一种平板接收型复合抛物面聚光器的设计方法

摘要

本发明公开了一种平板接收型复合抛物面聚光器的设计方法，根据所需设计复合抛物面聚光器CPC的出射光孔宽度和几何聚光比C_G，其中入射光孔宽度计算出该CPC的高度H₁、采光半角θ、抛物线的焦距以及最佳均匀面B₁F₁与出射光孔之间的距离进而确定CPC几何结构尺寸，根据该设计方法，不仅可以大大降低CPC的高度H₁，而且可提升CPC聚光后在最佳均匀面B₁F₁上的光强均匀度，同时提升了CPC的经济性和聚光性。

主权项

一种平板接收型复合抛物面聚光器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在平板接收型复合抛物面聚光器CPC的横切面建立xoy坐标系，设CPC的横切面由抛物线组成，其中，F为抛物线的焦点，F'为抛物线的顶点，为抛物线的焦距，点B、点F在X轴上，点C、点C₁在X轴上方；BF₁为光线NB经抛物线上B点反射后的光线，点B₁、点F₁位于X轴下方，且对称设置于Y轴两侧，B₁F₁为CPC的最佳均匀面，此处安装平板接收体或者光伏电池；点G与点I分别为抛物线延长后的端点，直线IB与Y轴的夹角θ为CPC的采光半角，H₁为CPC的高度，为CPC入射光孔的宽度，为CPC出射光孔的宽度，C_G为CPC几何聚光比；CPC出射光孔宽度与几何聚光比C_G为已确定值，其中，2)将光线MC平行于Y轴射向抛物线经抛物线的C点反射，反射光线经过B点然后与最佳均匀面B₁F₁交于A₁点，光路M‑C‑B‑A₁为发生二次反射导致破坏CPC最佳均匀面B₁F₁上光强均匀度的分界线，根据反射定律，有几何关系式∠A₁CF＝θ；BF₁为光线NB经抛物线B点反射后的光线，根据反射定律，有几何关系式∠F₁BF＝θ；3)根据CPC出射光孔宽度CPC几何聚光比C_G、几何关系式∠A₁CF＝θ以及几何关系式∠F₁BF＝θ，计算出CPC高度H₁、抛物线的焦距采光半角θ以及CPC最佳均匀面B₁F₁与出射光孔BF之间的距离最终确定CPC的结构尺寸。