CN203784766U - 太阳光模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳光模拟器，包含：一长型灯管、一灯罩，以及一均光单元。该灯罩朝向该长型灯管弯曲形成二维的C型抛物面，该灯罩限定一焦距线，该长型灯管沿该焦距线设置，该C型抛物面具有一开口，该长型灯管被该灯罩围绕于该开口内，由该长型灯管朝向该开口限定一光轴，该光轴与该焦距线垂直。该均光单元设置在该光轴上，使该长型灯管所发出的光线及受该灯罩反射的光线通过，而将光线均匀化地投射。藉由上述创新结构，该灯罩为二维的C型抛物面，且其延伸范围可涵盖该长型灯管周围的大部分面积，能有效地将该长型灯管的光线向前反射。而且该灯罩设计能简化元件数量，要进行光学曲率调整设计时也较为容易，可达到最佳化的反射光线效果，使光线均匀投射。

Description

太阳光模拟器

技术领域

本实用新型是有关于一种光线的模拟器，特别是指一种能发出太阳光光谱的太阳光模拟器。

技术背景

已知太阳光模拟器可仿真发射出接近太阳光光谱的光线，可应用于太阳能电池的电性及转换效率的检测。参阅图1，为一种已知太阳光模拟器，主要包含一光源11、一灯罩12，以及一图未示且用于使光线均匀的均光单元。该光源11为灯泡式并且为点光源，该灯罩12则为三维立体形状的非球面镜，围绕在该光源11的上下左右周围，以将该光源11的光线朝前反射。除了采用上述灯泡式光源之外，另外一种已知太阳光模拟器的光源则采用长型灯管，例如图2所示的美国专利US6548819号专利案，其结构主要包含：数个光源13、数个平面镜14，以及数个光谱过滤片15。该等光源13分别为一长型灯管，并藉由该等平面镜14反射光线。但由于设置数个平面镜14时，各平面镜14之间的夹角必须配合才能达到最佳化反射光线效果，造成在调整上较麻烦，如此亦导致照射面上的光均匀度较不易调整，容易使照射面的光均匀度不佳；此外，设置数个平面镜14还使元件数量不够精简。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的，即在提供一种结构创新、光均匀度佳、元件精简的太阳光模拟器。

  于是，本实用新型太阳光模拟器，包含：一长型灯管、一灯罩，以及一均光单元。

  该灯罩朝向该长型灯管弯曲形成二维的C型抛物面，该灯罩限定一焦距线，该长型灯管沿该焦距线设置，该C型抛物面具有一开口，该长型灯管被该灯罩围绕于该开口内，由该长型灯管朝向该开口限定一光轴，该光轴与该焦距线垂直。该均光单元设置在该光轴上，使该长型灯管所发出的光线及受该灯罩反射的光线通过，而将光线均匀化地投射。

  本实用新型的功效：藉由上述创新结构，该灯罩为二维的C型抛物面，且其延伸范围可涵盖该长型灯管周围的大部分面积，能有效地将该长型灯管的光线向前反射。而且该灯罩设计能简化元件数量，要进行光学曲率调整设计时也较为容易，可达到最佳化的反射光线效果，使光线均匀投射。

附图说明

本实用新型的其它的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中： 

图1是一种已知太阳光模拟器的部分元件的立体图；

图2是另一种已知太阳光模拟器的侧视示意图；

图3是本实用新型太阳光模拟器的一第一较佳实施例的后视立体分解图；

图4是该第一较佳实施例的侧视示意图；及

图5是本实用新型太阳光模拟器的一第二较佳实施例的侧视示意图。

【附图符号说明】

2············ 长型灯管

3············ 灯罩

30·········· 开口

31·········· 第一罩部

32·········· 第二罩部

33·········· 反射面

34·········· 连接部位

4············ 均光单元

41·········· 苍蝇眼透镜

411········ 透镜单元

5············ 调整板

51·········· 板本体

52·········· 遮蔽部

521········ 格点

6············ 聚光透镜

7············ 调整膜

71·········· 膜本体

72·········· 遮蔽部

721········ 格点

81·········· 焦距线

L············ 光轴。

具体实施方式

在本实用新型被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

  参阅图3、4，本实用新型太阳光模拟器的第一较佳实施例包含：一长型灯管2、一灯罩3、一均光单元4、一调整板5，以及一聚光透镜6。在以下说明内容中，以该长型灯管2往该调整板5的方向为前方，亦即，整体光线的前进方向为前方。

  该长型灯管2轴向延伸呈长管状，其为一种弧光灯，主要是藉由电力在氩或氖气中激发水银蒸气，以产生电浆并发出短波紫外线，紫外线被灯管内的磷吸收后即发出可见光以照明。该长型灯管2内设有图未示的安定器与启动器，能配合产生瞬间高压而将气体电离，藉由此瞬时高能量能使该长型灯管2快速点亮发光。该长型灯管2的灯弧(Lamp Arc，指灯管正、负极距离)长度大于20mm，较佳地可为50mm~2000mm。

  该灯罩3为一体成型，朝向该长型灯管2弯曲形成二维的C型抛物面，且该C型抛物面具有一开口30。该灯罩3限定一焦距线81，该焦距线81的延伸方向平行该长型灯管2的延伸方向。该长型灯管2被该灯罩3围绕于该开口30内，并且沿该焦距线81设置，如此使该长型灯管2发出且被该灯罩3反射的光线，可呈平行光线射出。由该长型灯管2朝向该开口30限定一光轴L，该光轴L与该焦距线81垂直，该光轴L即为本实用新型该太阳光模拟器整个光学系统的光轴。而该焦距线81为该灯罩3的C型抛物面的数个焦点的联机。该灯罩3包括一延伸于该长型灯管2上方的第一罩部31，以及一与该第一罩部31一体连接且延伸于该长型灯管2下方的第二罩部32。该第二罩部32与该第一罩部31的一连接部位34位于该长型灯管2相反于该开口30的一侧。该第一罩部31与该第二罩部32共同界定一可反射该长型灯管2的光线且呈抛物面的反射面33，此与传统的三维立体式灯罩(如图1的灯罩12)不同。

  该均光单元4沿该光轴L而间隔设置在该长型灯管2前侧，能使该长型灯管2所发出的光线及受该灯罩3反射的光线通过，而将光线均匀化地投射。该均光单元4包括二前后设置且可供该长型灯管2的光线通过的苍蝇眼透镜(Fly-Eye Lens) 41，每一苍蝇眼透镜41具有数个呈数组式排列的透镜单元411，每一透镜单元411即相当于一个小透镜，因此每一苍蝇眼透镜41实际上是由数个数组式排列的小透镜所组成。

  在此将较靠近该长型灯管2的该苍蝇眼透镜41称为第一个苍蝇眼透镜41，而较远离该长型灯管2的该苍蝇眼透镜41称为第二个苍蝇眼透镜41。当该长型灯管2的光线通过该均光单元4时，该第一个苍蝇眼透镜41可藉由其数个透镜单元411将光源的整个宽光束光线分为数个细光束光线，且每一细光束光线可受到与其位置对称的其它细光束光线补偿，从而可提高光均匀度；接着光线再受到该第二个苍蝇眼透镜41的修正与补偿后通过该聚光透镜6。

  因此，该均光单元4整体而言，可使通过光线形成数个细光束光线，并藉由对称性地重迭与光线补偿，达到提升光均匀度与亮度的功效。本实用新型该均光单元4的结构不限于本实施例的举例，因为只要能将光线均匀投射的其它等效结构，皆可作为该均光单元4。

  补充说明的是，本实施例的每一苍蝇眼透镜41的前表面与后表面都具有曲度，亦即为双面曲率。但实施时每一苍蝇眼透镜41也可以为单面曲率，亦即，每一苍蝇眼透镜41的其中一表面为曲率面，另一表面则可为平面；若为单面曲率时，则该第一个苍蝇眼透镜41的曲率面朝向该长型灯管2，该第二个苍蝇眼透镜41的曲率面则朝向该聚光透镜6。

  该调整板5也排列在该光轴L上，并位于该长型灯管2与该均光单元4之间。该调整板5包括一可透光的板本体51，以及一位于该板本体51上并可遮蔽光线的遮蔽部52。本实施例的遮蔽部52包括数个格点521，该遮蔽部52可利用印刷方式或涂上、镀上、贴上等方式形成于该板本体51表面。

  该聚光透镜6位于该光轴L上，并设置在该均光单元4前侧。该聚光透镜6例如一凸透镜，本实施例为一平凸透镜，并具有聚光效果，可将通过该均光单元4而来的光线聚光。

  本实用新型使用时，该长型灯管2的部分光线直接向前射向该调整板5与该均光单元4，部分光线则受到该灯罩3的反射面33反射后再射向该调整板5与均光单元4。接着，光线可受到该均光单元4与该聚光透镜6的光学作用，进而于一图未示的待测物件的待测面上，形成均匀且高亮度的照明投射光。而且投射光的光形图案取决于该均光单元4的外形，例如，该均光单元4的外形为方形时，则最后投射出的光形即为方形。

  补充说明的是，该调整板5的作用在于提升光线均匀度，主要是藉由该调整板5上的格点521来减少对应位置的光线通过量，以避免于该待测面上有局部光线较亮的问题，因此，格点521的位置对应于待测面上较亮的部位，所述较亮的部位通常对应于每一透镜单元411的中心位置处。实际使用上，可先在未设置有该调整板5的情况下，检测该待测面上的照度均匀度，并可由此得知该待测面上的哪些位置照度较大，则该些位置处的光线即需要被稍微遮挡；而调整板5可以准备多片，每一调整板5上的遮挡设计可以各不相同，因此此时即可选用遮挡位置适当的调整板5来置于该均光单元4与该长型灯管2之间，即可遮挡较亮部位的光线，从而使该待测面上的投射光强度均匀、照度均匀。

  综上所述，藉由该灯罩3为二维的C型抛物面形状，且该灯罩3的延伸范围涵盖该长型灯管2的上方、下方与后方，可涵盖该长型灯管2周围的大部分面积，进而能有效地将该长型灯管2的光线向前反射。而且该灯罩3设计能简化元件数量，要进行光学曲率调整设计时也较为容易，可达到最佳化的反射光线效果，使光线均匀投射，故本实用新型确实藉由上述创新结构来达到本实用新型的目的。

  参阅图5，本实用新型太阳光模拟器的第二较佳实施例，与该第一较佳实施例的结构大致相同，不同的地方在于：本实施例是以一调整膜7来取代该第一较佳实施例的调整板。本实施例的调整膜7位于该均光单元4较靠近该长型灯管2的该苍蝇眼透镜41表面上，并朝向该长型灯管2。该调整膜7包括一可透光的膜本体71，以及一位于该膜本体71上并可遮蔽该均光单元4的局部的遮蔽部72，该遮蔽部72具有数个可用于遮挡光线的格点721，该遮蔽部72可利用印刷方式形成于该膜本体71上。

  该调整膜7可利用贴附方式形成在该苍蝇眼透镜41表面。又或者，可于较靠近该长型灯管2的该苍蝇眼透镜41表面，直接利用镀膜或涂布等方式形成具有数个格点721的遮蔽部72，如此同样可以适当遮挡光线、提升光均匀度。

  上述内容，仅为本实用新型的较佳实施例而已，但并不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型权利要求书及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种太阳光模拟器，包含：

一长型灯管；

一灯罩，朝向该长型灯管弯曲形成二维的C型抛物面，该灯罩限定一焦距线，该长型灯管沿该焦距线设置，该C型抛物面具有一开口，该长型灯管被该灯罩围绕于该开口内，由该长型灯管朝向该开口限定一光轴，该光轴与该焦距线垂直；及

一均光单元，设置在该光轴上，使该长型灯管所发出的光线及受该灯罩反射的光线通过，而将光线均匀化地投射。

2.如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，该灯罩为一体成型。

3.如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，还包含一位于该长型灯管与该均光单元之间的调整板，该调整板包括一可透光的板本体，以及一位于该板本体上并可遮蔽光线的遮蔽部。

4.如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，还包含一位于该均光单元表面且朝向该长型灯管的调整膜，该调整膜包括一可遮挡该均光单元的局部并能遮蔽光线的遮蔽部。

5.如权利要求1至4中任一项所述的太阳光模拟器，其特征在于，该均光单元包括二前后设置且可供该长型灯管的光线通过的苍蝇眼透镜，每一苍蝇眼透镜具有数个呈数组式排列的透镜单元。

6.如权利要求5所述的太阳光模拟器，其特征在于，还包含一设置在该均光单元前侧并可聚光的聚光透镜。

7.如权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，该灯罩包括一延伸于该长型灯管上方的第一罩部，以及一与该第一罩部一体连接且延伸于该长型灯管下方的第二罩部，该第一罩部与该第二罩部共同界定一可反射该长型灯管的光线且呈抛物面的反射面。