[發(fā)明專利]一種超大輻照面積的太陽光模擬器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110243120.0
• 申請(qǐng)日: 2011-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN102421220A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚君浩;蘇錦文;梅偉芳;劉萬春;王善力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海太陽能電池研究與發(fā)展中心
• 主分類號(hào): H05B37/02
• 分類號(hào): H05B37/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽光模擬器，具體是指一種基于LED的超大輻照面積的太陽光模擬器。

背景技術(shù)

太陽光模擬器是模擬太陽光輻射的光學(xué)儀器。現(xiàn)有的太陽光模擬器一般有兩類，一是應(yīng)用氙燈等光源，同時(shí)選配合適的濾光片，實(shí)現(xiàn)模擬器輸出光與太陽輻射光譜的匹配。另一種為使用不同顏色的LED組合光源，借助濾光裝置，通過分光聚光等光學(xué)變換來模擬太陽光譜。這兩種模擬器都受到光學(xué)系統(tǒng)的限制，難以實(shí)現(xiàn)大輻照面積、高輻射強(qiáng)度的連續(xù)光輸出。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述已有的太陽光模擬器存在的各種問題，本發(fā)明的目的是要提供一種基于LED的、具有超大輻照面積、高輻射強(qiáng)度、能通過自動(dòng)反饋控制系統(tǒng)來獲得最優(yōu)化太陽光譜匹配結(jié)果的太陽光模擬器。

本發(fā)明的太陽光模擬器由箱體式光源系統(tǒng)、大面積光學(xué)均勻化處理系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、輸出光信號(hào)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)組成。

箱體式光源系統(tǒng)包括：置于燈箱內(nèi)底部的回路熱管散熱器，回路熱管散熱器與智能控制系統(tǒng)相連接，受智能控制系統(tǒng)的調(diào)度。回路熱管散熱器上有與其低熱阻連接的上面安裝有面陣復(fù)合光源的金屬基板；面陣復(fù)合光源四周圍合有一倒八字形的鏡面不銹鋼反射鏡，由此在面陣復(fù)合光源上方構(gòu)成一圍合區(qū)，使各波段的發(fā)光源在圍合區(qū)內(nèi)得到充分的重疊混色。

面陣復(fù)合光源由主體光源和配置光源組成。主體光源由白光LED和紅綠兩色LED組成。配置光源由紫外LED、紅外鹵鎢燈組成。在整個(gè)面陣復(fù)合光源中四種發(fā)光管數(shù)量各占25％，呈規(guī)則間隔排列。通過均勻分布的不同光譜的LED，面陣復(fù)合光源的面積可根據(jù)實(shí)際需要而擴(kuò)展。

燈箱壁內(nèi)分別安裝有與光纖光譜儀連接的光纖頭部和光輻射測(cè)量?jī)x連接的光傳感器。

大面積光學(xué)均勻化處理系統(tǒng)包括：光擴(kuò)散板和菲涅爾透鏡板構(gòu)成的光源輸出光學(xué)系統(tǒng)，光擴(kuò)散板距離面陣復(fù)合光源的高度為鏡面不銹鋼反射鏡的高度，菲涅爾透鏡距離光擴(kuò)散板為菲涅爾透鏡的焦距F。

智能控制系統(tǒng)由穩(wěn)定電源整流器、直流控制電源、中央處理器(CPU)和輸入(鍵盤)/輸出(顯示屏)設(shè)備組成。穩(wěn)定電源整流器將交流市電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)流/穩(wěn)壓的直流電源輸入直流控制電源。直流控制電源有多路獨(dú)立可控大電流輸出，分別給面陣復(fù)合光源中的白光LED、R/G?LED、紫外LED和紅外鹵鎢燈供電。

中央處理器(CPU)通過工業(yè)總線與輸出光信號(hào)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)連接，獲取實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)值經(jīng)算法運(yùn)算后，提供電路信號(hào)給穩(wěn)定電源整流器、直流控制電源來調(diào)節(jié)各色光源的增益，它同時(shí)還通過總線與顯示屏聯(lián)接，輸出模擬光源各項(xiàng)參數(shù)，達(dá)到的國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，以及裝置所處的環(huán)境溫度濕度等。

輸出光信號(hào)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)由光纖光譜儀和光輻射測(cè)量?jī)x組成，通過工業(yè)總線與智能控制系統(tǒng)連接，用于箱體式光源輸出光的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。

本發(fā)明的LED太陽光模擬器具有大輻照面積和連續(xù)光輸出特點(diǎn)。輸出光穩(wěn)定性高、均勻性高，與太陽光具有理想得光譜匹配。并且制造工藝簡(jiǎn)單，便于流水作業(yè)，生產(chǎn)效率高，降低生產(chǎn)成本低，具有推廣應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的太陽光模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)施例的面陣復(fù)合光源中四種發(fā)光管的均勻分布圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

本發(fā)明的太陽光模擬器由箱體式光源系統(tǒng)1、大面積光學(xué)均勻化處理系統(tǒng)2、智能控制系統(tǒng)3、輸出光信號(hào)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)4組成。

箱體式光源1包括：置于燈箱106內(nèi)底部的回路熱管散熱器101，回路熱管散熱器上有與其低熱阻連接的上面安裝有面陣復(fù)合光源102的金屬基板103，回路熱管散熱器101的電路部分與智能控制系統(tǒng)3形成電路連接。面陣復(fù)合光源四周圍合有一倒八字形的鏡面不銹鋼反射鏡104，由此在面陣復(fù)合光源上方構(gòu)成一圍合區(qū)105，使各波段的發(fā)光源在圍合區(qū)內(nèi)得到充分的重疊混色；用金屬制造的反射鏡，固定于面陣復(fù)合光源的四周，有助于光源的散熱作用。在光擴(kuò)散板201上方，燈箱壁內(nèi)分別安裝有與光纖光譜儀401連接的光纖頭部4011和光輻射測(cè)量?jī)x402連接的光傳感器4021。

本發(fā)明應(yīng)用的回路熱管散熱器是最新發(fā)展的相變冷卻技術(shù)制造的冷卻器，它特別適用于大功率LED高熱流密度的冷卻散熱作用。回路熱管散熱器受智能控制系統(tǒng)的中央處理器(CPU)303控制調(diào)節(jié)。