一种基于tracepro软件的非规范复合抛物面聚光器的建模方法

摘要

一种基于tracepro软件的非规范复合抛物面聚光器的建模方法，包括如下步骤：1)首先确定复合抛物面聚光器的最大聚光角θmax；2)确定复合抛物面聚光器的出射口半径a，CPC的长度l和焦距f；3)由软件求出入射口半径，4)在tracepro软件中建立CPC模型，进行光学仿真，通过优化函数控制改变最大聚光角θmax和CPC入射口半径r，直到光斑照度、光斑均匀性η或聚光比C达到优化目标值。本发明提供了一种通过光学仿真优化设计、周期短、节约设计成本的基于tracepro软件的非规范复合抛物面聚光器的建模方法。

主权项

一种基于tracepro软件的非规范复合抛物面聚光器的建模方法，其特征在于：所述建模方法包括如下步骤：1)首先确定了聚光角θ的最大聚光角θmax。2)确定复合抛物面聚光器的出射口半径a，CPC的长度l和焦距f，CPC焦距满足方程(1)：f＝a(1+sinθmax)       (1)；3)由tracepro软件求出入射口半径r，最大聚光角θmax和入射口半径r满足方程组(2)： r = l ( a - f ) 2 fa - f 2 - af 2 + fa 3 ( 4 l 2 af - f 2 + 4 af ) f ( 2 a - f ) - - - ( 2 ) ; 4)在tracepro软件中建立CPC模型，所述CPC模型的表达式为(3)： x = y ( a - f ) 2 fa - f 2 - af 2 + fa 3 ( 4 y 2 af - f 2 + 4 af ) f ( 2 a - f ) - - - ( 3 ) 其中，x，y分别为直角坐标系中的横坐标和纵坐标，并进行光学仿真，优化函数为如下三个方程：光斑照度和最大聚光角满足显性方程(4)： θ max = a tan ( φ v / π L v / H ) - - - ( 4 ) ; 其中，φv为光源光通量，Lv为接收面光斑照度，H为CPC与接收面的距离，光斑照度随着最大聚光角的增大而减小；光斑均匀性η和CPC入射口半径r为隐性函数，满足方程(5)：η＝f(r)         (5)；光斑均匀性η随着CPC入射口半径r的增大而增大；聚光比C与最大聚光角θmax满足方程(6)：C＝1/sinθmax        (6)，聚光比C随着最大聚光角θmax的增大而减小；通过优化函数控制改变最大聚光角θmax和CPC入射口半径r，直到光斑照度、光斑均匀性η或聚光比C达到优化目标值。