JPS61131301A

JPS61131301A - 擬似太陽光照射装置

Info

Publication number: JPS61131301A
Application number: JP25269884A
Authority: JP
Inventors: 昌樹楠原
Original assignee: Wakomu KK
Current assignee: Wakomu KK
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1986-06-19
Also published as: JPH0447426B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（利用分野）本発明は，擬似太陽光照射装置に関するものであり，特
に、フィルタの所要枚数を最低限にして構成の簡略化を
はかると共に、そのスペクトル分布を自然太陽光により
近づけた擬似太陽光照射装置に関するものである。

（従来技留）擬似太陽光照射装ＩＩＬは，良く知られているように自
然太陽光のスペクトル分布を高精度に再現するための光
源装置である。このような擬似太陽光照射装置は．太陽
電池の光電変換特性などの，各種の太陽エネルギー利用
機器の性＃！！測定及び加速劣化試験のためには無《で
はならないものであろ。

そして、従来の擬似太陽光照射装置の光源としては，キ
セノン短アークランプが広く用いられている。もつとも
、キセノン短アークランプの発光は　５１１図のスペク
トル分布図に示したーように。

近赤外部（８００〜１．０ＯＯｎｍ）に、尖鋭でかつ複
雑なピーク群を有しているので，これを平均的に補正し
て自然穴＠光のスペクトル精度に近づけるための多層膜
干渉フィルタが併用されることが多い。

前述のようＣζして補正されたキセノン短アークランプ
醗ζよる擬似太陽光照射装置の発光スペクトル分布の一
例を第２図の実線で示す。なお、同図中の鎖線は自然太
陽光のスペクトル分布（エアマスゼロの場合）であろ。

この図から分るように，従来の擬似太陽光照射装置にお
いても，そのスペクトル分布は・平均的には，自然太陽
光のそれ１ζ可成り近づいており。

実用にも供することができる。

しかし、第３図に示すように、紫外領域から近赤外領域
までの広域に亘る分光感度特性を備えた各種太陽電池の
，自然太陽光１ζ対する光電変換特性を・より高精度に
計測するには，キセノンランプ単独と多層膜干渉フィル
ター，すなわちダイクロフィルターとの組合せによる，
従来の擬似太陽光照射装置では、なお、不十分であろ。

その理由は、第２図のスペクトル分布から明らかなよう
に．７５０ｎｍ　４　１．０００ａｍの範囲の近赤外部
に・なお相当のピーク群が残って怠り，これが測定誤差
の原因となるからである。

前述のようなピーク群を減少させて，スペクトル分布を
自然太陽光のそれにより一層近づけ，スペクトル精度を
向上させろための手段として，紫外領域および可視領域
で比較的連続的なスペクトル分布を有するキセノン短ア
ークランプの発光と。

近赤外領域で連続的なスペクトル分布を有する白熱フィ
ラメント（タングステンやハロゲンなど）ランプの発光
とを組合せて，重畳または混合する事が提案されている
。

この場合の合成スペクトル分布の一例を第４図に示す。

同図において，曲線Ｌ１は，キセノン短アークランプ１
１の発光のうち，近赤外より長波長側の成分を除去した
スペクトル分布特性曲線であり、曲線Ｌ２は、白熱フィ
ラメントランプの発光のうちの可視光および紫外成分を
除去したスペクトル分布特性曲線である。

また１１臘Ｌ３は、ｍｔ記曲線Ｌ１とＬ２を重畳、また
繻混合した場合の、綜合スペクトル分布特性曲線である
。なお、実線　曲線Ｌ４は、第２図と同様の自然太陽光
のスペクトル分布特性を比較のために示したものである
。

この図から、近赤外成分より長波長側の成分を除去した
キャノン短アークランプの発光と、可視光および紫外成
分を除去した白熱フィラメントランプの発光とを重畳ま
たは混合すれば・自然太陽光のスペクトル分布Ｃζ風く
近似したスペクトル分布が得られ、従来の装置において
測定誤差の原因となっていた近赤外領域での不規則なビ
ーク評を減少させ得ることがわかる。

このようなスペクトル分布を有する擬似太陽光照射装置
の具体的構成として、普通に考えられるのは、近赤外よ
り長続長側の光を除去するフィルタをキセノン短アーク
ランプに組合せた第一の光源装置と、可視および紫外領
域の光を除去するフィルタを白熱フィラメントランプに
組合せた第二の光源装置とを準備し、これら２つの光源
装置から放射される光をそれぞれ単一の積分光学系に指
向させて重畳、１１＆食することである。

しかし、このような構成では、つぎのような欠点が予想
される。

（１）　　キセノン短アークランプおよび白熱フィラメ
ントランプの灯数と同数のフィルタ（例えば。

グイクロイックフィルタ）を必要とするので。

装置が大盤化し、保守も面倒となるばかりでなく・さら
にコスト高となる。

（２１複数の個々のフィルタの間で、それぞれのフィル
タ特性の等しいものを製造すること４極めて困難であり
、綜合スペクトル分布特性の均一性や再現性が不十分で
ある。

（３）集光効藁を高めるためには、大盤の集光鏡または
集光レンズを必要とし、かつ大寸法のフィルタを必要と
するが、大盤の多層膜干渉フィルタでは、その中央部と
周辺部とのフィルタ特性を等しくすることは極めて難か
しく、所望する通りの綜合スペクトル分布を得ることが
困錐である。

前述の欠点を除去するために、第５０のような装置が提
案されている。

キセノン短アークランプ１１は集光１１１１５を有して
おり、キセノン短アークランプ１１の光軸上に積分光学
系１４が配置される。

キセノン短アークランプ１１と積分光学系１４との間に
は・前記光軸と交さくなるべく線、４５″の角度で）す
るように、コールドフィルタ１３か配置される。前記コ
ールドフィルタ１３は赤外線を反射し、可視光および紫
外線を透過するものである。

白熱フィラメントランプ１２も集光１１１６を有、して
いる。白熱フィラメントランプ１２よりの発光に、コー
ルドフィルタ１３の積分光学系１４偶の面に投射され、
そこで反射された近赤外成分の光は、集光鏡１５から出
てコールドフィルタ１３を透過した。キセノン短アーク
ランプ１１からの可視、紫外成分の光と共に、積分光学
系１４＃ｃ向って・共軸的に指向される。

コールドフィルタ１３および積分光学系１４によって重
畳、混合された光は、被照射サンプル１７上く均等に分
散される。吸熱器２０は、コー−）レドフィルり１３に
よって叉射されたキセノン短アークランプからの赤外お
よび近赤外成分光を吸収する働きをする。

な詔、この従来例によれば、単一のコールドフィルタ１
３によって、キセノン短アークラン１１１の発光からの
赤外、近赤外成分の除去、および白熱フィラメントラン
プ１２の発光からの近赤外成分の抽出を行なうことがで
きるので、構成を簡略、小型化し、またコストを引き下
げることができることは明らかである。

また、この従来例では、２つの光源の発光を用いて、１
つのフィルタによって長波長側成分および短波長側成分
の抽出自よび加算を行なっているので、コールドフィル
タ１３のフィルタ特性が多少変動しても、最終的に得ら
れる出力光のスペクトル分布はあまり変動しないという
利点がある。

このため、コールドフィルタ１３のフィルタ特性に対す
る許容誤差か大となり、製造コストも下げることができ
る。

第６図は他の従来例の概略構成を示すＩＩＩＩ図である
。この図において、第５図と同一の符号は、同一また４
同等部分をあられしている。

第５図との対比から容易に理解されるように。

＄２の従来例は、第５図に示したＩＩＩの従来例の構成
１ζおいて、キセノン短アークランプ１１と白熱フィラ
メントランプ１２の配置を入れ換え、かつコールドフィ
ルタ１３を赤外透過型コールドミラー１９で置換したも
のに相当する。赤外透過型コールド！？−１９は、赤外
線を透過し、可視光セよび紫外線を反射するものである
。　　　　　′第６図の構成によって、第５図の従来例
と全く同様の動作沿よび効果が達成されること―明らか
であろう。

なお、前述のいずれの場合においても集光鏡１６として
、赤外線を一部透過し、これによって赤外領域のスペク
トル分布を修正するための多層膜干渉フィルタなどを用
い、また集光儒１５の分光反射特性を適当に選定すれば
、被照射サンプル１７上で得られる出力光の綜合スペク
トル分布特性を、より一層自然太陽光のそれＩＣ近づけ
“ることができる。

しかし、この場合においても、第７図の曲線Ｌ６に示す
ようＩＣ１９５０ｎｍ付近の波長域において、自然太陽
光のそれ（第７図の曲線Ｌ４　）Ｉｃ比べて可成り高い
スペクトル強ばを示すことが分。

りた。

前記９５Ｏｎｍ付近の光に対しては、第３図から分るよ
うに、Ｓｌ　やＣｄＳは高い感度を有するので、これら
のテストを行なう場合には、自然太陽光への近領が十分
でないという欠点がある。

（目　　的）本発明は、前述の欠点を除去するためになされたもので
あり・その目的は、スペクトル分布の自然太陽光への近
似が十分に改善された擬似太陽光照射装置を提供するこ
とにある。

（概　ｌり前記の目的を達成するために、本発明は、少なくとも白
熱フィラメントランプからの発光光路に水フィルタを配
置した点に特徴がある。

（実施例）以下に１図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第８図は本発明の一実施例の概略構成を示す側面図であ
る。

１４５図との対比から明らかなようセ、この実施例は、
白熱フィラメントランプ１２と赤外線反射属コールドフ
ィルタ１３との間に、キセノン短アークランプ１１から
の発光を遮断することのないように、水フィルタ２５を
配置したものに相当する。

水フィルタ２５は、前記　９５Ｏｎｍ付近の元を選択的
に吸収する特性を有しているので、第９図の曲線Ｌ７に
示すように１本発明による擬似太陽光のスペクトル分布
は、自然太陽光のそれ（第９図Ｌ４）に比べて、十分に
近似させろことができＩＪ１１０図は、本発明に用いる
のに好適な水フィルタの具体的構成例を示す断面図であ
る。筒状本体２７は、なるべくはその−直径上に位置す
る水入口２８および水出口２９を備えている。前記筒状
本体２７の両端面には透明板（ガラスまたは石英ガラス
など）３０．３１が液密Ｉ仁取付けられ、内部空所には
水３２が充填される。

なお、第１Ｏ図中の３３はＯリング、３４，３５は前記
透明板３０．３１を筒状本体２７に液密に固着するため
の締めナツトであり、矢印Ａ、Ａｔ！九略をあられして
いる。

また、容易に分るようく、前記光路Ａ−Ａ方向の水の層
の厚みを変えることによって、前記９５０ｎｍ付近の吸
光量を調節することができる。前記水の膚は所望に応じ
て設定することができるが。

本発明者の実験では＊　５ｍｍ　〜２５ｍｍ　のａＳで
、好結果を得ることができた。

（変形例）前述の水フィルタ２５は、第８図に示した位置の外、白
熱フィラメントランプ１２の光とキセノン短アークラン
プ１１の光が混合された後の光路。

換言すれば赤外線反射型コールドフィルタ１３と被照射
サンプル１７の面との間に配置しても、同様の効果が達
成できる。

また１本発明は第６図の装置にも適用できることは明ら
かである。

さらに・前述の各実施例において、多層膜干渉フィルタ
の代りに、それぞれ別個のフィルタを用いてもよいこと
４明らかである。

また−水フィルタの面を、実施例のように鉛直でμなく
て、水平になるように配置し、水層の厚みを水量調節に
よりで制御可能にしてもよい。もつとも、この場合襦、
水層の表面に透明蓋を浮かしておくのがよい。

（効　果）以上の説明から明らかなように１本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

（１）　　必要なフィルタの個数を半減することができ
るので、装置を小型にし・コストを低減することかでき
る。

＋２１　　単一の共用フィルタによって、キセノン短ア
ークランプの発光からの近赤外成分の除去と、白熱フィ
ラメントランプ１２の発光からの近赤外成分の抽出とを
同時に行なうので、綜合スペクトル分布特性の均一性や
再現性が改善される。

（３）綜合スペクトル分布をより一層自然太陽光に近づ
けることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はキセノン短アークランプの発光のスペクトル分
布を示す図、第２図は修正したキセノン短アーク２ンプ
のスペクトル分布を自然太陽光のそれと比較して示す図
、第３図は各種太陽電池のスペクトル感［特性を示す図
、第４図はキセノン短アークランプと白熱フィラメント
ランプとを重畳して得られる合成光および自然太陽光の
スペクトル分布特性を示す図、第５図怠よび＠ａｌｌは
。それぞれ従来の擬似太陽光照射装置の概略儒直図。第７図は纂５．６因の装置によるスペクトル分布を示す
図、第８図に本発明の実施例を示す概略側面図、第９図
は本発明によって得られるスペクトル分布を示す図、第
１ｏｌｌｅｄ水フイルタの概略断面図である。１１　・・・キセノン短アークランプ、　　１２・・・
白熱フィラメントランプ、１３・・・赤外線反射鑞コー
ルドフィルタ、　１４・・・積分光学系、　　１５・・
・集光鏡、　　１７・・・櫂照射サンプル、１９・・・
赤外線透過型コールドｉ９−．　２Ｇ・・・吸熱器、２
５・・・水フィルタ代理人弁理士　平　木　道　人　外１名第　　５　　図第６図第８図第１０図手続補正書く方式）昭和６０年４月２３日２、発明の名称疑似太陽光照射装置３、補正をする者事件との関係　　　特許出願人株式会社　和廣武４、代理人東京都新宿区西新宿３−３−２３６、補正の対象代理権を証明する書面、明りＩｌ書、図面第１〜９図お
よび願書の特許出願人の欄。７、補正の内容別紙のとおり（０図　面　　　　１通手続補正書く自発）昭和６０年７月３０日特許庁長官　　宇　買　道　部　殿１、事件の表示特願昭５９−２５２６９８号２、発明の名称擬似太陽光照射装置株式会社　和廣武図面６、補正の内容図面第９図を別紙のとおり補正。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）キセノン短アークランプと、白熱フィラメントラ
ンプと、前記キセノン短アークランプの発光スペクトル
から近赤外成分を除去すると共に、一方では、前記白熱
フィラメントランプの発光スペクトルから近赤外成分を
抽出するフィルタ手段と、近赤外成分を除去されたキセ
ノン短アークランプからの発光、および白熱フィラメン
トランプからの発光のうち前記フィルタ手段によって抽
出された近赤外成分の光を入射される単一の積分光学系
と、前記白熱フィラメントランプからの発光光路中に配
置された水フィルタとを具備したことを特徴とする擬似
太陽光照射装置。
（２）前記フィルタ手段は、積分光学系の光軸に対して
傾斜配置され、かつ近赤外成分の光を反射するコールド
フィルターであり、前記積分光学系の光軸上で、コール
ドフィルターの背後にキセノン短アークランプが配置さ
れ、コールドフィルターの前面に白熱フィラメントラン
プが配置されたことを特徴とする前記特許請求の範囲第
１項記載の擬似太陽光照射装置。
（３）前記フィルタ手段は、積分光学系の光軸に対して
傾斜配置され、かつ近赤外成分を透過させる赤外線透過
型コールドミラーであり、前記積分光学系の光軸上で、
赤外線透過量コールドミラーの背後に白熱フィラメント
ランプが配置され、前記コールドミラーの前面にキセノ
ン短アークランプが配置されたことを特徴とする前記特
許請求の範囲第１項記載の擬似太陽光照射装置。
（４）白熱フィラメントランプから前記フィルタ手段に
至る光路の途中に、白熱フィラメントランプの発光スペ
クトルのうち、赤外部分を弱めてその色温度を上昇させ
る赤外部スペクトル補正手段を設けたことを特徴とする
前記特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
載の擬似太陽光照射装置。
（５）赤外部スペクトル補正手段は、赤外線の一部を部
分透過する多層膜反射面であることを特徴とする前記特
許請求の範囲第４項記載の擬似太陽光照射装置。
（６）前記フィルタ手段は多層膜干渉フィルタである特
許請求の範囲第１〜第５項のいずれかに記載の擬似太陽
光照射装置。
（７）前記水フィルタは、その部分における光軸がほゞ
鉛直になるように配置されたことを特徴とする前記特許
請求の範囲第１〜第６項のいずれかに記載の擬似太陽光
照射装置。