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Introducción e historia del desarrollo de la lente Fresnel

El principio de diseño de la lente de Fresnel es que la lente ya no se considera como un todo durante el procesamiento, sino como una entidad compuesta de muchas microestructuras. Estas microestructuras conservan el radio de curvatura de la lente convexa original y eliminan la luz intermedia. La desviación no funciona o afecta a una pequeña parte. El proceso de diseño de la lente Fresnel se muestra en la Figura 1 y la Figura 2 es un diagrama físico de una lente Fresnel plana. Al principio, debido a limitaciones materiales, todas las lentes estaban hechas de vidrio y las lentes Fresnel no fueron una excepción. Sin embargo, si se utiliza el método tradicional de esmerilado y pulido para procesar lentes Fresnel, no solo lleva mucho tiempo, sino que también consume mano de obra, lo que genera costos demasiado altos. Más tarde la gente inventó...


El principio de diseño de Fresnel

Ya no se considera la lente como un todo durante el procesamiento. Más bien, se considera una entidad compuesta de muchas microestructuras. Estas microestructuras conservan el radio de curvatura de la lente convexa original, al tiempo que eliminan la parte que no tiene ningún efecto o tiene poca influencia en la desviación de la luz. El proceso de diseño de la lente Fresnel se muestra en la Fig. 1.

Diagrama físico de una lente de Fresnel plana

Desarrollo de la lente Fresnel en el siglo XIX

Al principio, debido a limitaciones materiales, todas las lentes estaban hechas de vidrio y las lentes Fresnel no fueron una excepción. Sin embargo, si se utiliza el método tradicional de esmerilado y pulido para procesar lentes Fresnel, no solo lleva mucho tiempo, sino que también consume mano de obra, lo que genera costos demasiado altos. Más tarde, la gente inventó el método de procesamiento de prensado en caliente con molde metálico, pero la tensión superficial del vidrio era demasiado grande, lo que provocó que algunos detalles no pudieran presionarse durante el prensado en caliente, por lo que la lente Fresnel no pudo lograr el efecto de uso esperado. . Estas razones hicieron que las primeras lentes de Fresnel no pudieran promocionarse.

A partir de 1950, un nuevo material, el polimetilmetacrilato (PMMA), se ha utilizado ampliamente en la producción de lentes debido a sus características ópticas muy similares al vidrio y las ventajas de su menor peso. en. En 1951, Miller y otros utilizaron PMMA para producir con éxito lentes Fresnel. Debido a que el PMMA es de bajo costo y de naturaleza estable, desde entonces la gente comenzó a usarlo para reemplazar el vidrio en la fabricación de lentes Fresnel.
Con el avance de la ciencia y la tecnología, la tecnología de procesamiento de lentes continúa mejorando y el rendimiento óptico de la lente Fresnel es cada vez mejor y gradualmente está siendo valorado en muchos campos. Debido a que las lentes Fresnel tienen un espesor fino, baja calidad, bajo costo y buen efecto de condensación y otras ventajas, muchos campos han comenzado a prestar atención a la aplicación de las lentes Fresnel. Entre ellos, la industria de concentración solar fotovoltaica ha utilizado lentes de Fresnel. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el personal científico y técnico sigue realizando investigaciones y experimentos adicionales que también han logrado muchos resultados gratificantes.


Desde 1970, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio comenzó a realizar investigaciones detalladas sobre las lentes Fresnel, y los numerosos resultados de la investigación obtenidos han servido como guía para futuros científicos en el camino de la investigación de las lentes Fresnel. En 1979, Kritchman desarrolló una lente Fresnel de enfoque de línea curva de condensación de alta potencia. La mayor ventaja de esta lente es un salto cualitativo en el rendimiento de concentración. En 2006, el coreano Kwang Sun Ryu propuso un método de diseño para dividir la superficie de la lente Fresnel en pequeños módulos. Este método utiliza software para procesar los pequeños módulos de la lente Fresnel para que la luz solar incidente pueda iluminar uniformemente la fotocélula de silicio. Lo anterior resuelve el problema de que la luz solar es fácil de concentrar en un área pequeña y quemar la batería en el pasado.

Más tarde, el estadounidense Daniel realizó un análisis en profundidad de la lente Fresnel de Kwang Sun Ryu y diseñó una lente Fresnel de enfoque multipunto con una iluminación aún mayor que antes. Esta lente optimiza el hilo de la lente Fresnel tradicional y cambia el modo de enfoque de punto único original a enfoque multipunto, de modo que el punto de enfoque de la lente Fresnel ya no se limita a una determinada posición y, por lo tanto, se mejora la uniformidad de la iluminación. mejorar.

varios tipos de lentes Fresnel

En 2002, en el estudio de lentes Fresnel de enfoque de línea cilíndrica, se encontró que cuando el número F es de alrededor de 1,3 y la relación de concentración es 5 o 6, la eficiencia óptica puede alcanzar más del 85%.

En 2007, se diseñó una lente de Fresnel que abandonó la tradicional estructura de anillos concéntricos y adoptó ranuras en espiral de Arquímedes. Aunque esta lente no tiene una diferencia esencial en su aplicación con respecto a la lente de Fresnel concéntrica, es la lente de Fresnel la que creó una nueva forma estructural.

En 2009, se descubrió mediante una investigación que la eficiencia de enfoque de la lente Fresnel es directamente proporcional a la intensidad de la luz incidente. Al mismo tiempo, debido a cierta reflexión de la luz en la superficie de la lente de Fresnel, su transmitancia de luz es inversamente proporcional al ángulo de la luz incidente.

conjunto de lentes Fresnel en forma de panal


En 2011 se estudió el rendimiento de la lente Fresnel en interiores y exteriores. Los resultados mostraron que el error de la transmitancia de luz se mantuvo sin cambios en la prueba interior y exterior, pero el error de la prueba de eficiencia de concentración fue menor que la prueba exterior en la prueba interior, y analizado La razón de esta diferencia proporcionará una referencia para personas en las pruebas y procesamiento de  lentes Fresnel  en el futuro.

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