[發明專利]一種大面積平行光模擬器

有效

• 申請號: 201410016429.X
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103791275A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 邢琰;賈永;徐希悅;毛曉艷;滕寶毅;劉祥;何英姿;何健;陳建新;劉云;朱秋東;張喆民;梁楓;譚順栓
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V5/04;F21V19/00;F21Y101/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發明涉及一種平行光模擬器，尤其涉及一種大面積平行光模擬器，屬于航天器地面物理試驗技術領域。

背景技術

隨著我國航天事業的發展，深空探測對地面試驗驗證工作提出了新的要求。尤其是深空就位探測技術地面試驗驗證，從試驗方法、試驗設備都不同于傳統的衛星、飛船項目。尤其是對大面積的平行光模擬提出了迫切需求。傳統太陽模擬器制造技術，通常是以氙燈、鹵素燈為光源，光照面積一般在1米見方之下，無法適應深空就位探測類試驗項目對光照面積的需求。由于這兩種光源的效率不高，對平行光模擬設備的光學設計、結構設計和散熱設計都提出了很高要求，因此難以滿足大面積的平行光模擬的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：克服現有技術的不足，提供一種大面積平行光模擬器，該模擬器結構簡單、易于實現，以LED器件為光源進行大面積平行光模擬，滿足在平行度、光譜范圍、輻照強度、均勻度、穩定度等方面的試驗需求。

本發明的技術解決方案是：一種大面積平行光模擬器，由M個正方形的平行光光照單元模塊拼接而成，每個平行光光照單元模塊由N個600nm～700nm紅光LED光照單元和N個959nm～989nm紅外光LED光照單元間隔排列組成，每個600nm～700nm紅光LED光照單元或每個959nm～989nm紅光LED光照單元均包括單個LED芯片、聚光器件和準直器件，聚光器件和準直器件組合對單個LED芯片所發出光線進行收集和平行化。

所述單個LED芯片的聚光器件采用非球面透鏡，非球面方程為：

z=cr21+1-(1+k)c2r2+r2+r4+r6+r8]]>

r=11.4,c=-1,r²=-2.144529e^-10,r⁴=-0.000482,r⁶=-1.2e^-5,r⁸=-7.967429e^-8

z代表光軸方向高度；r代表垂直光軸方向高度；k代表非球面系數；c代表頂點曲率。

所述單個LED芯片的準直器件為菲涅耳透鏡。

所述M的個數為不少于49個，N的個數為不少于10個。

所述1m×1m大小的平行光光照單元模塊由14×14個LED光照單元組成。

本發明與現有技術相比的有益效果是：本發明利用LED芯片具有光效高、發熱量小、響應快、壽命長等特點，使用單個LED器件為光源，每個LED采用非球面聚光透鏡作為LED的聚光器件，菲涅耳透鏡作為LED的準直器件，三者的組合就可以完成聚光，然后在修正成平行光的功能，由不同譜段的單個LED組成LED光照單元，進而組成整個大面積平行光模擬器，相比氙燈或鹵素燈光源，使用LED芯片大大降低了功耗、散熱的要求，從而降低了結構重量，使得大面積平行光模擬成為可能，解決了傳統太陽模擬器在大面積平行光模擬時遇到的功率、結構、光學設計等方面的問題，應用該技術，可以為具體物理仿真試驗量身定做大面積平行光模擬設備，滿足有大面積平行光模擬的物理仿真試驗。

附圖說明

圖1為非球面透鏡的外形結構圖；

圖2為菲涅耳透鏡的外形結構圖；

圖3為單個LED平行輻射示意圖；

圖4為每個光照單元模塊的組成結構圖；

圖5為大面積平行光模擬器的結構圖；

圖6為本發明的外形結構示意圖；