cpc抛物面设计

《cpc抛物面设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、§1.1什么是CPC（CompoundParabolicConcetrator）i ρ=2f/(1+cosθ )          

2、      （1.1）963aW*r 则抛物面的半口径R为：`C72sA{M. R=ρsinθ                     （1.2）@w9{5D4 对于一束平行光，经理想抛物面反射后总能汇集到焦点。若将光源置于焦点位置，根据光路可逆性，从抛物面出来的是比较完美的平行光。抛物面的这个特性使它被广泛应用在各种照明系统中。P,xwSvO#M wa09$
4>_w 仔细分析，我们可以发现：C"pB"^0 AC+CF=BD+DF               （1.3）zqySm)o] A、

3、B为平行光束与平行光束垂直面m的交点。J.
/d!an 事实上，抛物线即是从平行光出发点到焦点光程相等点的轨迹的集合。后文的stringmethod将用到这一概念。#2p#VQh 在图1.1中，假设f=8mm，θ=135°，则R＝ρsinθ=38.6mm。=t0tK}Y+4 §1.3边缘光线原理（Edge-RayPrinciple）V2d,ksKwn   对聚光器经常采用边缘光线法进行分析。边缘光线即是以最大入射角入射于聚光器边缘，并被反射器反射一次后出射在接收器（吸收面）边缘的光线。<^R{U&Z

4、@ §1.3.1聚光比（ConcentrationRatio）)0Z!n 对于一个聚光器，我们定义聚光比为：Wr~yK?:] C＝Aentry/Aexit                  （1.4）c-1q2y Aentry为入射光束的截面积，Aexit为出射光束的截面积；C越大，聚光效果越好。读者可以自行计算图1.2中聚光器的C值。（见式1.5）

5、L3X_Me §1.3.2接收角（AcceptanceAngle）#KpY6M-H 如图1.2，接收角定义为边缘光线被反射器反射一次后出射在接

6、收器边缘时（仍在出射面内）入射光线与垂直方向的夹角θmax。^_5

7、BT@ 
n{5NNV6 G-um`/<% §1.3.3拉线法（StringMethod）分析抛物线轨迹z}4L=KRv 如图1.2，将一根圆杆（rod）与水平面成θmax角放置于聚光器入射端。圆杆上有一个圆环，圆环上系有细线（string），细线的一端系于焦点d。将细线拉直，并保证垂直于圆杆，圆环从A走到C，细线另一头a走过的轨迹即为抛物线。显而易见，Aa+ad=Bb+bd=Cc+cd。mu26`M qv2!grp]*W 2

8、?7(A 图1.2是拉线法的最简单示意。在SolarEnergySystem中，不同的吸收面（如CylindricalAbsorber）都可以用stringmethod来显示反射面的轨迹。这种轨迹可能是渐开线与抛物线的结合。Zk-~ar IzLF'F Q
rYa%D+ §1.4抛物面的倾斜（TiltofParabolic）p^)B0[P9 首先，CPC并非是通常的聚光器。从截面来看，两个反射面的焦点并不一定是同一点。也就是说，并非共焦系统，所以是非成像系统（NonimagingSystem）。

9、如图1.2，右面反射镜的焦点在d点。左面反射镜的焦点在c点。这就是“复合（compound）”的真正意思，是由两片反射镜组合在一起的。两片反射镜的光轴并不重合，但是它们有自己的对称轴Z。)q~DT
R^z- 不同形态的CPC可由抛物线经旋转（tilt）得到。如图1.3，虚线1、2是未经旋转的抛物线（OriginalParabolic），两者的光轴本来是水平的。反射镜1的光轴Axis1绕自己的焦点f1旋转了20°，反射镜1也跟着旋转了20°，到1’的位置。抛物线2也经过的同样的旋转，只是方向相反。r

10、

11、 *s4\Wb= @P4/+"9 经过旋转，可以获得我们需要的接收角。大于接收角的光线将会被系统反射出去，无法到达吸收面（exitaperture）（见图1.9）。Vzlh+R>c 事实上，由式（1.5）可知，减少接收角也就增大了集光率C：K!z
` ]c)_&{:V C=1/sinθmax         （1.5）C

12、-p