一、前言
在3C、光电、消费性产品的不断推陈出新之下，许多光学组件也有不许多不同的运用方式，环形微结构之光学镜片早在公元1821年法国物理学家A. J. Fresnel 就发明了，其当时想法是将凸透镜中央厚度部份除去后(如图1)，依然可以依照表面曲率聚光，后人称之为(Fresnel lens)。而菲涅耳透镜是一种由许多同心圆结构组合而成的平板状透镜，比凸透镜的轻薄，这对一些微型化及轻量化之产品而言，是一个非常好的优势。早期的菲涅耳透镜是以玻璃为材料，然而因为当时玻璃的加工技术限制，所以应用范围小。但随着加工技术与射出成型技术之进步，在制造及生产的困难度相对降低，因此可大量生产，且成本低廉，已广泛的被运用于相关光电产业之产品上。 菲涅耳透镜的表面就像排列了许多小稜镜，每个稜镜角度经过设计后使其可以将光源聚集在某范围裡，表面就像锯齿形狀的同心圆一般。其原理是将传统的凸透镜或是非球面透镜的曲面切割，将其平移至同一平面上，减少厚度。效果与凸透镜的聚光效果一致，虽然没有凸透镜可以聚集成像的优点，但可以将聚光的优点加以应用，也称为非成像式透镜[1]。 在油价及能源的不断飙涨之下，相关再生能源的研究也随之增加，太阳能电池也是其中之一。台湾以硅岛著称，因此在相关的硅芯片的研究上也已有相当水平，但目前实验用最好的太阳能硅芯片，其最好的光电转换效率约28~35%之间，仍显不足，在无更新或较高转换效率的其他主体材料取代时，辅以模块化技术(如图2)以增加转换效率，势在必行。 而在收集太阳能方面，可利用有聚焦效果的光学透镜，将光线聚集在一点产生高温热量。一般來說，最常用则是凸透镜。不过，未來要使史特靈引擎发电量增加，相对上在收集更多的太阳能量，而增加收集的太阳能量则会增加透镜面积。一旦收集太阳能的透镜面积越大，则中央凸透镜厚度则会加大，如此一來会增加透镜重量，变成整体发电系统与追日系统的负担。欲达成减少透镜重量的目的，又要保持好的聚焦效果，菲涅耳透镜(Fresnel lens)设计是一个最有可能的聚焦装置，目前引起许多研究者的兴趣。 本研究主要是以超精密单点钻石车削方式来探讨加工参数(切削深度、进给速率、主轴转速)对菲涅耳透镜(Fresnel lens)模仁之表面粗糙度与微结构深度之影响。 图1：平面式Fresnel透镜
图2 ：聚光型太阳能电池的发电原理
|
【CAE模具高校产学联盟官方网站】产学合作技术交流整合平台，拓宽学生就业方向的道路，促进产学合作技术交流，加快CAE模具成型技术的快速转移。
Copyright © 2002-2024 www.iCAx.org
