基于复合抛物面聚光器的LED反射器的设计

针对发光二极管(LED)具有寿命长、发光效率高、显色性好、节能等诸多优点,基于复合抛物面聚光器(CPC)的结构与原理,设计了一种LED反射器,通过与传统荧光灯灯具比较,采用最优化理论和光学软件TracePro对其进行模拟仿真,结果表明这里所设计的反射器具有光场分布合理,充分利用光能节约能源,传统反射器无法比拟的优点。

组合式发光二极管路灯反射器的设计

设计了一组合式路灯反射器,以使发光二极管(LED)路灯在道路照明时产生矩形光斑和均匀照度。在非成像光学基础上,利用复合抛物面的高性能集光作用和机械设计软件的强大作图功能,设计了一款分段组合复合抛物面反射器(CPC)。基于"边缘光线原理"和"裁剪法",此款反射器能将朗伯型发光的LED光束整形为近似矩形分布,出光效率达96%以上。理论模拟证明:在高度为10 m,范围为10 m×30 m内利用此反射器进行二次配光的LED路灯的照度均匀度达0.5以上。该反射式LED路灯光束整形器结构简单,光学效率高、成本低廉,模拟结果完全达到了目前我国国家道路照明规范要求。

增加复合抛物面聚光器(CPC)最大聚光角的几种方法及结果比较

本文简单阐述了复合抛物面聚光器(CPC)的结构与设计原理,介绍了三类增加CPC最大聚光角θ_(max)的方法:平移、截底和旋转,给出了各方法中最大聚光角θ_(max)随几何尺寸变化的计算公式。对不同聚光比的实际CPC,给出了在三类方法变化情况下,最大聚光角增量δθ_(max)随几何变量的变化曲线,并对影响CPC最大聚光角变化的关键因素进行了讨论与分析。

复合抛物面聚光器(CPC)在光伏/热太阳能系统中的应用及实验

为研究复合抛物面聚光器（compound parabolic concentrator，CPC）在光伏，热（PV／T）太阳能系统中的应用特性，分析CPC-PV／T集热器内部的热传输机理，建立CPC-PV/T太阳能系统的光热、光电能量转换理论。并对系统的光热、光电转换特性进行研究，结果表明，CPC型聚光器在PV/T系统中的应用，一定程度上会导致系统光热转换性能的降低，但能有效提高系统光电转换效率。另外，设计无聚光PV/T太阳能系统样机和CPC型聚光PV／T太阳能系统样机，并对2种样机的光热、光电特性进行测试及对比分析。其中，CPC-PV/T样机的热效率为39．6％、输出电效率5．4％，无聚光PV/T样机热效率为44％、输出电效率仅为4．1％，实验结果与理论分析结果一致。

高效能抛物面天线反射器

对用于高效能通信宇航器的重量轻,精确度高的抛物面反射器的结构而言,为了满足它当前的设计技术指标,需要发展新的材料,技术和工艺。重量轻、热稳定的结构要求采用某些高性能复合材料。热敏感的偏置结构应特别注意应用最优化设计。嵌入格栅线性极化的应用,这就限定了它的结构需由多种特定的复合材料构成和采用一些专门的加工技术。在研制热膨胀系数接近于零的的各种结构中,需对材料的某些性能进行研究,而这些在一般的情况下却往往被认为是第二位的和在通常的设计中被忽视的。外形精确成本低廉的工艺要求导致了将后加工校准方法作为标准程序。

复合抛物面聚光器(CPC)光学分析研究

阐述了复合抛物面聚光器(CPC)的设计原理和光学原理,简单介绍了复合抛物面聚光器(CPC)与不同接收器的结合形式。主要介绍了平板型CPC和圆管型CPC的设计方法和相关量的计算公式的推导结果最后主要说明了截取比在CPC系统中对系统效率和系统的经济性的影响,认为合适的截取比可增加CPC的利用率并且可大大的节省材料,对CPC的推广应用很有利。

具有镜面反射和漫反射的CPC光学分析

对由镜面反射为主但是存在一定漫反射的复合抛物面聚光器 (CPC)反射面构成的集热器 ,在存在太阳散射情况下进行了光吸收性能的分析 ,比前人只考虑集热器镜面反射和太阳光直射更加接近实际情况。方法是在利用光线追踪法对CPC反射面的镜面反射进行分析的基础上 ,结合辐射度算法定量计算了CPC反射面的漫反射和太阳光的散射分量对集热器的光学性能的直接影响。并通过CPC集热器瞬时效率测试验证了理论的正确性。通过该理论 ,可以在更接近实际的情况下对CPC集热器进行光学设计和计算 。

基于复合抛物面集光器的LED教室灯具的配光设计

为了对LED教室灯具配光,建立了复合抛物面集光器配光系统。分析了LED光源发光特性,阐明了对LED光源进行二次配光的必要性。建立了三维复合抛物面集光器(CPC)模型,并由边缘光线原理计算得出三维复合抛物面集光器(CPC)模型各参数与最大出射半角θm的关系,分析了θm的制约因素。由阅读灯照度均匀度要求,确定了复合抛物面集光器(CPC)模型各参数的值,在光学分析软件Tracepro中建立了CPC模型,将LED光源置于其焦平面上,结合教室桌面与灯具距离,模拟了基于CPC配光的LED教室灯具的照度分布。试验结果表明,CPC配光系统最大出光半角为30°时,光照均匀度超过0.7,满足建筑照明设计标准GB 50034-2004对阅读照明的要求,该灯具有效光通可达95%以上。

紫外通信中复合抛物面聚光器的优化

为了提高紫外通信系统中接收机探测信号的灵敏度和效率,设计光学天线增强对大气中微弱信号的收集能力。结合紫外光通信系统的实际工程背景,对光探测中的复合抛物面聚光器(CPC)进行旋转、平移、截顶和截底4种优化,并做了详细的计算、模拟与仿真;通过对不同优化方法的最大入射角、接收光通量效率以及入射角与采集率关系的计算分析,得出不同参数优化后的工程适用条件,即负向旋转法可用于视线直射远距通信,截底法适用于非视线散射近距通信,而截顶法可用来替换标准CPC并达到节约材料成本的目的。

关于复合抛物面聚光器设计参数的研究

针对现行复合抛物面聚光器(CPC)设计理论不能直接支持在tracepro软件中建立模型的不足,结合tracepro的特点,推导了实际设计和建模所需要的焦距f,入射口半径r及最大聚光角θ_(max)三个关键参数的计算方法并实现了CPC的建模。该方法为CPC的定量设计提供了数学依据,有利于优化设计以及光学模拟和光学分析的实现,从而提高了设计效率,为其在太阳能利用和照明领域等非成像光学应用方面提供更好的使用价值和前景。

复合抛物面型集热器吸收体温度分布的试验研究

针对具有平面吸收体的复合抛物面型集热器(CPC)建立了试验装置,对此CPC太阳集热器吸收体平面上的光、热性能进行了试验研究。结果表明,所设计的CPC集热器具有良好的聚光能力。分析了吸收体平面上的温度数值分布及影响因素并在三维空间内用射线跟踪法进行了模拟,从而为CPC集热器吸收体温度的进一步研究提供参考。

复合抛物面聚光的直热蒸发脱盐系统研究

为实现沸腾汽化并减少装置内部结垢,该文设计出一种CPC聚光的直热蒸发脱盐系统。原水在蒸馏器内部通过换热盘管与CPC加热后的导热油直接换热并快速汽化,蒸汽冷凝收集得到淡水。研究发现:在夏季晴朗天气,系统蒸馏器进口油温最高为118.1℃,蒸馏室温度于11:00达到94.8℃,高于当地沸点,并持续到16:30;系统瞬时集热效最高为51%,日产淡水总量为7.23 kg且硬度始终低于饮用水标准;系统有效能利用率在12:00—16:30均保持0.5以上,最高为0.63。

用于太阳模拟器光束调制的复合抛物面反射器设计

积分球出射光在远距离处的大辐照面上辐照均匀性及辐照度受出射光角度影响较大。针对这一问题,提出将复合抛物面聚光器逆用为复合抛物面反射器的积分球出射光角度调制方法。首先,研究复合抛物面反射器光束调制原理并推导抛物线方程;其次,分析复合抛物面反射器的参数对辐照面辐照均匀性及辐照度的影响,确定复合抛物面反射器的发散角与截取比等尺寸参数;最后,建立发散式太阳模拟器光学系统模型并仿真。仿真结果表明:复合抛物面反射器将积分球出射光半角由82°调制为25°;在太阳模拟器有效辐照面Φ1000 mm内,与未使用复合抛物面反射器相比,当复合抛物面反射器的截取比为20%时,辐照均匀性提高了0.24倍,为97.30%,辐照度提高了5.1倍,为553.54 W/m^(2),实现了远距离处高辐照均匀性的大辐照面模拟。

散射占比对低倍CPC热性能影响的对比实验研究

搭建聚光比分别为1.5、2.0和3.0的复合抛物面聚光器（CPC）对比实验系统,在集热器进口温度110℃条件下,对比实验研究散射辐照占总辐照比例（散射占比）对3种聚光比CPC系统集热性能的影响,并对我国不同地区典型辐照资源条件下CPC聚光集热的热性能进行分析。结果表明：散射占比对低倍CPC集热性能有明显影响,对于同一聚光比CPC,CPC热效率均随散射占比的降低而提高;对于不同聚光比CPC,1.5×CPC在散射占比高时热效率最高,3.0×CPC仅在散射占比低的晴天具有最高热效率。

CPC简介及其在LED汽车灯具设计中的作用

CPC是复合式抛物面聚焦器(Compound Parabolic Concentrator)的简称,他是1976年由A Rabl提出的。由于它自身的一些特点,CPC被广泛的用在利用太阳能方面,例如太阳能热水器。同时由于近几年LED功率的提高以及特别是大功率的白光LED的出现,LED大有取代传统光源的趋势,特别是在汽车照明中,大部分信号灯已经使用LED作为光源。同时LED的前大灯也在研究中。本文主要介绍CPC的光学特性,以及如何将其运用在LED汽车灯具设计上。

内聚光型太阳能光电-光热复合管的光学设计

根据非跟踪内聚光型太阳能光电-光热复合管的结构形式及其受光体的特殊需求,采用Winston的CPC设计原理,对圆管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器进行光学设计,得到了较为理想的聚光器设计曲线,并对结果进行数值仿真,给出各入射角的光线分布图和光强分布图。

具有折射棱镜盖的圆桶式CPC聚光器研制与性能测试

在圆桶式复合抛物面聚光器(CPC)聚光器研究的基础上,增加一个透明的折射棱镜上盖,并进行一系列的整体优化设计,研制出一种新的非跟踪CPC聚光器,并通过对焦点温度和砷化镓电池光伏转换电流值的实际测试方式,测其水平放置并在超出最大入射半角后的聚光度分别达到3.0和5.3倍,可实现较好的非跟踪聚光效果。但该聚光器材料选型或加工工艺会限制其聚光性能。若这些问题得以解决,具有较高聚光度的非跟踪复合抛物面聚光器将会得到开发应用。

CPC在中高温太阳能集热器中的应用与设计

在太阳能中高温热利用中普通的太阳能集热器难以达到100℃以上温度,必须通过聚光来实现中高温集热器。复合抛物面(CPC)是一种非成像低聚焦度的聚光器。文章根据边缘光线原理,给出复合抛物面聚光器的曲线方程,并结合实例介绍一种复合抛物面(CPC)的设计方法。

CPC太阳能工业热力系统山东投运

由山东力诺瑞特新能源有限公司研发的CPC（基于复合抛物面集热器）中温太阳能工业热力系统2011年5月10日正式投入运行，太阳能光热产业正式进入工业热能应用阶段。

新型太阳能海水淡化系统

本文提出一种全新的太阳能海水淡化与组合式空调系统模型,阐述了系统的运行原理。研究了原理样机海水淡化功能中淡水产量与海水喷淋量、海水喷淋温度的关系。在此基础上,对与原理样机匹配的复合抛物面型集热器(CPC)系统进行了优化设计。为整个系统进一步的联合运行研究奠定了基础。