基于復合式拋物面聚光器的LED反光杯建模研究

摘要：針對復合式拋物面聚光器CPC無法在TracePro軟件中直接建模的不足，結(jié)合TracePro軟件特點，對CPC關鍵參數(shù)進行了分析，通過數(shù)學模型對參數(shù)之間的幾何關系進行了推導，得出了計算公式 實現(xiàn)了CPC在TracePro中的建模，將CPC設計成反光杯應用于LED燈具中，可方便地進行光學模擬和分析，進而有效地縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和開發(fā)成本 為CPC設計提供了數(shù)學依據(jù) 通過建模驗證了該方法的可行性，有效提高了設計效率，結(jié)果表明，用通過該方法設計出的CPC做成的LED反光杯 可以極大地提高燈具的發(fā)光效率 為其在照明領域的發(fā)展應用提供了更好的使用價值和前景。

1.引言

復合式拋物面聚光器 CPC 是一種根據(jù)邊緣光線原理設計，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Welford等發(fā)明，是一種用于進行定期調(diào)整、非精確跟蹤的集光設備。隨后，CPC被廣泛應用于太陽能聚光系統(tǒng)中，如聚光光伏發(fā)電、光導聚能和太陽能催化等領域。由于CPC會聚平行光的優(yōu)良特點，使其在照明領域也得到了一定的應用如果將CPC設計成反光杯，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，在CPC反光杯中，由于光線最多經(jīng)過一次反射，光線的利用率將遠高于其他類型的反光杯，近年來，國外一些大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)簡單,對加工精度要求不是很高,成本較低等優(yōu)點,在LED照明領域表現(xiàn)出極大的應用價值。

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