采用人造光源獲得輻照強(qiáng)度均勻性比較好的光斑,一般采用光學(xué)積分器、勻光棒、積分球和光纖等方法。太陽(yáng)模擬器中輻照強(qiáng)度均勻性是一項(xiàng)重要指標(biāo),一般采用光學(xué)積分器進(jìn)行勻光,但是光學(xué)積分器具有加工復(fù)雜和成本高等問(wèn)題。采用3D打印技術(shù)制備模具,將超高效鏡面反射片壓制為微凹型球面反射鏡片,用2片微凹型球面反射鏡片和圓筒形光導(dǎo)管組成新型勻光器,利用光的漫反射原理,在直徑為150 mm的光斑上,可獲得1.12%的輻照強(qiáng)度不均勻性,達(dá)到IEC 60904-9的A級(jí)水平。新型勻光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光源利用率高、造價(jià)低廉等特點(diǎn)。 

【文章來(lái)源】：自動(dòng)化與儀器儀表. 2020,(11)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

70 mm×70 mm光斑面積上輻照強(qiáng)度3D分布圖

采用SolidWorks三維立體繪圖軟件,設(shè)計(jì)出配對(duì)使用的微凹面型模具(母模)和微凸面型模具(公模),分別如圖2(a)和(b)所示。采用型號(hào)為SLS-1材料和3D打印技術(shù),打印出實(shí)體模具,其中圖2(c)為SLS-1尼龍材料的母模實(shí)物照片,(d)為公模實(shí)物照片。采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工的方式加工公模和母模,尤其是公模,是一件不容易完成的事情。采用3D打印技術(shù),完成公模和母模就方便簡(jiǎn)單了,并且速度快;采用尼龍材料,價(jià)格也比較便宜,適合批量小、各種參數(shù)變化比較多的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用;尼龍模具可以反復(fù)使用,批量壓制時(shí),成本較低。采用3M公司的DF2000MA型超高效鏡面反射片作為壓制微凹型球面反射鏡片的原材料。3M公司的超高效鏡面反射片,是在0.5 mm厚度的鋁基底上復(fù)合了聚合物薄膜,鋁基底具有較好的延展性,適合壓制微凹型球面反射鏡片。超高效鏡面反射片在380～780 nm的可見(jiàn)光范圍內(nèi),具有平均99.56%的超高反射率[1,19],已在LED太陽(yáng)模擬器球門多點(diǎn)光源的勻光[1]和LED量子效率儀的平面多種LED光源的匯聚[20,21]方面得到了較好的應(yīng)用。利用微凹型球面反射鏡片制作新型勻光器,應(yīng)用在太陽(yáng)模擬器上,按照太陽(yáng)模擬器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60904-9的要求[22],其光譜范圍為400～1 100 nm,在400～980 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi),該反射片具有平均98.72%的反射率,在980～1 100 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi),仍具有平均86.27%的反射率,所以該反射鏡片適合作為太陽(yáng)模擬器的反射鏡片。

采用人造光源獲得輻照強(qiáng)度均勻性比較好的光斑,一般采用光學(xué)積分器、勻光棒、積分球和光纖等方法[4, 10-11]。圖1所示為光學(xué)積分器的結(jié)構(gòu)示意圖(a)和實(shí)物照片(b),光學(xué)積分器主要是由兩組復(fù)眼透鏡陣列(場(chǎng)鏡、投影鏡)和兩塊附加鏡(Ⅰ、Ⅱ)構(gòu)成。復(fù)眼透鏡陣列積分器包含兩個(gè)透鏡陣列,光經(jīng)過(guò)附加鏡I和場(chǎng)鏡進(jìn)行分割,再經(jīng)投影鏡和附加鏡II進(jìn)行成像。前面透鏡陣列中每個(gè)小透鏡會(huì)把光源成像到后面透鏡陣列對(duì)應(yīng)的小透鏡上,即產(chǎn)生較多光源的虛像;后面透鏡陣列中的小透鏡,作用和場(chǎng)鏡類似,將光源的虛像再次成像,最后經(jīng)附加鏡II,疊加到輻照面上,在輻照面上形成一個(gè)比較均勻的輻照強(qiáng)度。復(fù)眼透鏡陣列光學(xué)積分器是太陽(yáng)模擬器比較常用的勻光器。光學(xué)積分器存在著設(shè)計(jì)復(fù)雜、加工難度比較大、制造工藝復(fù)雜、造價(jià)比較高、對(duì)光的反射損失高等問(wèn)題[6,8-10,12-18]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高光譜匹配LED太陽(yáng)模擬器的研究[J]. 胡鵬飛,王廣才,王靜,歐琳,朱小峰.  自動(dòng)化與儀器儀表. 2020(07)
[2]LED作為量子效率儀中單色光的可行性研究[J]. 朱小峰,池梓榕,胡鵬飛,歐琳,王靜,王廣才.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(11)
[3]大幅面太陽(yáng)全光譜輻照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 劉建河,白海龍,趙玉丹.  兵工學(xué)報(bào). 2019(10)
[4]LED量子效率儀的研究[J]. 朱小峰,王廣才,胡鵬飛,王靜,歐琳,池梓榕,李波光,馮九龍,江鶴,李躍龍,趙二剛,馬林川,張曉丹,趙穎.  自動(dòng)化與儀器儀表. 2019(07)
[5]大面積發(fā)散太陽(yáng)模擬器的均勻照明[J]. 張燃,張國(guó)玉,張健,徐達(dá),孫高飛,劉石,蘇拾,楊松洲.  光學(xué)精密工程. 2019(03)
[6]太陽(yáng)模擬器用新型集束式光學(xué)積分器研究[J]. 李志強(qiáng),蘇拾,王國(guó)名,張國(guó)玉.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(12)
[7]提高太陽(yáng)模擬器輻照均勻性的光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 王國(guó)名,張國(guó)玉,劉石,王鵬偉.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(01)
[8]光學(xué)積分器對(duì)輻照均勻性影響的仿真分析[J]. 王國(guó)名,張國(guó)玉,劉石.  光學(xué)技術(shù). 2013(06)
[9]太陽(yáng)模擬器用光學(xué)積分器設(shè)計(jì)[J]. 劉石,張國(guó)玉,孫高飛,蘇拾,王凌云,高玉軍.  光子學(xué)報(bào). 2013(04)
[10]太陽(yáng)模擬器的研究概況及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 杜景龍,唐大偉,黃湘.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2012(S1)

博士論文
[1]大口徑發(fā)散式同軸太陽(yáng)模擬器及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張燃.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3548077