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CPC空隙设计及光能损失 被引量:4
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作者 吴茂刚 唐润生 +1 位作者 程艳斌 王志刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期308-312,共5页
复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator,CPC)因结构简单不需要跟踪等优点在太阳能集热器和光伏发电系统中已获得广泛的应用,理想CPC的反射面与吸收体连在一起,而实际应用中因种种原因必须在两者之间留有空隙。该文对三种常... 复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator,CPC)因结构简单不需要跟踪等优点在太阳能集热器和光伏发电系统中已获得广泛的应用,理想CPC的反射面与吸收体连在一起,而实际应用中因种种原因必须在两者之间留有空隙。该文对三种常见的CPC空隙带来的光学损失进行了理论分析。对比分析结果表明:对于平面吸收体CPC,空隙设计的优选方案是剪去靠近吸热体的反射面;对于圆形吸收体CPC,最优选的空隙设计方案是对理想CPC所对应的受光体的形状进行修正,其次是剪去与圆管相连的反射面。 展开更多
关键词 空隙设计 空隙的光学损失 复合抛物聚光器
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组合式发光二极管路灯反射器的设计 被引量:11
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作者 赵亚辉 范长江 《中国光学》 EI CAS 2012年第5期520-524,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 发光二极管(LED) 非成像光学 复合抛物面反射器(CPC) LED路灯 光学设计
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近红外无创生化分析中高效双复合抛物面聚光系统设计
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作者 高静 卢启鹏 +2 位作者 彭忠琦 丁海泉 高洪智 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1406-1410,共5页
近红外无创生化分析中,要获得准确的血液生化成分信息,需要非常高的系统信噪比。为提高分析系统的信噪比,开展了以增大系统光能利用率为目标的高效双复合抛物面聚光(DCPC)系统研究。首先,针对近红外无创生化分析中光学系统集光要求,研... 近红外无创生化分析中,要获得准确的血液生化成分信息,需要非常高的系统信噪比。为提高分析系统的信噪比,开展了以增大系统光能利用率为目标的高效双复合抛物面聚光(DCPC)系统研究。首先,针对近红外无创生化分析中光学系统集光要求,研究了复合抛物面聚光器(CPC)出射光特点,确定出一级CPC最大聚光角范围。然后,通过比较标准型和截短型DCPC光能利用率变化,优化出最佳结构参数。最后,结合皮肤组织光学参数,计算了入射光波长为1 000nm时,DCPC系统、CPC-聚焦反射镜系统以及无光学收集系统的光能利用率。结果显示,三种系统的光能利用率分别为1.46%,0.84%,0.26%。设计的DCPC系统增强了对人体漫反射光的收集能力,可有效提高无创生化分析系统的信噪比及整体分析精度。 展开更多
关键词 复合抛物面聚光器 光学设计 近红外 无创生化分析
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基于SMS法的大功率COB光源窄光束设计
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作者 李敏 沈为民 +4 位作者 黄杰 王乐 王少雷 贺志华 佟飞 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期49-54,共6页
针对集成光源难以实现小发光角的问题,提出了一种大功率COB光源实现窄光束的设计方法。根据COB光源的出射光分布以及预设的光分布范围选用折射-折射(RR)系统。以选定的COB光源的光谱分布及配光曲线为标准建立光源模型,由复合抛物面(CPC... 针对集成光源难以实现小发光角的问题,提出了一种大功率COB光源实现窄光束的设计方法。根据COB光源的出射光分布以及预设的光分布范围选用折射-折射(RR)系统。以选定的COB光源的光谱分布及配光曲线为标准建立光源模型,由复合抛物面(CPC)实现朗伯光源60°的聚光之后,再利用光学扩展量守恒以及同步多曲面方法(SMS)求得透镜前后两个曲面轮廓上点的坐标,进行曲线拟合获得轮廓曲线,进而得到透镜的三维模型。采用光学仿真软件对系统进行光线追迹,结果表明:系统在出光口处的发散角控制在30°之内,半光强度角为11.336°,整体光效达到89.398%,效果良好。 展开更多
关键词 窄光束 COB光源 光学设计 复合抛物面 同步多曲面
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基于临界截取消除多次反射的非成像聚光器设计与性能分析
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作者 戴鑫 肖李业 陈飞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期234-242,共9页
针对标准复合抛物面聚光器(S-CPC)存在的反射面末端聚光能力有限、能流密度分布不均匀以及太阳辐射收集较少等问题,基于临界截取方法构建高位临界截取CPC(H-CPC)和低位临界截取CPC(L-CPC)优化模型。同时采用户外小孔光学实验验证临界截... 针对标准复合抛物面聚光器(S-CPC)存在的反射面末端聚光能力有限、能流密度分布不均匀以及太阳辐射收集较少等问题,基于临界截取方法构建高位临界截取CPC(H-CPC)和低位临界截取CPC(L-CPC)优化模型。同时采用户外小孔光学实验验证临界截取CPC模型的可靠性,并通过理论模拟分析其光学性能。研究结果显示:H-CPC和L-CPC的平均光学效率分别为38.4%和46.3%,均高于S-CPC。此外,基于临界截取设计的CPC具有更大的光线接收角范围,即使光线入射角大于30°仍可接收太阳光线,从而有效延长了聚光器工作时间,同时其吸收体表面的能流密度分布也更加均匀。同步使用VC/C++程序求解年采光量,表明H-CPC和L-CPC理论年辐射收集量分别比S-CPC高出887.24 MJ/m^(2)和1429.89 MJ/m^(2)。临界截取CPC具有更高的能耗比,经济效益显著,对太阳辐射的收集能力更强,具有更好的工程应用潜力。 展开更多
关键词 光学设计 太阳能 复合抛物聚光器 临界截取 光学性能
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圆形吸收体复合抛物聚光器面形模型研究及仿真验证 被引量:6
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作者 段鹏飞 桂特特 +2 位作者 陈飞 杨春曦 别玉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期203-211,共9页
固定光口聚光太阳能系统具有宽带集热温度、无需跟踪装置、无机械运动、易于集成构建、运行状态稳定等优点,因此针对圆形吸收体太阳能复合抛物聚光器(CPC)关键部件面形结构进行了研究。理论构建了圆形吸收体CPC面形结构模型,并获得其解... 固定光口聚光太阳能系统具有宽带集热温度、无需跟踪装置、无机械运动、易于集成构建、运行状态稳定等优点,因此针对圆形吸收体太阳能复合抛物聚光器(CPC)关键部件面形结构进行了研究。理论构建了圆形吸收体CPC面形结构模型,并获得其解析解。运用光学设计软件TracePro验证所构建理论模型的光学特性。利用圆形吸收体CPC面形光学特性,构建了CPC耦合太阳能集热系统,并建立其光学特性计算方法。针对所构建系统的光学特性进行了数值计算,结果表明所构建系统的采光量较真空管太阳能集热系统有所提高,平均提高比例为34.57%。 展开更多
关键词 光学设计 复合抛物聚光器 圆形吸收体 太阳能 面形
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太阳能真空管作为吸收体的复合抛物聚光器的无间隙漏光损失研究 被引量:3
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作者 陈飞 桂青华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期54-62,共9页
基于非成像光学边缘光线原理与几何光学反射定律,针对圆形吸收体构建了无间隙损失复合抛物聚光器(CPC)面形结构的数学模型,并通过程序计算获得了等长反射面的数值解。采用可见激光实验装置对无间隙损失CPC模型进行了验证,结果表明,数值... 基于非成像光学边缘光线原理与几何光学反射定律,针对圆形吸收体构建了无间隙损失复合抛物聚光器(CPC)面形结构的数学模型,并通过程序计算获得了等长反射面的数值解。采用可见激光实验装置对无间隙损失CPC模型进行了验证,结果表明,数值计算的光线路径与激光实验光线路径吻合。此外,单对等长反射面的无间隙损失CPC具有最大的单个等长反射面长度,且恰好为吸收体的半径。当等长反射面对数从单对增加到6对时,单个等长反射面长度从23.50 mm降低至7.65 mm。在实际应用过程中,等长反射面的对数不宜过多。 展开更多
关键词 几何光学 太阳能 复合抛物聚光器 无间隙损失 数学模型 接收半角
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基于复合式抛物面聚光器的LED反光杯建模研究 被引量:7
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作者 汪乐 张树生 翟静 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2012年第10期155-160,共6页
针对复合式抛物面聚光器(CPC)无法在TracePro软件中直接建模的不足,结合TracePro软件特点,对CPC关键参数进行了分析,通过数学模型对参数之间的几何关系进行了推导,得出了计算公式,实现了CPC在TracePro中的建模。将CPC设计成反光杯应用于... 针对复合式抛物面聚光器(CPC)无法在TracePro软件中直接建模的不足,结合TracePro软件特点,对CPC关键参数进行了分析,通过数学模型对参数之间的几何关系进行了推导,得出了计算公式,实现了CPC在TracePro中的建模。将CPC设计成反光杯应用于LED灯具中,可方便地进行光学模拟和分析,进而有效地缩短产品开发周期和开发成本。为CPC设计提供了数学依据,通过建模验证了该方法的可行性,有效提高了设计效率。结果表明,用通过该方法设计出的CPC做成的LED反光杯,可以极大地提高灯具的发光效率。为其在照明领域的发展应用提供了更好的使用价值和前景。 展开更多
关键词 光学设计 复合式抛物面聚光器 建模 接收角 LED TRACEPRO
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低截取比下复合抛物面聚光器的光热性能 被引量:8
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作者 吴德众 李明 +3 位作者 李国良 王云峰 冯志康 周国富 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第8期193-200,共8页
考虑复合抛物面聚光器(CPC)的经济性和光学性能,对CPC结构进行了优化设计。根据参数方程,分析了相同面积内的截取比对CPC总弧长和接收管数量的影响。研究结果表明,CPC截取比取0.15~0.25时,可有效降低对CPC弧面材料的使用。基于Tracepr... 考虑复合抛物面聚光器(CPC)的经济性和光学性能,对CPC结构进行了优化设计。根据参数方程,分析了相同面积内的截取比对CPC总弧长和接收管数量的影响。研究结果表明,CPC截取比取0.15~0.25时,可有效降低对CPC弧面材料的使用。基于Tracepro软件,实现了对CPC的二维光线追踪,提出了一种CPC直射光学效率的模拟计算方法。选择1月1日、4月1日、7月1日、10月1日四个季节日期为模拟日期,模拟结果显示,截取比为0.16的CPC相较于截取比为0.56的CPC,平均直射光学效率分别提高了13.77%,15.24%,9.30%,11.54%。太阳高度角的增加和方位角的减小有利于降低CPC的末端光线损失。增加CPC的长度有利于减小末端光线损失对CPC光学效率的影响。实验测试验证了模拟的正确性,所提方法可应用于以提高光学性能为目标的CPC结构优化设计。 展开更多
关键词 光学设计 接收器 光学效率 复合抛物面聚光集热系统 二维光线追踪
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一种主次镜组合LED准直照明系统设计与分析 被引量:8
10
作者 杨帆 何川 张旭升 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第8期395-399,共5页
为使LED光源实现特定范围内的均匀照明,提出了一种由复合抛物面集光器和自由曲面透镜结合的主次镜两级准直照明设计方法。该方法可将照明系统出射角控制在±5°~±15°范围内,并在目标区域内实现均匀照明。仿真结果显示... 为使LED光源实现特定范围内的均匀照明,提出了一种由复合抛物面集光器和自由曲面透镜结合的主次镜两级准直照明设计方法。该方法可将照明系统出射角控制在±5°~±15°范围内,并在目标区域内实现均匀照明。仿真结果显示:系统出射角在±5°~±15°范围内,理想情况下该系统的能量利用率和照明均匀度均可达85%以上;同时,系统的照明均匀度不会随照明距离的改变发生显著变化,在实际应用中可通过改变照明距离来改变光斑大小和光斑照度。 展开更多
关键词 光学设计 非成像光学 复合抛物面集光器 同步多表面法 自由曲面透镜
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