LED太阳模拟器
专利汇可以提供LED太阳模拟器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 太阳能 光伏器件检测技术，具体地说是一种可以模拟AM1.5标准太阳 光谱 ，可以用来测试太阳 电池 或者小型光伏组件在25℃、AM1.5标准太阳的照射下发电效率的LED太阳 模拟器 。本发明运用各种 颜色 的LED，使总体的混合光谱范围 覆盖 从 近红外 到近紫外的 太阳光谱 ，并通过调节LED的个数和通过LED的 电流 强度来达到太阳光谱各个波段的光强，实现完整的太阳光谱的模拟。最后调节LED的总个数，达到实验室太阳光模拟的条件，实现AM1.5标准太阳(即光 辐射 强度为1000W/m2)光的合成。，下面是LED太阳模拟器专利的具体信息内容。
1、LED太阳模拟器，其特征在于，
一个LED光源系统(9)，用于发出光线；
一个光学混合系统(11)，位于LED光源系统(9)所发出的光的光路上， 用于将LED光源系统(4)中各个不同颜色的LED所发出的单色光混合成模拟 太阳光谱的复色光；
一个光谱修正系统，位于光学混合系统(4)发出的复色光的光路上，用于 减弱或增强复色光中某些光谱的光强度，使复色光更接近于太阳光谱；
一个控制器，根据设定的参数值，修改温度和湿度补偿值，以及对复色光 进行调整，并且对检测到的数据进行分析运算后，将结果送至小型液晶显示器 上显示；
一个检测台，位于光谱修正系统的光路上，用于放置待检的物品。
2、根据权利要求1所述的LED太阳模拟器，其特征是：光学混合系统(11) 包括多组棱镜与透镜，所述棱镜主要用来分光，实现各种颜色光的分离，经过 去掉多余光谱或增强定光谱后，由透镜将分散的光混合在一起，实现光的合成。
3、根据权利要求1或2所述的LED太阳模拟器，其特点是：在光谱修正 系统所发出的光线的光路上设置聚光器(13)，通过聚光器(13)的光学聚焦使 光均匀地集中在检测台(1)上的一个设定的区域。
4、根据权利要求1所述的LED太阳模拟器，其特征是：在所述光谱修正 系统中，有一块透明玻璃位于光学混合系统(11)后方，在透明玻璃的表面粘 贴特定颜色的光学薄膜或滤光片，以增强或减弱特定光谱的光，使复色光接近 太阳辐射光谱。
5、根据权利要求1所述的LED太阳模拟器，其特征是：在模拟器上设置 光强校正系统，利用该光强校正系统调节复色光的输出口与检测台(1)间的距 离，以达到标准太阳的光强。
6、根据权利要求1所述的LED太阳模拟器，其特征是：在控制器的输出 端连接键盘；操作键盘，通过改变某种颜色的LED的电流来改变该段光谱的光 强，以修正光谱；通过键盘操作，以控制整台仪器的工作状态，实现仪器的开 关或检测/结果输出的控制。
7、根据权利要求1所述的LED太阳模拟器，其特征是：在控制器的输出 端连接小型液晶显示器(3)，直接显示太阳电池的效率。
8、根据权利要求1所述的LED太阳模拟器，其特征是：在光源系统(9) 上设置散热器(8)，所述散热器(8)利用管道(7)与散热器外机(6)相互连 接。
技术领域
本发明涉及太阳能光伏器件检测技术，具体地说是一种可以模拟AM1.5标 准太阳光谱，可以用来测试太阳电池或者小型光伏组件在25℃、AM1.5标准太 阳的照射下发电效率的LED太阳模拟器。
背景技术
发明内容
按照本发明提供的技术方案，所述LED太阳模拟器包括：
一个LED光源系统，用于发出光线；
一个光学混合系统，位于LED光源系统所发出的光的光路上，用于将LED 光源系统中各个不同颜色的LED所发出的单色光混合成模拟太阳光谱的复色 光；
一个光谱修正系统，位于光学混合系统发出的复色光的光路上，用于减弱 或增强复色光中某些光谱的光强度，使复色光更接近于太阳光谱；
一个控制器，根据设定的参数值，修改温度和湿度补偿值，以及对复色光 进行调整，并且对检测到的数据进行分析运算后，将结果送至小型液晶显示器 上显示；
一个检测台，位于光谱修正系统的光路上，用于放置待检的物品。
光学混合系统包括多组棱镜与透镜，所述棱镜主要用来分光，实现各种颜 色光的分离，经过去掉多余光谱或增强定光谱后，由透镜将分散的光混合在一 起，实现光的合成。
在光谱修正系统所发出的光线的光路上设置聚光器，通过聚光器的光学聚 焦使光均匀地集中在检测台上的一个设定的区域。
在所述光谱修正系统中，有一块透明玻璃位于光学混合系统后方，在透明 玻璃的表面粘贴特定颜色的光学薄膜或滤光片，以增强或减弱特定光谱的光， 使复色光接近太阳辐射光谱。
在模拟器上设置光强校正系统，利用该光强校正系统调节复色光的输出口 与检测台间的距离，以达到标准太阳的光强。
在控制器的输出端连接键盘；操作键盘，通过改变某种颜色的LED的电流 来改变该段光谱的光强，以修正光谱；通过键盘操作，以控制整台仪器的工作 状态，实现仪器的开关或检测/结果输出的控制。
在控制器的输出端连接小型液晶显示器，直接显示太阳电池的效率。
在光源系统上设置散热器，所述散热器利用管道与散热器外机相互连接。
本发明的优点是：传统的碘钨灯或者气体光源的光谱能量主要集中在 680nm～1100nm的范围内，以红外光居多。而AM1.5太阳光谱从300nm到 2500nm，能量主要集中在可见光部分，近红外光和近紫外光都占很少一部分， 且近红外光多于近紫外光。由此看来，碘钨灯的光谱和太阳光谱相差甚远，确 实不适合作为太阳模拟器来使用。为克服该缺点，我们绕开单光源模拟，采用 单色光的混合来实现太阳光谱的合成，并且通过调光技术可以任意调节某种光 所占的比例，这样就很容易地实现了AM1.5标准太阳光的模拟。LED光源所发 出的初始光，经过光学混合系统将各种单色光均匀地混合在一起，然后经过光 谱修正系统增强或减弱某些光，从而实现了太阳光谱的合成，通过调节光出口 至检测台的距离，使投射到光伏电池片的模拟太阳光达到标准太阳的光输出(即 1000W/m2)。模拟太阳光打在光伏电池上将产生一个电压和一个电流信号。智能 管理芯片通过将接收到的电压、电流信号进行分析，再根据环境温度对结果进 行修正，将最终结果通过LCD显示出来。光源部分最大的问题就是LED发热 的处理问题，如果处理不当将严重影响测量结果和模拟器的寿命。在本设计中， 采用高效率的散热方式，使产生的热量在最短的时间内最大程度地散掉，以保 证该模拟器的可靠运行。
附图说明
图1为本发明LED太阳模拟器的意示图：
具体实施方式
所述光学混合系统11包括多组棱镜与透镜，所述棱镜主要用来分光，实现 各种颜色光的分离，经过去掉多余光谱或增强定光谱后，由透镜将分散的光混 合在一起，实现光的合成。
在光谱修正系统所发出的光线的光路上设置聚光器13，通过聚光器13的光 学聚焦使光均匀地集中在检测台1上的一个设定的区域。
在所述光谱修正系统中，有一块透明玻璃位于光学混合系统11后方，在透 明玻璃的表面粘贴特定颜色的光学薄膜或滤光片，以增强或减弱特定光谱的光， 使复色光接近太阳辐射光谱。
在模拟器上设置光强校正系统，利用该光强校正系统调节复色光的输出口 与检测台1间的距离，以达到标准太阳的光强。所述光强校正系统为
在控制器的输出端连接键盘4；操作键盘4，通过改变某种颜色的LED的 电流来改变该段光谱的光强，以修正光谱；通过键盘4操作，以控制整台仪器 的工作状态，实现仪器的开关或检测/结果输出的控制。
在控制器的输出端连接小型液晶显示器3，直接显示太阳电池的效率。
在光源系统9上设置散热器8，所述散热器8利用管道7与散热器外机6相 互连接。
其中，LED光源系统9是该LED太阳模拟器的核心部分，由各种LED发 出的单色光来混合成类似太阳光谱的复色光，实现对AM1.5标准太阳光的模拟。
由LED(发光二极管)作为光源提供初始光，然后经过光学混合系统将各 种单色光均匀地混合在一起，经过光谱修正系统减弱或增强某些光谱的光的强 度，最终实现对AM1.5标准太阳光的模拟。然后通过光学聚焦使光均匀集中在 一个设定的区域。
由各组棱镜，透镜组成。棱镜主要用来分光，实现各种颜色光的分离，经 过去掉多余光谱或增强定光谱后，由透镜将分散的光混合在一起，实现光的合 成。
位于光学混合系统后方的一块高质量透明玻璃，通过在其表面贴特定颜色 的光学薄膜(滤光片)，增强或减弱特定光谱的光，使输出光接近AM1.5的太阳 辐射光谱。
由于光的发散或散射等因素造成输出光强不等于AM1.5标准太阳 (1000W/m2)的光强，这时可以通过调节光输出口与检测台的距离来达到标准 太阳的光强。
通过操作键盘4，可以改变通过某种颜色LED的电流来改变该段光谱的光 强来修正光谱；通过键盘操作，可以控制整台仪器的工作状态，实现仪器的开 关或检测/结果输出的控制。其中的5为控制电路。
用小型LCD(液晶显示器3)，直接输出太阳电池的效率，结果直接明了。
由于LED长时间工作会产生大量的热量，如果这些热量不散掉会大大影响 LED光源及整个系统的寿命。该系统采用高效率的散热装置，为系统的正常工 作提供保障。
控制器中的智能管理芯片采用PIC单片机作为管理芯片，将实现环境温度 采集，湿度控制，温度补偿，数据处理，显示输出的重要功能。
如图所示为LED太阳模拟器的整个机体设计，1为检测台，上面接有连接 器，通过导线连接至控制器的智能管理芯片，将待测物品放在上面，建立电气 连接后待测物品就接入了检测系统；2是控制台，通过操作键盘可以控制光源系 统9，开机或关机，是否开始检测等的控制，并且通过显示模块3可以观察测量 结果；10是光学系统的支撑调整臂，可以用臂10上的旋钮14通过调整聚光器 13的光输出口至被检测物品的距离，来校正辐射到被检测物品表面的光强；9 为光源系统，由LED光源、光学混合系统、光学修正系统和聚光器组成，其中 LED光源包含各种颜色的LED，可以发出多种颜色的光，总的光谱覆盖从近紫 外到近红外的太阳光谱，光学混合系统由各种光学棱镜和透镜组成，负责将这 些光收集并均匀地混合在一起，然后经过光谱修正系统12对混合后的光进行修 正，减弱或增强某些光线，实现最终的AM1.5标准太阳光经聚光器13输出；6、 7、8是LED光源的散热系统，采用效率高，速度快，效果好的散热器8，经过 管道7将热量传递给散热器外机6，对LED进行降温，保证整个系统可靠地运 行。
实际使用过程中，要将被测试的太阳电池放在检测台①上，当太阳模拟器 发出的标准太阳光线照射到被测试的太阳电池上以后，在控制台②上的小型液 晶显示器就显示出测试结果。
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