DE1597966C3 - Arrangement to simulate the extraterrestrial sunlight - Google Patents

Arrangement to simulate the extraterrestrial sunlight

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Dieter Wenzel
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    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
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    • F21—LIGHTING
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Description

quelle, von der außer dem Licht im sichtbaren Bereich das Licht im IR-Bereich herangezogen wird, eignet sich gut eine Wolfram-Lampe.source from which, in addition to the light in the visible range, the light in the IR range is drawn, a tungsten lamp works well.

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden.The invention is to be described in more detail using an exemplary embodiment.

Im Strahlengang einer Xenon-Lampe 10 sind hintereinander zwei Kaltlichtspiegel 11 und 12 angeordnet. Der Kaltlichtspiegel 11 reflektiert etwa im Bereich von 300 bis 400 nm, also im UV-Bereich, und transmittiert alles Licht über 400 nm. Der Kaltlichtspiegel 12 reflektiert etwa zwischen 400 und 650 nm und transmittiert alles Licht mit der Wellenlänge über 650 nm. Die reflektierten Strahlen des Kaltlichtspiegels 11 gelangen auf einen weiteren Kaltlichtspiegel 13, der im Strahlengang einer Wolfrain-Lampe 14 angeordnet ist. Dieser Kaltlichtspiegel 13 reflektiert ebenfalls im Bereich von etwa 300 bis 400 nm und transmittiert im Bereich über 400 nm. Das vom Kaltlichtspiegel 12 reflektierte Licht kreuzt den Strahlengang vom Kaltlichtspiegel 11 zum Kaltlichtspiegel 13 und trifft auf einen Kaltlichtspiegel 15, der etwa ab 650 nm transmittiert und im Bereich von 400 bis 650 nm reflektiert. Auf diese Weise gelangt Licht über den gesamten interessierenden Spektralbereich auf eine Bewertungsebene 16, die senkrecht zum Strahlengang hinter dem Kaltlichtspiegel 13 angeordnet ist.Two cold light mirrors 11 and 12 are arranged one behind the other in the beam path of a xenon lamp 10. The cold light mirror 11 reflects approximately in the range from 300 to 400 nm, that is to say in the UV range, and transmits all light above 400 nm. The cold light mirror 12 reflects between approximately 400 and 650 nm and transmits all light with a wavelength above 650 nm. The reflected rays of the cold light mirror 11 reach a further cold light mirror 13, which is in the beam path of a Wolfrain lamp 14 is arranged. This cold light mirror 13 also reflects in the range from approximately 300 to 400 nm and transmitted in the range above 400 nm. The light reflected by the cold light mirror 12 crosses the beam path from the cold light mirror 11 to the cold light mirror 13 and hits a cold light mirror 15, which is about 650 nm transmitted and reflected in the range from 400 to 650 nm. This is how light comes over the entire spectral range of interest to an evaluation plane 16 which is perpendicular to The beam path is arranged behind the cold light mirror 13.

Zur besseren Anpassung der Strahlung der Wolfram-Lampe 14 an die Johnson-Kurve ist zur Erhöhung der Farbtemperatur der Wolframstrahlung auf die Farbtemperatur der extraterrestrischen Sonnenstrahlung zwischen der Wolfram-Lampe 14 und dem Kaltlichtspiegel 15 ein spektrales Anpassungsfilter 17 angeordnet. Zwischen dem Kaltlichtspiegel 13 und der Bewertungsebene 16 ist ein Filter 18 mit unterschiedlicher Transmission je Flächeneinheit gebracht, das die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung auf der Referenzebene erhöht.To better match the radiation from the tungsten lamp 14 to the Johnson curve, it is necessary to increase it the color temperature of the tungsten radiation on the color temperature of the extraterrestrial solar radiation a spectral adaptation filter 17 between the tungsten lamp 14 and the cold light mirror 15 arranged. Between the cold light mirror 13 and the evaluation level 16 is a filter 18 with different Transmission per unit area brought about the uniformity of the irradiation on the Reference plane increased.

Es ist natürlich denkbar, beim gleichen Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung mehr als zwei Lichtquellen oder aber auch eine Mehrzahl von Spiegelpaaren zu verwenden, die jeweils kleinere sekrete Teile des Spektralbereiches reflektieren und den darüber hinausgehenden Bereich transmittieren. Dazu sind dann aber weitere Kaltlichtspiegel erforderlich. Die eventuell bessere Anpassung an die Johnson-Kurve bringt damit auch einen erhöhten Aufwand mit sich.It is of course conceivable, with the same principle of the arrangement according to the invention, more than two light sources or to use a plurality of pairs of mirrors, each of which has a smaller secretion Reflect parts of the spectral range and transmit the range beyond. In addition however, additional cold light mirrors are then required. The possibly better adaptation to the Johnson curve thus also entails increased effort.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (1)

1 21 2 nicht parallel zueinander verlaufen und demzufolgedo not run parallel to each other and consequently Patentanspruch: nicht senkrecht auf die Bewertungsebene auftreffen.Claim: do not impinge perpendicularly on the evaluation level. Durch den zwangläufigen Abstand, den beide Licht-Anordnung zur Nachbildung des extraterrestri- quellen voneinander haben, treffen die Strahlen minschen Sonnenlichtes in seiner spektralen Vertei- 5 destens einer Lichtquelle unter einem gewissen Winlung, unter Anwendung von mindestens zwei kel zur Normalen (Grunddivergens) auf die Bewer-Lichtquellen, von denen die erste zur Abgabe von tungsebene. Bei der Darstellung von Sonnenstrahlung Licht im sichtbaren Spektralbereich und im an- ist jedoch weitgehend paralleles Licht erforderlich,
grenzenden UV-Bereich und die zweite zur Ab- Eine künstliche Lichtquelle, mit der allein eine Angabe von Licht gleichfalls im sichtbaren Spektral- io passung an die Johnson-Kurve theoretisch erzielt bereich und im angrenzenden IR-Bereich heran- werden könnte, ist der Kohlelichtbogen (Aufsatz von gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, Bickler, D.). Doch wegen seiner Instabilität ist daß im Strahlengang der ersten Lichtquelle (10) auch der Kohlelichtbogen zur Darstellung des Sonein erstes Paar von Kaltlichtspiegeln (11, 13), die nenlichtes nicht geeignet.Due to the inevitable distance between the two light arrangements to simulate the extraterrestrial source, the rays of Minian sunlight in its spectral distribution hit at least one light source under a certain angle, using at least two angles to the normal (basic divergence) the Bewer light sources, the first of which is used for outputting level. For the representation of solar radiation light in the visible spectral range and in the an-, largely parallel light is required,
An artificial light source, with which an indication of light could theoretically also be achieved in the visible spectral match to the Johnson curve and in the adjacent IR area, is the carbon arc (Article drawn from is characterized by Bickler, D.). However, because of its instability, the carbon arc in the beam path of the first light source (10) is also unsuitable for displaying the sun. im UV-Bereich (300 bis 400 nm) reflektieren und 15 Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Beleuchtung zum sichtbaren Bereich hin transmittieren, und von Flächen in additiven Mischfarben mit zwei oder diesem nachgeschaltct ein zweites Paar von Kalt- mehreren Lichtquellen bekannt (deutsche Patentlichtspiegeln (12, 15) vorgesehen ist, die im sieht- schrift 376 977), bei der vor den Lichtquellen je ein baren Bereich (400 bis 650 nm) reflektieren und Lichtfilter und ein ein Bild erzeugendes optisches Syzum IR-Bereich hin transmittieren, und daß diese 20 stern geschaltet sind und bei der die Lichtquellen und Spiegelpaare (11, 13; 12, 15) derart angeordnet eine Anzahl durchsichtiger Spiegel so angeordnet sind, daß die von ihnen reflektierte Strahlung der sind, daß sich die Bilder der Lichtquellen für den ersten Lichtquelle (10) parallel in den Strahlen- Strahlengang der Beleuchtung decken. Es wäre zwar gang der zweiten Lichtquelle (14) eingespiegelt denkbar, mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung und wird. 25 unter Verwendung der zuvor genannten Lichtquellereflect in the UV range (300 to 400 nm) and 15 It is still a device for lighting transmit to the visible area, and from surfaces in additive mixed colors with two or This is followed by a second pair of cold multiple light sources known (German patent light mirrors (12, 15) is provided, which is provided in see script 376 977), in front of the light sources there is one Reflectable range (400 to 650 nm) and light filters and an image-forming optical syzum Transmit IR range out, and that these 20 are connected to the star and in which the light sources and Mirror pairs (11, 13; 12, 15) arranged in this way, a number of transparent mirrors arranged in this way are that the radiation reflected by them are that that the images of the light sources for the cover the first light source (10) parallel in the beam path of the illumination. It would be input of the second light source (14) is conceivable with the help of such a device and will. 25 using the aforementioned light source eine Anordnung zur Nachbildung des extraterrestrischen Sonnenlichtes zu schaffen, jedoch würde sich dabei ein erheblicher Aufwand und eine schlechteto create an arrangement for replicating the extraterrestrial sunlight, however, would at the same time a considerable effort and a bad one Ausnutzung der Lichtquellen ergeben. Da es nämlichExploitation of the light sources result. Because it is 30 keine Spiegel mit so breitbandigen Reflexionsbereichen gibt, die in gleicher Güte den gesamten interessierenden Wellenlängenbereich einer Lichtquelle, beispielsweise den Bereich von 300 bis 650 nm einer Xe-30 no mirrors with such broadband reflection areas gives the same quality the entire wavelength range of interest of a light source, for example the range from 300 to 650 nm of a Xe Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Nach- non-Lampe, reflektieren, wäre es bei einer nach der bildung der extraterrestrischen Sonnenstrahlung in 35 bekannten Vorrichtung aufgebauten Anordnung erihrer spektralen Verteilung, unter Anwendung von forderlich, für jeden interessierenden und von entmindestens zwei Lichtquellen, von denen die erste sprechenden Spiegeln reflektierbaren Wellenlängenzur Abgabe von Licht im sichtbaren Spektralbereich teilbereich eine besondere Lichtquelle vorzusehen,
und im angrenzenden UV-Bereich und die zweite zur Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beAbgabe von Licht gleichfalls im sichtbaren Spektral- .40 steht daher darin, eine Anordnung zur Nachbildung bereich und im angrenzenden IR-Bereich herangezo- des extraterrestrischen Sonnenlichtes zu schaffen, bei gen wird. der die zuvor genannten Nachteile umgangen werdenThe invention relates to an arrangement for reflecting the post-non-lamp, if it were an arrangement of its spectral distribution built up after the formation of extraterrestrial solar radiation in 35 known apparatus, using required, for everyone of interest and at least two light sources, of which the first speaking mirrors reflecting wavelengths for the emission of light in the visible part of the spectral range to provide a special light source,
and in the adjacent UV range and the second task on which the invention is based, also in the visible spectral spectrum, is to provide an arrangement for simulating the area and in the adjacent IR range used to create extraterrestrial sunlight gen will. which circumvents the disadvantages mentioned above Derartige Anordnungen werden unter anderem be- und bei der unter größtmöglicher Ausnutzung der nötigt für die Prüfung von Sonnenzellen, die als pho- Strahlungsleistung der Lichtquellen eine möglichst tonenelektrische Generatoren in der Weltraumtech- 45 gute Anpassung der spektralen Verteilung des abgenik verwendet werden. Aufgabe dieser Sonnensimula- gebenen Lichtes an das der extraterrestrischen Sontoren ist es, ein Licht abzugeben, das in seiner spek- nenstrahlung erreicht wird.Such arrangements are, among other things, and with the greatest possible utilization of the Necessary for the testing of solar cells, which as a pho- radiant power of the light sources as possible Tonic-electric generators in space technology 45 good adaptation of the spectral distribution of the abgenik be used. Task of this sun simulation light to that of the extraterrestrial sensors it is to give off a light that is reached in its spectral radiation. tralen Verteilung dem extraterrestrischen Sonnenlicht Die erfindungsgemäße Anordnung verwendet da-central distribution of the extraterrestrial sunlight The arrangement according to the invention uses there- soweit wie möglich angepaßt ist. Die Verteilungs- bei in bekannter Weise mindestens zwei Lichtquellen kurve des Spektrums des extraterrestrischen Sonnen- 50 und außerdem sogenannte Kaltlichtspiegel, die in belichtes wird auch als »Johnson«-Kurve bezeichnet. stimmten Wellenlängenbereichen reflektieren und inadapted as much as possible. The distribution in a known manner with at least two light sources curve of the spectrum of the extraterrestrial sun 50 and also so-called cold light mirrors, which are exposed in is also known as the "Johnson" curve. reflect certain wavelength ranges and in Es ist nun eine Anordnung zur Nachbildung der anderen Wellenlängenbereichen transmittieren.
Johnson-Kurve bekannt, bei der eine Xenon-Lampe Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß imThere is now an arrangement to simulate the other wavelength ranges transmit.
Johnson curve known in which a xenon lamp. The invention is characterized in that im und eine Wolfram-Lampe als Lichtquelle verwendet Strahlengang der ersten Lichtquelle ein erstes Paar werden (Aufsatz von Bickler, Donald, »The simu- 55 von Kaltlichtspiegeln, die im UV-Bereich (300 bis lation of Solar Radiation« in Solar Energy, Vol. 6, 400 nm) reflektieren und zum sichtbaren Bereich hin Nr. 2, 1962, S. 64 bis 68). Zwar geht das Spektrum transmittieren, und diesem nachgeschaltet ein zweites beider Lampen über den gesamten Bereich der John- Paar von Kaltlichtspiegeln vorgesehen ist, die im son-Kurve, jedoch ist das Licht der Wolfram-Lampe sichtbaren Bereich (400 bis 650 nm) reflektieren und im UV-Bereich zu schwach, und das Licht der Xenon- 60 zum IR-Bereich hin transmittieren, und daß diese Lampe weist im IR-Bereich ein diskontinuierliches Spiegelpaare derart angeordnet sind, daß die von ih-Linienspektrum auf, das für die Darstellung der nen reflektierte Strahlung der ersten Lichtquelle par-Johnson-Kurve gänzlich ungeeignet ist. Bei der be- allel in den Strahlengang der zweiten Lichtquelle einkannten Anordnung wird daher bei beiden Lampen gespiegelt wird.and a tungsten lamp as a light source uses a first pair of rays of the first light source (Article by Bickler, Donald, “The simu- 55 of cold light mirrors, which are in the UV range (300 to lation of Solar Radiation "in Solar Energy, Vol. 6, 400 nm) and towards the visible range No. 2, 1962, pp. 64 to 68). It is true that the spectrum is transmitted, followed by a second one of both lamps is provided over the entire area of the John pair of cold light mirrors, which in the son curve, however, the light from the tungsten lamp is reflected in the visible range (400 to 650 nm) and too weak in the UV range, and the light of the xenon 60 to transmit the IR range, and that this In the IR range, the lamp has a discontinuous pair of mirrors arranged in such a way that the line spectrum from ih on, the par-Johnson curve for the representation of the reflected radiation from the first light source is completely unsuitable. In the case of the alleles edged into the beam path of the second light source The arrangement is therefore mirrored in both lamps. der ungeeignete Bereich herausgefiltert, bevor das 65 Als erste Lichtquelle, die außer zur Abgabe vonthe unsuitable area filtered out before the 65 As the first light source, except for the emission of Licht auf die Bewertungsebene fallt. Licht im sichtbaren Bereich auch zur Abgabe vonLight falls on the evaluation level. Light in the visible range also for the emission of Der Nachteil einer derartigen Anordnung besteht Licht im UV-Bereich geeignet ist, dient zweckmä-The disadvantage of such an arrangement is that light in the UV range is suitable, serves jcdoch darin, daß die Strahlen beider Lichtquellen ßigerweise eine Xenon-Lampe. Als zweite Licht-But in the fact that the rays of both light sources are usually a xenon lamp. As a second light
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