專利名稱：大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽模擬燈陣，特別涉及一種用于大面積太陽光模擬的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣。
背景技術(shù)：
太陽模擬器技術(shù)是利用人工光源模擬太陽光輻照特性的一種技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如太陽能電池的檢測與標(biāo)定、薄膜電池老練實(shí)驗(yàn)、熱斑測試、衛(wèi)星的熱平衡試驗(yàn)、植物發(fā)育和良種培育、材料的耐輻照老化及高分子的固化測試等。在光伏行業(yè)里，太陽模擬器主要用于太陽電池及其組件的電性能測試、光老化試驗(yàn)和熱板耐久試驗(yàn)等。穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣一般采用氙燈、金鹵燈和鹵素?zé)舻茸鳛楣庠?，多個(gè)燈組合形成陣列，從而獲得大面積均勻的光斑，光源的選擇主要考慮光譜的需要，燈的數(shù)量和排列主要是滿足輻照面積和均勻性的需要，光源的電源選擇一般考慮穩(wěn)定性的需要，如果需要高穩(wěn)定性的模擬光，一般采用恒流源供電，如果對(duì)穩(wěn)定性要求不高，一般采用簡單的交流整流器電路供電。如德國ATLAS的SolarConstant 4000，采用的是金鹵燈作為光源，交流供電，光波形也是交流的，因此光的瞬時(shí)穩(wěn)定性不好；又如中國發(fā)明專利“太陽電池陣光照設(shè)備”中設(shè)計(jì)了兩種燈車組合來達(dá)到較好的光均勻度，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜，使用時(shí)需嚴(yán)格配合兩種燈車，很不方便，而且燈車需要依靠滾輪和支撐腳來移動(dòng)或固定，使用也很不方便，使用氙燈作為光源，沒有考慮到氙燈點(diǎn)亮的難度，沒有配備輔助電源作為氙燈點(diǎn)亮的可靠裝置這就不能避免使用時(shí)氙燈點(diǎn)不亮。因此，特別需要一種大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，已解決上述現(xiàn)有存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明的目的在于提供一種大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，針對(duì)上述現(xiàn)有的技術(shù)存在的缺陷，能產(chǎn)生高穩(wěn)定性的模擬光，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，它包括一燈箱支架，在所述燈箱支架的底部設(shè)置有機(jī)箱，所述燈箱支架上設(shè)置有若干具有導(dǎo)軌的指板，所述指板上設(shè)置有燈箱，所述燈箱內(nèi)設(shè)置有光源，所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有控制裝置和開關(guān)電源，所述控制裝置與所述開關(guān)電源互相連接并通過接觸器和開關(guān)連接三相電源，所述開關(guān)電源通過觸發(fā)器連接所述光源，所述燈箱支架的底部設(shè)置有位置卡角。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述燈箱由上至下垂直排列設(shè)置在所述燈箱支架上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制裝置包括一控制芯片MCU和一主控面板，所述控制芯片MCU與所述主控面板互相連接，所述控制芯片MCU與所述開關(guān)電源互相連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制裝置分別連接有溫度探測器、電流傳感器、電壓傳感器和參考電池，所述溫度探測器、電流傳感器和電壓傳感器還連接有巡檢儀。
進(jìn)一步，所述參考電池設(shè)置在所述燈箱的后端。進(jìn)一步，所述溫度傳感器設(shè)置在所述燈箱內(nèi)部。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述燈箱包括一金屬外罩和設(shè)置在金屬外罩中的光源，所述光源的后端設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)光源的光強(qiáng)和均勻性的微距螺旋調(diào)節(jié)器，在所述金屬外罩的后端設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)燈箱照射角度的照射角度調(diào)節(jié)裝置。進(jìn)一步，所述光源為氙氣燈管。進(jìn)一步，所述照射角度調(diào)節(jié)裝置與所述金屬外罩之間通過螺釘互相連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述燈箱的側(cè)面設(shè)置有風(fēng)扇，所述風(fēng)扇與所述接觸器互相連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述燈箱內(nèi)設(shè)置有一反光碗，所述反光碗包括一截取全拋物線一部分的外延段及連接在外延段兩側(cè)呈直線形的延伸段，所述光源設(shè)置在所述反光碗的前端。進(jìn)一步，所述外延段與所述延伸段之間呈鈍角。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源上并聯(lián)有一輔助電源，所述輔助電源包括一倍壓整流電路。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述機(jī)箱上設(shè)置有絞 絲盤，所述燈箱支架上的指板通過鋼絲互相連接并與所述絞絲盤互相連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述燈箱支架上端通過一人形鋼絲與所述機(jī)箱上部互相連接。本發(fā)明的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，采用輔助電源與開關(guān)電源并聯(lián)使用，保證光源的點(diǎn)亮；在燈箱內(nèi)設(shè)置有反光碗讓線源發(fā)出的光投影成較均勻的面光源；燈箱采用一列的設(shè)計(jì)，便于組合使用指板被鋼絲連成一串，相鄰兩個(gè)指板之間的鋼絲長度可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，鋼絲通過一個(gè)絞絲盤手搖絞動(dòng)，來調(diào)整指板之間的間距，進(jìn)而來調(diào)節(jié)燈箱之間的間距；在燈箱上設(shè)置有風(fēng)扇，保證光源的充分散熱，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明的特點(diǎn)可參閱本案圖式及以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說明而獲得清楚地了解。


圖1為本發(fā)明的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣的電路原理圖；圖3為本發(fā)明的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣的側(cè)面示意圖；圖4為本發(fā)明的燈箱發(fā)光碗的反射光路示意圖；圖5為本發(fā)明的燈箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的燈箱的背面示意圖；圖7為本發(fā)明的燈箱的正面示意圖；圖8為本發(fā)明的輔助電源的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，它包括一燈箱支架100，在所述燈箱支架100的底部設(shè)置有機(jī)箱200，所述燈箱支架100上設(shè)置有若干具有導(dǎo)軌的指板110，所述指板110上設(shè)置有燈箱300，所燈箱300內(nèi)設(shè)置有光源310，所述機(jī)箱200內(nèi)設(shè)置有控制裝置210和開關(guān)源220，所述控制裝置210與所述開關(guān)電源220互相連接并通過接觸器230和開關(guān)240連接三相電源400，所述開關(guān)電源220通過觸發(fā)器250連接所述光源310，所述燈箱支架100的底部設(shè)置有位置卡角120。所述機(jī)箱200上設(shè)置有絞絲盤500，所述燈箱支架100上的指板110通過鋼絲互相連接并與所述絞絲盤500互相連接，由絞絲盤500控制指板110的起降，方便安裝，拆卸和定位。每個(gè)燈箱300固定在可移動(dòng)的指板110上，指板110被鋼絲連成一串，相鄰兩個(gè)指板Iio之間的鋼絲長度可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，整個(gè)鋼絲通過絞絲盤500手搖絞動(dòng)，來調(diào)整指板110之間的間距，進(jìn)而來調(diào)節(jié)燈箱300之間的間距，使每個(gè)燈箱300的位置可調(diào)。位置卡角120方便燈箱支架100的定位和安裝。在本發(fā)明中，所述燈箱300由上至下垂直排列設(shè)置在所述燈箱支架100上。如圖2所示，所述控制裝置210包括一控制芯片MCU211和一主控面板212，所述控制芯片MCU211與所述主控面板212互相連接，所述控制芯片MCU211與所述開關(guān)電源220
互相連接。所述控制裝置210分別連接有溫度探測器260、電流傳感器270、電壓傳感器280和參考電池290，所述 溫度探測器260、電流傳感器270和電壓傳感器280還連接有巡檢儀600。所述參考電池290設(shè)置在所述燈箱100的后端。(參見圖6)所述溫度傳感器260設(shè)置在所述燈箱100內(nèi)部。(參見圖7)當(dāng)三相電源400工作后，經(jīng)由開關(guān)240至接觸器230，此接觸器230電后可直接控制燈箱300的風(fēng)扇700制冷，另外接觸器230給開關(guān)電源2和輔助電源800供電，當(dāng)光源310觸發(fā)后，輔助電源800將停止工作而由開關(guān)電源220給光源310提供穩(wěn)定的電流輸出。溫度探測器260、電流傳感器270和電壓傳感器280的信號(hào)將同時(shí)輸出給巡檢儀600，以方便現(xiàn)場工作人員的實(shí)時(shí)監(jiān)測和快速的故障排除。電壓傳感器280，接收光源310工作時(shí)得到的電流信號(hào)，經(jīng)由霍爾電壓傳感器，進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)化后，將信號(hào)輸入給控制芯片MCU211進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和反饋。電流傳感器270，接收光源310工作時(shí)得到的電流信號(hào)，經(jīng)由霍爾電流傳感器，進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)化后，將信號(hào)輸入給控制芯片MCU211進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和反饋。在設(shè)備調(diào)試階段，我們需要調(diào)整個(gè)燈箱的位置，光強(qiáng)，角度等參數(shù)，這時(shí)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)主控面板212上的電位器，來達(dá)到控制單個(gè)燈光強(qiáng)的效果。通過參考電池290的信號(hào)反饋，經(jīng)過信號(hào)ADC處理，由電位器和后端積分電路，保證了線性穩(wěn)定的模擬信號(hào)的輸出，繼而達(dá)到線性控制單個(gè)燈的光強(qiáng)，在手動(dòng)調(diào)節(jié)控制時(shí)，實(shí)測光源310電流的變化精度可達(dá)
0.05Ao當(dāng)設(shè)備按照要求調(diào)試達(dá)標(biāo)后，在正常工作輸出時(shí)，當(dāng)電路出現(xiàn)紋波或者噪音時(shí)，那些沒有被消除的影響，最后加到光源310的兩端，最終反映為光源310兩端的輸出值與設(shè)定值發(fā)生偏差，從而影響了光強(qiáng)的輸出。這時(shí)的參考電池290則進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，并進(jìn)行全閉環(huán)的反饋，在(TlOV的可控區(qū)間，調(diào)整開關(guān)電源220的恒流輸出。三相電源400采用了三相平衡的直流整流濾波，并且為了保證光源310在工作時(shí)，開關(guān)電源220的恒流輸出，在電路上采取了輸出電壓采樣，過光耦合器的隔離傳輸，反饋后調(diào)整輸出PWM的占空比，形成閉環(huán)反饋間接調(diào)整輸出電流大小，維持恒流輸出。如圖3所示，所述燈箱支架100上端通過一人形鋼絲900與所述機(jī)箱上部互相連接，增加整體的穩(wěn)定度，人形鋼絲900的長度可以調(diào)節(jié)以增加穩(wěn)定性。如圖5、圖6和圖7所不,所述燈箱300包括一金屬外罩320和設(shè)置在金屬外罩320中的光源310，所述光源310的后端設(shè)置有一微距螺旋調(diào)節(jié)器330，在所述金屬外罩320的后端設(shè)置有一照射角度調(diào)節(jié)裝置340。所述光源310為氙氣燈管；所述照射角度調(diào)節(jié)裝置340與所述金屬外罩320之間通過螺釘350互相連接。所述燈箱300的 側(cè)面設(shè)置有風(fēng)扇800，所述風(fēng)扇800與所述接觸器230互相連接。微距螺旋調(diào)節(jié)器330可以調(diào)節(jié)光源310相對(duì)與拋物面槽形反光碗360的離焦量，為光源310的光強(qiáng)和均勻性的調(diào)節(jié)提供了更好的條件和更便利的手段。燈箱300背面上下對(duì)稱共排布6個(gè)螺釘350，對(duì)于在機(jī)加工上引入的加工誤差和裝配中引入位置誤差，提供了拋物面反光碗的輕微結(jié)構(gòu)可調(diào)整性，可以進(jìn)一步優(yōu)化光源的均勻性，和光強(qiáng)的穩(wěn)定性。風(fēng)扇800有單獨(dú)供電,用于防止風(fēng)扇過熱,可以增加光的穩(wěn)定輸出，延長燈的使用壽命。對(duì)于特殊的設(shè)計(jì)要求考量，風(fēng)扇800可以由控制芯片MCU211上預(yù)留的I/O 口控制，以達(dá)到隨溫度的變化，線性的控制燈箱300溫度的要求。金屬外罩320做了防電磁干擾設(shè)計(jì)，減少了電源功率損失，增加了效率。照射角度調(diào)節(jié)裝置340可以提供小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，在提供更大面積光區(qū)域時(shí)，帶來的左右不均勻性的控制。參考電池290用于檢測和反饋，到穩(wěn)定光強(qiáng)的作用。如圖4和圖7所不,所述燈箱300內(nèi)設(shè)置有一反光碗360,所述反光碗360包括一截取全拋物線一部分的外延段361及連接在外延段361兩側(cè)呈直線形的延伸段362，所述光源310設(shè)置在所述反光碗360的前端。所述外延段361與所述延伸段362之間呈鈍角。圖中370為全拋物柱面截面，本發(fā)明中的反光碗360的與原來的全拋物柱面形相t匕，單邊減少Λ d的機(jī)械尺寸，使燈箱300的體積減小，大大增加單燈位置的可控性，使得光的照射面積更易被控制和調(diào)整。光線380為全拋柱物面反射情況下的光程；而光線390則為本發(fā)明中的反光碗360使用的設(shè)計(jì)，我們可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于照射區(qū)域363來說，采用本發(fā)明中的反光碗360的槽形外延后，照射區(qū)域363與原來相比，接受了更多的光線，大大增加了光線的利用率，并且改善了光的均勻性。所述外延段361與所述延伸段362之間呈鈍角，在有限的尺寸空間和外在諸多限制下，使光源310得到最佳的利用率和最優(yōu)化的光強(qiáng)均勻性。如圖8所示，所述開關(guān)電源220上并聯(lián)有一輔助電源800，所述輔助電源800包括一倍壓整流電路810。輔助電源800與開關(guān)電源220并聯(lián)使用，輔助電源800包括一倍壓整流電路810，可以產(chǎn)生600V以上的電壓，開關(guān)電源220提供300V以上的電壓；使用時(shí)，先給輔助電源800充電，然后給開關(guān)電源220上電，觸發(fā)光源310點(diǎn)亮，點(diǎn)亮后，輔助電源800就切斷電源不工作了。本發(fā)明的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣具有如下的技術(shù)特點(diǎn):1、光譜近似AMO光譜標(biāo)準(zhǔn)，模擬程度高；2、光源的電流可控，配備獨(dú)立的電流控制器，配合軟件，更改光輻參數(shù)，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)全閉環(huán)控制；3、光強(qiáng)的閉環(huán)控制，控制光輻照度的穩(wěn)定效果更佳；4、采用拋物柱面反光光路，配合可調(diào)燈裝置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備在距離被照面1200mm處，不均勻度< 20% ；5、超大輻照面積:1700X2400mm (寬X高)；6、采用模塊化設(shè)計(jì)風(fēng)格，拆卸、安裝及調(diào)試更迅捷、靈活；

7、新型滑軌設(shè)計(jì)風(fēng)格，使得設(shè)備在測試橫向操作更佳靈活；8、光學(xué)仿真設(shè)計(jì)與實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，在理論的基礎(chǔ)上加以驗(yàn)證，為設(shè)計(jì)提供較為明確的指導(dǎo)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，它包括一燈箱支架，在所述燈箱支架的底部設(shè)置有機(jī)箱，所述燈箱支架上設(shè)置有若干具有導(dǎo)軌的指板，所述指板上設(shè)置有燈箱，所述燈箱內(nèi)設(shè)置有光源，所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有控制裝置和開關(guān)電源，所述控制裝置與所述開關(guān)電源互相連接并通過接觸器和開關(guān)連接三相電源，所述開關(guān)電源通過觸發(fā)器連接所述光源，所述燈箱支架的底部設(shè)置有位置卡角。
2.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述燈箱由上至下垂直排列設(shè)置在所述燈箱支架上。
3.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述控制裝置包括一控制芯片MCU和一主控面板，所述控制芯片MCU與所述主控面板互相連接，所述控制芯片MCU與所述開關(guān)電源互相連接。
4.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述控制裝置分別連接有溫度探測器、電流傳感器、電壓傳感器和參考電池，所述溫度探測器、電流傳感器和電壓傳感器還連接有巡檢儀。
5.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述燈箱包括一金屬外罩和設(shè)置在金屬外罩中的光源，所述光源的后端設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)光源的光強(qiáng)和均勻性的微距螺旋調(diào)節(jié)器，在所述金屬外罩的后端設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)燈箱照射角度的照射角度調(diào)節(jié)裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述照射角度調(diào)節(jié)裝置與所述金屬外罩之間通過螺釘互相連接。
7.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述燈箱的側(cè)面設(shè)置有風(fēng)扇，所述風(fēng)扇與所述接觸器互相連接。
8.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所燈箱內(nèi)設(shè)置有一反光碗，所述反光碗包括一截取全拋物線一部分的外延段及連接在外延段兩側(cè)呈直線形的延伸段，所述光源設(shè)置在所述反光碗的前端。
9.如權(quán)利要求8所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述外延段與所述延伸段之間呈純角。
10.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述開關(guān)電源上并聯(lián)有一輔助電源，所述輔助電源包括一倍壓整流電路。
11.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述機(jī)箱上設(shè)置有絞絲盤，所述燈箱支架上的指板通過鋼絲互相連接并與所述絞絲盤互相連接。
12.如權(quán)利要求I所述的大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，其特征在于，所述燈箱支架上端通過一人形鋼絲與所述機(jī)箱上部互相連接。
全文摘要
一種大面積穩(wěn)態(tài)太陽模擬燈陣，它包括一燈箱支架，在燈箱支架的底部設(shè)置有機(jī)箱，燈箱支架上設(shè)置有若干具有導(dǎo)軌的指板，指板上設(shè)置有燈箱，燈箱內(nèi)設(shè)置有光源，機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有控制裝置和開關(guān)電源，控制裝置與開關(guān)電源互相連接并通過接觸器和開關(guān)連接三相電源，開關(guān)電源通過觸發(fā)器連接光源，燈箱支架的底部設(shè)置有位置卡角；采用輔助電源與開關(guān)電源并聯(lián)使用，保證光源的點(diǎn)亮；在燈箱內(nèi)設(shè)置有反光碗讓線光源發(fā)出的光投影成較均勻的面光源；燈箱采用一列設(shè)計(jì)，便于組合使用；指板被鋼絲連成一串，相鄰兩個(gè)指板之間的鋼絲長度可手動(dòng)調(diào)節(jié)，鋼絲通過絞絲盤手搖絞動(dòng)，來調(diào)整指板之間的間距，進(jìn)而調(diào)節(jié)燈箱之間的間距；在燈箱上設(shè)置有風(fēng)扇，保證光源的充分散熱。
文檔編號(hào)F21V19/02GK103256572SQ20121018973
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者徐林 申請(qǐng)人:上海赫爽太陽能科技有限公司