[发明专利]一种可调式太阳模拟器系统

说明书

本发明公开了一种可调式太阳模拟器系统，包括灯架、排布于灯架上可拆卸替换的光源、固定于灯架后壁的反射板，及连接灯架顶部的机械传动装置；通过调整光源的数量及功率大小、光源在灯架上的排布及灯架与被照射物的距离，在反射板的作用下，实现被照面辐照强度和均匀度的调节。本发明高效、灵活，拓宽了辐照强度的调节范围，提高了辐照强度的调节精度，对于开展模拟太阳能方面的实验具有一定的实际意义。

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，特别涉及进行太阳能实验的一种可调式太阳模拟器系统。

背景技术

太阳能是一种可再生能源，是地球能量的主要来源。太阳模拟是利用人工光源模拟太阳光辐照特性的一门技术，太阳辐射模拟技术广泛应用于航空、航天、兵器、农业、建筑、汽车车辆、材料等领域，如卫星的热平衡试验、太阳能电池的检测与标定、军用产品试验、植物发育和良种培育、太阳能建筑热性能试验、汽车空调检验、材料的耐辐照老化试验等领域。

太阳辐射受天气影响较大，具有较大的不确定性，在实际条件下很难探究太阳辐射的影响规律，因而多通过光源来模拟太阳的辐照特性。根据实验目的及要求的不同，太阳辐射模拟光源分为热效应光源和全光谱光源。热效应光源较常采用的是红外灯，全光谱光源有氙弧灯、汞蒸气灯、卤钨灯、镝灯等。不同光源的辐照特性、经济性及寿命存在一定差异。

太阳模拟光源主要技术指标为辐照均匀性、稳定性和光谱分布。稳定性和光谱分布均由光源本身特性决定，而辐照均匀性可通过优化设计得以保证。光源的辐照强度及其均匀性受光源的功率大小、排布形式及与被照面的距离等因素的影响。《太阳模拟器通用规范》GB-T 12637-1990规定了AM0和AM1.5太阳光谱辐照度分布的太阳模拟器的通用技术要求及其级别和类别的划分，对太阳模拟器的设计具有一定的指导意义。然而现有的太阳模拟器都基于某一用途而采用单一功率和固定数量的特定类型光源，限制了其应用范围。同时光源的位置及排布形式较为固定，部分太阳模拟器无辅助均光装置，辐照均匀性较差。而对于辐照强度及精度的调节，现有的太阳模拟器不可调节光源与被照射物的距离或通过移动被照射物来调节两者的距离，辐照强度调节范围有限，调节精度不高。

具体来说，太阳模拟器系统主要存在以下一些问题：

(1)光源类型较为固定，应用范围有限。

太阳模拟器根据实验要求的不同所采用的光源类型不同，而现有的太阳模拟器都是基于某一用途而采用特定类型的光源，从而限制了其应用。同时光源的数量及功率较为固定，从而大大限制了其使用范围。

(2)光源排布较为固定，辐照均匀性较差。

现有的太阳模拟器光源的位置及排布形式固定，或光源位置仅可在某一方向上进行调整，排布不够灵活，同时部分太阳模拟器无反射板等辅助均光装置，使得被照面接受到的辐照均匀性较差。

(3)光源与被照面距离不可调节或不易控制，辐照强度调节范围有限，调节精度不高。

被照面接受到的辐照强度与光源和被照面距离的二次方成反比，通过调节两者之间的距离可以大幅度调节辐照强度。而现有的太阳模拟器灯架位置较为固定，不能调节其距离，仅依靠光源输出电压来调节辐射强度，辐射强度调节范围有限。部分太阳模拟器通过移动被照射物调节两者距离，但移动速率及距离不易控制，辐照强度调节精度不高。

基于以上原因，应当从光源的灵活布置、反射板的合理设计及增设机械传动装置来改善辐照的均匀性及增大辐照强度的调节范围。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种克服太阳模拟器设计的不足，提出了一种可调式太阳模拟器系统，实现太阳能模拟的实验及应用。

本发明是通过下述技术方案来实现的。