CN108167707A - 大口径多通道积分器系统 - Google Patents

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向艳红
杨林华
蒋山平
李竑松
韩放
张鹏嵩
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    • F21S8/006—Solar simulators, e.g. for testing photovoltaic panels
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Abstract

本发明公开了一种大型太阳模拟器用积分器系统，包括两组前后排列的场镜组和投影镜组阵列，两阵列分别由通光口径相同的多个小元素透镜中心对称排列组成，各对应元素镜同轴，构成一光通道，积分器系统由单元镜独立安装同时配以水冷系统和风冷系统进行冷却，水冷却系统主要针对积分器镜框，风冷却系统主要针对石英透镜。

Description

大口径多通道积分器系统
技术领域
本发明涉及一种大型太阳模拟器的结构组件，属于太阳模拟器光学设备技术领域。
背景技术
对于中小型的积分器可以采用在平镜上光胶小元素镜的方式来实现，这种光胶的形式一般适用于通光口径小于300mm的积分器。而对于通光口径大于300mm的积分器，无法采用光胶形式，原因：一、受工艺所限没法采用光胶形式；二、考虑到大口径上的高热量可能会使元素镜脱落。因此，针对大口径的积分器，提出了新型的设计方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种大型太阳模拟器的积分器系统。该系统能够适用于大型太阳模拟器中，满足大型的有效通光口径需要。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
大型太阳模拟器用积分器系统，包括两组前后排列的透镜阵列，分别为场镜组阵列和投影镜组阵列，场镜组阵列和投影镜组阵列分别由通光口径相同的多个小元素透镜按中心对称的方式排列组成，场镜组的每一个元素分别与投影镜组的各对应元素镜同轴，构成一个光通道，整个透镜阵列共形成55个光学通道，有效通光口径为694mm，其特征在于，积分器系统采用光学镜单元镜独立安装、整体调节的方式，同时配以水冷系统和风冷系统进行冷却，水冷却系统主要针对积分器镜框，风冷却系统主要针对光学积分器55个光通道中的石英透镜以及系统中热辐射交换产生的热空气。
其中，场镜阵列中的镜框固定在支撑筒上，用螺杆连接场镜阵列的镜框和对应投影镜阵列的镜框，调节相应两个镜框的位置和间距满足要求。
进一步地，用销钉对场镜镜框和投影镜镜框进行定位，保证相应通道场镜和投影镜的同轴型和平行性。
进一步地，对于支撑筒、场镜镜框和投影镜镜框采用水冷的冷却方式，各积分器光学镜采用风冷的冷却方式。
其中，场镜镜框的冷却采用在场镜框迎光面布设环形冷却水道，并在迎光面上镀金反射膜；并在场镜框背光面上布设8条环形水道来进行。
进一步地，投影镜镜框的冷却采用在背光面上布设环形冷却水道来进行。
其中，各场镜和各投影镜的冷却采用氮气冷却，氮气从积分器系统的一侧进入，从另一侧出来，达到冷却光学镜的作用。
本发明采用了场镜和投影镜阵列的同轴设计、同轴调节，并通过水冷、气冷的组合方式来实现镜框和光学镜本身的不同冷却，使得积分器调节方便，又可以使积分器上的热量充分冷却掉，保证积分器的正常工作。
附图说明
图1a是本发明一具体实施方式的大型太阳模拟器用积分器系统正视图；
图1b是本发明一具体实施方式的大型太阳模拟器用积分器系统侧视图；
其中，1为支撑筒；2为冷屏；3为气密罩组件；4为支撑架；5为场镜镜框；6为投影镜镜框。
图2a是本发明的大型太阳模拟器用积分器系统中场镜迎光面的冷却系统示意图；
图2b是本发明的大型太阳模拟器用积分器系统中场镜背光面的冷却系统示意图；
图3是本发明的大型太阳模拟器用积分器系统中投影镜的冷却系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
参见图1a-1b，图1a和1b分别是本发明的大型太阳模拟器用积分器系统正视图和侧视图，其中，大型太阳模拟器用积分器系统主要包括场镜镜框5、投影镜镜框6、支撑筒1、冷屏2、支撑架4和气密罩组件3等。场镜镜框5的外面有气密罩，气密罩组件3的主要起到密封的作用，同时气密罩组件3的两侧有风冷系统的入口和出口，冷却水管从气密罩组件3穿过连接内外。支撑筒1的下面有支撑架4，支撑架4作为积分器系统和其它部分的安装接口。冷屏2是一个外面盘有冷却水管的锥筒，主要作用是冷却支撑筒1。其中，两组前后排列的透镜阵列，分别为场镜组阵列和投影镜组阵列，场镜组阵列和投影镜组阵列分别由通光口径相同的多个小元素透镜按中心对称的方式排列组成，场镜组的每一个元素分别与投影镜组的各对应元素镜同轴，构成一个光通道，整个透镜阵列共形成55个光学通道，有效通光口径为694mm，积分器系统采用光学镜单元镜独立安装、整体调节的方式，同时配以水冷系统和风冷系统进行冷却，水冷却系统主要针对积分器镜框，风冷却系统主要针对光学积分器55个光通道中的石英透镜以及系统中热辐射交换产生的热空气。
图2a和2b是场镜镜框的冷却方案，迎光面有环形水槽，背光面有8条曲线槽进行场镜镜框的冷却。其中，场镜镜框的冷却采用在场镜框迎光面布设环形冷却水道，并在迎光面上镀金反射膜；并在场镜框背光面上布设8条环形水道来进行。
进一步地，投影镜镜框的冷却采用在背光面上布设环形冷却水道来进行。
图3是本发明的大型太阳模拟器用积分器系统中投影镜的冷却系统示意图。如图所示，投影镜镜框背光面上开有类似的环形水槽用于投影镜镜框的冷却。
本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，相关技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到相应保护。

Claims (7)

1.大型太阳模拟器用积分器系统，包括两组前后排列的透镜阵列，分别为场镜组阵列和投影镜组阵列，场镜组阵列和投影镜组阵列分别由通光口径相同的多个小元素透镜按中心对称的方式排列组成，场镜组的每一个元素分别与投影镜组的各对应元素镜同轴，构成一光通道，整个透镜阵列共形成55个光学通道，有效通光口径为694mm，其特征在于，积分器系统采用光学镜单元镜独立安装、整体调节的方式，同时配以水冷系统和风冷系统进行冷却，水冷却系统主要针对积分器镜框，风冷却系统主要针对光学积分器55个光通道中的石英透镜以及系统中热辐射交换产生的热空气。
2.如权利要求1所述的大型太阳模拟器用积分器系统，其特征在于，场镜阵列中的各镜框固定在支撑筒上，用螺杆连接场镜阵列的各镜框和对应投影镜阵列的各镜框，调节相应两个镜框的位置和间距满足要求。
3.如权利要求1所述的大型太阳模拟器用积分器系统，其特征在于，用销钉对场镜镜框和投影镜镜框进行定位，保证相应通道场镜和投影镜的同轴型和平行性。
4.如权利要求1所述的大型太阳模拟器用积分器系统，其特征在于，对于支撑筒、各场镜镜框和投影镜镜框采用水冷的冷却方式，各积分器光学镜采用风冷的冷却方式。
5.如权利要求1所述的大型太阳模拟器用积分器系统，其特征在于，各场镜镜框的冷却采用在场镜框迎光面布设环形冷却水道，并在迎光面上镀金反射膜；并在场镜框背光面上布设8条环形水道来进行。
6.如权利要求1所述的大型太阳模拟器用积分器系统，其特征在于，各投影镜镜框的冷却采用在背光面上布设环形冷却水道来进行。
7.如权利要求1所述的大型太阳模拟器用积分器系统，其特征在于，各场镜和各投影镜的冷却采用氮气冷却，氮气从积分器系统的一侧进入，从另一侧出来，达到冷却光学镜的作用。
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