CN103383343A - 一种稳态太阳模拟器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳态太阳模拟器，其中，包括箱体，所述箱体为6面体，所述6面体由6个平面两两相对拼合形成，所述6个平面均为矩形，所述6个平面包括1个透光面和5个遮光面；还包括模拟光源，所述模拟光源包括发光部位，所述模拟光源置于所述箱体内与所述透光面相对的平面上且使所述发光部位朝向所述透光面；还包括空气流动装置，所述空气流动装置置于所述箱体外所述透光面上下两边。本发明的有益效果是：可较准确模拟自然环境发光源和发热源，可模拟自然界的低速空气流动，能获得较大尺寸的有效辐照面积，可获得稳定的辐照强度，可根据需求调整辐照强度，控制电路较简单。

Description

一种稳态太阳模拟器
技术领域
本发明涉及一种用于遮阳性能实验室检测的模拟光源装置，尤其是一种大面积稳态太阳模拟器。
背景技术
建筑遮阳产品在实验室进行遮阳性能实测时，需要用到一种稳态的太阳模拟器。大面积稳态太阳模拟器主要应用在航天和光伏领域。太阳模拟器在航天器热平衡试验中发挥重要作用，是空间探测技术发展的基础设施。在光伏领域，太阳模拟器主要用于太阳能电池的检测与标定。近年来，随着太阳光伏行业的迅猛发展，对太阳电池的质量控制已成为研究热点。国外各大照明公司均都有相应的太阳模拟器，多采用氙灯或金属卤素灯作为光源。
氙灯光谱接近于太阳光谱，色温、亮度较高，但是其光效较低，有很强的紫外辐射和近红外光谱，大功率灯需要辅助冷却装置，且随使用时间延长，辐射强度逐渐下降，价格较高。而金属卤素灯光谱也接近于太阳光谱，高光效、高显色性，长寿命，价格一般。
用于遮阳性能实验室检测的模拟光源装置既要能满足试验要求（光谱、辐照强度、均匀性、稳定性）和安装条件，又要考虑设备成本及运行费用。试验装置空间有限，在狭小的空间内发热量不宜过大，否则散热会存在问题。
发明内容
针对现有的遮阳产品检测实验中存在的问题，本发明提供一种稳态太阳模拟器。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种稳态太阳模拟器，其中，包括箱体，所述箱体为6面体，所述6面体由6个平面两两相对拼合形成，所述6个平面均为矩形，所述6个平面包括1个透光面和5个遮光面；还包括模拟光源，所述模拟光源包括发光部位，所述模拟光源置于所述箱体内与所述透光面相对的平面上且使所述发光部位朝向所述透光面；还包括空气流动装置，所述空气流动装置置于所述箱体外所述透光面上下两边，所述空气流动装置使所述透光面外侧空气由上至下流动。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述箱体包括一可分离的框体，所述透光面及所述空气流动装置设于所述框体上，所述框体通过连接部件与所述箱体除所述框体外的其他部分连接。
上述稳态太阳模拟器，其中，还包括移动装置，所述移动装置主要由铺设于地面的轨道和连接于所述箱体的滚轮形成，所述滚轮带动所述箱体沿所述轨道移动。
上述稳态太阳模拟器，其中，还包括反射层，所述反射层设于所述5个遮光面内侧，且完全覆盖所述5个遮光面内侧表面。
上述稳态太阳模拟器，其中，还包括隔热层，所述5个遮光面各自所在的所述平面包括外壳和内层，所述隔热层充满所述5个遮光面各自所在的所述平面的外壳和内层之间。
上述稳态太阳模拟器，其中，还包括散热装置，所述散热装置包括联通所述箱体内外的散热通道，所述散热装置置于近所述模拟光源处。
上述稳态太阳模拟器，其中，还包括控制装置和感应装置，所述感应装置与所述控制装置连接，所述控制装置与所述模拟光源连接，所述感应装置设于所述透光面外侧所述模拟光源辐照方向上预定距离处，所述感应装置感应所述模拟光源于所述感应装置安装位置的辐照强度，所述控制装置根据所述感应装置的感应数据调整所述模拟光源。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述模拟光源为多个金属卤素灯组成的灯阵。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述透光面尺寸大于等于1500mm X 1500mm。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述反射层为全光谱反射板。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述隔热层材质为超细玻璃棉填充层。
上述稳态太阳模拟器，其中，还包括一支架，所述支架包括一纵向移动部件、所述纵向移动部件通过一横向移动部件与所述空气流动装置连接，所述感应装置与所述支架连接。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述模拟光源包括电感电源，所述控制装置通过控制开关与所述电感电源连接。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述灯阵主要由4个2KW金属卤素灯组成。
上述稳态太阳模拟器，其中，所述控制开关为可控硅无触点开关。本发明的有益效果是：
可较准确模拟自然环境发光源和发热源，可模拟自然界的低速空气流动，能获得较大尺寸的有效辐照面积，可获得稳定的辐照强度，可根据需求调整辐照强度，控制电路较简单。
附图说明
图1是本发明一种稳态太阳模拟器的纵向剖面结构示意图；
图2是本发明一种稳态太阳模拟器框体分离时的纵向剖面结构示意图；
图3是本发明一种稳态太阳模拟器横向剖面结构示意图；
图4是本发明一种稳态太阳模拟器的支架的结构示意图；
图5是本发明一种稳态太阳模拟器的电路连接框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。如图1、图2、图3、图4和图5所示本发明一种稳态太阳模拟器，包括箱体1，箱体1为6面体，该6面体由6个平面两两相对拼合形成，6个平面均为矩形，6个平面包括1个透光面11和5个遮光面；还包括模拟光源2，模拟光源2包括发光部位21，模拟光源2置于箱体1内与透光面11相对的平面上，称该平面为安装平面12，且使发光部位21朝向透光面11；还包括空气流动装置3，空气流动装置3置于箱体1外透光面11上下两边，空气流动装置3使透光面11外侧空气由上至下流动。
模拟光源2发出光和热，通过透光面11向箱体1外辐照以产生模拟太阳的效果，模拟光源2可以是多个金属卤素灯组成的灯阵，金属卤素灯除可产生光、热外还可以提供很高的紫外线辐射强度，使之更接近阳光的辐照，使获得的实验数据更完整，在此基础上可以采用4个2KW金属卤素灯组成灯阵，由于安装平面12为矩形，4个金属卤素灯可以平均的分布在安装平面12上，使模拟光源2的辐照强度均匀，可要在辐照方向上一定距离内保持辐照强度需模拟光源2有足够的功率，所以可选择2KW功率的金属卤素灯组成灯阵以保证模拟光源2的功率；透光面11尺寸大于等于1500mm X 1500mm，进行遮阳产品性能检测需要有足够辐照面积，1500mm X 1500mm的辐照面积可满足大部分遮阳产品的检测需求；空气流动装置3可以是可调速的风机，根据预设速度在辐照方向产生空气流动以模拟自然界的空气流动，可调速风机可以连接空气流动装置控制器，通过空气流动装置控制器改变风机产生的空气流动速度，还可以加装空气流动速度感应器感应风机转速，通过空气流动速度感应器与空气流动装置控制器连接，随时调整风机速度，已达到稳定风机速度的作用。
进一步的，还包括反射层13，反射层13设于5个遮光面内侧，且完全覆盖5个遮光面内侧表面，设置反射层13可以有效地将模拟光源2产生的光反射至箱体1外的辐照方向，同时反射层13可以起到防止模拟光源2产生的热量被箱体1的内壁吸收的作用，以提高模拟光源2的发热效率，反射层13可以选择全光谱反射板，全光谱反射板不易在反射过程中产生色偏或者改变色温，有利于准确模拟自然发光源。
进一步的，还包括隔热层14，5个遮光面各自所在的平面包括外壳和内层，隔热层14充满5个遮光面各自所在的平面的外壳和内层之间。设置隔热层可以防止箱体1内热量损失，可提高模拟光源2的发热效率。隔热层14可以采用超细玻璃棉填充层，玻璃棉具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热等优点，超细玻璃棉使玻璃棉中空气含量更高，使隔热效率提高。
进一步的，还包括散热装置4，散热装置4包括联通箱体1内外的散热通道，散热装置1置于模拟光源2附近。当模拟光源2的发热量过大时，可通过散热装置4进行散热，散热装置可以是连接箱体1内外的排风扇，同时排风扇可以连接散热装置控制器，通过散热装置控制器控制排风扇的启停，还可以加装箱体内温度感应器，通过箱体内温度感应器感应到箱体内温度超过预设值上限时，通过箱体内温度感应器与散热装置控制器连接以控制排风扇工作。
于上述技术方案基础上，箱体1可设置一可分离的框体15，透光面11及空气流动装置3设于该框体15上，框体15通过连接部件与箱体1除框体15外的其他部分连接。框体15与箱体1分离时，维护人员可进入箱体1内部对箱体1内部的设备进行维护或者更换。连接部件可以是快拆形的连接件，方便需要维护时及时分离，维护完毕后及时连接。
进一步的，还包括控制装置和感应装置，感应装置与控制装置连接，控制装置与模拟光源2连接，感应装置设于透光面11外侧模拟光源2辐照方向上预定距离处，感应装置感应模拟光源2于感应装置安装位置的辐照强度，感应装置感应到辐照强度与预设值之间的差异后通过控制装置对模拟光源2进行调整，以起到稳定模拟自然发光源的效果。也可以通过设置额外的控制接口将控制装置与***设备进行连接，通过***设备对模拟光源2的工作进行控制。可以设置一支架16，支架16包括一纵向移动部件161、纵向移动部件161通过一横向移动部件162与空气流动装置3连接，感应装置与支架16连接。纵向移动部件161可以是空气流动装置3两侧成对出现的多对定位孔，支架16两端固定于定位孔上，通过在不同定位孔之间进行上下调节实现支架16的纵向移动，横向移动部件162可以是用于感应装置与支架16连接的连接座，连接座于支架16上横向滑动实现横向移动。通过纵向移动装置161和横向移动装置162可以使感应装置感应辐照面11不同区域的辐照强度。其中感应装置可以是辐照计，辐照计可以设置多个，多个辐照计在感应辐照强度的同时可判断出本发明稳态太阳模拟器的辐照均匀度。模拟光源2可通过电感电源供电，控制装置或额外的控制接口通过一控制开关与模拟光源2的电感电源连接，该控制开关可采用可控硅无触点开关，由于模拟光源2使用的电流较大，采用可控硅无触点开关可防止开关烧毁。
进一步的，还包括移动装置，移动装置主要由铺设于地面的轨道5和连接于所述箱体1的滚轮51形成，滚轮51带动箱体1沿轨道5移动。由于本发明的稳态太阳模拟器体积较大，移动较为不便，且由于本发明的稳态太阳模拟器适用场所较为固定，设置移动装置便于移动，也便于调整，同时上述提到的框体15上也可设置滚轮51，当框体15分离时，也可沿轨道5移动，同时轨道5和滚轮51可为框体15提供支撑，使分离框体15是不必动用额外的吊装设备。
以上提到的控制装置、空气流动装置控制器和散热装置控制器可以采用可编程逻辑控制器(PLC)，通过可编程逻辑控制器与***设备连接，通过预先设定的程序控制本发明稳态太阳模拟器的各部件工作，也可通过实时编程改变各部件的工作状态。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种稳态太阳模拟器，其特征在于，包括箱体，所述箱体为6面体，所述6面体由6个平面两两相对拼合形成，所述6个平面均为矩形，所述6个平面包括1个透光面和5个遮光面；还包括模拟光源，所述模拟光源包括发光部位，所述模拟光源置于所述箱体内与所述透光面相对的平面上且使所述发光部位朝向所述透光面；还包括空气流动装置，所述空气流动装置置于所述箱体外所述透光面上下两边，所述空气流动装置使所述透光面外侧空气由上至下流动。
2.如权利要求1所述稳态太阳模拟器，其特征在于，所述箱体包括一可分离的框体，所述透光面及所述空气流动装置设于所述框体上，所述框体通过连接部件与所述箱体除所述框体外的其他部分连接。
3.如权利要求1或2所述稳态太阳模拟器，其特征在于，还包括移动装置，所述移动装置主要由铺设于地面的轨道和连接于所述箱体的滚轮形成，所述滚轮带动所述箱体沿所述轨道移动。
4.如权利要求1或2所述稳态太阳模拟器，其特征在于，还包括反射层，所述反射层设于所述5个遮光面内侧，且完全覆盖所述5个遮光面内侧表面。
5.如权利要求1或2所述稳态太阳模拟器，其特征在于，还包括隔热层，所述5个遮光面各自所在的所述平面包括外壳和内层，所述隔热层充满所述5个遮光面各自所在的所述平面的外壳和内层之间。
6.如权利要求1或2所述稳态太阳模拟器，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置包括联通所述箱体内外的散热通道，所述散热装置置于近所述模拟光源处。
7.如权利要求1或2所述稳态太阳模拟器，其特征在于，还包括控制装置和感应装置，所述感应装置与所述控制装置连接，所述控制装置与所述模拟光源连接，所述感应装置设于所述透光面外侧所述模拟光源辐照方向上预定距离处，所述感应装置感应所述模拟光源于所述感应装置安装位置的辐照强度，所述控制装置根据所述感应装置的感应数据调整所述模拟光源。
8.如权利要求1或2所述稳态太阳模拟器，其特征在于，所述模拟光源为多个金属卤素灯组成的灯阵。
9.如权利要求7所述稳态太阳模拟器，其特征在于，还包括一支架，所述支架包括一纵向移动部件、所述纵向移动部件通过一横向移动部件与所述空气流动装置连接，所述感应装置与所述支架连接。
10.如权利要求7所述稳态太阳模拟器，其特征在于，所述模拟光源包括电感电源，所述控制装置通过控制开关与所述电感电源连接。
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