[发明专利]一种太阳模拟器

权利要求书

1.一种太阳模拟器，其特征在于，所述太阳模拟器为准直式和碟式两用的太阳模拟器，其包括：光源、一个光线张角修正装置、一个光强匀化装置和一个光线准直装置，其中，

所述光源发出的光线形成一圆形光斑(6)，由所述圆形光斑发出的光线具有第一张角(θ)；

所述圆形光斑发出的具有第一张角的光线入射至所述光线张角修正装置，所述光线张角修正装置将所述具有第一张角的光线修正为近似平行光线(7)，修正后的近似平行光线(7)由所述光线张角修正装置射出；

由所述光线张角修正装置发出的近似平行光线(7)入射至所述光强匀化装置，所述光强匀化装置对近似平行光线的光强进行匀化，匀化后近似平行光线(7)转换为发散光线(8)并由所述光强匀化装置射出；

由所述光强匀化装置发出的发散光线(8)入射至所述光线准直装置，所述光线准直装置将发散光线(8)转换为平行光线(9)，所述平行光线(9)作为太阳模拟器模拟的太阳光；

所述光源包括灯源(1)和灯罩，所述灯罩为N层、每层M个椭球灯罩(2)组成的灯罩阵列，其中，1≤N≤10，1≤M≤50，所有椭球灯罩的第一焦点位于同一球面上，其第二焦点重合于所述球面的球心；

所述光线张角修正装置、光强匀化装置和光线准直装置为一整体可拆卸结构；

所述光线张角修正装置为复合抛物面聚光器(3)，复合抛物面聚光器的下端位于所述椭球灯罩的第二焦点上；

所述光强匀化装置为光学积分器(4)，所述光线准直装置为两片相互垂直设置的线性菲涅尔透镜(5)。

2.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述复合抛物面聚光器下端开口，所述具有第一张角的光线由所述下端开口入射至所述复合抛物面聚光器(3)，经所述复合抛物面聚光器内表面反射后成为所述近似平行光线(7)，由所述复合抛物面聚光器上端开口射出。

3.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述光线张角修正装置为光学透镜，所述光学透镜为平凸、双凸球面透镜的组合或者一个双凸非球面镜。

4.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，在每个椭球灯罩的第一焦点处放置一灯源(1)，灯源(1)发出的光线经过椭球灯罩内表面反射后汇聚在椭球灯罩的第二焦点，形成所述圆形光斑(6)，所有灯源(1)发出的光线形成第一张角(θ)，使得所述圆形光斑发出的光线具有第一张角(θ)，其中所述第一张角(θ)小于等于90度。

5.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，线性菲涅尔透镜的面型为球面或非球面。

6.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述光线准直装置为一片实体透镜或曲面反射镜。

7.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述整体可拆卸结构从太阳模拟器拆卸后，所述光源形成的圆形光斑(6)作为点光源，形成一碟式太阳模拟器，当所述整体可拆卸结构安装于太阳模拟器后，所述光源形成的圆形光斑(6)作为上游光源，形成一准直式太阳模拟器。

8.如权利要求7所述的太阳模拟器，其特征在于，所述整体可拆卸结构从太阳模拟器拆卸后，形成一碟式太阳模拟器，所述光源发出的光线具有90度张角。

9.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述光学积分器(4)包括相互对称配置的场镜组透镜阵列和投影镜组透镜阵列，所述光学积分器中的小透镜的几何外形与平行光线(9)形成的光场的几何形状相似。

10.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述灯源(1)为短弧氙灯、短弧汞灯、短弧钠灯或短弧镝灯。