国家重点基础研究发展计划(2010CB227101)
- 作品数：15 被引量：205H指数：9
- 相关作者：卢振武刘华荆雷魏秀东赵会富更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院研究生院中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：机械工程理学电子电信动力工程及工程热物理更多>>
- 发光二极管道路照明的配光优化设计被引量：9
- 2012年
- 从道路照明评价指标出发,对发光二极管(LED)道路照明的配光进行优化设计。综合考虑照度分布与道路照明评价指标之间的函数关系,建立了LED路灯照度分布的数学模型。以照明评价指标为优化条件,亮度-照度比Q为优化目标,求解有约束的最优化问题,得到配光曲线。以沥青路面主干路为例,把得到的配光曲线导入照明模拟软件中进行仿真模拟。配光优化结果表明:其横向配光呈非对称分布,且最大光强偏向机动车道方向,比传统的对称式配光曲线节能30.3%;Q为0.072 7,高于一般沥青路面的比值;同时各项照明评价指标均符合CJJ 45-2006的要求,配光性能良好。
- 王尧刘华荆雷卢振武党博石
- 室内聚光测试系统的研究被引量：1
- 2011年
- 为弥补因太阳模拟器光线发散角大、测试口径小不适用于光伏聚光系统测试的缺陷,设计了大口径、高平行度的室内聚光测试系统。另外还提出了一种新的聚光测试方法:分立光谱局部测量法。首先选二阶菲涅耳聚光系统为测试对象,利用单色光局部测量法测试该聚光系统的聚光效率,然后利用各种单色光的权重与聚光效率计算聚光系统的平均聚光效率,最后将实验结果与模拟结果进行对比分析。二阶菲涅耳聚光系统模拟聚光效率为88.623%,聚光测试系统测得聚光效率为85.45%,二者的聚光效率相差3.173%,透射比和光斑照度的均匀性均比较接近。聚光效率的差异主要来源于聚光系统的加工制作误差和测量误差。通过实验数据分析,验证了室内聚光测试系统的科学性与可行性。室内聚光测试系统光线发散角为0.267°,与太阳光发散角相匹配,出光口径为145 mm,可实现大口径聚光系统的性能测试。该系统结构简单、成本低,在太阳能聚光领域内有广阔的应用前景。
- 赵会富刘华荆雷王尧许文斌卢振武
- 关键词：聚光比
- 基于ADAMS和Simulink的太阳跟踪器联合仿真被引量：20
- 2014年
- 为了了解太阳跟踪器的具体性能,提高设计效率,采用ADAMS和Simulink软件对太阳跟踪器的工作过程进行了虚拟仿真分析。首先利用ADAMS软件建立了系统的动力学模型;利用Simulink软件建立了基于速度闭环的双轴控制系统。然后搭建了机-电联合仿真模型,并进行了仿真研究。分析了太阳跟踪器双轴控制系统的基本性能,确定了太阳跟踪器的目标输入曲线,完成了联合仿真计算。联合仿真结果表明:系统对太阳高度角输入曲线具有较好的跟踪能力,开始跟踪1.5s后系统跟踪非常稳定,跟踪误差小于目标幅值0.1%。得到的结果表明:所建的动力学模型和控制系统模型能够准确地描述跟踪器的工作过程,提高设计效率,可为实际物理样机的开发提供可靠依据。
- 郑黎明黄剑波
- 关键词：虚拟样机联合仿真ADAMSSIMULINK
- 紧凑型高亮度发光二极管准直镜设计被引量：19
- 2011年
- 为满足高亮度发光二极管(LED)的准直照明要求,克服传统LED准直镜径长比过大、结构厚重的缺点,设计了小径长比、结构紧凑以及高度准直的LED准直系统。准直镜设计基于LED为理想点光源,光线在准直镜内部经历了两次反射,根据几何光学的等光程原理和折、反射定律,通过数值求解等光程方程组获得准直镜各个面型的轮廓曲线,系统径长比为0.1。利用TracePro软件对所设计的准直系统进行光线追迹模拟,结果表明,光源为理想点光源时,在Φ50mm的出光口径处,光线经准直镜出射的光束发散角(光强半值角)为5.4°;光源采用实际高亮度白光LED时,光线经准直镜出射的光束发散角变为6°,在距准直镜1m处接受屏上,Φ60mm光斑照度均匀性为92%,光效为52.11%,适用于高亮度LED准直照明领域。系统设计实现了结构紧凑,准直性能高的设计目标,系统公差满足装配要求,为大功率高亮度LED准直照明系统的小型化、简单化提供了一种有效的解决途径。
- 荆雷刘华赵会富卢振武续志军韩雪冰李也凡
- 关键词：几何光学高亮度发光二极管照明发散角
- 塔式太阳能热发电站镜场的优化设计被引量：17
- 2010年
- 为了提高塔式太阳能电站镜场的集光效率,需要对镜场的布置进行优化设计。基于非成像光学设计理论,提出了利用腔式吸热器的几何特性与定日镜年均效率因子相结合的镜场边界限制方法,提高了定日镜的光学效率。镜场采用规则化布置,易于进行优化,从而提高了镜场优化设计的响应速度。采用蒙特卡罗光线追迹法建立了镜场聚光的数学模型,采用参数搜寻算法优化镜场结构,在Matlab环境下编写了镜场优化设计软件,并利用现有的西班牙PS10镜场对软件进行了验证。使用该软件设计了北京10MW塔式太阳能电站镜场,设计的年均光学效率为64.15%,与PS10镜场相近,达到国际先进水平。
- 魏秀东卢振武林梓王志峰
- 关键词：光线追迹法
- 非共轴椭球面聚光阵列式高焦比太阳模拟器被引量：17
- 2012年
- 为使太阳模拟器的接收靶得到高能流高均匀度光斑,需要对聚光系统进行优化设计。提出利用非共轴椭球面聚光镜优化光斑质量的方法,使光斑的能流分布均匀度有明显改善。利用蒙特-卡罗光线追迹方法,设计了聚集型高焦比太阳模拟器。在第二焦面处,80mm直径的接收靶面上可接收10kW的辐射光能,光斑对称性和均匀性好,系统的传递效率为23.81%,80mm直径靶面内的平均能流密度为2MW/m2,50mm直径靶面内平均能流密度达到3.64MW/m2,对应的理论色温超过2800K。采用非共轴椭球面聚光镜,成功研制了由电源控制系统、冷却系统、氙灯光源和聚光系统构成的太阳能模拟器。经实验测试,太阳模拟器的聚光光斑与光学仿真软件TracePro模拟光斑符合得很好。
- 任兰旭魏秀东牛文达王鹤许文斌肖君卢振武
- 关键词：光学设计太阳模拟器
- 实现均匀照度光伏聚光镜设计被引量：24
- 2014年
- 为满足聚光光伏系统的聚光需求,解决传统点聚焦式聚光光伏系统中聚焦光斑不均匀、径长比过大和聚光比较小的缺点,在不增加二次匀光器件的前提下,设计了径长比小、聚焦光斑相对均匀、聚光比高的聚光光伏系统。根据几何光学柯勒照明原理、等光程原理和反射定律,通过数值求解等光程方程组获得聚光镜各个面型的轮廓曲线。利用TracePro软件对所设计的聚光系统进行光线追迹模拟,结果表明:在聚光比为725的情况下,聚焦光斑最大照度仅为太阳照度的2300倍,是点聚焦情况下的1/10左右,系统的径长比为0.3,接收角为0.72°。系统设计实现了结构紧凑,聚光性能高的设计目标,为高倍聚光光伏系统的小型化,简单化提供了一种有效的解决途径。
- 荆雷王尧赵会富许文斌刘华卢振武
- 关键词：几何光学聚光光伏系统柯勒照明均匀性
- 户外聚光测试系统设计被引量：2
- 2011年
- 为了提高聚光系统的聚光效率,设计了一种户外聚光测试系统.选二阶菲涅耳聚光系统为测试对象,采用局部测量法测试其性能.利用软件模拟聚光系统的透过率、聚光效率和聚光光斑照度分布,并利用户外聚光测试系统对二阶菲涅耳聚光系统进行实验测试.将模拟结果与实验结果对比发现:二者的光斑分布均匀性比较接近,透过率相差1.800%;聚光效率相差4.346%,主要差异来源于加工误差和测量误差.据此可以为设计和加工提供信息反馈,从而改进加工工艺,提高聚光效率.
- 赵会富刘华孙强荆雷刘英王尧卢振武
- 关键词：聚光比
- 实现LED准直照明的优化设计被引量：52
- 2011年
- 为了有效地利用光源能量,满足LED远场照明系统要求,提出了一种实现LED大视场角准直照明的自由曲面透镜设计方法.运用ZEMAX软件序列模式下的多重组态建立透镜结构,在ZEMAX的二次开发环境下,采用宏语言编写自定义优化函数,实现对光学系统的自动优化.通过得到的自由曲面面型数据,借助光学仿真软件进行模拟,模拟光源采用圆面发光的LED朗伯体,视角为180°,透镜材料为PMMA,点光源模拟得到的发散半角在±0.1°以内,能量利用率在87%以上,实现了较高的能量利用率.
- 罗晓霞刘华卢振武荆雷姜洋辛迪
- 关键词：LED
- 基于折射/全反射/反射/折射结构的LED准直系统的设计被引量：29
- 2011年
- 设计并优化了高效且结构紧凑的折射/全反射/反射/折射式(RIXR)LED准直系统,用于收集大角度范围内的光线获得具有较小发散角的准直光束。首先,根据非成像光学理论中的边缘光线原理以及多面同步(SMS)设计方法计算系统初始结构的面型;然后,利用Zemax光学设计软件对初始结构进行优化设计;最终得到最佳结构的LED准直系统。优化设计得到的RIXR型准直系统的半口径为20 mm、纵横比为0.25、集光角为200°。LED准直系统经反向光线追迹得到边缘视场(±3.178°)点列图的均方根半径<2.1μm,故边缘视场达到了很好的聚焦效果。充分考虑材料的吸收损失和界面的反射损失后,光能利用率高达83.48%。实验表明,基于RIXR结构的LED准直系统具有光能利用率高、结构紧凑、体积小、便于应用等特点。
- 赵会富刘华孙强王鹤许家林荆雷刘英李也凡倪平涛
- 关键词：自由曲面
