[发明专利]光伏LED阵列模拟光源的设计方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏模拟光源，尤其是一种利用LED阵列设计光伏模拟光源的方法及其装置。

背景技术

自然界的太阳光因受到日地距离、大气层、天气、时间等因素的影响，太阳光谱和辐照强度存在不可预测的变化。太阳光模拟器是模拟太阳光辐照特性的试验与测试设备，利用太阳光模拟器，可以在实验室内模拟自然太阳光，可获得稳定、可控的模拟太阳光，已广泛应用于航天器的空闻环境模拟试验、太阳电池的检测与标定、工程材料的老化试验等领域。

目前，用于模拟太阳光的人工光源主要是与太阳光谱分布较为接近的卤钨灯、氙灯等光源，因其发光原瑷的制约，存在着光谱匹配精度低、时间稳定性差、系统结构复杂、价格昂贵、使用寿命短等缺陷。

卤钨灯是通过在灯内惰性气体中添加微量的卤素物质，利用其化学反应制成的一种热辐射光源。利用卤钨灯作为太阳光模拟器光源存在以下问题：①与太阳光谱适配度低；②窄可控输出范围；③光学系统设计复杂等。

氙灯是一种气体放电灯，在高压脉冲作用下，气体发生雪崩过程，继而形成稳定的弧光放电。利用氙灯设计的太阳光模拟器，因氙灯的色温约为6000K，光色接近太阳光，能达到较高的太阳光适配度；其次，氙灯的光响应速度快，不需预热就能达到稳定光输出，能同时满足稳态翻瞬态两种工作方式的设计需求。在太阳光适配度方面较为理想，但也存在以下问题:：①驱动控制复杂；②稳定性较差；③光学系统复杂等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种光伏LED阵列模拟光源的设计方法及其装置，能够很好的解决光谱相应不足、光学设计系统复杂、价格昂贵以及更换代价高等问题。

本发明所采用的技术方案为：一种光伏LED阵列模拟光源的设计方法，包括以下步骤：

1)利用调色卡测试户外自然光的色调；

2)根据自然光的色调选择多个不同波长的LED光源；

3)将多个LED光源按照阵列方式排列并进行混光；

4)将经过混光的LED光源所产生的色调与自然光的色调进行比较，使混光后的LED光源的色调与自然光保持一致。

为了防止模拟光源产生的温度偏低或者辐照偏高，本发明所述所述的步骤2)中，LED光源的功率为1～3瓦；

本发明所述的步骤3)中，LED光源包括红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色；LED光源按照七彩光的排列方式进行阵列排列，所述的排列方式为：LED光源依次按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列成多个圆圈，最外圈为红色光源，最内圈为紫色光源；所有排列后的LED光源的中心间距均为0.8～1.2cm；其中每一个色系的光源的圆圈圈数至少为一圈；实际圈数根据光伏LED阵列模拟光源的大小进行确定；所述的每一圈的LED光源分别由同一个恒流驱动装置控制。

本发明经过混光的LED光源所产生的色调直接通过调色卡进行测试，并将所测的色调直接与步骤1)中所测得的自然光的色调进行比较；并通过调整LED光源的数量使混光后的LED光源的色调与自然光保持一致。

同时本发明还提供了一种光伏LED阵列模拟光源的设计方法所用到的装置，包括多个LED光源；所述的LED光源按照阵列方式排列设置在铝基板上；排列后的LED光源组成多个LED灯组；所述的每个LED灯组的输入端均连接驱动装置；所述的铝基板的背面设置有散热装置。

其中，本发明所述的驱动装置为程控恒流驱动装置；以保证LED灯的使用寿命。所述的程控恒流驱动装置的输入端连接有变压装置；程控恒流驱动装置的输出端连接LED灯组。

本发明所述的散热装置为设置在铝基板背面的水冷却管路；所述的水冷却管路由多个U型管收尾相连后均匀分布在铝基板背面。以便给铝板散热，防止LED灯过热而损坏，甚至出现更大的安全事故。

具体的说，本发明所述的程控恒流驱动装置由电源、场效应管、二极管、采样电流电阻、电容、电感、LED光源和恒流控制器组成；所述的电源的正极与场效应管的漏极相连；场效应管的源极、电感的一端和二极管的阴极三端相连；电感的另一端、电容的一端和多个LED光源的阳极相连；采样电流电阻的一端，电容的另一端，多个LED光源的阴极和恒流控制器的一端相连；电源的负端、二极管的阳极和采样电阻的另一端相连；恒流控制器的另一端与场效应管的控制栅极相连。