專利名稱：模擬太陽光照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照射模擬太陽光的模擬太陽光照射裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著太陽能電池板的大型化，越來越需要能照射與太陽光相近的人工光(模擬太陽光)的裝置。特別是，隨著太陽能電池技術(shù)的快速發(fā)展和普及，特別需要在太陽能電池的檢查、測定、及實(shí)驗(yàn)中可利用的、能大面積地照射高精度的模擬太陽光的裝置。
模擬太陽光所需的主要要素在于該模擬太陽光的發(fā)光光譜與基準(zhǔn)太陽光(由日本エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定)相近、以及模擬太陽光的照度水平與基準(zhǔn)太陽光相同。特別是，在兩層層疊型(串列式(tandem)結(jié)構(gòu))或三層層疊型(三層結(jié)構(gòu))的太陽能電池板中，采用將分光靈敏度不同的太陽能電池在內(nèi)部串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，在對這些太陽能電池板的發(fā)電特性進(jìn)行評價(jià)時(shí)，由于在各層中引起發(fā)電的波段不同，因此需要利用具有與太陽光類似的光譜的光來對太陽能電池板的輸出特性進(jìn)行評價(jià)。以往，也開發(fā)了可高精度地再現(xiàn)太陽光的光譜分布的光照射裝置。在專利文獻(xiàn)I中，掲示了在各種模擬太陽光照射裝置中可采用的導(dǎo)光體、以及利用該導(dǎo)光體的光照射裝置。圖9是專利文獻(xiàn)I所示的光源裝置的簡要剖視圖。作為現(xiàn)有的光照射裝置100，在內(nèi)壁被銀反射面所覆蓋的反射箱102內(nèi)包含有燈光源所使用的近似點(diǎn)光源101，在該反射箱表面上，開有針孔狀的開ロ部103。在該開ロ部配置有上述導(dǎo)光體104，采用將光從導(dǎo)光體的面積較小的端面射入、將光從面積較大的端面射出的結(jié)構(gòu)。對于燈光源101的出射光,利用反射箱102,使光在反射箱內(nèi)進(jìn)行多次反射,之后，從上述開ロ部103射出，到達(dá)導(dǎo)光體104的入射端面105。然后，到達(dá)導(dǎo)光體104內(nèi)的光在該處重復(fù)進(jìn)行全反射，逐漸在出射端面106變化成垂直的光線，從出射端面106射出。由此，能高效地獲得具有高方向性的出射光，而與光源的射出特性無關(guān)。根據(jù)該裝置，通過使用多個(gè)導(dǎo)光構(gòu)件，能更高效地獲得高方向性的光。此外，若使用該光源裝置，則能將對方向性進(jìn)行了控制的光射入濾光片，能獲得具有所希望的發(fā)光光譜的模擬太陽光。專利文獻(xiàn)I :日本國公開專利公報(bào)“日本專利特開2003-098354號(hào)公報(bào)”

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)I中，使用了能將高方向性的光高效射出的導(dǎo)光體，雖然能控制從導(dǎo)光體射出的光的方向性，但由于燈光源與導(dǎo)光體靠近配置，因此，特別是在燈光源為鹵素光之類的熱源的情況下，導(dǎo)光體的溫度因該熱量而上升。此時(shí)，在導(dǎo)光體為玻璃制且尺寸較大的情況下，即使要進(jìn)行冷卻，也難以冷卻到最高溫的中心部附近，可能會(huì)因在該中心部累積熱量所引起的熱應(yīng)カ而導(dǎo)致玻璃破裂。為了應(yīng)對該問題，對導(dǎo)光體使用耐熱的玻璃材料即可，但由于在模擬太陽光照射裝置中應(yīng)用了多個(gè)導(dǎo)光體，因此，會(huì)對所有導(dǎo)光體使用材料成本高的耐熱玻璃。此外，若將所有紅外光都輻射到太陽能電池板上，則太陽能電池板會(huì)不必要地達(dá)到高溫，因此，需要在照射前減少該紅外光，但由于耐熱玻璃中，紅外吸收沒有通常的玻璃材料那么大，因此，需要另外附加光學(xué)元件等以去除紅外線。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供ー種可防止玻璃破裂而不對導(dǎo)光構(gòu)件使用耐熱玻璃等的、低成本的模擬太陽光照射裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置包括第I光源，該第I光源照射具有規(guī)定的分光分布的第I光；第I導(dǎo)光構(gòu)件，該第I導(dǎo)光構(gòu)件將從所述第I光源射入的光從入射面導(dǎo)入，將對方向性進(jìn)行了控制的光從出射面射出；第I濾光片，該第I濾光片對從所述第I導(dǎo)光構(gòu)件射出的光的光譜進(jìn)行調(diào)整;第2光源，該第2光源照射紅外光波段的累計(jì)輻照度大于波長比紅外光要短的光的波段的累計(jì)輻照度的第2光；第2導(dǎo)光構(gòu) 件，該第2導(dǎo)光構(gòu)件將從所述第2光源射入的光從入射面導(dǎo)入，將對方向性進(jìn)行了控制的光從出射面射出；及第2濾光片，該第2濾光片對從所述第2導(dǎo)光構(gòu)件射出的光的光譜進(jìn)行調(diào)整，其特征在于，所述第2導(dǎo)光構(gòu)件的個(gè)數(shù)是所述第I導(dǎo)光構(gòu)件的個(gè)數(shù)的η倍(η為2以上的自然數(shù))。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置中，與第I導(dǎo)光構(gòu)件的寬度(短軸方向)和長度(長軸方向)相比，能使各第2導(dǎo)光構(gòu)件的寬度和長度較小，因此，第2導(dǎo)光構(gòu)件容易散熱，從而能減輕因第2光中所包含的紅外線成分而導(dǎo)致第2導(dǎo)光構(gòu)件的溫度上升。此外，只要配置第2導(dǎo)光構(gòu)件的位置是與裝置尺寸相關(guān)的位置，就還能使裝置的占地面積(footprint)小型化。本發(fā)明的其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)通過以下所示的記載可以充分了解。此外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)從參照附圖的以下說明中應(yīng)該可以明白。如上所述，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置能有效進(jìn)行導(dǎo)光構(gòu)件的散熱，減少溫度上升，因此，具有防止導(dǎo)光構(gòu)件的玻璃發(fā)生破裂、無需使用成本高的耐熱玻璃的效果O


圖I是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的模擬太陽光照射裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是示意性表示圖I的模擬太陽光照射裝置的主要部分結(jié)構(gòu)例的縱向剖視圖。圖3中的(a)是表示與氙燈的波長相對應(yīng)的輻照度的圖，圖3中的(b)是表示與鹵素?zé)舻牟ㄩL相對應(yīng)的輻照度的圖。圖4是表示錐形耦合鏡的結(jié)構(gòu)的圖。圖5中的(a)是表示冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖，圖5中的(b)是表示對錐形耦合鏡的剖面吹冷卻風(fēng)的情況的圖。圖6中的(a)是表示第I導(dǎo)光構(gòu)件(錐形耦合鏡4)相對于鹵素光的溫度依賴性的曲線圖，圖6中的(b)是表示第2導(dǎo)光構(gòu)件(錐形耦合鏡10)相對于鹵素光的溫度依賴性的曲線圖。圖7是表示作為目標(biāo)的基準(zhǔn)太陽光光譜的圖。
圖8是進(jìn)ー步包括第3濾光片的結(jié)構(gòu)圖。圖9是表示專利文獻(xiàn)I所記載的光照射裝置的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。首先，參照圖I、圖2詳細(xì)說明對照射面15照射模擬太陽光的模擬太陽光照射裝置I。所謂模擬太陽光是ー種人工光，具有與自然光(太陽光)的發(fā)光光譜無限接近的發(fā)光光譜。本實(shí)施方式所涉及的模擬太陽光照射裝置I將氙光與鹵素光的合成光作為模擬太陽光來進(jìn)行照射。在照射面15上配置有例如太陽能電池。另外，各圖中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各厚度、長度等是根據(jù)制圖上的觀點(diǎn)而定的，并不限定于圖示的結(jié)構(gòu)。此外，在本發(fā)明的附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同部分或相當(dāng)部分。圖I是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的模擬太陽光照射裝置I的主要部分結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是示意性表示圖I的模擬太陽光照射裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。如這些圖所示，模擬太陽光照射裝置I包括照射第I光的氙光源2(第I光源)；照射第2光的鹵素光源8 (第2光源)；將氙光源2或鹵素光源8收納在內(nèi)部且內(nèi)表面為反射面的反射鏡3和反射鏡9 ;作為對從上述氙光源2照射的第I光或從鹵素光源8照射的第2光的方向性進(jìn)行控制的控制單元的錐形耦合鏡4 (第I導(dǎo)光構(gòu)件)和錐形耦合鏡10 (第2導(dǎo)光構(gòu)件)；對從上述氙光源2照射的第I光進(jìn)行濾光以成為短波長側(cè)的光的光譜調(diào)整用的大氣濾光片(air mass filter) 5 (第I濾光片)；對從上述第2光源照射的第2光進(jìn)行濾光以成為長波長側(cè)的光的光譜調(diào)整用的大氣濾光片11(第2濾光片)；作為反射/透射單元的波長選擇鏡(或波長混合鏡)等光混合部13，該反射/透射単元使來自上述大氣濾光片5的短波長的氙出射光發(fā)生反射，并使來自上述大氣濾光片11的長波長的鹵素出射光發(fā)生透射，從而進(jìn)行光混和，以獲得類似于太陽光的模擬太陽光；及導(dǎo)光構(gòu)件14，該導(dǎo)光構(gòu)件14將來自該光混合部13的擴(kuò)散光、即模擬太陽光從ー個(gè)端面導(dǎo)入,并在其內(nèi)部進(jìn)行傳輸，對例如配置有太陽能電池板等的照射面15均勻地面照射方向性高的光。氣光源2設(shè)置在反射鏡3的內(nèi)部,照射具有規(guī)定的發(fā)光光譜的氣光(第I光)。本實(shí)施方式中，氙光源2是桿狀(線狀)的氙燈。氙光源2的數(shù)量可以是I根，也可以是多根。反射鏡3的剖面為局部橢圓形狀，在其前方設(shè)置有開ロ板，在開ロ板上隔開規(guī)定間隔形成有開ロ部。從氙光源2照射的光具有以下結(jié)構(gòu)所述光在反射鏡3的內(nèi)表面反射并聚焦，從該開ロ部3導(dǎo)出方向性較好的氙光，使其射入錐形導(dǎo)光構(gòu)件、即錐形耦合鏡4的下端面。為了大面積地照射模擬太陽光，需要高輸出的光源，且在將裝置向エ廠的生產(chǎn)線(エ序內(nèi))進(jìn)行導(dǎo)入的情況下，為了能省去光源更換等維護(hù)的麻煩，要求光源壽命較長。一般而言，輸出高、壽命長的氙光源呈桿狀，是無方向性的擴(kuò)散光源。雖然為了使該桿狀光源具有方向性而利用反射鏡3，但會(huì)殘留特定的擴(kuò)散角。只要將裝置大型化，就能使擴(kuò)散角接近零，成為平行光，但為了實(shí)現(xiàn)小型化，無論如何都會(huì)具有特定的擴(kuò)散角。盡管受到該擴(kuò)散角的較大影響，但由于是濾光片，因此，在射入濾光片之前，需要將擴(kuò)散角控制在最低限度。本發(fā)明中，利用反射鏡和錐形耦合鏡對擴(kuò)散角進(jìn)行控制。另ー方面，齒素光源8設(shè)置在反射鏡9的內(nèi)部,照射具有規(guī)定的發(fā)光光譜的齒素光(第2光)。從齒素光源8照射的光具有以下結(jié)構(gòu)即，所述光在反射鏡9的內(nèi)表面反射并聚焦，從光出射面導(dǎo)出方向性較好的鹵素光，使其射入錐形導(dǎo)光構(gòu)件、即錐形耦合鏡10的下端面。此外，鹵素光源呈燈絲狀，與氙光源同樣是無方向性的擴(kuò)散光源，為了使該燈絲狀光源具有方向性，利用反射鏡和錐形耦合鏡來控制擴(kuò)散角。另外，本實(shí)施方式中，鹵素光源8是兩個(gè)燈絲狀的鹵素?zé)?，對?yīng)于兩個(gè)鹵素?zé)舳謩e使用錐形耦合鏡10。此外，對鹵素光的方向性進(jìn)行控制的錐形耦合鏡10具有與對氙光的方向性進(jìn)行控制的錐形耦合鏡4大體相似的形狀，其表面積約為后者的1/4。這是因?yàn)?，鹵素光是熱源，從而由于其輻射熱、在錐形耦合鏡內(nèi)部傳輸時(shí)的吸收熱，當(dāng)錐形耦合鏡為玻璃制而較大時(shí)，即使要進(jìn)行冷卻，也不易冷卻到溫度最高的中心部的附近，玻璃有可能會(huì)因在該中心部累積熱量所引起的熱應(yīng)カ而破裂，詳細(xì)情況將在后面闡述。圖3中的(a)是表示與氙燈的波長相對應(yīng)的輻照度的圖，圖3中的(b)是表示與 鹵素?zé)舻牟ㄩL相對應(yīng)的輻照度的圖。另外，累計(jì)輻照度是對燈的輻照度的從某一波長到某一波長的范圍內(nèi)的輻照度進(jìn)行累計(jì)后得到的輻照度，該鹵素?zé)糁?，可知，紅外光波長范圍的累計(jì)輻照度大于波長比紅外光要短的光的波長范圍的累計(jì)輻照度。來自氙燈的出射光如圖3中的(a)所示，主要具有與太陽光的可見光到紫外光相當(dāng)?shù)牟ǘ蔚墓?，對溫度上升有貢獻(xiàn)的紅外線成分比鹵素光要少。另ー方面，來自鹵素?zé)舻某錾涔馊鐖D3中的(b)所示，主要具有太陽光的紅外光的波段的光，對溫度上升有貢獻(xiàn)的紅外線成分較多。因而，對鹵素光進(jìn)行控制的錐形耦合鏡10的溫度比對氙光進(jìn)行控制的錐形耦合鏡4要易于上升。接下來，說明錐形耦合鏡4和錐形耦合鏡10的結(jié)構(gòu)。圖4中的(a)示出錐形耦合鏡4的結(jié)構(gòu)，圖4中的(b)示出錐形耦合鏡10的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，錐形耦合鏡4的寬度(短軸方向)為150mm,長度(長軸方向)為480mm,錐度為7度,錐形I禹合鏡10的寬度(短軸方向)為75mm，長度(長軸方向)為240mm，錐度為7度。即，與錐形耦合鏡4相比，錐形耦合鏡10的寬度、長度分別為其1/2，表面積約為其1/4，形狀與錐形耦合鏡4的形狀大體相似。如該圖所示，錐形耦合鏡4采用使導(dǎo)光構(gòu)件的寬度(短軸方向)從其一端(光入射面)朝向另一端(光出射面)逐漸增加的結(jié)構(gòu)。從錐形耦合鏡4的入射面射入的氙光雖然被反射鏡3所聚焦，但其擴(kuò)散角仍具有較大的幅度。但是，在錐形耦合鏡4內(nèi)進(jìn)行傳輸時(shí)，其擴(kuò)散角以匯聚在一定幅度內(nèi)的方式進(jìn)行變化，從而控制為最低限度的擴(kuò)散角。錐形耦合鏡10也采用使導(dǎo)光構(gòu)件的寬度(短軸方向)從其一端(光入射面)朝向另一端(光出射面)逐漸增加的結(jié)構(gòu)。從錐形耦合鏡10的入射面射入的鹵素光雖然被反射鏡9所聚焦，但其擴(kuò)散角仍具有較大的幅度。但是，在錐形耦合鏡4內(nèi)進(jìn)行傳輸時(shí)，其擴(kuò)散角以匯聚在一定幅度內(nèi)的方式進(jìn)行變化，從而控制為最低限度的擴(kuò)散角。本實(shí)施方式中，作為光照射單元的導(dǎo)光構(gòu)件41用于使來自光混合部13的擴(kuò)散光以面狀進(jìn)行照射。從光混合部13射出的、對方向性進(jìn)行了控制的合成光被引導(dǎo)至導(dǎo)光構(gòu)件14的內(nèi)部。射入導(dǎo)光構(gòu)件14的光在外壁重復(fù)全反射，并在其內(nèi)部進(jìn)行傳輸。此外，對于導(dǎo)光構(gòu)件14，例如在其表面上形成有散射體，射入導(dǎo)光構(gòu)件14的光在其內(nèi)部進(jìn)行傳輸時(shí)，會(huì)射入散射體，被散射體折射或反射，使得傳輸角度不滿足斯涅耳定律的全反射條件，從而射出到導(dǎo)光構(gòu)件14的外部。因而，模擬太陽光照射裝置I能將通過不同光學(xué)系統(tǒng)的氙光和鹵素光都以對方向性進(jìn)行了控制的狀態(tài)照射到照射面15。這樣，導(dǎo)光構(gòu)件起如下作用使射入的光在其內(nèi)部進(jìn)行傳輸，并且，利用設(shè)置于其表面的散射體將光進(jìn)行反射，并將光射出到外部。另外，散射體是將在導(dǎo)光構(gòu)件14的表面印刷成微細(xì)圖案的散射體包含在內(nèi)的印刷體，除此之外，也可以是形成在導(dǎo)光板表面的槽狀物。在導(dǎo)光構(gòu)件14內(nèi)進(jìn)行傳輸?shù)墓馊羯淙胗∷Ⅲw，則被內(nèi)部的散射對所散射，從而從導(dǎo)光構(gòu)件14射出?；蛘?，也可以不是印刷體，而設(shè)置利用激光等對導(dǎo)光構(gòu)件表面進(jìn)行了微細(xì)加工的散射面。此外，也可以像槽狀物那樣，僅利用該處的反射、折射效應(yīng)將光導(dǎo)出到導(dǎo)光構(gòu)件14的外部。即，只要是能改變在導(dǎo)光構(gòu)件14的內(nèi)部進(jìn)行傳輸?shù)墓獾那斑M(jìn)方向、破壞全反射條件以將光從導(dǎo)光構(gòu)件14射出的方法，就可以是任何方法。接下來，利用圖5來說明氣冷式冷卻裝置21，該氣 冷式冷卻裝置21設(shè)置在鹵素光源8附近，用以將來自鹵素光的、到錐形耦合鏡10的輻射熱和吸收熱高效地進(jìn)行散熱。圖5是表示設(shè)置在模擬太陽光照射裝置的鹵素光源8附近的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施例中，如圖5所示，在鹵素光源8附近設(shè)置有送風(fēng)管22，在其內(nèi)部有冷卻風(fēng)流動(dòng)(箭頭24)。此外，對該送風(fēng)管22配置有多個(gè)送風(fēng)用開ロ 23，使得冷卻風(fēng)朝各錐形耦合鏡10流動(dòng)(箭頭25)。該冷卻風(fēng)接觸錐形耦合鏡10的表面，從而將錐形耦合鏡10冷卻。另外，朝向錐形耦合鏡10開ロ的送風(fēng)用開ロ 23優(yōu)選配置在錐形耦合鏡10之間。本實(shí)施例中，在錐形耦合鏡10之間每處僅配置一個(gè)送風(fēng)用開ロ 23，但也可以配置多個(gè)，根據(jù)要提供的風(fēng)量來適當(dāng)配
置即可。此外，為了使錐形耦合鏡10高效地進(jìn)行散熱，優(yōu)選盡可能地將冷卻風(fēng)從各個(gè)方向吹向錐形耦合鏡10的中央部，該錐形耦合鏡10中，由于光變強(qiáng)，因此溫度容易因吸收熱而上升。本實(shí)施例中，將送風(fēng)用開ロ 23分別配置在錐形耦合鏡10之間，像圖5中的(b)所示的那樣將冷卻風(fēng)從三個(gè)方向(上面及左右面)吹向錐形耦合鏡10，因此，能大體各向同性地進(jìn)行冷卻。此外，優(yōu)選使冷卻風(fēng)接觸錐形耦合鏡10的光入射面附近。這是因?yàn)?，鹵素光的吸收熱從錐形耦合面10的寬度(短軸方向)逐漸增加的光入射面朝向光出射面増大，光入射面?zhèn)缺裙獬錾涿鎮(zhèn)纫咏鳛闊嵩吹柠u素光源8，因此，受到鹵素光源8的輻射熱的影響較大，溫度容易上升。這樣，通過將冷卻風(fēng)吹向錐形耦合鏡10的表面，從而能使錐形耦合鏡10的寬度方向、長度方向上的溫度分布變均勻，因此，能避免因玻璃內(nèi)部的熱應(yīng)カ而導(dǎo)致破損的危險(xiǎn)。另外，錐形耦合鏡10的尺寸越小，越能有效地散熱。此外，優(yōu)選除將冷卻風(fēng)吹向錐形耦合鏡10以外，還將其吹向反射鏡3部分。這是因?yàn)榉瓷溏R3接近鹵素光源，從而溫度容易上升。此處，利用圖6說明冷卻裝置的冷卻風(fēng)所引起的冷卻效果、及鹵素光的輻射熱和吸收熱所引起的加熱效果給錐形耦合鏡帶來的影響。圖6中的(a)是表示錐形耦合鏡4相對于鹵素光的溫度依賴性的曲線圖，圖6中的(b)是表示錐形耦合鏡10相對于鹵素光的溫度依賴性的曲線圖。圖6中的(a)表示與錐形耦合鏡4的中心部的距離為LI (mm)的位置處的、與鹵素光源8的點(diǎn)亮次數(shù)相對應(yīng)的錐形耦合鏡4的溫度為Tl (V )時(shí)的溫度分布P1、P2、P3。距離LI = O的部分對應(yīng)于錐形耦合鏡中心部。溫度分布P1、P2、P3分別是點(diǎn)亮次數(shù)為25次、50次、150次的試驗(yàn)結(jié)果。如圖6(a)中的溫度分布P1、P2、P3所示，隨著距離LI増大(離中心部越來越遠(yuǎn))，錐形耦合鏡4的溫度緩慢下降。此外，隨著點(diǎn)亮次數(shù)増加，錐形耦合鏡4的溫度上升，且中心部與表面部之間的溫度差變大。這是因?yàn)椋酎c(diǎn)亮的間隔較短，則鹵素光的加熱效果較好，因此，即使將錐形耦合鏡4進(jìn)行冷卻，也不會(huì)冷卻到其中心部，中心部的溫度單調(diào)上升，與此不同的是，在表面部，冷卻風(fēng)的冷卻效果較好，溫度不怎么上升。其結(jié)果是，像圖6中的(a)那樣，產(chǎn)生隨著點(diǎn)亮次數(shù)増加、玻璃內(nèi)部的溫度差變大的現(xiàn)象，錐形耦合鏡4的中心部的溫度無法變成平衡狀態(tài)。這樣，若玻璃內(nèi)部的溫度平衡繼續(xù)處于不良狀態(tài)，則因玻璃內(nèi)部的熱應(yīng)カ而導(dǎo)致破損的危險(xiǎn)增高。
另ー方面，圖6中的(b)表示離開尺寸比錐形耦合鏡4要小的錐形耦合鏡10的中心部的距離為L2(mm)的位置處的、與鹵素光源8的點(diǎn)亮次數(shù)相對應(yīng)的錐形耦合鏡10的溫度為T2(°C )時(shí)的溫度分布Q1、Q2、Q3。距離L2 = O的部分對應(yīng)于錐形耦合鏡中心部。溫度分布Ql、Q2、Q3分別是點(diǎn)亮次數(shù)為5次、10次、30次的試驗(yàn)結(jié)果。如圖6(b)中的溫度分布Q1、Q2、Q3所示，隨著L從距離L2 = O起増大，錐形耦合鏡的溫度緩慢下降。此外，與圖6中的(a)同樣，每當(dāng)點(diǎn)亮次數(shù)増加，錐形耦合鏡10的溫度上升，且中心部與表面部之間的溫度差變大。與錐形耦合鏡4相比，錐形耦合鏡10的寬度、長度分別為其1/2，表面積約為其1/4，相對小型，因此，溫度相對于點(diǎn)亮次數(shù)上升較快。但是，若將各溫度分布Q1、Q2、Q3進(jìn)行比較，則可知，與點(diǎn)亮次數(shù)從5次變化到10次時(shí)的中心部的溫度上升相比，點(diǎn)亮次數(shù)從10次變化到30次時(shí)的中心部的溫度上升要大幅鈍化。這是因?yàn)椋F形耦合鏡10的尺寸相對較小，因此，溫度因鹵素光的加熱效果而上升較快，但另一方面，冷卻風(fēng)的冷卻效果也較好，從而不會(huì)僅有中心部的溫度單調(diào)上升，在某個(gè)一定的溫度附近，因增加點(diǎn)亮次數(shù)而引起的鹵素光的加熱效果、與冷卻風(fēng)的冷卻效果大體達(dá)到平衡狀態(tài)。其結(jié)果是，像圖6中的(b)那樣，隨著點(diǎn)亮次數(shù)増加、玻璃內(nèi)部的溫度差變大的現(xiàn)象在一定溫度達(dá)到平衡狀態(tài)，因此，能避免因玻璃內(nèi)部的熱應(yīng)カ而導(dǎo)致破損的危險(xiǎn)。這樣，錐形耦合鏡10相對較小型，冷卻風(fēng)的冷卻效果較好，在此情況下，能避免玻璃破損的危險(xiǎn)，因此，通過對錐形耦合鏡10使用吸收波長1200nm以上的紅外光的玻璃材料(浮法玻璃、通常的光學(xué)玻璃BK7等)，將減少了鹵素光中所包含的主要的紅外線成分的模擬太陽光射出，從而能防止作為被照射物的太陽能電池板的溫度上升。此處，本實(shí)施例中的模擬太陽光照射裝置能將對氙光進(jìn)行濾光后得到的短波長側(cè)的光、和對鹵素光進(jìn)行濾光后得到的長波長的光進(jìn)行光混合，以獲得與太陽光類似的模擬太陽光。圖7表不作為模擬太陽光的目標(biāo)的基準(zhǔn)太陽光的光譜。從圖7可知，對于長波長側(cè)的1200nm以上的紅外光，基準(zhǔn)太陽光的輻照度較小，對提高模擬太陽光的光譜一致度(與基準(zhǔn)太陽光的一致程度的比率)幾乎沒有貢獻(xiàn)。該紅外光主要是紅外線成分，若輻射到作為被照射物的太陽能電池板上，則存在太陽能電池板不必要地達(dá)到高溫的問題。因而，對錐形耦合鏡10的材料使用吸收該紅外光的紅外線成分的熱量的玻璃材料，當(dāng)鹵素光在錐形耦合鏡10內(nèi)傳輸時(shí)，盡可能吸收波長為1200nm以上的紅外光，從而能防止太陽能電池板不必要地達(dá)到高溫。此外，此時(shí)也不會(huì)使模擬太陽光的光譜
一致度降低。此外，模擬太陽光照射裝置I也可以應(yīng)用紅外截止濾光片18(第3濾光片)，該紅外截止濾光片18用于將鹵素光的發(fā)光光譜中的長波長側(cè)的光、即紅外線成分濾除。通過像上述那樣將波長1200nm以上的紅外光濾除，從而能防止作為被照射物的太陽能電池板的溫度上升。從圖8可知，紅外截止濾光片18配置成與大氣濾光片11彼此平行排列。此時(shí)，優(yōu)選將紅外截止濾光片18配置在比大氣濾光片11要靠近鹵素光源8的位置。這是因?yàn)?，通過利用紅外截止濾光片18將鹵素光的紅外線成分反射并使其減少，從而還能防止因來自齒素光源8的熱量而導(dǎo)致大氣濾光片11劣化。但是，由于僅利用紅外截止濾光片18難以將紅外線成分濾除，因此，優(yōu)選與對上述錐形耦合鏡10應(yīng)用吸收材料一起輔助地進(jìn)行并用。在此情況下，紅外截止濾光片18利 用反射來使紅外線成分減少，因此，光難以被濾光片吸收。因而，能防止熱量在濾光片內(nèi)部累積導(dǎo)致內(nèi)部的溫度梯度變大，從而導(dǎo)致構(gòu)件破損。此外，近紅外光中，要反射的波長范圍(截止波段)是有限的，因此，能用光學(xué)多層膜等來構(gòu)成，具有容易設(shè)計(jì)的特征。此處，如圖I所示，模擬太陽光照射裝置I中，說明了錐形耦合鏡10相對于錐形耦合鏡4的個(gè)數(shù)(以下，在本說明書中，記載為分割數(shù))為兩個(gè)的情況，但并不限于這種結(jié)構(gòu)，該分割數(shù)也可以為三個(gè)以上。此時(shí)，與上述分割數(shù)相對應(yīng)地改變鹵素?zé)?、反射鏡、大氣濾光片的個(gè)數(shù)即可。此外，為了控制鹵素光的方向性，使錐形耦合鏡10的形狀為與錐形耦合鏡4的形狀大體相似的形狀，若設(shè)分割數(shù)為η (η為自然數(shù))，則優(yōu)選錐形耦合鏡10的表面積為錐形耦合鏡4的表面積的約1/2η。例如，在分割數(shù)為三個(gè)的情況下，錐形耦合鏡10的尺寸中，寬度(短軸方向)為50mm,長度(長軸方向)為160mm,錐度為7度,表面積為錐形f禹合鏡4的約1/6。隨著分割數(shù)増加，各錐形耦合鏡10的大小變小，因此，冷卻風(fēng)的冷卻效果也更好，不會(huì)導(dǎo)致僅有中心部的溫度單調(diào)上升，隨點(diǎn)亮次數(shù)增加而產(chǎn)生的鹵素光的加熱效果、和冷卻風(fēng)的冷卻效果基本達(dá)到平衡狀態(tài)的溫度也變低。但是，另ー方面，若分割數(shù)增加過多，則錐形耦合鏡10與鹵素光源8之間的距離變近，因此，容易受到來自鹵素光的輻射熱的影響。該輻射熱會(huì)導(dǎo)致對錐形耦合鏡10的加熱效果増大，還會(huì)波及到大氣濾光片11，對濾光片性能產(chǎn)生不良影響，因此，根據(jù)燈光量、錐形耦合鏡的尺寸等，來確定分割數(shù)即可。另外，如圖I、圖2所示，將光源、反射鏡、錐形耦合鏡、及大氣濾光片作為ー個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，本實(shí)施例的模擬太陽光照射裝置I包括兩個(gè)由氣光的光學(xué)系統(tǒng)和齒素光的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)組。具體而言，將ー個(gè)光學(xué)系統(tǒng)組設(shè)置在模擬太陽光照射裝置I的殼體的一端(圖2的左側(cè))，將另ー個(gè)光學(xué)系統(tǒng)組設(shè)置在殼體的另一端(圖2的右側(cè))。與此相配，光混合部13也有兩個(gè)。將來自各光學(xué)系統(tǒng)組的光中的一方射入導(dǎo)光構(gòu)件14的一端，另一方射入導(dǎo)光構(gòu)件14的另一端，從而進(jìn)ー步提高從模擬太陽光照射裝置I照射的模擬太陽光的強(qiáng)度。此外，在各光學(xué)系統(tǒng)組中，通過更換成輸出光量不同的燈、透光率不同的大氣濾光片，能分別調(diào)整射入導(dǎo)光構(gòu)件14的照度光量，因此，能容易地對照射到被照射對象物的光的照度不均勻進(jìn)行控制。此外，模擬太陽光照射裝置I在紙面內(nèi)側(cè)方向(X軸方向)也有一定的拓寬，在紙面內(nèi)側(cè)方向?qū)藗€(gè)光學(xué)系統(tǒng)組并排配置，但也可以根據(jù)配置于照射面15的被照射物的面積，來改變光學(xué)系統(tǒng)組的配置數(shù)量，從而構(gòu)成模擬太陽光照射裝置I。應(yīng)該認(rèn)為這里所掲示的上述實(shí)施方式及實(shí)施例在各個(gè)方面是舉例表示，而不是限制性的?？烧J(rèn)為本發(fā)明的范圍并不是由上述說明表示，而是由權(quán)利要求的范圍表示，包含與權(quán)利要求的范圍同等的意義及范圍內(nèi)的所有變更。(實(shí)施方式的概括)如上所述，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選上述第2導(dǎo)光構(gòu)件的形狀為與上述第I導(dǎo)光構(gòu)件的形狀大體相似的形狀，上述第2導(dǎo)光構(gòu)件的表面積為上述第I導(dǎo)光構(gòu)件的表面積的約l/2n。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置中，在第I導(dǎo)光構(gòu)件呈入射 面小、出射面大的錐形形狀的情況下，第2導(dǎo)光構(gòu)件也能對在導(dǎo)光構(gòu)件內(nèi)傳輸?shù)墓獾姆较蛐赃M(jìn)行高精度的控制。此外，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選包括對上述第2導(dǎo)光構(gòu)件的表面吹冷卻風(fēng)的氣冷式冷卻裝置，以作為上述第2導(dǎo)光構(gòu)件的散熱單元。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置對變高溫的第2導(dǎo)光構(gòu)件進(jìn)行冷卻，能減少溫度上升，并且，由于是氣冷式，因此能較容易地進(jìn)行高效的冷卻。此外，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選上述第2導(dǎo)光構(gòu)件由吸收規(guī)定波長的光的熱量的玻璃材料形成。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置通過減少第2光中所包含的紅外線成分，能防止被照射物(例如太陽能電池板)不必要地達(dá)到高溫。此外，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選包括第3濾光片，該第3濾光片利用反射來減少從上述第2光源照射的第2光中所包含的紅外線成分。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所涉及的模擬太陽光照射裝置能減輕對模擬太陽光而言多余的紅外線成分，能防止模擬太陽光照射裝置和太陽能電池板等被照射體變高溫。發(fā)明的詳細(xì)說明項(xiàng)中完成的具體實(shí)施方式
或?qū)嵤├贾皇菫榱岁U明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，不應(yīng)狹義地解釋為只限于這樣的具體示例，可在本發(fā)明的精神和下面所記載的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，進(jìn)行各種變更后加以實(shí)施。エ業(yè)上的實(shí)用性本發(fā)明能用于太陽能電池的檢查、測定、及實(shí)驗(yàn)。此外，還能用于化妝品、涂料、粘接劑、各種材料的褪色和耐光試驗(yàn)。此外，還能用于光催化劑的檢測和實(shí)驗(yàn)、以及需要自然光的其他各種實(shí)驗(yàn)。標(biāo)號(hào)說明I模擬太陽光照射裝置2氣光源(第I光源)3反射鏡4錐形耦合鏡(第I導(dǎo)光構(gòu)件)5大氣濾光片(第I濾光片)8鹵素光源(第2光源)
9反射鏡10錐形耦合鏡(第2導(dǎo)光構(gòu)件)11大氣濾光片(第2濾光片)13光混合部(波長選擇鏡)14導(dǎo)光構(gòu)件15照射面18紅外截止濾光片(第3濾光片) 21冷卻裝置22送風(fēng)管23送風(fēng)用開ロ
權(quán)利要求
1.ー種模擬太陽光照射裝置，包括 第I光源，該第I光源照射具有規(guī)定的分光分布的第I光； 第I導(dǎo)光構(gòu)件，該第I導(dǎo)光構(gòu)件將從所述第I光源射入的光從入射面導(dǎo)入，將對方向性進(jìn)行了控制的光從出射面射出； 第I濾光片，該第I濾光片對從所述第I導(dǎo)光構(gòu)件射出的光的光譜進(jìn)行調(diào)整； 第2光源，該第2光源照射紅外光波段的累計(jì)輻照度大于波長比紅外光要短的光的波段的累計(jì)輻照度的第2光； 第2導(dǎo)光構(gòu)件，該第2導(dǎo)光構(gòu)件將從所述第2光源射入的光從入射面導(dǎo)入，將對方向性進(jìn)行了控制的光從出射面射出；及 第2濾光片，該第2濾光片對從所述第2導(dǎo)光構(gòu)件射出的光的光譜進(jìn)行調(diào)整，其特征在于， 所述第2導(dǎo)光構(gòu)件的個(gè)數(shù)是所述第I導(dǎo)光構(gòu)件的個(gè)數(shù)的η倍(η為2以上的自然數(shù))。
2.如權(quán)利要求I所述的模擬太陽光照射裝置，其特征在干， 所述第2導(dǎo)光構(gòu)件的形狀為與所述第I導(dǎo)光構(gòu)件的形狀大體相似的形狀，所述第2導(dǎo)光構(gòu)件的表面積為所述第I導(dǎo)光構(gòu)件的表面積的約1/2η。
3.如權(quán)利要求I或2所述的模擬太陽光照射裝置，其特征在干， 所述模擬太陽光照射裝置包括對所述第2導(dǎo)光構(gòu)件的表面吹冷卻風(fēng)的氣冷式冷卻裝置，以作為所述第2導(dǎo)光構(gòu)件的散熱單元。
4.如權(quán)利要求I至3的任ー項(xiàng)所述的模擬太陽光照射裝置，其特征在干， 所述第2導(dǎo)光構(gòu)件由吸收規(guī)定波長的光的熱量的玻璃材料形成。
5.如權(quán)利要求I至4的任ー項(xiàng)所述的模擬太陽光照射裝置，其特征在干， 所述模擬太陽光照射裝置包括第3濾光片，該第3濾光片利用反射來減少從所述第2光源照射的第2光中所包含的紅外線成分。
全文摘要
模擬太陽光照射裝置包括第1光源，該第1光源照射具有規(guī)定的分光分布的第1光；第1導(dǎo)光構(gòu)件，該第1導(dǎo)光構(gòu)件將從所述第1光源射入的光從入射面導(dǎo)入，將對方向性進(jìn)行了控制的光從出射面射出；第1濾光片，該第1濾光片對從所述第1導(dǎo)光構(gòu)件射出的光的光譜進(jìn)行調(diào)整；第2光源，該第2光源照射紅外光波段的累計(jì)輻照度大于波長比紅外光要短的光的波段的累計(jì)輻照度的第2光；第2導(dǎo)光構(gòu)件，該第2導(dǎo)光構(gòu)件將從所述第2光源射入的光從入射面導(dǎo)入，將對方向性進(jìn)行了控制的光從出射面射出；及第2濾光片，該第2濾光片對從所述第2導(dǎo)光構(gòu)件射出的光的光譜進(jìn)行調(diào)整，其特征在于，所述第2導(dǎo)光構(gòu)件的個(gè)數(shù)是所述第1導(dǎo)光構(gòu)件的個(gè)數(shù)的n倍(n為2以上的自然數(shù))。
文檔編號(hào)F21V29/02GK102695908SQ201180003571
公開日2012年9月26日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者南功治 申請人:夏普株式會(huì)社