CN105864718A - 一种led太阳模拟器光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED太阳模拟器光学系统，适用于LED太阳模拟器的光学设计。本发明从LED太阳模拟器的灯珠排布、透镜设计、控制方式进行论述。光源部分采用300nm-1100nm波段内各种峰值波长的LED。光谱匹配根据国际标准对各波段内光谱辐照度的分布结合AM1.5条件下太阳光光谱的分布进行匹配。光学系统的设计方式是，同种峰值波长LED集成为一个模块，该模块用一个透镜实现有效辐照面上的辐照均匀，所用透镜的个数等于所用LED的种类。该设计方法能够实现LED太阳模拟器在有效辐照面上实现IEC60904-9-2007规定的AAA级标准。

Description

一种LED太阳模拟器光学系统
技术领域
本发明属于新能源装备领域，研制了一种LED太阳模拟器光学系统。
背景技术
太阳模拟是利用人工光源模拟太阳光辐照特性的一门技术。太阳模拟器的应用领域非常广泛，大型太阳模拟器是航天技术中卫星空间环境模拟的主要组成部分，主要用于完成卫星的热平衡试验，检验卫星的热设计。中小型太阳模器用于卫星姿态控制的太阳敏感器地面模拟试验与标定及地球资源卫星多光谱扫描仪太阳光谱辐照响应的地面定标，同时中小型太阳模拟器在光伏科学与工程过程中也是必不可少的设备之一。
目前国内外使用的太阳模拟器的光源均采用氙灯作为光源，具有寿命短、成本高、体积大等缺陷。
利用LED作为太阳模拟器的光源，能够很大程度上的缩小太阳模拟器的体积和减小使用功率，达到稍便携、节能、维护成本低的特点。但目前LED太阳模拟器光学系统的设计多是阵列排布，实现有效辐照面的均匀度困难大，控制电路复杂，因此，设计一种易于实现有效辐照面均匀度并且电路控制简单的LED太阳模拟器光学系统就很有必要。本发明设计了一种LED太阳模拟器光学系统，可以实现有效辐照面的均匀性、稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够同时实现输出的辐照强度达到1000W/m2、光谱匹配度≤5%、辐照不均匀度≤2%的适用于任何尺寸的LED太阳模拟器的光学系统。
本发明要解决的技术问题是提供一种光学系统，有效辐照面的光谱分布要符合国际标准IEC60904-9-2007中AM1.5条件下太阳模拟器光谱分布的要求。
本发明采用LED作为的光源，同一峰值波长的LED集成为一个模块，每个模块分别设计一个透镜实现有效辐照面的辐照均匀，最终达到辐照强度的指标要求。
为解决光谱匹配问题，本发明采用300nm-1100nm波段范围内所有不同波长的LED进行光谱的匹配，实现全波段的光谱匹配。
为解决有效辐照面上辐照不均匀度的要求，本发明采用LED集成控制模式，结合均光透镜结构。通过采用将LED光源模块化均光控制的方法，达到有效辐照面的辐照不均匀度的技术指标要求。
技术指标
本发明能够达到IEC60904-9-2007标准中规定的技术指标要求。
本发明能够达到下列指标：
a)辐照度1000 W/m2；
b)光谱匹配：满足AM1.5光谱辐照度分布；
c)辐照不均匀度≤2.0%；
以上所述为本发明专利的优选实施例，并非因此限制本发明专利的范围，凡是利用本发明专利所做的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.LED太阳模拟器光学系统，其特征在于:模拟器光源采用固体光源LED，光学系统采用同种峰值波长LED集成模块，分类控制均光。
2.根据权利要求1所诉，LED太阳模拟器采用的LED光源包括各类单色光LED。
3.LED太阳模拟器通过组合各类不同波长的LED，实现AM1.5条件下光谱辐照度分布，实现300nm-1100nm全波段光谱的匹配；使用任何不同LED波长组合光源研制LED太阳模拟器均在权利要求保护范围之内。
4.根据权利要求1所诉，LED太阳模拟器光源部分采用分类集成排布的结构，任何形式的LED分类集成排布结构均在权利要求保护范围之内。
5.根据权利要求1所诉，LED太阳模拟器光学系统采用同种峰值波长LED用一个透镜均光系统，同种LED采用任何结构的透镜均在权利要求保护范围之内。
6.根据权利要求1所诉，LED太阳模拟器光源阵列采用同种LED单独控制模式，单独控制模式能够实现有效辐照面上辐照强度的调整。
7.根据权利要求5所诉，LED光源部分采用同种LED单独控制模式，任何形式的串联、并联控制方法均在权利要求保护范围之内。
8.根据权利要求1所诉，本发明专利实现的LED太阳模拟器光学系统能够实现任意尺寸的有效辐照面积，依此结构设计生产的任何尺寸的LED太阳模拟器均在权利要求保护范围之内。
9.根据权利要求1所诉，LED太阳模拟器光学系统采用同种LED集成控制，任何LED太阳模拟器光学系统只要使用LED集成控制均在权利要求保护范围之内。
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