia ,Sai X iaofeng ,Gao HongkaiX i′an Institu te of Op tics and P recision M echan ics ,Ch inese A cad e m y of S ciences 710068R eceived date :2001206213Abstract A n arched line 2focu s F resnel len s is designed fo llow ing the edge ray p rinci p le by op ti m um m ethod .T h is k ind of F resnel len s cou ld be u sed in so lar concen trato r of sp ace and terrestrial p ho tovo ltaic pow er system .It ′s easier to track the sun in on ly one single ax is .It has op tic concen trato r rati o as 18.It also has better accep tance angle and low co st .Keywords F resnes len s ;So lar concen trato r ;A ccep tance angleW ang Tao w as bo rn in Shaanx i ,Ch ina ,in 1974.H e received the B .S degree and M .S degree from the N o rthw est U n iversity in 1996and 1999resp ectively .A t p resen t ,he is a Ph .D degree candidate in X i ′an In stitu te of O p tics and P recisi on M echan ics ,Ch inese A cadem y of Sciences .H is p resen t in terest is p ho tron ic m aterials and devices 19912期 江韬等1用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计。

菲涅尔透镜简介

菲涅尔透镜简介

菲涅尔透镜简介菲涅尔透镜介绍菲涅尔透镜 (Fresnel lens) ,又名螺纹透镜,一般由高透明材料注塑或压注而成的薄片,也有玻璃制作的,镜片表面一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆,它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。

透镜的要求很高。

一片优质的透镜必须表面光洁,纹理清晰,其厚度随用途而变,多在1-2mm左右,特性为面积大、厚度薄及侦测距离远。

菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜,效果较好,但成本比普通的凸透镜低很多。

多用于对精度要求不是很高的场合,如投影机、薄膜放大镜、红外探测器及照明等。

使用普通的凸透镜,会出现边角变暗、模糊的现象,这是因为光的折射只发生在介质的交界面,凸透镜片较厚,光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。

如果可以去掉直线传播的部分,只保留发生折射的曲面,便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。

菲涅耳透镜就是采用这种原理的。

菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路的平板玻璃,却能达到凸透镜的效果,如果投射光源是平行光,汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。

菲涅尔透镜的应用菲涅尔透镜应用于多个领域,包括:投影显示:菲涅尔投影电视,背投菲涅尔屏幕,高射投影仪,准直器;聚光聚能:太阳能用菲涅尔透镜,摄影用菲涅尔聚光灯,菲涅尔放大镜;航空航海:灯塔用菲涅尔透镜,菲涅尔飞行模拟;科技研究:激光检测系统等;红外探测:无源移动探测器;照明光学:汽车头灯,交通标志,光学着陆系统。

智能家居:安防系统探测器等我公司生产的菲涅尔镜,采用主要注塑和热压两种方式。

注塑菲涅尔透镜:设备是进口的高精密注塑机,主要生产小规格菲涅尔透镜(8吋以下),可以大规模提供需求。

热压菲涅尔透镜:设备是根据工艺需求自主设计制造的专用自动热压机。

热压的菲涅尔镜产品精度高,质量好,主要用在成像方面,产品尺寸规格3-10吋,也可以定制超大尺寸的产品。

外形由数控激光激光机切割,产品形状任意,可以根据客户需要选择定制。

vr菲涅尔透镜的技术工作原理

vr菲涅尔透镜的技术工作原理

VR菲涅尔透镜是一种用于虚拟现实设备的光学器件,它可以将平面显示器的图像投影到眼睛中,实现虚拟现实的效果。

本文将详细介绍VR菲涅尔透镜的技术工作原理。

一、什么是VR菲涅尔透镜VR菲涅尔透镜是一种光学器件,它采用了菲涅尔透镜的设计原理。

菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯丁·让·菲涅耳在19世纪初发明的一种光学透镜。

它与普通透镜相比,具有更大的视场角和更轻薄的体积,因此被广泛应用于照明、摄影和显示等领域。

二、VR菲涅尔透镜的结构VR菲涅尔透镜通常由多个圆环形透镜组成,每个圆环上都有一定数量的小棱柱。

这些小棱柱按照一定的规律排列,从而形成了一系列透镜。

三、VR菲涅尔透镜的工作原理VR菲涅尔透镜的工作原理基于其特殊的透镜结构。

在使用VR 菲涅尔透镜时,平面显示器的图像被投射到透镜上,然后通过透镜中的棱柱折射,最终形成一个放大的虚拟图像。

具体来说,VR菲涅尔透镜可以将显示器上的平面图像转换为像球面一样的图像。

这是通过透镜上的小棱柱将平面光线分散成多个方向的光线,从而实现的。

这些不同方向的光线会在眼睛处汇聚,形成一个放大的虚拟图像,使用户感觉自己置身于虚拟环境之中。

四、VR菲涅尔透镜的优点与传统的透镜相比,VR菲涅尔透镜具有以下优点:1. 视场角更广:VR菲涅尔透镜可以提供更宽广的视场角,使用户可以更加真实地感受到虚拟环境。

2. 重量更轻:VR菲涅尔透镜相对于传统的透镜来说更加轻薄,因此可以降低设备的重量和尺寸,提高使用的舒适度。

3. 成本更低:由于VR菲涅尔透镜的制造工艺相对简单,因此成本也相对较低。

五、总结VR菲涅尔透镜是一种重要的光学器件,它可以将平面显示器的图像投影到眼睛中,实现虚拟现实的效果。

其工作原理基于特殊的透镜结构,具有视场角更广,重量更轻和成本更低等优点。

螺纹(透镜)聚光灯与菲涅耳原理

螺纹(透镜)聚光灯与菲涅耳原理

螺纹(透镜)聚光灯与菲涅耳原理
姚涵春
【期刊名称】《艺术科技》
【年(卷),期】2002(000)003
【摘要】@@ 螺纹(透镜)聚光灯是舞台聚光灯系列中一支生力军,它在舞台艺术照明中发挥着重要的作用.螺纹聚光灯是舞台聚光灯的新品,它的开拓、研发依托于凸透镜的创新,凸透镜的新品--螺纹透镜的开发又仰仗于理论的创新--菲涅耳原理.【总页数】2页(P46-47)
【作者】姚涵春
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
【相关文献】
1.菲涅耳分步透镜聚光灯的技术革新 [J],
2.从L.欧拉.T.杨氏到A.J菲涅耳:菲涅耳波动理论的形成 [J], 宣桂鑫;侯春洪
3.基于菲涅耳微透镜的光学加速度传感器原理研究 [J], 孔维军;贾书海;杨佳
4.基于菲涅耳声透镜的声速与焦距的测量实验 [J], 唐召军; 黄魏; 周小虎; 吴晓立; 樊代和
5.菲涅耳半波带法的基尔霍夫──菲涅耳积分理论 [J], 吕洪君[1];齐开国[2]
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少年说‖元宝(143):菲涅尔透镜

少年说‖元宝(143):菲涅尔透镜

少年说‖元宝(143):菲涅尔透镜世界上科技的发展,大体上都是由繁到简,由难到易,透镜也不例外。

为了使人工光源的光效率更高,人们发明了凸透镜。

凸透镜是一个中间厚、两边薄的玻璃。

当光经过透镜时发生折射,集聚在透镜的焦点上,这样,便使其它方向射出的光改变了方向,就可以提高光源的发光效率。

但是,凸透镜过于厚重,占的空间太大了,在电子设备越来越轻薄的趋势下,就造成了极大的不便。

有没有可能“简化”一下呢?奥古斯汀·菲涅尔便闪亮出场了。

经过他的研究发现,凸透镜的边角部分在光通过时并不起到折射作用,所以凸透镜的边角部分光的损耗也大,这就造成投射出的光斑边角变暗的情况。

据这些信息,菲涅尔将凸透镜的边角部分磨去,又把剩下的台阶形整理了一下,刻在平板玻璃上,因为从下面看就象是许多同心圆,所以又称为“同心圆”透镜。

元宝画经过简化后,既缩小了占的空间,省了玻璃,又解决了凸透镜边角发暗的问题,还不影响聚光效应,真是一举两得。

目前,我们身边一直都有它的影子,比如车灯、闪光灯、强光手电,甚至有些放大镜也采用了菲涅尔透镜来替代传统的凸透镜。

这有最常见的用途——手机闪光灯,把手机翻过来,闪光灯透镜上一定有一圈一圈的刻痕,这就是菲涅尔透镜。

我就是通过手机才发现菲涅尔透镜的。

我想用LED做一个手电筒,但一个LED的亮度和手机的相比差太多了。

于是,我发现手机背后的LED上有一个布满圆圈的透镜。

我怀着好奇心,在百度上搜索“圆圈透镜”,才知道它的学名叫“菲涅尔”透镜。

作者简介:金元宝,男,2007年10月生,五年级“求知少年”。

『小小少年说』公号创建者,周五专栏小作者。

自2016年4月1日起,每周一篇,纪录成长。

元宝爸的话:这残缺的手电筒和台灯内包裹的锡箔纸,应该就是元宝发现菲涅尔透镜问题的见证吧。

家里的小物件,防火防盗防元宝。

关于坐姿提醒器的事,向大家先作一个汇报。

元宝已经用这一年来文章赞赏一半的钱(另一半用于公益)投入到购买3D打印机和元器件,不足的大部分费用当然是小编来投入了。

菲涅尔结构

菲涅尔结构

菲涅尔结构菲涅耳结构是一种常用于光学和电子设备中的表面形态,它可以通过改变表面的形状或厚度来改变入射光的传播方向和强度。

菲涅耳结构广泛应用于难度、蓝宝石、硅、高分子材料等材料上。

菲涅耳结构最早的应用是在光学领域中,菲涅耳透镜是一种应用了菲涅耳结构的特殊透镜。

与传统的透镜相比,菲涅耳透镜减少了透镜的厚度和重量,使得它更加轻便和经济。

菲涅耳透镜的结构由一系列非圆形透镜环组成,这些透镜环的曲率和宽度都不同。

透过菲涅耳透镜的光线会先被透镜环上的腰部聚拢,然后再被透镜环上的间隙散开。

因此,菲涅耳透镜能够实现与传统透镜相同的聚焦效果,但却比传统透镜更薄。

另一个重要的应用领域是电子设备中的光学薄膜。

光学薄膜通常由多个不同材料的层状结构组成,这些层之间的界面形成了菲涅耳结构。

通过调整不同材料的折射率和层厚,可以对入射光的传播进行精确控制。

例如,菲涅耳反射镜是一种广泛用于激光器和太阳能电池等光电设备中的光学薄膜。

它由一系列反射率不同的层状膜片交替堆叠而成,能够实现对特定波长光线的高效反射或透射。

菲涅耳反射镜的使用使得设备的光学效率大大提高,并能够显著降低能源损耗。

除了光学和电子设备,菲涅耳结构还有许多其他的应用。

例如,在声学领域中,菲涅尔螺旋形结构可以用于提高声纳阵列的指向性和灵敏度。

在微纳技术领域中,菲涅尔表面结构可以用于改善材料的防水性能和抗反射性能。

还有一些研究人员提出了将菲涅耳结构应用于液晶显示器、太阳能电池、柔性电子器件等领域的新颖思路和设计。

综上所述,菲涅耳结构是一种应用广泛的表面形态,在光学和电子设备中有着重要的应用。

通过对光线的传播进行精确控制,菲涅耳结构能够提高设备的光学效率和性能。

随着科技的不断进步,菲涅耳结构的研究和应用将会得到更广泛的关注和开发。

菲涅尔在照明上的应用

菲涅尔在照明上的应用

菲涅尔在照明上的应用
菲涅尔是法国物理学家,他在照明技术方面做出了许多重要的贡献。

他的名字印在了一种广泛使用的透镜上:菲涅尔透镜。

菲涅尔透镜是一种由许多小棱镜组成的透镜。

每个小棱镜都可以将光线聚焦到一个点上。

这使得菲涅尔透镜比传统透镜更加有效,因为它可以通过折射光线进行聚光,从而使光更加集中。

这种透镜被广泛用于车灯、航空灯和大型灯塔等领域。

菲涅尔透镜在照明方面的影响不仅限于聚光,还包括帮助提高照明效率。

它们可以使用更少的能量从而产生与传统透镜相同的光照效果。

这种效率增加是由于菲涅尔透镜中的许多小棱镜可以将光线聚集在一个点上。

这种技术被大量用于LED灯等现代照明设备中,从而帮助我们实现更加高效的照明。

除了透镜之外,菲涅尔在照明领域中还有其他贡献。

他也发明了新的灯芯和燃料,在大型灯塔和航空灯中得到了广泛应用。

菲涅尔还为了改善可见性而研究了极光现象。

最终,他将它们解释为地球磁层中的电荷粒子与太阳辐射之间的相互作用。

总之,菲涅尔在照明领域的贡献是无法忽视的。

他的透镜技术现在被广泛用于许多现代照明设备,从而变得更加高效。

此外,他的发明也极大地改善了灯塔和航空灯的工作方式,使得这些设施更加安全。

因此,菲涅尔在照明领域中的成就无疑是可喜的。

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大 3 5倍 ,这就 是优 点 ,另外 ,Di . r co 0 5 H 在 泛 光 点 产 生 的 光 etr 5 2
就 比短焦距 型 要 多。
操作, 不管 使 用者 是在 灯前或 灯后 ,
而且与灯光照射方向没有关系。因 为 Drco i tr菲 涅 耳 分 步 透 镜 配 有 e
忍受 的在近 处 可 听到 的交 流声 。 由于该 原 因大部 分 串联设 备都
为 双重 保护 ,密封 陶瓷 灯座也 防 止
火花放 电
中 ,如在 演播 室录 音时这 种 噪声会 产 生 干 扰 。 人 们必 须 提 前 接 通 照 明,在 录音 开始 时使 所有 灯具都 达
到热 平衡 状 态 ,这 不仅 是 不必要 的
果灯 具被 淋 上露 水 ,因 为线 圈可能
在 露天 放置 ,那 么这 时 非浇铸 线 圈 就 会有 问题 ,在 潮湿 的线 圈上打 火 放 电, 而不 是触发 灯 泡。这 在浇 铸 的点 火 的线 圈上不 会发 生 ,在大 型
提 的有 ,无声 ” 明, “ 照 主要 是减 少了
降低灯泡寿命的各类因素。
o 0 5 H 长 ( 准 ) 焦 r5 2 标 距a短 焦距 型在 聚光 位置 中
浮 动支撑 的 ,所 以能 可靠避 免管 脚 问的机 械应 力 ,它 通 常 由生产容 差 或 因热 膨胀而 产 生 的。
这 种 方 法, 能避 免烧毁 , 滤 膜会 虽 但
受到 任 何最 小的 阵风 的 吹动 ,而在 “ 拍摄 ” 时效 果很不 好 。
4 缩短灯泡寿命 的因素
灯 泡厂家 给 出 的灯 泡平 均 寿命 差别 极大 。显 然 ,有 的产 品在达 到
电能 浪 费 , 而且 还 造成 时间 浪费 , 这 目前 在每 天制 作 多套节 目的高产 演 播室 中则 是不 能接 受 的, 因此需 要
不发 出喀 喇声 的“ 静 ” 安 灯具 。
聚焦比 23有) . Lx . / 6(u) 6角) 盯 ( 2 ( /L 7
2 3,这 在 聚光位 置 中却 完 、) 为 了换 灯 泡方便 ,夹 紧板 可翻 全 不符 合期 望 的, 因在大 多应 用 中 对 最大 灵 活性 来 讲 ,较大 的 聚焦 范 围是更 重要 的 , 在有 些应用 中, 长焦 距 型 能 达到 较 高 的最 高 强 度 , 是 这
灯光与毒一
户忘 记再 次关 闭 夹紧座 时 , 可避 免
0 i I E 3
生 5 0 u 7 0 L x的较大 照 度,D rco i t e
灯具接 通 时焊 住 灯脚 。 另一 个革 新是 可旋 转 的焦点 定
位器 。它 可任 意调 整, 以达 到方便
灯具 由于其较宽的幅射照射面积增
降则 是 一 个 明显 的 经 营成 本 因 素,
短 焦 距透 镜有 较 强 的 光 会 聚,
使泛 光点 的光不 那么分 散 , 以致 产
域 。再 加上 卤灯 ,其 在工 作 中即 灯丝 发光 时 对加 速度 很敏 感 。钨 的熔 点约 在 3 0 钨丝 发光 时 6 0 K, 温 度 为 30 2 0 K。在这 种温 度 时, 告 丝 自然 已没 有 多大的 机械强 度 。此 外 , 由于热 膨胀 钨丝 会下 垂。如 果 灯泡 摇 动或 振动 ,相 邻钨 丝就会 碰 撞 ,这 马上会 造 成钨 丝烧 断。 由于 这原 因 ,人 们尽 可能 别移 动工作 中 的 卤灯 , 因为在 拆卸 时必 然会造 成
在制 造过 程 中就根 本 没 为灯泡 提仕
最 佳 条件 ,这 也 可能是 灯 泡提 前}
坏 的原 因。
这种 喀喇声 由于外 壳部分 彼 此
间没 有绝 对牢 固的连 接 由机械 应 力 的突 然释 放而造 成 , 绝 对 牢 固” “ 可
决 定灯 泡 寿命 的关 键是要 有 够 的冷却 ,主要 在灯座和 紧压 l
能 在所 有工 作状 态 中安静 和均 匀地
运行。
灯泡 安装 在 尽可 能紧靠 菲 涅耳分 步 透 镜 的地 方 。 由于 灯泡 产生 的热 量
很 大 ,可 能 会过早 烧坏 安装 在前 面 的滤膜 。但 正 是 在菲涅 耳分 步透镜 聚 光灯 的 主要 使用 范 围中, 如野 外 摄 影 ,能 否将 装在 滤架 中的 滤膜安 装 在透 镜前 是很 重 要的 因为取 下 悬臂 滤 框或 把滤膜 装入 四翼 叶入 口
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灯 光 与 音 啊
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菲涅耳分 步透镜 聚光灯 的技 术革 新 , ,

编 译
菲 涅耳 分 步 镜 已有 7 透 5年 历 史 ,因此, 们倾 向于 认为 , 人 当今 技 术 水平 就是 昂优 化 的实 施这 种老 的
照 明原 理 。 目前 S c t r 司不仅 ah l 公 e
圈上触 发瞬 间电压达 5 0 0 V。如 0 0
积 极从 事照 明研 究,还 从 事各 种各 样 的应 用研究 , 比如对 “ ietr Drco”
型灯 具就 作 了一系 列改进 ,值 得 一
2 日光型 灯具产生 的噪声
在 使 用 电子 串 联设备 的通 用方
式 的 日光 型 灯 具 有 其 它 讨 厌 的 声
可调杆 定位 器 ,就 不需 要人 字梯来
带 短焦 距透 镜 的 菲涅 耳分步 透 镜 聚光 灯 的紧凑 结 构也 许 在租借 时
是一大 优势 。 在使 用这 种 聚光灯 时 为达 到 尽可 能大 的幅射 角 ,必 须把
对 高 架在 支 架 上 的 灯 具 进 行 聚焦 , 而 且一个 旋 转极杆 就够 了。
5 夹 紧板座
新 设 计 的 G2 2和 G3 8夹 紧座
同样 可排除灯 泡提 前 损坏 的原 因。 结 实的 接触保 证 了最 低 电耗 和 最好 热导 出。 因为两个 接 点是互 不相 关
6 使用菲涅耳分步 透 镜的影响
在 Di c r系 列 灯 具 中 不 使 rt eo
以主轴 驱动 为基 础 ,带 动装 有灯 泡 和反射 器 的聚焦 滑动 架 在灯 具 中移 动 。各 按主 轴 的结构 、 其年 代 、 磨损 程度 、污染 或腐蚀 及灯 具 的倾斜 的 不 同, 聚焦滑 动架 不是平 缓运 动 , 而 是 冲击 式的 。 由此 引起 的抖 动和 震
动 会造 成 卤灯 很 快 烧 断 。Di co r tr e 灯 具因 不同结 构 的聚焦 避免 了灯 泡 的上述 坏损 , 是这 样来 设计 , 它 使它
表 1 两只菲涅耳分步透镜在使用不同 透镜焦距时的对比( 内的滂试值J 5
此外 , 由于短 焦距 透镜 的较 大 照射 范 围,灯 泡后 的球 状反 射镜 必 须 作 相应 进 一步的 调整 , 以便在 光 柬 中不 形成 分级 或 圆环 。但 更大 的 反 射镜 会妨 碍灯 具 中的 空气 流通 。 尤 其是 当 它像大 部分 灯 具那 样 向下 倾 斜安 装时 。 因为 紧凑灯 具 中的热 负荷 总 是很高 的 ,所 对 运行 中灯 泡 的使 用寿命 会 产生 负影 响 。这 几
乎 是没 有 用 户能 立 即 想 到 的 问题 ,
焦距
聚光点 泛光点


有 较高 的总 光通 量 ,虽 然最 大 强度较 弱 ( 系数 l l) 它 ・8 ,
产 生较大 的发 射角 ,相应 于 照 明 较 大 的 面 积 (系 数
l. 4 9度/ 5 0 u 9 9度 n 7 0 10 0L x . 7 0L 3 3 8度/ 7 0L 5 50 皿 9度 / 5 0L x 2 4 u
有 用 的。
寿,因此在装灯泡时不得给灯泡施 _ 险 的力。 口 危
与 有灯 泡 替换 用夹紧 板的灯 座 同,¥ ct r公 司 的新设 备 的灯 ahl e
畦脚 却 不是 完全 自由的,而 是在 开 放状 态 中给接 点轻 微 的压 力, 当用
使 用更大 功率 时 ,造 成灯 泡寿 命下
非浇铸 线 圈, 况就没 有那 么严 重 , 情
实 际上 自然 不存 在理 想 的灯 具
外壳 , 整体 浇铸 的外 壳 。S c t r 如 a hl e
公 司 生 产 的 Drco ietr系列 灯 具 外 壳 已完全 接近 理 想, 灯具 只 由少 量 大 的铝 压铸 部件组 成 ,其彼 此连 接
即使 是不 移 动的灯 具 ,在 聚焦 时某 些灯 可能 会 产生抖 动 菲 涅耳 分 步透镜 中大部 分使 用 的聚焦 机械
铝 铸件 灯 箱 的另 一 优点 是重 量
轻且 牢 固。铁 皮灯 箱 在粗暴 使用 时
5 国 际 广播 电 视 技 术 19 年 第 1 0 98 期
L 、
好要 放 弃这 种工 作 方 式 。 Drco ietr
系列 日光 式菲 涅耳分 步透 镜 聚光灯 因此 配备 了无 噪声 的浇铸 的 、密封
壳 壁起谐 振 腔和 声辐 射 面 的作用也
含造成 明显 可 听到 的 、干扰 的喀 喇
声。
的特 拉斯 线圈 ,因为 线 圈使用 满 负 荷 灯 电流 ,它必 须足 够大 。如果 是
配 有一 只开关 ,用该 开关 可从 无 闪 烁切 换到 “ 静” 作方 式 , 安 工 在该 工 作 状态 下灯 具就 像用 传统 扼流 圈 串 联 设备 那样 ,用 无谐 波的 正弦 电流
驱 动 。这 无 论如 何在 原理上 是 自相 矛 盾 的, 因为人 们为 了能 自由地 以
典型 寿命前 已发生故 障,有 些灯
应 不 产生 噪声 。
因为它 受 空气冷 却 ,这在 电加热 时
会 自动导致 起相 应冷 却作 用 的更大
的气流 。在 浇铸 线 圈 中 自然 不会 流 通 空气 , 因此线 圈必 须设 计成 有更 大截 面 ,以便 使 电日起 的加热 能保 f 留在 允许 的 范围之 内。另 一个优 点
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