CN1888518A - 光谱可编程的测试用模拟光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光谱可编程的测试用模拟光源，该模拟光源由可调恒流单色发光二极管阵列、编程单元两部分组成，每个单元的发光二极管以中心对称或十字对称排列，整个发光二极管阵列由从紫外(350nm)到红外(1100nm)光谱区间间隔10－100nm的单色发光二极管单元排列组成。编程单元分为模拟式和数字式，可以根据需要较为精确地编程为特定光谱结构、光强及其特定的变化过程，可以连续输出也可以脉冲输出，以适应于所需的测量过程，可用于光敏元件的光谱响应测量、太阳电池的标准测试及多结太阳电池的光谱分段测试，实现一机多用，特别是可以方便快捷地实现复杂的多结太阳电池的光谱分段测试。

Description

光谱可编程的测试用模拟光源

                         技术领域

本发明涉及光学、光电子学及太阳能领域，特别涉及一种光谱可编程的测试用模拟光源。

                         背景技术

光敏元件的光谱响应测量需要用单色仪产生波长可变的单色光照射被测元件，测量其在不同波长时的响应值，再用已知光谱响应的光敏元件标定即可得到该被测光敏元件的光谱响应，因此，波长可变的单色光源是光谱响应测量的重要部件，通常单色光源由光栅分光或棱镜分光得到，也可由激光产生分立的有限的几种波长的单色光。

在太阳能应用领域，为了衡量太阳能转换元件的转换性能规定了一定标准光谱分布和强度的光源作为标准测试光源，研究和生产中用太阳光或其他人造模拟光源作为测试光源，太阳光具有较为理想的光谱分布和光强，但受天气状况及夜晚的影响，不是可以依靠的测试光源，特别是生产应用，人造模拟光源以氙灯和卤钨灯为主，经过光谱修正可以作为测试光源，但该模拟光源仍然有较大的光谱偏差，在太阳电池测试标准中最高等级的A级模拟光源允许小于25％的光谱偏差，因此，最高等级的A级模拟光源仍然不能直接测试不同种类的太阳电池。另外，地面应用和航天应用采用不同的光谱标准，因而两者模拟光源不能通用，即地面用的模拟光源不可以应用于空间应用。

在太阳电池应用领域，多结电池作为高效电池的一个发展方向在迅速发展，多结太阳电池测试的光源要求更高，一方面要求光谱偏差更小，另一方面为了测得各结电池的特性需要光源具有光谱分段可调的功能，光谱偏差更小可以采用复合光源加精确的光谱修正得到，但光谱分段可调的光源目前尚无成型产品，现实中采用多个独立光源分别调整得到需要的效果。

                         发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种光谱可编程的测试用模拟光源，该模拟光源由可调恒流单色发光二极管阵列、编程单元两部分组成，其特征在于：

1)可调恒流单色发光二极管阵列由多个可调恒流单色发光二极管单元排列组成，每个单元的发光二极管以中心对称或十字对称排列，其数量由其对应波长的目标最大辐射功率和自身辐射效率决定，其工作辐射功率由工作电流决定，其工作电流由编程单元确定，每个单元都有一个可调恒流控制电路，它接受编程单元控制信号控制单元工作电流。整个发光二极管阵列由从紫外(350nm)到红外(1100nm)光谱区间间隔10-100nm的单色发光二极管单元排列组成。

2)编程单元分为两种：模拟式和数字式，模拟式由电位器阵列组成，每一个电位器输出控制一个单色发光二极管单元，每一个电位器由人工调节控制输出；数字式由数模转换(D/A)电路阵列组成，每一个数模转换(D/A)电路单元输出控制一个单色发光二极管单元，数模转换(D/A)电路接受单片机或计算机发出的数字指令信息控制自身输出。

本发明的光谱可编程的测试用模拟光源具备光谱可编程功能，可以根据需要较为精确地编程为特定光谱结构、光强及其特定的变化过程，可以连续输出也可以脉冲输出，以适应于所需的测量过程，可用于光敏元件的光谱响应测量、太阳电池的标准测试及多结太阳电池的光谱分段测试，实现一机多用，特别是可以方便快捷地实现复杂的多结太阳电池的光谱分段测试。

                         附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中发光二极管阵列的排列方式之一。

图3是本发明的可调恒流单元的示意图。

图4是本发明的模拟式编程单元的示意图。

图5是本发明的数字式编程单元的示意图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细描述。

                         具体实施方式

图1是本发明的结构示意图，本发明所示装置由可调恒流单色发光二极管单元组成的可调恒流单色发光二极管阵列和编程单元两部分组成。

图2是本发明中发光二极管阵列的排列方式之一(图中黑点代表发光二极管)，即十字对称排列，这种方式适于目标照射区域为正方形的情况，每个单元的发光二极管以十字对称排列。本发明中发光二极管阵列也可以按照中心对称排列。每个单元的发光二极管数量由其对应波长的目标最大辐射功率、自身辐射效率以及工作电压决定，比如对于48伏电源系统，可采用10-20只串联组成一串，每串再串联一只10-47欧姆的均流电阻，每串的数量随波长增加而增加，串数为目标最大辐射功率除以(单只发光二极管发光功率*每串发光二极管数量)，取整加1，数串并联后由恒流单元驱动。另外，每个单元的发光二极管的排列和朝向应当保证目标照射区域辐照均匀，不均匀度小于目标要求指标。

图3是本发明的可调恒流单元的示意图，Vi是来自于编程单元的电流控制电压，运放A1、电阻Rs及N沟道场效应晶体管MOS1构成恒电流控制单元，发光二极管串联接于供电直流电源的正极和MOS1的漏极，其工作电流为Vi/Rs，工作电流的大小控制该发光二极管发光通量，单只发光二极管的工作电流根据需要可从0到其极限工作电流范围内调整。

图4是本发明的模拟式编程单元的示意图，每一路控制信号由一个电位器的中心触头引出，所有电位器一端共地，另一端接编程电源的正极，通过人工调整电位器即可实现人工编程。

图5是本发明的数字式编程单元的示意图，来自计算机或单片机的控制数据通过串行或并行数据总线把控制数据传送给每一个D/A转换器，每一个D/A转换器送出一个控制电压信号，D/A转换器可以是单路输出或多路输出，D/A转换器的转换精度和转换速度由编程目标所要求的精度和速度决定。

Claims (2)

1.一种光谱可编程的测试用模拟光源，其特征在于，该模拟光源包括可调恒流单色发光二极管阵列和编程单元两部分；其中：

可调恒流单色发光二极管阵列由多个可调恒流单色发光二极管单元排列组成，每个单色发光二极管单元的排列方式为中心对称或十字对称，单色发光二极管阵列由从紫外线到红外线光谱区间的每间隔10-100nm距离排列，每个单色发光二极管单元连接有可调恒流控制电路，它接受编程单元控制信号控制单元的工作电流；

编程单元分为模拟式或数字式，模拟式由电位器阵列组成，每一个电位器输出控制一个单色发光二极管单元，每一个电位器由人工调节控制输出；数字式由数模转换D/A电路阵列组成，每一个数模转换D/A电路单元输出控制一个单色发光二极管单元，数模转换D/A电路接受单片机或计算机发出的数字指令信息控制自身输出。

2.如权利要求1所述的光谱可编程的测试用模拟光源，其特征在于，所述的模拟光源具备光谱可编程功能，能够连续输出或脉冲输出。

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