Generador de fuente de luz artificial.

Un generador de fuente de luz artificial para simular la energía solar,

que comprende:

al menos un conjunto luminiscente (3; 6; 7), comprendiendo cada uno:

una fuente de luz (31; 61; 71), para generar haces de luz;

un espejo parabólico (32; 62; 72), que tiene un foco, donde la fuente de luz está dispuesta en el foco, demodo que los haces de luz generados por la fuente de luz son reflejados o emitidos en una direcciónparalela por el espejo parabólico;

un asiento de soporte (33; 63; 73), para soportar la fuente de luz;

una primera matriz de lentes (34; 64; 74), que tiene una pluralidad de primeras unidades de lentes (341;641; 741), donde cada una de las primeras unidades de lentes tiene una primera distancia focal; yun segunda matriz de lentes (35; 65; 75), que tiene una pluralidad de segundas unidades de lentes (351;651; 751), donde la segunda matriz de lentes es paralela a la primera matriz de lentes, y la distancia entrela segunda matriz de lentes y el primera matriz de lentes es de 0,5 a 1,5 veces la primera distancia focal; yun plano de proyección (21, 51), para situar un módulo que se está probado, donde el plano de proyección estáseparado del conjunto luminiscente (3, 6, 7) respectivo a una distancia adecuada, de modo que los haces deluz que pasan a través de la primera matriz de lentes y de la segunda matriz de lentes son proyectados sobreel plano de proyección, y los haces de luz que pasan a través de cada una de las segundas unidades de lentescubren todo el plano de proyección,

donde las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) respectivas y las segundas unidades de lentes (351;651; 751) respectivas están divididas en una pluralidad de regiones donde las lentes están agrupadas, y enregiones donde las lentes agrupadas están separadas por un material de sombreado

Generador de fuente de luz artificial

Antecedentes de la intención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a un generador de fuente de luz artificial para simular la luz solar, y más particularmente a un generador de fuente de luz artificial capaz de simular luz natural en un área grande.

2. Descripción de la técnica relacionada Dado que la conciencia pública sobre la protección ambiental y la conservación de energía va en aumento, se están haciendo muchos esfuerzos para desarrollar módulos de células solares. Sin embargo, uno de los principales desafíos para el desarrollo del módulo de célula solar es su prueba después de la fabricación. La intensidad de luz natural (luz solar) cambia en diferentes puntos de un día y es difícil de controlar artificialmente, por tanto los módulos de células solares no se colocan generalmente al aire libre para su prueba. En las pruebas convencionales, una fuente de luz artificial se utiliza en interiores para simular la luz solar, para obtener las características relevantes del producto de los módulos de células solares.

A continuación se describen dos métodos de prueba convencionales. En el primer método, una lámpara de destello de xenón se utiliza con un tiempo de destello de aproximadamente decenas de milisegundos cada vez, que cubre un área de destello de 1*1 metro cuadrado, y que puede cumplir con los requisitos de homogeneidad mediante el

diseño de perfil de aparatos y lámparas de iluminación. La desventaja de este método es que el tiempo de destello es demasiado corto, por lo que es difícil obtener datos de tensión y de corriente correctos o suficientes. Además, las pruebas de saturación o punto caliente de luz que requieren irradiación de luz durante mucho tiempo no se pueden realizar en este método de prueba.

La Figura 1 muestra una vista esquemática de un plano de proyección en el segundo método de prueba convencional. Una pluralidad de conjuntos de lámparas continuas (por ejemplo, 6 conjuntos) se utiliza para la irradiación, para formar seis regiones de iluminación 11 en un plano de proyección 10. Las lámparas pueden ser lámparas de tungsteno, lámparas de metal-compuesto, lámparas de xenón, u otras fuentes de luz capaces de emitir luces de forma estable y de alcanzar un espectro requerido después de filtrarse por un espejo de filtro. Las lámparas se disponen adyacentes entre sí de una manera específica de modo que la uniformidad de iluminación del plano de proyección 10 cumple ciertos requisitos. Si es necesario, se aplica un material de sombreado (por ejemplo, malla de alambre) entre las lámparas y el plano de proyección 10, para reducir la luz en una región determinada para satisfacer la uniformidad de iluminación requerida para todo el plano de proyección 10.

La desventaja de este método es que la posición e intensidad de cada lámpara y la densidad de la malla de alambre se deben ajustar para lograr la uniformidad necesaria, lo que es bastante difícil y trabajoso. Por lo general, se tarda unos diez días para hacer un ajuste. Siempre que la atenuación de una cierta lámpara difiere de la de las otras lámparas, se debe hacer de nuevo el ajuste. Por ejemplo, si la lámpara en la esquina superior izquierda de la región de iluminación 11 se atenúa demasiado rápido, la región de iluminación 11 será más oscura que las otras regiones 45 de iluminación, y será necesario un reajuste. Además, si la uniformidad general se deteriora debido al cambio de un cierto componente, también será necesario un reajuste.

Por lo tanto, es necesario proporcionar un generador de fuente de luz artificial para resolver los problemas anteriores.

El documento US 5 418 583 A se refiere a un sistema de iluminación óptica que incluye una fuente de radiación, un condensador, una primera matriz de lentes que incluye una pluralidad de primeras lentes, y una segunda matriz de lentes que incluye una pluralidad de segundas lentes. La primera matriz de lentes converge en flujos luminosos parciales, cuyo número es el mismo que el número de primeras lentes, en las segunda lentes emparejadas con las 55 primeras lentes. La segunda matriz de lentes transmite cada uno de los flujos luminosos parciales a una región objeto que se tiene que iluminar de tal modo que los flujos luminosos parciales se superponen uno sobre otro en el área objeto. Las configuraciones de las aberturas de las segundas lentes son diferentes entre sí y las segundas lentes se disponen en estrecho contacto entre sí, aproximándose la región efectiva de la segunda matriz de lentes al círculo más pequeño posible.

El documento US 4 701 023 A desvela una disposición óptica que incluye un conjunto integrador que tiene una matriz de lente de campo conformada por una pluralidad de lentes de campo dispuestas una al lado de la otra. Con respecto a los simuladores solares del tipo fuera de eje, el ángulo al que el espejo colimador refleja el haz incidente sobre el objeto de prueba causa un error de distorsión dependiente del radio de curvatura del espejo colimador. Este 65 error distorsiona la sección transversal del haz en el plano de prueba. La distorsión se compensa dado que la periferia de cada lente es elíptica, con la relación de los ejes de la elipse elegida de acuerdo con la magnitud del

error de distorsión previamente calculado.

El documento US 3 296 923 A desvela un sistema de condensación de luz para iluminar uniformemente un objeto de proyección, que incluye una fuente de luz que proporciona energía lumínica sustancialmente colimada; una primera placa de lente lenticular que tienen una primera multiplicidad de elementos de lentes; una segunda placa de lente lenticular que tienen una segunda multiplicidad de elementos de lentes que corresponde a dicha primera multiplicidad, estando placas de lentes lenticulares deparadas y coaxialmente dispuestas para interceptar la energía lumínica emitida desde dicha fuente y para producir una matriz de haces de luz divergentes, un haz de luz para cada par de elementos de lentes correspondientes; y medios de lentes dispuestos entre dichas placas de lentes lenticulares y dicho objeto de proyección para colimar dichos haces de luz a lo largo de ejes principales convergentes para superponer dichos haces de luz sobre dicho objeto, proporcionando de este modo una iluminación de propagación angular uniforme y de intensidad uniforme.

El documento US 5 997 143 A desvela un integrador de placas de lentes que incluye primera y segunda placas de lentes que transmiten luz desde una fuente de luz en una trayectoria óptica hasta un plano de proyección. Cada placa de lente incluye correspondientes primer y segundo grupos de elementos de lentes; la luz del primer grupo de la segunda placa se enfoca en una cara de proyección en el plano de proyección, mientras que la luz del segundo grupo de la segunda placa se enfoca en frente de o detrás del plano de proyección y sólo ilumina parcialmente la cara de proyección.

El documento US 4.550.979 desvela un aparato de pruebas para poner a prueba satélites en un contenedor de prueba bajo condiciones del espacio exterior, que incluye una fuente de luz artificial que tiene un numero de fuentes de luz que emiten haces de luz que pasan a través de una ventana de radicación, que sella el vacío proporcionado dentro del aparato de prueba contra la atmosfera ambiente. La ventana de radiación consiste en dos matrices de lentes de lentes individuales. Las matrices de lentes se disponen en paralelo entre sí y actúan como un sistema condensador de la fuente de luz artificial. La distancia entre las dos matrices de lentes es diferente de la especificada a continuación. Las lentes individuales se montan en un bastidor de metal que consiste en una pluralidad de bandas intersecantes, que soportan las bridas de las lentes individuales, pero que actúan también como un material de sombreado para los haces de luz entrantes. Por tanto, cada una de las matrices de lentes forma una sola región donde se agrupan lentes individuales.

Sumario de la invención Durante el proceso de fabricación de una matriz de lentes, es muy difícil fabricar una matriz de lentes con todas las primeras unidades de lentes o las segundas unidades de lentes debido a la gran área de la matriz. Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un generador de fuente de luz artificial mejorado para simular la luz solar, que se pueda fabricar de forma simple y rentable.

El problema se resuelve por un generador de fuente de luz artificial para simular la luz solar de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones ventajosas adicionales son la materia objeto de las reivindicaciones dependientes.

Un generador de fuente de luz artificial... [Seguir leyendo]

1. Un generador de fuente de luz artificial para simular la energía solar, que comprende:

al menos un conjunto luminiscente (3; 6; 7) , comprendiendo cada uno:

una fuente de luz (31; 61; 71) , para generar haces de luz; un espejo parabólico (32; 62; 72) , que tiene un foco, donde la fuente de luz está dispuesta en el foco, de modo que los haces de luz generados por la fuente de luz son reflejados o emitidos en una dirección paralela por el espejo parabólico; un asiento de soporte (33; 63; 73) , para soportar la fuente de luz; una primera matriz de lentes (34; 64; 74) , que tiene una pluralidad de primeras unidades de lentes (341; 641; 741) , donde cada una de las primeras unidades de lentes tiene una primera distancia focal; y un segunda matriz de lentes (35; 65; 75) , que tiene una pluralidad de segundas unidades de lentes (351;

651; 751) , donde la segunda matriz de lentes es paralela a la primera matriz de lentes, y la distancia entre la segunda matriz de lentes y el primera matriz de lentes es de 0, 5 a 1, 5 veces la primera distancia focal; y

un plano de proyección (21, 51) , para situar un módulo que se está probado, donde el plano de proyección está separado del conjunto luminiscente (3, 6, 7) respectivo a una distancia adecuada, de modo que los haces de luz que pasan a través de la primera matriz de lentes y de la segunda matriz de lentes son proyectados sobre el plano de proyección, y los haces de luz que pasan a través de cada una de las segundas unidades de lentes cubren todo el plano de proyección, donde las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) respectivas y las segundas unidades de lentes (351; 651; 751) respectivas están divididas en una pluralidad de regiones donde las lentes están agrupadas, y en regiones donde las lentes agrupadas están separadas por un material de sombreado.

2. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con la reivindicación 1, donde la fuente de luz (31; 61; 71) es una lámpara de xenón que comprende dos electrodos terminales.

3. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el respectivo espejo parabólico comprende además una abertura (321; 621; 721) , y un extremo de la fuente de luz asociada pasa a través de la abertura y es fijado en el asiento de soporte (33; 63; 73) asociado. .

El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada una de las segundas unidades de lentes tiene una segunda distancia focal, la segunda distancia focal es igual a la primera distancia focal, el perfil de las segundas unidades de lentes (351; 651; 751) es el mismo que el de las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) , y las posiciones de las segundas unidades de lentes corresponden a las de las primeras unidades de lentes.

El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) y/o las segundas unidades de lentes (351; 651; 751) están separadas y son independientes entre sí.

6. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4. donde las primeras 45 unidades de lentes (341; 641; 741) y/o las segundas unidades de lentes (351; 651; 751) están integralmente formadas.

7. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el respectivo conjunto luminiscente (3; 6; 7) comprende además un espejo de filtro (36; 66; 76) .

8. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con la reivindicación 8, donde el espejo de filtro respectivo es paralelo a la segunda matriz de lentes (35, 65; 75) asociada y se utiliza para filtrar los haces de luz que pasan a través de la segunda matriz de lentes asociada.

9. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con la reivindicación 7, donde se forma un ángulo entre el espejo de filtro respectivo y la segunda matriz de lentes (35; 65; 75) asociada, y el espejo de filtro se utiliza para reflejar los haces de luz que pasan a través de la segunda matriz de lentes asociada.

10. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde el espejo de filtro respectivo tiene un revestimiento que reviste el espejo parabólico (32; 62; 72) respectivo y/o la primera matriz de lentes (34; 64; 74) respectiva y/o la segunda matriz de lentes (35; 65; 75) respectiva.

11. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la

distancia entre la segunda matriz de lentes (35; 65; 75) respectiva y la primera matriz de lentes (34; 64; 74) 65 respectiva es igual a la primera distancia focal.

12. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la distancia entre el plano de proyección (21; 51) respectivo y la segunda matriz de lentes (35; 65; 75) asociada es de 50 a 300 veces la primera distancia focal.

13. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) respectivas y/o las segundas unidades de lentes (351; 651; 751) respectivas son lentes esféricas.

14. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) respectivas y/o las segundas unidades de lentes (351; 651; 751) respectivas son lentes convexas individuales o lentes convexas dobles.

15. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el perfil de las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) respectivas y de las segundas unidades de lentes (351;

651; 751) respectivas es rectangular o hexagonal o donde las primeras unidades de lentes (341; 641; 741) respectivas y las segundas unidades de lentes (351, 651, 751) respectivas se dividen en una pluralidad de regiones donde se reúnen las lentes y en regiones donde las lentes reunidas están separadas entre sí por un material sombreado.

16. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cuando los haces de luz pasan a través de la segunda unidad de lente (35; 65; 75) respectiva en una posición más inferior de la segunda matriz de lentes, los haces de luz se concentran primero en un foco de la misma y divergen después hacia el exterior, un borde inferior de los mismos se define como una primera trayectoria de luz (41; 81; 85) , y un borde superior de los mismos se define como una segunda trayectoria de luz (42; 82; 86) ; cuando los haces de luz pasan a través de la segunda unidad de lentes respectiva en una posición más superior de la segunda matriz de lentes, los haces de luz se concentran primero en un foco de la misma y divergen después hacia el exterior, un borde superior de los mismos se define como una tercera trayectoria de luz (43; 83; 87) , y un borde inferior de los mismos se define como una cuarta trayectoria de luz (44; 84; 88) , y el plano de proyección (21; 51) respectivo es una región por debajo de la segunda trayectoria de luz y por encima de la cuarta trayectoria de luz.

17. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo un primer conjunto luminiscente (6) y un segundo conjunto luminiscente (7) de la misma configuración, una primera fuente de luz de dicho primer conjunto luminiscente (6) que genera los primeros haces de luz y una segunda fuente de luz de dicho segundo conjunto luminiscente (7) que genera los segundos haces de luz;

donde dicho segundo conjunto luminiscente (7) forma un ángulo con el primer conjunto luminiscente (6) y donde:

dicho plano de proyección (51) para situar un módulo que se está probado es separado del primer conjunto luminiscente (6) y del segundo conjunto luminiscente (7) a una distancia adecuada, de modo que los primeros haces de luz que pasan a través de la primera matriz de lentes (64) y de la segunda matriz de lentes (65) del primer conjunto luminiscente (6) son proyectados sobre el plano de proyección, los segundos haces de luz que pasan a través de la primera matriz de lentes (74) y de la segunda matriz de lentes (75) del segundo conjunto luminiscente (7) son proyectados sobre el plano de proyección, los primeros haces de luz que pasan a través de cada una de las segundas unidades de lentes (651) de la 45 segunda matriz de lentes (65) del primer conjunto luminiscente (6) cubren todo el plano de proyección, y los segundos haces de luz que pasan a través de cada uno de las segundas unidades de lentes (751) de la segunda matriz de lentes (75) del segundo conjunto luminiscente (7) cubren todo el plano de proyección.

18. El generador de fuente de luz artificial de acuerdo con la reivindicación 17, donde cuando los primeros haces de luz pasan a través de la segunda unidad de lentes (65) del primer conjunto luminiscente (6) en una posición más inferior de la segunda matriz de lentes (651) , los primeros haces de luz se concentran primero en un foco de la misma y divergen después hacia el exterior, un borde inferior de los mismos se define como una primera trayectoria de luz (81) , y un borde superior de los mismos se define como una segunda trayectoria de luz (82) ;

cuando los primeros haces de luz pasan a través de la segunda unidad de lentes (65) del primer conjunto luminiscente (6) en una posición más superior de la segunda matriz de lentes (651) , los primeros haces de luz se concentran primero en un foco de la misma y divergen después hacia el exterior, un borde superior de los mismos se define como una tercera trayectoria de luz (83) , y un borde inferior de los mismos se define como una cuarta trayectoria de luz (84) ; cuando los segundos haces de luz pasan a través de la segunda unidad de lentes (75) del segundo conjunto luminiscente (7) en una posición más inferior de la segunda matriz de lentes (751) , los segundos haces de luz se concentran primero en un foco de la misma y divergen después hacia el exterior, un borde inferior de los mismos se define como una quinta trayectoria luz (85) , y un borde superior de los mismos se define como una sexta trayectoria de luz (86) ; y

cuando los segundos haces de luz pasan a través de la segunda unidad de lentes (75) del segundo conjunto luminiscente (7) en una posición más superior de la segunda matriz de lentes (751) , los segundos haces de luz se concentran primero en un foco de la misma y divergen después hacia el exterior, un borde superior de los mismos se define como una séptima trayectoria de luz (87) , y un borde inferior de los mismos se define como una octava trayectoria de luz (88) ; la segunda trayectoria de luz (82) y la sexta trayectoria de luz (86) se intersecan en un primer cruce; la cuarta trayectoria de luz (84) y la octava trayectoria de luz (88) se intersecan en un segundo punto de cruce; y el plano de proyección (51) está dispuesto entre el primer punto de cruce y el segundo punto de cruce.