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 affecte une petite partie. Le processus de conception de la lentille de Fresnel est illustré à la figure 1, et la figure 2 est un diagramme physique d'une lentille de Fresnel plate. Au début, en raison des 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 de Fresnel
La lentille n'est plus considérée comme un tout lors du traitement. Elle est plutôt considérée 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 aucun effet ou peu d'influence sur la déviation de la lumière. Le processus de conception de la lentille de Fresnel est illustré à la Fig. 1
Schéma physique d'une lentille de Fresnel plate
Développement de la lentille de Fresnel au 19e siècle
Au début, en raison des 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 du moule métallique, mais la contrainte de surface du verre était trop importante, ce qui a fait que certains détails ne pouvaient pas être pressés pendant le pressage à chaud, de sorte que la lentille de Fresnel ne pouvait pas atteindre l'effet d'utilisation attendu. Ces raisons ont fait que les premières lentilles de Fresnel ne peuvent pas être promues.
À partir de 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. En 1951, Miller et d'autres ont utilisé le PMMA pour produire avec succès des lentilles de Fresnel. Parce que le PMMA est peu coûteux et stable par nature, les gens ont commencé à l'utiliser pour remplacer le verre pour fabriquer des lentilles de Fresnel depuis lors.
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 mis la lentille de Fresnel en service. Avec le développement de la science et de la technologie, le personnel scientifique et technique continue de faire des recherches et des expériences supplémentaires qui ont également permis d'obtenir de nombreux résultats satisfaisants.
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 repères 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 en ligne courbe à condensation de haute puissance. Le plus grand avantage de cette lentille est un saut qualitatif dans les 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 se concentre facilement dans une petite zone et brûle 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. Cette lentille optimise le filetage de la lentille de Fresnel traditionnelle et remplace le mode de mise au point à point unique d'origine par une mise au point multipoint, de sorte que le point de mise au point de la lentille de Fresnel n'est plus limité à une certaine position, ce qui améliore l'uniformité de l'éclairage.
En 2002, lors de 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 qui abandonne la structure traditionnelle en anneau concentrique et adopte 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, elle a créé une nouvelle forme structurelle.
En 2009, des recherches ont montré que l'efficacité de focalisation de la lentille de Fresnel est directement proportionnelle à l'intensité de la lumière incidente. En même temps, en raison de la réflexion de la lumière sur la surface de la lentille de Fresnel, sa transmittance lumineuse est inversement proportionnelle à l'angle de la lumière incidente.
En 2011, les performances de la lentille de Fresnel ont été étudiées à l'intérieur et à l'extérieur. Les résultats ont montré que l'erreur de transmission de la lumière n'a pas changé dans les tests en intérieur et en extérieur, mais que l'erreur de test de l'efficacité de concentration était inférieure à celle du test en extérieur dans le test en intérieur, et analysée La raison de cette différence fournira une référence aux personnes chargées de tester et de traiter les lentilles de Fresnel à l'avenir.