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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese Offenbarung betrifft ein optisches System
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Beschreibung des Standes der Technik
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Der Solar-Simulator ist eine wichtige Vorrichtung zur Überprüfung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Solarzelle und des Photovoltaik-Moduls, was bei der Forschung und Überprüfung der Produkte der Solarenergie-Industrie äußerst wichtig ist. Der bekannte Solar-Simulator kann aufgrund der Technik der Lichtquelle hauptsächlich unterteilt werden in einen vom Blitz-Typ und einen Typ mit kontinuierlicher Aussetzung/Bestrahlung. Der Solar-Simulator vom Blitz-Typ weist den Vorteil geringer Kosten und einfachen Aufbaus auf. Der Solar-Simulator-Typ mit kontinuierlicher Bestrahlung kann eine dem echten Sonnenlicht vergleichbare Bestrahlung liefern, so dass bei Einsatz des Solar-Simulator-Typs mit kontinuierlicher Bestrahlung die durch transiente Effekte verursachte Messfehler vermieden werden können. Darüber hinaus kann der Solar-Simulator-Typ mit kontinuierlicher Bestrahlung mit anderen Testverfahren kombiniert werden, wie Aussetzen an Wärme, Durchführen einer Messung usw., um den Test in der gleichen Vorrichtung durchzuführen. Der Solar-Simulator-Typ mit kontinuierlicher Bestrahlung weist daher bevorzugte Einsatzmöglichkeiten auf.
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Der Solar-Simulator sollte in mindestens drei Gesichtspunkten eine bestimmte Leistung aufwiesen, einschließlich der spektralen Kompatibilität, der Nicht-Einheitlichkeit/-Gleichmäßigkeit der Strahlung auf die Testfläche, und der temporären Instabilität der Strahlung. Die Verbesserung der Nicht-Einheitlichkeit/-Gleichmäßigkeit der Strahlung auf die Testfläche stellt hauptsächlich auf den Lichtverteilungsaufbau der Lichtquelle ab, die Einstellung der relativen Position der Lichtquelle und auf die Anordnung der reflektierenden oder streuenden Elemente, was für einen Solar-Simulator-Typ mit kontinuierlicher Bestrahlung mit einer Lichtquellen-Anordnung über einen großen Bereich noch immer schwierig ist, um den Anforderungen an eine gute Einheitlichkeit/Gleichmäßigkeit der Strahlung auf die Testebene, die unter 2% liegen kann, gerecht zu werden.
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Der Solar-Simulator-Typ mit kontinuierlicher Bestrahlung mit einem großen Aussetzungsbereich benötigt normalerweise die Verwendung einer Anordnung/eines Arrays mehrerer Lichter, um die Testbedingung von 1000 W/m2 Strahlung zu erreichen. Die Verteilung der Strahlen ist aufgrund der Tatsache, dass die Strahlen von den mehreren Lichtern überlappen und sich gegenseitig beeinflussen können, und dass das Streulicht nur schwer eliminiert werden kann, kompliziert und kann gemäß dem Stand der Technik nur schwer gesteuert oder eingestellt werden. Darüber hinaus stellt, wie vorstehend aufgeführt, das Verfahren zur Steuerung der Nicht-Einheitlichkeit/-Gleichmäßigkeit der Strahlung auf die Testebene des Solar-Simulator-Typs mit kontinuierlicher Bestrahlung mit einem großen Aussetzungsbereich/bestrahlten Bereich hauptsächlich auf den Lichtverteilungsaufbau der Lichtquelle, die Einstellung der relativen Position der Lichtquelle, den Anordnungen der reflektierenden oder streuenden Elemente usw. ab. Derartige Verfahren der lokalen Einstellung der relativen Positionen der Komponenten kann einen Einfluss auf die Lichtintensität anderer Bereiche ausüben, bei denen die relativen Positionen der Komponenten nicht verändert sind, so dass die Strahlen-Verteilung des Aussetzungsbereiches/bestrahlten Bereichs erneut moduliert werden muss, was zeitaufwendig ist, schwierig beizubehalten und die Nicht-Einheitlichkeit der Strahlung auf die Testebene nicht wirksam reduzieren kann. Wird der Solar-Simulator zur Durchführung des Tests an Photovoltaik-Modulen eingesetzt, kann der Messfehler nicht einfach reduziert werden.
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US 2008/0225549 A1 ,
US 2005/0140270 A1 ,
DE 20 2006 016 879 U1 ,
US 2007/0206901 A1 ,
US 5 997 155 A ,
DE 100 45 028 A1 ,
US 2007/0086712 A1 ,
JP 2009-103535 A , und
US 2005/0270791 A1 offenbaren jeweils bekannte Solarsimulatoren und die optische Systeme für Beleuchtungsvorrichtungen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche 1 und 5 bereitgestellt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Entsprechend betrifft die vorliegende Offenbarung einen Solar-Simulator, mit dem die Testfläche einheitlicher/gleichmäßiger bestrahlt werden kann.
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Die Offenbarung liefert einen Solar-Simulator mit einer Lichtquelle und einer Anordnung an Lichtleitungen/einem Lichtleitungs-Array. Die Lichtquelle wird dazu verwendet, eine Lichtstrahlung zu emittieren. Der Lichtleitungs-Array umfasst mehrere nahe nebeneinander angeordnete Lichtleitungen und ist in einem Lichtweg der Lichtstrahlung angeordnet. Jede der Lichtleitungen weist innere reflektierende Oberfläche auf, um Strahlung zu reflektieren, eine Licht-Eingabeseite/Licht-Eintrahlungsseite und eine der Licht-Eingabeseite abgewandt angeordnete Licht-Ausgabeseite/Licht-Aussendungsseite. Die Strahlung gelangt durch die Licht-Eingabeseite in die Lichtleitung und tritt über die Licht-Ausgabeseite aus.
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Die Offenbarung liefert weiter einen Solar-Simulator mit einem Lichtquellen-Array und einem Lichtleitungs-Array. Der Lichtquellen-Array umfasst mehrere Lichtquellen. Jede Lichtquelle wird dazu verwendet eine Lichtstrahlung zu emittieren. Der Lichtleitungs-Array umfasst mehrere nahe nebeneinander vorliegende Lichtleitungen und ist in einem Lichtweg der Lichtstrahlung angeordnet. Jede Lichtleitung weist innere reflektierende Oberflächen auf, um die Strahlung zu reflektieren, eine Licht-Eingabeseite und der Licht-Eingabeseite abgewandt angeordnete Licht-Ausgabeseite. Die Strahlung gelangt durch die Licht-Eingabeseite in die Lichtleitung und tritt über die Licht-Ausgabeseite aus.
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Im Hinblick auf das Vorstehende besteht ein Lichtleitungs-Array aus mehreren Lichtleitungen und eine oder mehrere Lichtquellen ist/sind über dem Lichtleitungs-Array gemäß der Offenbarung angeordnet. Unter dem Aufbau des Lichtleitungs-Arrays kann die von der Lichtquelle emittierte Lichtstrahlung aufgrund der mehreren Lichtleitungen eine gleichmäßigere Strahlung auf die Testfläche liefern. Darüber hinaus kann der Solar-Simulator mit mehreren Lichtquellen ausgestattet sein, um eine gleichmäßige Bestrahlung eines großen Aussetzungsbereiches zu erreichen.
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Um die vorstehend aufgeführten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung besser verständlich zu machen, werden nachstehend einige Ausführungsformen zusammen mit dem Figuren ausführlicher erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die anliegenden Zeichnungen, die einen Teil dieser Beschreibung darstellen, werden hiermit aufgenommen, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu gewährleisten. Die Zeichnungen zeigen hier Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Prinzipien.
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1A ist eine schematische Ansicht eines Solar-Simulators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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1B ist eine schematische Ansicht der Lichtquelle und des Gleitschlittens.
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2 ist eine schematische Ansicht eines Solar-Simulators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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3A ist eine schematische Ansicht eines Solar-Simulators gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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3B ist eine schematische Ansicht eines weiteren Solar-Simulators gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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4 ist eine schematische Ansicht eines Lichtleitungs-Array des Solar-Simulators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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5 ist eine schematische Ansicht eines Lichtleitungs-Array des Solar-Simulators gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1A ist eine schematische Ansicht eines Solar-Simulators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 1A umfasst ein Solar-Simulator 100 eine Lichtquelle 110 und einen Lichtleitungs-Array 120. Die Lichtquelle 110 weit eine Licht-emittierende Oberfläche 112 auf und wird dazu verwendet, eine Lichtstrahlung L zu emittieren. Der Lichtleitungs-Array 120 umfasst mehrere nahe nebeneinander angeordnete Lichtleitungen 122, und ist in dem Lichtweg der Strahlung L angeordnet. Jede der Lichtleitungen 122 weist eine innere reflektierende Oberfläche P auf, die die Strahlung darin reflektiert, eine Licht-Eingabeseite 122A und eine der Licht-Eingabeseite 122A abgewandt angeordnete Licht-Ausgabeseite 122B. Die Strahlung L gelangt durch die Licht-Eingabeseite 122A in die Lichtleitung 122 und tritt über die Licht-Ausgabeseite 122B aus, um das erforderliche simulierte Sonnenlicht zu liefern. D. h. die Licht-Eingabeseite 122A liegt näher zur Licht-emittierenden Oberfläche 112 und die Licht-Ausgabeseite 122B relativ entfernter von der Licht-emittierenden Oberfläche 112, so dass die Licht-emittierende Oberfläche 112 der Lichtquelle 110 der Licht-Eingabeseite 122A der Lichtleitungen 122 gemäß der vorliegenden Offenbarung gegenüberliegt.
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Darüber hinaus kann die Lichtquelle 110 eine Reflektionseinrichtung 114 aufweisen, um die Lichtstrahlung L für einen/zu einem bestimmten Lichtweg zu vereinigen, so dass die Lichtstrahlung L über einen bestimmten Lichtweg übermittelt wird. Der Lichtleitungs-Array 120 umfasst beispielsweise vier Lichtleitungen 122. Jede der Lichtleitungen 122 weist beispielsweise die Form einer vierseitigen Säule auf. Der Lichtleitungs-Array 120 kann daher mittels einer räumlichen Rahmen-Struktur M gebildet werden, die aus mehreren vierseitigen Säulen besteht. Während der Herstellung des Lichtleitungs-Arrays 120 werden die Lichtleitungen 122, von denen jede eine vierseitige Säule mit mehreren inneren reflektierenden Reflektions-Oberflächen P ist, aneinandergefügt und verklebt, um den in 1A gezeigten Lichtleitungs-Array 120 zu bilden. Alternativ kann das Verfahren zur Herstellung des Lichtleitungs-Arrays 120 Anordnen mehrerer Aufteilungs-Platten in der hohlen räumlichen Rahmenstruktur M beinhalten, um den Lichtleitungs-Array 120 mit inneren reflektierenden Oberflächen P zu bilden, die die Strahlung reflektieren können. Diese Ausführungsform beschränkt daher die Herstellungsverfahren des Lichtleitungs-Arrays 120 nicht.
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Weiter kann ein Material der räumlichen Rahmenstruktur M und der inneren reflektierenden Oberfläche P ein reflektierendes Material, wie eine Aluminiumlegierung, sein. Die räumliche Rahmenstruktur M kann in vier Bereiche eingeteilt werden, wobei jeder dieser Bereiche von einer Lichtleitung 122 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umgeben ist. Die von der Lichtquelle 110 emittierte Lichtstrahlung L kann in den Lichtleitungen 122 übermittelt und durch die inneren reflektierenden Oberflächen P reflektiert werden. Die Lichtstrahlung L kann daher unter dem Effekt des Lichtleitungs-Array 120 in mehrere (beispielsweise vier) Aussetzungsbereiche unterteilt werden und die Lichtstrahlung L kann in jedem Aussetzungsbereich wieder und wieder reflektiert werden, um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen. Das von jeder Lichtleitung 122 emittierte simulierte Sonnenlicht weist daher die Eigenschaft einer gleichmäßigen Verteilung auf.
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Darüber hinaus kann die von der Lichtquelle 110 emittierte Lichtstrahlung L in jede Lichtleitung 122 gleichmäßig gestreut werden. Infolgedessen kann die von der Licht-Ausgabeseite 122B einer jeden Lichtleitung 122 emittierte Lichtstrahlung L eine im Wesentlichen gleichmäßige Intensität aufweisen. D. h. der Lichtleitungs-Array 120 ermöglicht nicht nur, dass die von einer einzigen Lichtleitung 122 emittierte Lichtstrahlung L in dem durch die jeweilige Lichtleitung 122 abgegrenzten Bereich eine einheitliche Verteilung aufweist, sondern ermöglicht weiter, dass die von mehreren Lichtleitungen 122 emittierte Lichtstrahlung L eine gleichbleibende Intensität aufweist, wodurch die gleichmäßigere Bestrahlung auf die Testfläche erreicht wird und weiter die durch eine nicht-gleichmäßige Bestrahlung hervorgerufenen Messfehler der Photovoltaik-Module reduziert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform entspricht eine Lichtquelle 110 dem Lichtleitungs-Array 120, der aus mehreren Lichtleitungen 122 besteht, so dass die von der Lichtquelle 110 emittierte Lichtstrahlung L in mehreren Bereiche aufgeteilt werden kann und eine gleichmäßige Verteilung in jedem durch die Lichtleitung 122 definierten Aussetzungsbereich erhalten wird. Der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform, bei dem die von der Lichtquelle 110 emittierte Lichtstrahlung in mehrere Lichtleitungen 122 aufgeteilt wird, sowie der Aufbau, durch den die von der Lichtquelle emittierte Lichtstrahlung, die über nur eine Lichtleitung übertragen wird, verteilt wird, kann eine gleichmäßigere Bestrahlung auf die Testfläche liefern, wobei die Lichtleitungen 122 der vorliegenden Ausführungsform eine kürzere Länge aufweisen können, um das Gesamtvolumen der Vorrichtung zu verringern.
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Genauer gesagt kann eine gleichmäßigere Bestrahlung auf die Testfläche durch einfaches Einstellen der relativen Positionen der Lichtquelle 110 und der Lichtleitung 120 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht werden. Die Lichtquelle 110 kann daher weiter eine Ausrichteinrichtung 116 enthalten, um die Position der Lichtquelle 110 einzustellen, worin die Ausrichteinrichtung 116 auf einer Gleitschiene 10 vorhanden sein kann, wie in 1B gezeigt ist. Die Ausrichteinrichtung 116 kann auf der Gleitschiene 10 gleiten und sich darauf bewegen (beispielsweise um sich entlang der Richtung des Pfeils zu bewegen), wenn die Position der Lichtquelle 110 eingestellt werden muss. Durch Einstellen der Ausrichteinrichtung 116 kann die Lichtquelle 110 entsprechend des Zentrums anderer Stellen des Lichtleitungs-Arrays 120 eingestellt werden. Es ist anzumerken, dass die erforderliche Gleichmäßigkeit der Bestrahlung durch einfaches Einstellen der Position der Lichtquelle 110 mittels der Ausrichteinrichtung 116 erhalten werden kann, wenn die Bestrahlung des Solar-Simulators 100 diesem Erfordernis nicht entspricht.
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Die Lichtquelle 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, ohne darauf begrenzt zu sein, als Licht-emittierendes Element eine Licht-emittierende Diode (LED) oder eine Hochdruck-Entladungslampe aufweisen. Darüber hinaus können die Lichtleitungen 122 jeweils beispielsweise in Form einer vierseitigen Säule vorliegen. Nichtsdestotrotz weist die in 1A gezeigte Lichtleitung 122 die Form einer vierseitigen Säule auf Die Form der Lichtleitung 122 kann auch eine hexagonale Säule sein, eine oktogonale Säule oder eine andere hohle Säule. So kann insbesondere der Winkel zwischen den inneren reflektierenden Oberflächen P 90° oder, je nach dem Erfordernis des Aufbaus, ein anderer von 0 verschiedener Winkel sein.
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2 ist eine schematische Ansicht eines Solar-Simulators gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 2 weist ein Solar-Simulator 200 einen Lichtquellen-Array 210 und einen Lichtleitungs-Array 220 auf. Der Lichtquellen-Array 210 umfasst mehreren Lichtquellen 210. Jede der Lichtquellen 210 wird dazu verwendet, eine Strahl Lichtstrahlung L von einer Licht-emittierenden Oberfläche 212 zu emittieren. Der Lichtleitungs-Array 220 umfasst mehrere, in dem Weg der Lichtstrahlung L nahe beieinander angeordnete Lichtleitungen 222. Jede Lichtleitung 222 weist eine innere reflektierende Oberfläche P auf, die Lichtstrahlung L reflektiert, eine Licht-Eingabeseite 222A und eine der Licht-Eingabeseite 222A gegenüberliegende Licht-Ausgabeseite 222B. Die Lichtstrahlung L gelangt durch die Licht-Eingabeseite 222A in die Lichtleitung 222 und tritt über die Licht-Ausgabeseite 222B aus. Darüber hinaus kann die Lichtquelle 210 eine Reflektionseinrichtung 214 aufweisen, um die Lichtstrahlung L für einen/zu einem bestimmten Lichtweg zu vereinigen. Weiterhin liegt die Licht-Eingabeseite 222A der Lichtleitung 220 relativ näher zur Licht-emittierenden Oberfläche 212 der Lichtquelle 212 und die Licht-Ausgabeseite 222B liegt relativ entfernter von der Licht-emittierenden Oberfläche 212 der Lichtquelle 210. Im Allgemeinen liegt der Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform hauptsächlich darin, dass mehrere Lichtquellen 210 in dem Solar-Simulator 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorliegen und dass jede Lichtquelle 210 einer Lichtleitung 222 entspricht/zugeordnet ist.
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Der Lichtleitungs-Array 220 bildet beispielsweise eine räumliche Rahmenstruktur M und die inneren reflektierenden Oberflächen P definieren mehrere Bereiche in der räumlichen Rahmenstruktur M, worin die inneren reflektierenden Oberflächen P und die räumliche Rahmenstruktur M zusammen mehrere Lichtleitungen 222 ausbilden können. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Zahl der Lichtleitungen 222 beispielsweise gleich der Zahl der Lichtquellen 210 sein. Andererseits kann die Höhe der inneren reflektierenden Oberflächen P beispielhaft gleich der der räumlichen Rahmenstruktur sein, was jedoch durch die vorliegende Offenbarung nicht beschränkt ist. Darüber hinaus kann ein Material der räumlichen Rahmenstruktur M und der inneren reflektierenden Oberfläche P ein reflektierendes Material sein, wie eine Aluminiumlegierung oder dergleichen. Die von der Lichtquelle 210 emittierte Lichtstrahlung L kann in den Lichtleitungen 222 übermittelt und durch die inneren reflektierenden Oberflächen P wieder und wieder reflektiert werden, um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen.
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Die von jeder Lichtquelle 210 emittierte Lichtstrahlung L wird aus der Licht-Ausgabeseite 222B emittiert/ausgegeben, nachdem diese durch die jeweilige Lichtleitung 222 in der vorliegenden Ausführungsform gelangte. Die von jeder Lichtquelle 210 emittierte Lichtstrahlung L kann von den inneren reflektierenden Oberflächen P in den jeweiligen Lichtleitungen 222 wieder und wieder reflektiert werden, so dass die von jeder Lichtleitung 222 emittierte Lichtstrahlung L eine gleichmäßige Verteilung aufweist. Die Lichtquelle 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann als Licht-emittierendes Element eine Licht-emittierende Diode (LED) oder eine Hochdruck-Entladungslampe sein, wobei die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist.
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Die Intensität des von den Lichtquellen 210 emittierten Lichts kann gesteuert werden, so dass es durch Wahl der Lichtquelle, der Einstellung des an der Lichtquelle angelegten Stroms oder dergleichen, identisch ist. Der Solar-Simulator 200 kann daher das simulierte Sonnenlicht mit einer großen Verbreitung und gleichmäßigen Verteilung liefern, wodurch eine Reduzierung des Messfehlers des Photovoltaik-Moduls erreicht wird. Darüber hinaus kann die Lichtquelle 210 weiter die Ausrichtungseinrichtung 216 enthalten, um die Position der Lichtquelle 210 einzustellen, was eine gleichmäßige Verteilung der Lichtstrahlung L in jeder Lichtleitung 222 sicherstellt.
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Wenn der Solar-Simulator 200 dazu verwendet wird, ein Photovoltaik-Modul SL zu untersuchen, kann das Photovoltaik-Modul SL an der Licht-Ausgabeseite 222B jeder Lichtleitung 222 angeordnet werden. Die Lichtquellen 210 und das zu untersuchende Photovoltaik-Modul SL können an zwei abgewandten Seiten des Lichtleitungs-Arrays 220 angeordnet werden, wobei die Seite der Lichtquellen 210 der Licht-Eingabeseite 222A jeder Lichtleitung 222 entspricht und die Seite des Photovoltaik-Moduls SL der Licht-Ausgabeseite 222B der Lichtleitung 222 entspricht. Das Photovoltaik-Modul SL kann daher mit dem simulierten Sonnenlicht mit großer Abdeckung und gleichmäßiger Verteilung bestrahlt werden, um die Eigenschaften des Photovoltaik-Moduls SL zu untersuchen.
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Wird eine ungleichmäßige Verteilung des von dem Solar-Simulator 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform emittierten simulierten Sonnenlichts festgestellt, dann können die relativen Positionen des Lichtleitungs-Arrays 220 und jeder Lichtquelle 210 durch einfaches Einstellen der Position der Lichtquelle 210 über die Ausrichteinrichtung geändert werden, um die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung des simulierten Sonnenlichts zu verbessern. Im Vergleich mit dem Aufbau, bei dem ein Array mehrerer Lichtquellen über einer Leitung angeordnet ist, wird bei dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform eine Überlappung und Wechselwirkungen der Lichtstrahlung zwischen den Lichtern vermieden und die Einstellung der Lichtstrahlung in einem einzigen Bereich beeinflusst nicht die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung in anderen Bereichen. Darüber hinaus kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine gleichmäßige Bestrahlung der Lichtstrahlung auf der gesamten bestrahlten Oberfläche viel einfacher und zeitsparender erhalten werden.
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3A ist eine schematische Ansicht eines Solar-Simulators gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform. In 3A umfasst ein Solar-Simulator 300 mehrere Lichtquellen 310 und einen Lichtleitungs-Array 320, worin jede Lichtquelle 310 dazu verwendet wird, eine Lichtstrahlung L aus der Licht-emittierenden Oberfläche 312 zu emittieren, und der Lichtleitungs-Array 320 umfasst mehrere Lichtleitungen 322. Genauer gesagt bilden die Lichtquellen 310 beispielsweise einen Lichtquellen-Array 310A. Jede im Weg der Lichtstrahlung L angeordnete Lichtleitung 322 weist eine innere reflektierende Oberfläche P auf, die die Lichtstrahlung L reflektiert, eine Licht-Eingabeseite 322A und eine Licht-Ausgabeseite 322B. Die Licht-Eingabeseite 322A liegt relativ näher zur Licht-emittierenden Oberfläche 312 und die Licht-Ausgabeseite 322B liegt relativ entfernter von der Licht-emittierenden Oberfläche 312, so dass die Licht-emittierende Oberfläche 312 der Licht-Eingabeseite 322A gegenüberliegt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Lichtquelle 310 eine Reflektionseinrichtung 314 aufweisen, um die Lichtstrahlung L für einen/zu einem bestimmten Lichtweg zu vereinigen, so dass die Lichtstrahlung L über einen/entlang eines bestimmten Lichtweges übermittelt wird. Weiter gelangt die Lichtstrahlung L über die Licht-Eingabeseite 322A in die Lichtleitungen 320 und tritt aus der Licht-Ausgabeseite 322B aus, um das gewünschte Sonnenlicht zu liefern.
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Der Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform liegt hauptsächlich darin, dass jede Lichtquelle 310 in der vorliegenden Ausführungsform mehreren Lichtleitungen 322 entspricht/zugeordnet ist. Jede Lichtquelle 310 entspricht in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise vier Lichtleitungen 322, so dass die Anzahl der Lichtquellen 310 geringer ist als die der Lichtleitungen 322. Weiterhin kann jede Lichtquelle 310 entsprechend dem Zentrum des Bereichs, das durch vier nahe benachbarte Lichtleitungen 322 definiert wird, angeordnet sein, d. h. der Lichtleitungs-Array 320 teilt die von jeder Lichtquelle 310 emittierte Lichtstrahlung L zu den jeweiligen vier Lichtleitungen 322 auf, was die Offenbarung jedoch nicht begrenzen soll. Darüber hinaus kann jede Lichtleitung 322 jeweils die Form beispielsweise einer polygonale Säule aufweisen. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Lichtleitungen 322 beispielhaft die Form beispielsweise einer vierseitigen Säule auf, wobei die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist.
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Der Lichtleitungs-Array 320 kann mittels einer räumlichen Rahmenstruktur M gebildet werden, die aus mehreren Lichtleitung 322 besteht. In einer Ausführungsform kann der Lichtleitungs-Array 320 gebildet werden, indem mehrere unabhängige Lichtleitungen 322 aneinander gebunden/geklebt werden. Die inneren reflektierende Oberflächen P sind aus einem reflektierenden Material gebildet, so dass die in jeder Lichtleitung 322 übertragene Lichtstrahlung L der Reflektion der inneren reflektierenden Oberfläche unterworfen werden kann, so dass eine gleichmäßige Verteilung erhalten wird, und dann aus der Licht-Ausgabeseite 322B ausgegeben werden kann. Die aus jeder Lichtleitung 322 emittierte Lichtstrahlung L kann daher eine gleichmäßigere Bestrahlung der Testfläche liefern.
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Weiter kann die von jeder Lichtquelle 310 emittierte Lichtstrahlung L aufgrund des Effekts der vier Lichtleitungen 322 eine gleichmäßige Verteilung aufweisen, so dass die Lichtstrahlung L jeder Lichtquelle 310, die aus den jeweiligen vier Lichtleitungen 322 austritt, eine gleichmäßigere Bestrahlung der Testfläche liefert. Für den gesamten Licht-emittierenden Effekt des Solar-Simulators 300 kann die von jeder Lichtquelle 310 emittierte Lichtstrahlung L, nachdem sie den Auswirkungen des Lichtleitungs-Arrays 320 ausgesetzt wurde, eine gleichmäßigere Bestrahlung auf die Testfläche liefern, was durch eine ungleichmäßige Bestrahlungsverteilung des Photovoltaik-Moduls hervorgerufene Messfehler reduzieren kann.
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Es ist anzumerken, dass die Anzahl der Lichtleitungen 322 größer oder gleich ist als die der Lichtquellen 310 in den vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, wobei jedoch die Anzahl der Lichtleitungen 322 auch geringer sein kann als die Anzahl der in 3B gezeigten Lichtquellen 310 gemäß anderen Ausführungsformen. D. h. gemäß der Offenbarung ist es möglich, dass mehrere Lichtquellen 310 einer Lichtleitung 322 entsprechen/zugeordnet sind.
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4 ist eine schematische Ansicht eines Lichtleitungs-Arrays gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 4 ist der Lichtleitungs-Array 400 beispielsweise eine räumliche Rahmenstruktur 410, die aus mehreren Lichtleitungen 402 besteht, wobei jede Lichtleitung 402 des Lichtleitungs-Arrays 400 innere reflektierende Oberflächen 420 aufweist, die Lichtstrahlung L reflektieren können, worin jede innere reflektierende Oberfläche 420 als Begrenzung von zwei benachbarten Lichtleitungen 402 dient. In der vorliegenden Ausführungsform weist jede Lichtleitung 402 eine Licht-Eingabeseite 402A auf und eine Licht-Ausgabeseite 402B, wobei jede innere reflektierende Oberfläche 420 eine Ausrichteinrichtung 422 aufweisen kann, die nahe der Licht-Eingabeseite 402A angeordnet ist. Die Ausrichteinrichtung 422 wird dazu verwendet, einen Lichteinfallbereich jeder Lichtleitung 402 zwischen nahe benachbarten Lichtleitungen 402 und der Licht-Eingabeseite 402A einzustellen.
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Die Ausrichteinrichtung 422 jeder inneren reflektierenden Oberfläche 420 kann aus einer Lichtleitungs-Platte bestehen, mit der der Einstellwinkel eingestellt werden kann, und die nahe der Licht-Eingabeseite 402 angeordnet ist. Wird der Einstellwinkel der Ausrichteinrichtung 422 eingestellt, dann kann einer der Lichteinfallbereiche mittels der jeweiligen zwei Lichtleitungen 402 erhöht werden, während der andere reduziert wird. Durch Einsatz des Lichtleitungs-Arrays 400 in den Solar-Simulatoren 100 bis 300 der ersten bis dritten Ausführungsformen kann die Lichtstrahlung L weiter eingestellt werden, um eine gleichmäßige Bestrahlung zu optimieren. Darüber hinaus kann jede innere reflektierende Oberfläche 420 wahlweise eine weitere Ausrichteinrichtung (nicht gezeigt) umfassen, die nahe der Licht-Ausgabeseite 402B angeordnet ist, um die Größe der Licht-emittierenden Oberfläche der jeweiligen Lichtleitung 402 einzustellen, um das simulierte Sonnenlicht mit der erforderlichen gleichmäßigen Bestrahlung zu erhalten.
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In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Lichtleitungs-Array 400 wahlweise weiter mindestens eine Lichtleitungs-Einstellplatte 430, die in einer der Lichtleitungen 402 angeordnet ist, um die Licht-emittierende Oberfläche der jeweiligen Lichtleitung 402 in mehrere Licht-emittierende Bereiche 432 aufzuteilen. Die Höhe der Lichtleitungs-Einstellplatte 430 kann beispielhaft kleiner sein als die der inneren reflektierenden Oberflächen P, was durch die vorliegende Offenbarung jedoch nicht beschränkt ist. Es ist anzumerken, dass mindestens eine der Einstell-Einrichtungen und die Lichtleitungs-Einstellplatte 430 wahlweise in einem der Solar-Simulatoren 100–300 der ersten bis dritten Ausführungsformen eingesetzt werden können, um eine gleichmäßige Bestrahlung mit simulierten Sonnenlicht zu erhalten
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Durch die Konfiguration der Einstellung der Lichtleitungs-Einstellplatte 430, kann die Lichtleitung 400, die in einer Lichtleitung 402 übertragene Lichtstrahlung in mehrere Licht-emittierende Bereiche 432 verteilen. So kann beispielsweise beim Einsatz der Lichtleitungs-Einstellplatte 430 in dem Solar-Simulator 300 der dritten Ausführungsform die Lichtstrahlung L jeder Lichtquelle 310, die ursprünglich in vier Aussetzungsbereiche aufgeteilt wurde, weiter in 16 Aussetzungsbereiche aufgeteilt werden, was die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung auf die Testfläche mit simuliertem Sonnenlicht weiter erhöht. Die in jeder Lichtleitung 402 übermittelte Lichtstrahlung kann daher noch gleichmäßiger gemacht werden, um eine gleichmäßigere Bestrahlung auf die Testfläche zu erhalten. Die jeweiligen Winkel der Lichtleitungs-Einstellplatte 430 oder die Winkel zwischen der Lichtleitungs-Einstellplatte 430 und der inneren reflektierenden Oberfläche 420 kann bestimmt und gemäß den Anforderungen eingestellt werden, und der größte Winkel zwischen zwei Lichtleitungs-Einstellplatten 430 kann 90° oder von 90° verschieden sein.
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5 ist eine schematische Ansicht des Lichtleitungs-Arrays des Solar-Simulators gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 5 kann der Lichtleitungs-Array 500 mehrere Lichtleitungen 502 umfassen, welche die räumliche Rahmenstruktur M bilden, wobei jede Lichtleitung 502 mehrere innere reflektierende Oberflächen P aufweist, die die Lichtstrahlung L reflektieren können. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der vorhergehenden Ausführungsform liegt darin, dass jede Lichtleitung 502 in dem Lichtleitungs-Array 500 die Form einer hexagonalen Säule aufweist. Der Lichtleitungs-Array 500 kann bei mindestens einer der vorstehend aufgeführten ersten bis dritten Ausführungsform eingesetzt werden, um den Lichtleitungs-Array 120, 220 oder 320 zu ersetzen. Hier kann die Lichtquelle 310 zwischen zwei benachbarten Lichtleitungen 502 oder unter drei nahe benachbarten Lichtleitungen 502, wie in 5 gezeigt, angeordnet werden. Alternativ können mehrere Lichtquellen 310 entsprechend einer der Lichtleitungen 502 ausgestaltet sein und die Offenbarung ist nicht besonders darauf beschränkt. Die vorstehend aufgeführten Lichtleitungen 502, die jeweils die Form einer hexagonalen Säule aufweisen, sind lediglich als Beispiel gedacht und sollen die vorliegende Offenbarung nicht beschränken. In anderen Ausführungsformen können die Lichtleitungen 502 in Form einer oktogonalen Säule, einer polygonalen mit zehn Seitenwänden oder dergleichen vorliegen.
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Im Licht des Vorstehenden ist der Lichtleitungs-Array mit mehreren Lichtleitung gemäß der vorliegenden Offenbarung vor der Lichtquelle angeordnet, wodurch die von der Lichtquelle emittierte Lichtstrahlung L aufgrund der Lichtleitungen gleichmäßig verteilt wird. Der Solar-Simulator kann daher auf der Testfläche eine gleichmäßigere Bestrahlung erzielen. Darüber hinaus können die relativen Positionen der Lichtquelle und des Lichtleitungs-Arrays gemäß dem gewünschten Licht-emittierenden Effekt der Lichtquelle und der erforderlichen Gleichmäßigkeit der Bestrahlung mittels in der Lichtleitung angeordneten Einstellvorrichtungen eingestellt werden, so dass die erforderliche Gleichmäßigkeit der Bestrahlung auf die Testfläche gemäß dem in der Offenbarung gelieferten Aufbau leicht erreicht wird.
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Obwohl die Erfindung unter Bezug auf die vorstehend aufgeführten Ausführungsformen beschrieben wurde ist dem Fachmann klar, dass an den beschriebenen Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Offenbarung abzuweichen. Der Umfang der Offenbarung wird durch die anliegenden Ansprüche, nicht jedoch durch die ausführliche Beschreibung definiert.
