Introduction et historique du développement de la lentille de Fresnel
Le principe de conception de la lentille de Fresnel est que la lentille n'est plus considérée comme un tout lors du traitement, mais comme une entité composée de nombreuses microstructures. Ces microstructures conservent le rayon de courbure de la lentille convexe d'origine et suppriment la lumière intermédiaire. La déviation ne fonctionne pas ou n'affecte qu'une petite partie. Le processus de conception de la lentille de Fresnel est illustré à la figure 1 et la figure 2 est un schéma physique d'une lentille de Fresnel plate. Au début, en raison de limitations matérielles, les lentilles étaient toutes en verre, et les lentilles de Fresnel ne faisaient pas exception. Cependant, si la méthode traditionnelle de meulage et de polissage est utilisée pour traiter les lentilles de Fresnel, cela prend non seulement beaucoup de temps, mais consomme également de la main-d'œuvre, ce qui entraîne des coûts trop élevés. Plus tard, les gens ont inventé...
Le principe de conception du Fresnel
on ne considère plus la lentille dans son ensemble pendant le traitement. Il est plutôt considéré comme une entité composée de nombreuses microstructures. Ces microstructures conservent le rayon de courbure de la lentille convexe d'origine, tout en supprimant la partie qui n'a pas ou peu d'influence sur la déviation de la lumière. Le processus de conception de la lentille de Fresnel est illustré à la figure 1.
Schéma physique d'une lentille de Fresnel plate
Développement de la lentille de Fresnel au 19e siècle
Au début, en raison de limitations matérielles, les lentilles étaient toutes en verre, et les lentilles de Fresnel ne faisaient pas exception. Cependant, si la méthode traditionnelle de meulage et de polissage est utilisée pour traiter les lentilles de Fresnel, cela prend non seulement beaucoup de temps, mais consomme également de la main-d'œuvre, ce qui entraîne des coûts trop élevés. Plus tard, les gens ont inventé la méthode de traitement par pressage à chaud des moules métalliques, mais la contrainte de surface du verre était trop importante, ce qui empêchait certains détails d'être pressés pendant le pressage à chaud, de sorte que la lentille de Fresnel ne pouvait pas obtenir l'effet d'utilisation attendu. . Ces raisons ont empêché la promotion des premières lentilles de Fresnel.
Depuis 1950 environ, un nouveau matériau, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), a été largement utilisé dans la production de lentilles en raison de ses caractéristiques optiques très similaires à celles du verre et des avantages d'un poids plus léger. sur. En 1951, Miller et d’autres ont utilisé le PMMA pour produire avec succès des lentilles de Fresnel. Étant donné que le PMMA est peu coûteux et stable par nature, les gens ont depuis lors commencé à l’utiliser pour remplacer le verre afin de fabriquer des lentilles de Fresnel.
Avec les progrès de la science et de la technologie, la technologie de traitement des lentilles continue de s'améliorer, et les performances optiques de la lentille de Fresnel s'améliorent de plus en plus, et elle est progressivement valorisée par de nombreux domaines. Parce que la lentille de Fresnel a une épaisseur fine, une faible qualité, un faible coût et un bon effet de condensation. Et d'autres avantages, de nombreux domaines ont commencé à prêter attention à l'application de la lentille de Fresnel. Parmi eux, l'industrie photovoltaïque à concentration solaire a utilisé la lentille de Fresnel. Avec le développement de la science et de la technologie, le personnel scientifique et technique continue de travailler. Des recherches et des expériences approfondies ont également donné de nombreux résultats gratifiants.
Depuis 1970, la National Aeronautics and Space Administration a commencé à mener des recherches détaillées sur les lentilles de Fresnel, et les nombreux résultats de recherche obtenus ont servi de lignes directrices aux futurs scientifiques sur la voie de la recherche sur les lentilles de Fresnel. En 1979, Kritchman a développé une lentille de Fresnel à focalisation courbe et à condensation de haute puissance. Le plus grand avantage de cet objectif est un saut qualitatif en termes de performances de concentration. En 2006, le coréen Kwang Sun Ryu a proposé une méthode de conception consistant à diviser la surface de la lentille de Fresnel en petits modules. Cette méthode utilise un logiciel pour traiter les petits modules de la lentille de Fresnel afin que la lumière solaire incidente puisse éclairer uniformément la cellule photoélectrique en silicium. Ce qui précède résout le problème selon lequel la lumière solaire est facile à concentrer dans une petite zone et à brûler la batterie dans le passé.
Plus tard, l'Américain Daniel a mené une analyse approfondie de la lentille de Fresnel de Kwang Sun Ryu et a conçu une lentille de Fresnel à focalisation multipoint avec un éclairage encore plus élevé qu'auparavant. Cet objectif optimise le filetage de la lentille de Fresnel traditionnelle et change le mode de mise au point unique d'origine en mise au point multipoint, de sorte que le point focal de la lentille de Fresnel ne soit plus limité à une certaine position, et l'uniformité de l'éclairage est ainsi améliorer.
En 2002, dans l'étude de la lentille de Fresnel à focalisation linéaire cylindrique, il a été constaté que lorsque le nombre F est d'environ 1,3 et que le rapport de concentration est de 5 ou 6, l'efficacité optique peut atteindre plus de 85 %.
En 2007, une lentille de Fresnel abandonnant la structure traditionnelle en anneaux concentriques et adoptant les rainures en spirale d'Archimède a été conçue. Bien que cette lentille ne présente aucune différence essentielle dans son application par rapport à la lentille de Fresnel concentrique, c'est la lentille de Fresnel qui a créé une nouvelle forme structurelle.
En 2009, des recherches ont découvert que l’efficacité de focalisation de la lentille de Fresnel est directement proportionnelle à l’intensité de la lumière incidente. Dans le même temps, en raison d'une certaine réflexion de la lumière sur la surface de la lentille de Fresnel, sa transmission lumineuse est inversement proportionnelle à l'angle de la lumière incidente.
En 2011, les performances de la lentille de Fresnel ont été étudiées en intérieur et en extérieur. Les résultats ont montré que l'erreur de transmission de la lumière était inchangée dans les tests intérieurs et extérieurs, mais que l'erreur de test de l'efficacité de concentration était inférieure à celle du test extérieur lors du test intérieur, et analysée. La raison de cette différence fournira une référence pour personnes dans les tests et le traitement des lentilles de Fresnel à l'avenir.