[发明专利]一种新型太阳模拟装置

权利要求书

1.一种新型太阳模拟装置，其特征在于：

由光源组件、组合聚光镜组件、积分球、挡光板、滤光片和二次配光反射镜组成；

所述光源组件包括氙灯和卤钨灯；所述组合聚光镜组件包括组合聚光镜Ⅰ和组合聚光镜Ⅱ，所述组合聚光镜Ⅰ包括椭球聚光镜Ⅰ与球面反光镜Ⅰ，所述组合聚光镜Ⅱ包括椭球聚光镜Ⅱ与球面反光镜Ⅱ，且所述光源组件中的所述氙灯与所述组合聚光镜Ⅰ配合使用，所述卤钨灯与所述组合聚光镜Ⅱ配合使用；

所述光源组件置于所述组合聚光镜组件中的所述椭球聚光镜的第一焦点处，即所述氙灯置于所述组合聚光镜Ⅰ中的所述椭球聚光镜Ⅰ的第一焦点，所述卤钨灯置于所述组合聚光镜Ⅱ中的所述椭球聚光镜Ⅱ的第一焦点；所述光源组件置于所述组合聚光镜组件中的所述球面反光镜的圆心处，即所述氙灯置于所述组合聚光镜Ⅰ中的所述球面反光镜Ⅰ的圆心，所述卤钨灯置于所述组合聚光镜Ⅱ中的所述球面反光镜Ⅱ的圆心；所述组合聚光镜Ⅰ在所述组合聚光镜Ⅱ上方，通过相对旋转相同角度，使得所述椭球聚光镜Ⅰ的第二焦点与所述椭球聚光镜Ⅱ的第二焦点重合；所述积分球置于所述组合聚光镜组件的后端，且所述积分球的入光口中心置于所述组合聚光镜组件中的所述椭球聚光镜Ⅰ与所述椭球聚光镜Ⅱ的第二焦点中心处，所述积分球入光口大小取决于所述光源组件发出的光经所述组合聚光镜组件汇聚到所述椭球聚光镜Ⅰ与椭球聚光镜Ⅱ的第二焦点处光斑的大小；所述挡光板置于所述积分球内，正对着所述积分球入光口，且距所述积分球入光口为所述积分球半径的1/4处；所述滤光片置于所述积分球出光口处；所述二次配光反射镜置于所述积分球的后端，且所述积分球出光口大小与所述二次配光反射镜入光口大小一致；所述积分球入光口、所述挡光板、所述滤光片、所述积分球出光口以及所述二次配光反射镜光轴一致。

2.根据权利要求1所述的一种新型太阳模拟装置，其特征在于：

所述光源组件用于产生具有0.4-1.1μm波长范围的光线；

所述组合聚光镜组件用于汇聚所述光源组件发出的光线；

所述积分球用于混合且均匀所述组合聚光镜组件汇聚的光线；所述积分球内壁采用内壁高反射率ρ的球，有效开孔比f_有为出光口面积之和与总球内壁面积之比，计算公式如下：

总开孔比f_总为所有开口面积之和与总球内壁面积之比，计算公式如下：

能量利用率η，计算公式如下：

式中，所述积分球入光口开孔个数i、所述积分球出光口开孔个数j(后续j均为1)、所述积分球半径R、所述积分球开孔半径r；

所述挡光板用于遮挡直射积分球的光，避免光线未经积分球多次漫反射直接射出；

所述滤光片用于过滤经所述积分球混合后无用波段的光线，进行高精度光谱匹配；

所述二次配光反射镜为复合抛物面型，基于复合抛物面聚光镜(CPC，CompoundParabolic Concentrator)逆用的方法用于光线的配光处理，即将出射光线进行均匀化处理且实现大辐照面模拟；所述二次配光反射镜设计，计算公式如下：

a＝r_j

式中，入光口半径a、出光口半径b、发散半角θ、二次配光反射镜长度L。

3.根据权利要求1所述的一种新型太阳模拟装置，其特征在于：

由所述光源组件发出的光线经过所述组合聚光镜组件作用后，汇聚至所述积分球的入光口，经过所述积分球的混光、匀光作用后，从所述积分球的出光口出射，并经过所述滤光片后进入所述二次配光反射镜，经过所述二次配光反射镜的作用后，以具有一定发散角度的光出射。