基于復(fù)合式拋物面聚光器的LED反光杯建模研究

摘要：針對(duì)復(fù)合式拋物面聚光器CPC無(wú)法在TracePro軟件中直接建模的不足，結(jié)合TracePro軟件特點(diǎn)，對(duì)CPC關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)參數(shù)之間的幾何關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)，得出了計(jì)算公式 實(shí)現(xiàn)了CPC在TracePro中的建模，將CPC設(shè)計(jì)成反光杯應(yīng)用于LED燈具中，可方便地進(jìn)行光學(xué)模擬和分析，進(jìn)而有效地縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和開(kāi)發(fā)成本 為CPC設(shè)計(jì)提供了數(shù)學(xué)依據(jù) 通過(guò)建模驗(yàn)證了該方法的可行性，有效提高了設(shè)計(jì)效率，結(jié)果表明，用通過(guò)該方法設(shè)計(jì)出的CPC做成的LED反光杯 可以極大地提高燈具的發(fā)光效率 為其在照明領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用提供了更好的使用價(jià)值和前景。

1.引言

復(fù)合式拋物面聚光器 CPC 是一種根據(jù)邊緣光線原理設(shè)計(jì)，可以將給定接收角范圍內(nèi)的光線按照接近理想聚光比收集到接收器上的非成像聚光器CPC最早由美國(guó)Welford等發(fā)明，是一種用于進(jìn)行定期調(diào)整、非精確跟蹤的集光設(shè)備。隨后，CPC被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)中，如聚光光伏發(fā)電、光導(dǎo)聚能和太陽(yáng)能催化等領(lǐng)域。由于CPC會(huì)聚平行光的優(yōu)良特點(diǎn)，使其在照明領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用如果將CPC設(shè)計(jì)成反光杯，將LED光源放置于其出射口位置，根據(jù)光路可逆原理光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)發(fā)射從入射口出射，便可以很好地控制光線的出射角度，同時(shí)，在CPC反光杯中，由于光線最多經(jīng)過(guò)一次反射，光線的利用率將遠(yuǎn)高于其他類型的反光杯，近年來(lái)，國(guó)外一些大LED燈具企業(yè)，如Philips Luminle、OSRAM和GE照明等公司直接將反光杯替代二次透鏡應(yīng)用于路燈中,可以極大地提高路燈光效,因此,CPC可以極大地提高能源利用率,在節(jié)能減排以及減少城市的光污染方面具有積極作用CPC還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)加工精度要求不是很高,成本較低等優(yōu)點(diǎn),在LED照明領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用價(jià)值。

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