CN207921918U - 长管灯光源、太阳模拟器及光伏测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种长管灯光源、太阳模拟器及光伏测试仪，涉及新能源技术领域，以缓解现有技术中存在的用户体验度不佳的技术问题，能够改善用户体验度。其中，该长管灯光源，应用于太阳模拟器，包括：灯罩和设置在灯罩内的氙灯灯管，灯罩形成有带有开口的长条形容纳腔，长条形容纳腔的两侧设置有用于安装氙灯灯管的安装座，长条形容纳腔内设置有陶瓷板，陶瓷板用于对氙灯灯管发出的光束进行反射和漫反射，使得光束均匀布满长条形容纳腔；开口处设置有滤光玻璃板，灯罩上设置有用于固定滤光玻璃板的固定条。

Description

长管灯光源、太阳模拟器及光伏测试仪

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，尤其是涉及一种长管灯光源、太阳模拟器及光伏测试仪。

背景技术

目前，在太阳能电池片的研发中，光伏电池片厂家想生产出一定规格参数的光伏电池片，就必须要先获得光伏电池片在太阳光照下的具体参数，从而计算出光伏电池片性能的参数，来进行研究和生产，目前常用的方法是将测试光伏电池片直接放置于自然环境下，经过太阳光直接照射来采集各项性能指标的，但是在自然环境条件下，由于外界环境的干扰，太阳光照时光伏电池片产生的电流电压处于不稳定状态，数值波动范围较大，不能提供一个科学的、精准的参考数据，为科研和生产厂家带来了极大的困扰，阻碍了行业的发展和技术革新。

虽然现在出现了太阳模拟器模拟太阳光对电池片进行测试，但是由于现有的太阳模拟器光源是采用氙灯直射方式，很难在太阳能模拟器的有效辐射范围内得到辐照度均匀的要求，此外，现有的氙灯光源是环形的小型光源，仅适用于小型的电池片的测试，不能满足人们对大型的电池组件的测试。

综上，现有的太阳模拟器光源不能满足人们的测试需求，导致用户体验度不佳。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种长管灯光源、太阳模拟器及光伏测试仪，以缓解现有技术中存在的用户体验度不佳的技术问题，能够改善用户体验度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种长管灯光源，应用于太阳模拟器，包括：灯罩和设置在所述灯罩内的氙灯灯管，所述灯罩形成有带有开口的长条形容纳腔，所述长条形容纳腔的两侧设置有用于安装所述氙灯灯管的安装座，所述长条形容纳腔内设置有陶瓷板，所述陶瓷板用于对所述氙灯灯管发出的光束进行反射和漫反射，使得光束均匀布满所述长条形容纳腔；所述开口处设置有滤光玻璃板，所述灯罩上设置有用于固定所述滤光玻璃板的固定条。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述滤光玻璃板采用石英玻璃滤光板，所述石英玻璃滤光板用于对所述氙灯灯管发出的光束进行滤光，以使所述光束的光谱接近太阳光；所述石英玻璃滤光板包括石英玻璃衬底和镀膜层，所述镀膜层设置在所述石英玻璃滤光板朝向所述氙灯灯管的一侧。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述石英玻璃衬底采用GS3石英；所述镀膜层是采用金属铪和氟化镁作为折射材料，所述镀膜层是通过热蒸发法并借助离子辅助沉积技术镀制在所述石英玻璃衬底上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述陶瓷板采用纳米陶瓷板。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述氙灯灯管包括脉冲氙灯。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述安装座采用陶瓷材质制成，所述灯罩采用金属材质制成。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述灯罩为长方体结构。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种太阳模拟器，包括聚光器和如第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的长管灯光源；

所述聚光器设置在所述长管灯光源的输出光路上，所述聚光器将所述长管灯光源发出的光束汇聚成平行光。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：电源控制器和供电电源，所述电源控制器与所述供电电源相连接，所述供电电源与所述长管灯光源相连接；所述电源控制器用于控制所述供电电源为所述长管灯光源供电。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种光伏测试仪，包括：太阳能电池组件以及如第二方面所述的太阳模拟器；

所述太阳模拟器发出的平行光入射到所述太阳能电池组件上。本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的长管灯光源、太阳模拟器及光伏测试仪中，其中，该长管灯光源包括：灯罩和设置在灯罩内的氙灯灯管，灯罩形成有带有开口的长条形容纳腔，长条形容纳腔的两侧设置有用于安装氙灯灯管的安装座，长条形容纳腔内设置有陶瓷板，陶瓷板用于对氙灯灯管发出的光束进行反射和漫反射，使得光束均匀布满长条形容纳腔；开口处设置有滤光玻璃板，灯罩上设置有用于固定滤光玻璃板的固定条。因此，本实用新型实施例提供的技术方案，能够缓解现有技术中存在的用户体验度不佳的技术问题，改善用户体验度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种长管灯光源的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种长管灯光源的灯罩部分的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种太阳模拟器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种光伏测试仪的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有的太阳模拟器光源不能满足人们的测试需求，导致用户体验度不佳。

基于此，本实用新型实施例提供了一种长管灯光源、太阳模拟器及光伏测试仪，以缓解现有技术中存在的用户体验度不佳的技术问题，能够改善用户体验度。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种长管灯光源进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种长管灯光源，应用于太阳模拟器，参见图1、图2所示，该长管灯光源包括：灯罩100和设置在所述灯罩100内的氙灯灯管200，所述灯罩100形成有带有开口的长条形容纳腔101，长条形容纳腔101为中空结构，所述长条形容纳腔101的两侧设置有用于安装所述氙灯灯管200的安装座300，所述长条形容纳腔101内设置有陶瓷板400，所述陶瓷板400用于对所述氙灯灯管发出的光束进行反射和漫反射，使得光束均匀布满所述长条形容纳腔；所述开口处设置有滤光玻璃板(未示出)，所述灯罩上设置有用于固定所述滤光玻璃板的固定条500。

现有的太阳模拟器光源采用裸氙灯测试，会使灯的能量损失比较大，增加了电源负荷。

而本实施例提供的长灯管光源，采用陶瓷板作为整个长管灯光源的反射和漫反射装置，可以对氙灯灯管发出的光束进行反射和漫反射，使得光束更加均匀，且使用长条形容纳腔，减少了灯的能量损失，减少了电源负荷，改善了用户体验度，此外，长条形容纳腔的长条形氙灯灯管，能够实现更大的光斑，适用于大型的电池组件的测试，满足了用户对大型电池组件的测试需求，进一步提高了用户体验度。

具体的，陶瓷板不会吸收氙灯灯管发出的光束，不会影响氙灯灯管发出的光束的光谱特性，而且起到对氙灯灯管发出光束的进行反射和漫反射，因此通过采用陶瓷板对氙灯灯管发出的光线进行反射和漫反射，提高光斑辐照面积，并且提高光斑有效面积的光照均匀度。

进一步的，所述陶瓷板布满所述长条形容纳腔。

进一步的，陶瓷板可以作成平板状，也可以作成抛物面状，本实施例优选的是陶瓷板采用抛物面状，提高漫反射效果的同时，有利于减少光照能量损失，提高光照度。

进一步的，所述陶瓷板采用纳米陶瓷板。纳米陶瓷板能够克服普通陶瓷的脆性，且具有优异的力学性能和耐高温性能，此外，纳米陶瓷板还具有自清洁和防雾功能，延长长灯管光源的使用寿命，扩展长灯管光源的应用范围。由于纳米陶瓷板中的纳米颗粒能够显著降低陶瓷材料的烧结温度、节能能源；而且使陶瓷材料的组成结构致密化、均匀化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性。

具体的，纳米陶瓷的特性主要在于力学性能方面，包括纳米陶瓷材料的硬度，断裂韧度和低温延展性等。纳米级陶瓷复合材料的力学性能，特别是在高温下使硬度、强度得以较大的提高。纳米陶瓷具有在较低温度下烧结就能达到致密化的优越性，而且纳米陶瓷解决了陶瓷的强化和增韧问题。

在室温压缩时，纳米颗粒已有很好的结合，高于500℃很快致密化，而晶粒大小只有稍许的增加，所得的硬度和断裂韧度值更好，而烧结温度却要比工程陶瓷低400～600℃，且烧结不需要任何的添加剂。其硬度和断裂韧度随烧结温度的增加(即孔隙度的降低)而增加，故低温烧结即可获得好的力学性能。

进一步的，所述滤光玻璃板采用石英玻璃滤光板，所述石英玻璃滤光板用于对所述氙灯灯管发出的光束进行滤光，以使所述光束的光谱接近太阳光；所述石英玻璃滤光板包括石英玻璃衬底和镀膜层，所述镀膜层设置在所述石英玻璃滤光板朝向所述氙灯灯管的一侧。

太阳能电池对不同波长的光具有不同的响应，就是说辐照度相同而光谱成分不同的光照射到同一太阳能电池上，其效果是不同的，太阳光是各种波长的复合光，它所含的光谱成分组成光谱分布曲线，而且其光谱分布也随地点、时间及其他条件的差异而不同，子啊大气层外情况很单纯，太阳光谱几乎相当于6000K的黑体辐射光谱，称为AMO光谱。在地面上，由于太阳光透过大气层后被吸收掉一部分，结果导致非常复杂的光谱分布。而且随着太阳天顶角的变化，太阳光透射的途径不同吸收情况也不同。所以地面阳光的光谱随时都在变化。因此从测试的角度来考虑，需要规定一个标准的地面太阳光谱分布。目前国内外的标准都规定，在晴朗的气候天气下，当太阳透过大气层到达地面所经过的路径为大气层厚度的1.5倍时，其光谱为标准地面太阳光谱，简称AM1.5标准太阳光谱。

进一步的，所述石英玻璃衬底采用GS3石英；所述镀膜层是采用金属铪(Hf)和氟化镁(MgF₂)作为高低折射率材料，所述镀膜层是通过热蒸发法并借助离子辅助沉积技术镀制在所述石英玻璃衬底上。

通过上述材质制成的滤光玻璃板可以使的氙灯灯管的光谱接近AM1.5的太阳光。

进一步的，所述氙灯灯管包括脉冲氙灯。

进一步的，所述安装座采用陶瓷材质制成，所述灯罩采用金属材质制成。

进一步的，所述灯罩外侧涂覆有遮光层，通过设置遮光层，避免外界光照对待测光伏电池片的测量结果造成影响。

进一步的，所述灯罩为长方体结构。

在一个实施例中，灯罩的长度为70cm，宽度为25cm，高度为20cm。

进一步的，所述安装座与所述氙灯灯管以能够拆卸的方式连接，例如卡接、螺纹连接等。本实施例中，所述安装座与所述氙灯灯管卡扣连接。

进一步的，所述氙灯灯管长度为50cm。

进一步的，所述固定条为至少两个，间隔一定距离设置，以保证滤光玻璃板的安装牢固性。

具体的，所述固定条为两个，间隔一定距离沿与长条形灯腔的长度方向垂直的方向上设置在开口处，当然固定条可以设置多个，多个固定条等间隔阵列排布设置在所述开口处。

进一步的，所述固定条采用金属材料制成。考虑到为了减小固定条的对灯光的遮挡作用，这里的固定条的宽度很小，具体的固定条的宽度为1mm。

进一步的，为了保证滤光玻璃板的牢固性，所述开口设置有与所述滤光玻璃板相适应的安装槽，滤光玻璃板通过安装槽安装在灯槽的开口处。

为了实现对光斑的调节，增加长管灯光源的灵活性，

进一步的，固定座为两自由度可调固定座。

具体的，所述固定座上在垂直于长条形容纳腔的长度方向的两个方向上设置有前后方向(长方体灯罩的宽度方向上)可调的滑块和上下方向(长方体灯罩的高度方向)可调的滑块，能够使脉冲氙灯在长条形容纳腔内进行调节，从而实现光斑的位置的调节。

实施例二：

本实用新型实施例还提供一种太阳模拟器，参见图3所示，该太阳模拟器包括：聚光器10和实施例一所述的长管灯光源20；

所述聚光器10设置在所述长管灯光源20的输出光路上，所述聚光器将所述长管灯光源发出的光束汇聚成平行光。

该太阳模拟器还包括：电源控制器40和供电电源30，所述电源控制器与所述供电电源相连接，所述供电电源与所述长管灯光源相连接；所述电源控制器用于控制所述供电电源为所述长管灯光源供电。

具体的，该电源控制器包括单片机和开关控制电路。

具体的，电源控制器40控制供电电源30开启后，长灯管光源的脉冲氙灯用于产生脉冲光；脉冲光通过长条形容纳腔内的陶瓷板的反射和漫反射，然后经过滤光玻璃板形成AM1.5标准太阳光，接着经过聚光器的聚光后形成平行光。

通过氙灯在长条形容纳腔内的反射使光斑辐照面增大，并且光斑有效面积能均匀度达到国家A级标准，从而通过陶瓷板可以很容易满足光谱A级、辐照不均匀度A级、辐照不稳定度A级3A级太阳能模拟器标准。

需要指出的是，这里的电源控制器也可以是计算机。

实施例三：

本实用新型实施例还提供一种光伏测试仪，参见图4所示，该光伏测试仪包括：太阳能电池组件1以及实施例二提及的太阳模拟器2；

所述太阳模拟器发出的平行光入射到所述太阳能电池组件上。

本实用新型实施例所提供的光伏测试仪，包含了实施例一所述的长管灯光源，同样可以实现上述功能，在此不再赘述。

进一步的，作为优选的实施方式，光伏测试仪还可以包括：测试平台、测试探针组件、智能负载。

其中，太阳模拟器为放置于测试平台上的太阳能电池组件提供模拟光源，并使模拟光源均匀分布于太阳能电池组件上；测试探针组件包括：上测试探针组件、下测试探针组件；上测试探针组件、下测试探针组件分别设置于测试平台上方和下方；智能负载与测试探针组件连接，在上测试探针组件和下测试探针组件将太阳能电池组件夹紧时，采集太阳能电池组件的电流-电压信息。

在具体实现的时候，上述测试探针组件分别夹住太阳能电池组件的正极和负极，然后通过与其连接的智能负载进行数据的采集。

上述智能负载包括：电子负载、数据采集卡。测试探针组件与电子负载连接，形成检测回路。数据采集卡与电子负载连接，在上测试探针组件和下测试探针组件将太阳能电池组件夹紧时，采集太阳能电池组件的电流-电压信息。

本实施例中的光伏测试仪，通过数据采集卡可以同时对太阳能电池组件上的多个位置进行电参数检测，从而提高电池片的测试效率。

进一步的，上述光伏测试仪还包括：数据分析平台。数据分析平台与智能负载连接，用于接收智能负载所发送的电流-电压信息，并根据电流-电压信息，分析计算得出太阳能电池组件的最大功率信息。上述数据分析平台可以是安装有控制系统的PC电脑，也可以是其它种类的数据分析设备。

上述太阳模拟器包括：稳态模拟器及脉冲模拟器。其中，稳态模拟器与光伏组件在实际日光下的使用规程相吻合，可以进行光源质量测量，包括光谱辐照测量及待测表面的辐照均匀性测量。脉冲模拟器可以进行短脉冲测量，这种方式在I-V测量过程中可能造成光强变化(脉冲衰减部分)，因此必须进行数据点修正，以保证测量的稳定性。而在测量具有高电容特性的光伏组件时会出现问题，在短的测量周期内不会发生充放电过程，因而导致测量出的I-V曲线畸变，很难进行光源质量的测量。

进一步的，上述电子负载包括：容性负载和阻性负载。其中，阻性负载又包括离散型变阻和连续型变阻两类。

其中，容性负载下测量过程为单向，如I-V方向，不容易匹配太阳能电池组件，匹配不好时，闪光时间的利用率低，而且电池填充因子FF准确度低，曲线连续但是短暂，容易错过最大功率点Pmax；离散型阻性负载下测量过程可以为双向，如I-V或V-I方向，不容易匹配太阳能电池组件，匹配不好时，闪光时间的利用率低，而且电池填充因子FF准确度低，曲线有台阶，可能会找不到最大功率点Pmax；连续型阻性负载下测量过程可以为双向，如I-V或V-I方向，容易匹配太阳能电池组件，适应性强，闪光时间的利用率高，而且电池填充因子FF准确度高，曲线连续加上较高的数据采集频率，很好捕捉电池片的最大功率点Pmax。

本实施例中，电子负载采用的是智能阻性连续变阻，属于连续型阻性负载，可以进行正反扫描，适应新型电池的电容效应，而且可以最大程度地利用光脉冲长度，优化扫描曲线，自动扫描太阳能电池组件的电性能参数，适应电池特性，通过程序控制可切换电压量程和电流量程，此外，该负载可以记忆校准参数，且带有多项保护措施，能适应工业连续生产，进而可以很好的保障数据采集卡捕捉到太阳能电池组件的最大功率，进而可以计算出真实的电池片填充因子FF值。

此外，上述光伏测试仪还包括：电池夹持支架；电池夹持支架用于将太阳能电池组件固定于测试平台上。

作为一种优选实施方式，光伏测试仪还包括：无线通信模块；无线通信模块与智能负载连接，实现与其它设备或者模块的数据通信。

上述无线通信模块可以是GPRS通信模块，也可以是CDMA通信模块，或者是其它可以实现远程数据传输的通信模块，在此不做限定。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种长管灯光源，其特征在于，应用于太阳模拟器，包括：灯罩和设置在所述灯罩内的氙灯灯管，所述灯罩形成有带有开口的长条形容纳腔，所述长条形容纳腔的两侧设置有用于安装所述氙灯灯管的安装座，所述长条形容纳腔内设置有陶瓷板，所述陶瓷板用于对所述氙灯灯管发出的光束进行反射和漫反射，使得光束均匀布满所述长条形容纳腔；所述开口处设置有滤光玻璃板，所述灯罩上设置有用于固定所述滤光玻璃板的固定条。

2.根据权利要求1所述的长管灯光源，其特征在于，所述滤光玻璃板采用石英玻璃滤光板，所述石英玻璃滤光板用于对所述氙灯灯管发出的光束进行滤光，以使所述光束的光谱接近太阳光；所述石英玻璃滤光板包括石英玻璃衬底和镀膜层，所述镀膜层设置在所述石英玻璃滤光板朝向所述氙灯灯管的一侧。

3.根据权利要求2所述的长管灯光源，其特征在于，所述石英玻璃衬底采用GS3石英；所述镀膜层是采用金属铪和氟化镁作为折射材料，所述镀膜层是通过热蒸发法并借助离子辅助沉积技术镀制在所述石英玻璃衬底上。

4.根据权利要求1所述的长管灯光源，其特征在于，所述陶瓷板采用纳米陶瓷板。

5.根据权利要求1所述的长管灯光源，其特征在于，所述氙灯灯管包括脉冲氙灯。

6.根据权利要求1所述的长管灯光源，其特征在于，所述安装座采用陶瓷材质制成，所述灯罩采用金属材质制成。

7.根据权利要求1所述的长管灯光源，其特征在于，所述灯罩为长方体结构。

8.一种太阳模拟器，其特征在于，包括：聚光器和如权利要求1-7任一项所述的长管灯光源；

所述聚光器设置在所述长管灯光源的输出光路上，所述聚光器将所述长管灯光源发出的光束汇聚成平行光。

9.根据权利要求8所述的太阳模拟器，其特征在于，还包括：电源控制器和供电电源，所述电源控制器与所述供电电源相连接，所述供电电源与所述长管灯光源相连接；所述电源控制器用于控制所述供电电源为所述长管灯光源供电。

10.一种光伏测试仪，其特征在于，包括太阳能电池组件以及如权利要求8所述的太阳模拟器；

所述太阳模拟器发出的平行光入射到所述太阳能电池组件上。