CN102121680B - 可调焦式光源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调焦式光源结构，其采用光导管结构，包括设置于同一光轴上的发光体及聚光机构，且在聚光机构的一侧焦距范围内所述发光体和聚光机构之间的距离连续可调。具体而言，所述光源结构还包括同轴设置的内、外套筒，发光体设置在外套筒中，内套筒一端插入外套筒的一端，其另一端固定设置聚光机构，且内套筒与外套筒可相对滑动。本发明可有效提高出射光的照度等级，扩大模组测试面积，并保证出射光的均匀性符合要求，且提高测试精度和光学效率，可成为大面积模组测量以及模拟外太空环境测量的重要结构形式。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源结构，特别涉及一种应用于聚光光伏模组在线测试系统中的一种可调焦式光源。
背景技术
目前，普遍采用的聚光光伏在线检测系统通常包括投射光源、IV测试系统、电源控制系统、离轴抛物反射镜等几大部分。其中，光源部分可以选用光导管结构、积分球结构、积分器结构、科勒照明结构等几种形式。光导管结构的缺点在于能量利用率较低，且灯丝发出的大量直射光会降低系统的光照均匀性；积分球发出的光线成分单一，均为直射光，但是光学效率很低，只适合对小尺寸聚光光伏模组进行测试；积分器的光学效率较高，并且可以根据需要选择合适的拼接方案，优化系统均匀性，但制作过程中容易出现拼接误差，造价比较昂贵；科勒照明光学系统的光学效率较低，不适合选用为大相对孔径的光源。事实上，光源的设计除了要提高光学效率之外，保证系统出射光的辐照度均匀性也是实现测试系统功能的基本原则。
保证系统出射光均匀性分为两个方面，即，一方面要保证入射到聚光模组表面的光斑辐照度均匀性，控制在5％之内；另一方面要保证经过聚光镜汇聚，照射到电池上的聚光光斑均匀性，没有形成灯丝像。有研究表明，若这个问题解决不好，会造成系统出现7％的测量误差。
由此，选择合适的光源结构，按照轻量化、稳定化的原则，提高在受照面处得到的辐照度值，保证出射光斑均匀性控制在合理范围内，并减少灯源对光源反射材料的激光损伤、保证光源的余弦辐射特性，实为研发者的一重要努力目标。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可调焦式光源，其可有效提高出射光的照度等级，扩大模组测试面积，并保证出射光的均匀性符合要求，且提高测试精度，从而克服现有聚光模组在线测试系统中存在的出射光辐照度值较低，光瞳处均匀性较差、电池上存在灯丝像等缺陷。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种可调焦式光源结构，其特征在于，所述光源结构采用光导管结构，其包括设置于同一光轴上的发光体及聚光机构，且在聚光机构的一侧焦距范围内，所述发光体和聚光机构之间的距离连续可调。
进一步地讲，所述光源结构还包括同轴设置的外套筒和内套筒，所述发光体设置在外套筒中，所述内套筒一端插入外套筒的一端，其另一端固定设置聚光机构，且内套筒与外套筒可相对滑动。
所述外套筒的另一端固定连接一底盖，所述发光体与该底盖固定连接。
所述外套筒和内套筒之间同轴设置一固定盘盖，所述固定盘盖一端设置与外套筒一端配合的插接部，所述内套筒一端穿过固定盘盖进入外套筒中。
所述固定盘盖的插接部插入外套筒，并与外套筒固定连接。
所述内套筒外壁与外套筒内壁之间设置滚珠导向机构。
所述内套筒的另一端上固定套设调节齿条和调节齿轮，所述调节齿轮与调节词条啮合。
所述底盖上设置至少两个发光体安装孔和至少一通风孔，该至少一通风孔与所述外套筒筒壁上设置的至少一通风孔连通形成散热风道。
所述内套筒和/或外套筒内壁上设置漫反射材料层，所述漫反射材料包括高反射率反射陶瓷。
所述聚光机构采用多功能聚光镜头，该聚光镜头指向发光体的一端面为毛化平面，其远离发光体的另一端面为球面。
所述发光体采用在光轴方向具有一定长度的螺旋氙灯，其主要发光部分靠近聚光镜头。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)采用将氙灯等发光体与外套筒固定，聚光机构与内套筒固定，外套筒与内套筒可相对滑动的结构，通过调节发光体与聚光机构的相对距离，实现发光体在聚光机构焦点内部前后移动的效果，可有效改善出射光辐照度均匀性；
(2)采用的聚光镜头的前一个面为毛平面，起到匀光作用，保证出射光线的漫反射特性，有效提高了光瞳处的辐照度均匀性，后一个面是球面，起汇聚光线作用，有效提高了出射光能量利用率；
(3)发光体与外套筒固定连接，保证了在调焦过程中，氙灯始终处在内套之中，且内、外套筒内壁采用高发射率反射陶瓷材料，可有效增加光学效率；
(4)内、外套筒之间设置滚珠导向机构，一方面保证了内套筒和外套筒于径向上的相对稳定性，并保证了该两者在轴向上的滑动功能；另一方面也在该两者之间预留了足够的通风通道，有利于内部散热，进一步的，外套筒的筒体和筒壁上设置通风孔，也进一步提高了散热性能。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的结构示意图；
图2是图1中所示底盖的结构示意图；
图3是图1中所示外套筒的结构示意图；
图4是图1中所示固定盘盖的结构示意图；
图5是图1中所示内套筒的结构示意图；
图6是图1中所示调节齿条的结构示意图；
图7是图1中所示聚光镜头的结构示意图；
图8是图1中所示调节齿轮的结构示意图；
图9是图1中所示滚珠导向机构的结构示意图。
具体实施方式
本发明的可调焦式光源适于在聚光光伏模组在线测试系统等设备中应用，其主要由两个部分组成，即，一部分为光学部分，另一部分为机械传动部分。
其中，光学部分包括由发光体等构成的光源、由聚光镜头等组成的聚光机构等；机械传动部分则包括可沿光轴方向相对的运动的两个主要构件；通过对光学部分，尤其是光学部分的聚光机构进行改进，同时将光学部分中的光源和聚光机构分别与机械传动部分的两个主要构件相结合，从而实现对本发明光源的光学效率和出射光均匀性的有效提升以及精确、方便的调焦。
以下结合附图及一较佳实施例对本发明的技术方案作详细说明。
请参阅图1-9，该可调式光源结构包括螺旋氙灯、陶瓷底盖1、陶瓷外套筒2、陶瓷内套筒4、固定盘盖3、调节齿条5、调节齿轮7、多功能聚光镜头6以及滚珠导向机构8；其中，氙灯底座装卡到陶瓷底盖1上，陶瓷底盖1与陶瓷外套筒2用玻璃胶粘合，二者的中心轴重合，陶瓷外套筒远离螺纹孔的一面是粘合面；固定盘盖3的插接部可以插入到陶瓷外套筒中，固定盘盖3上的孔31与外套筒2上的孔22配合起固定作用，且孔31内有螺纹；陶瓷内套筒4穿过固定盘盖3插入到陶瓷外套筒中，内套筒外壁上安装滚珠导向机构8，作为内、外套筒的滑动支撑；内套筒远离螺纹孔41的部分插入到外套筒之中，并靠近陶瓷底盖；调节齿条5套在内套筒的外壁上，两者之间采用胶水粘合固定；多功能聚光镜头6安装在陶瓷内套筒的管口处，由螺纹孔41及相应的螺钉压紧固定；调节齿轮与调节齿条啮合，在调节时，齿轮绕轴中心旋转，带动调节齿条和陶瓷内套筒的移动，从而实现了多功能镜头与氙灯的相对位置调节。
参阅图2-3，前述陶瓷底盖1上设有孔11、12、13用以固定氙灯，并且引入电极，同时还设有孔14作为通风孔；陶瓷外套筒内壁为高反射率反射陶瓷层，孔21是通风孔；风从孔14流入，从孔21流出，形成风冷通道带出热量，从而降低腔内的温度。
参阅图4，前述固定盘盖3的细径插接部与陶瓷外套筒的内壁紧密配合，其呈膨胀结构的粗径部可作为外部装卡的支撑体起到固定作用。
参阅图5，前述陶瓷内套筒内壁为高反射率反射陶瓷。孔为螺纹孔，固定聚光镜头。
参阅图6和图8，前述调节齿条可与调节齿轮相对啮合移动，该调节齿条粘结在靠近螺纹孔41的位置处，陶瓷内套筒4的左端面与调节齿条5的左端面的距离就是调焦范围。
参阅图7，前述多功能聚光镜头的前一个面(指向氙灯的一面)是毛化平面，起到匀光作用，其后一个面是球面，起到汇聚光线的作用。
参阅图9，前述滚珠导向机构包括可调滚珠81和滚珠套82，滚珠套用玻璃胶粘合在陶瓷内筒上，滚珠用来调节内外套相对滑动。
上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可调焦式光源结构，其特征在于，所述光源结构采用光导管结构，其包括设置于同一光轴上的外套筒、内套筒、发光体及聚光机构，且在聚光机构的一侧焦距范围内所述发光体和聚光机构之间的距离连续可调；
所述发光体设置在外套筒中，所述内套筒一端插入外套筒的一端，另一端固定设置聚光机构，且所述内套筒与外套筒之间还设有滚珠导向机构，使得内套筒和外套筒可相对滑动；
所述外套筒的另一端固定连接一底盖，所述发光体与该底盖固定连接，所述底盖上设置至少两个发光体安装孔和至少一通风孔，该至少一通风孔与所述外套筒筒壁上设置的至少一通风孔连通形成散热风道。
2.根据权利要求1所述的可调焦式光源结构，其特征在于，所述外套筒和内套筒之间同轴设置一固定盘盖，所述固定盘盖一端设置与外套筒一端配合的插接部，所述内套筒一端穿过固定盘盖进入外套筒中。
3.根据权利要求2所述的可调焦式光源结构，其特征在于，所述固定盘盖的插接部插入外套筒，并与外套筒固定连接。
4.根据权利要求2所述的可调焦式光源结构，其特征在于，所述内套筒的另一端上固定套设调节齿条和调节齿轮，所述调节齿轮与调节齿条啮合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的可调焦式光源结构，其特征在于，所述内套筒和/或外套筒内壁上设置漫反射材料层，所述漫反射材料包括高反射率反射陶瓷。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的可调焦式光源结构，其特征在于，所述聚光机构采用多功能聚光镜头，该聚光镜头指向发光体的一端面为毛化平面，其远离发光体的另一端面为球面。
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