TWI322871B - Led solar simulator - Google Patents
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Description
九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種太陽光模擬器，特別是關於一種LEd 太陽光模擬器。 【先前技術】 太陽光模擬器是一種能夠非常準確地重現陽光光譜分佈 之發光裝置。太陽光模擬器對一些利用太陽能的產品之性 能測試是不可或缺的，例如：太陽能電池轉換效率的測試、 和一些加速老化的測試等。此外，由於能源短缺的時代來 臨，太陽能模組的需求日益蓮勃，使得太陽能模組之生產 測試規模也逐漸加大；這樣的情形下，也讓在轉換效率測 試時所使用的太陽光模擬器也逐漸熱門起來。 太陽光模擬器的技術已經發展數十年了，市面上也有許 多各式各樣的產品，但大多是使用氙燈製作而成。該些產 品均具有壽命短、價格昂貴等的缺點。美國專利第4,641，227 號揭露一種以白熾燈與氙燈為組合光源的太陽光模擬器。 其模擬光源是在用濾波片濾掉氙燈之紅外光，再加上白熾 燈所發出之紅外光。這樣的組合，使其模擬光之頻譜分佈 接近太陽光之實際光譜。但是這樣的發光裝置其機構複 雜，且氙燈之哥命短、高耗電、價格高，使得使用上仍不 夠具有效益。 美國專利第7,067,831號揭露一種也是使用氙燈為光源的 閃光式太陽光模擬器。此項裝置能提供如閃光燈般地模擬 太陽光閃光，使用一般之氙燈約可閃光1〇萬次。除使用氙 122253[l].doc •6· 來，不同於氙燈之單一光源組成的太陽光模擬器，由於不 同種類LED具有不同的光形分佈與發光強度，需要同時整 合空間分佈與光譜分佈，使其符合規範中照度分佈，如此 便可組合出一太陽光模擬器。led陣列化後，除加大照射 面積外，也可提高LED之照度與均勻性，且陣列化之大小 可隨需要而定。與傳統太陽光模擬器相比較，以Led作為 太陽光模擬器之光源也讓所需之光學機構變簡單’除此之 外，LED太陽光模擬器更具有低價、壽命長、省電等優勢。 圖1揭示一使用LED陣列光源11做為光源之太陽光模擬 器。該太陽光模擬器包含一 LED陣列光源11、一濾光片12、 一積分柱13、一透鏡陣列16和一聚焦透鏡15 ;該積分柱13 用於使照射光均勻；該透鏡陣列丨6使照射光更為均勻；該 濾光片12用於改變頻譜；而該聚焦透鏡15則用於減少光的 發散程度；其中該積分柱13亦可放置在積分柱13,之位置 上。發光裝置要成為一太陽光模擬器，則必須符合太陽光 模擬器之相關規範，例如：IEC-60904-9。從規範中之光頻 譜照度表可得知，太陽光模擬器需在6個波長區段中發出相 當照度之光；本實施例依此規範之要求在6個波長區段中各 設置複數顆屬於該波長之LED組成一 LED陣列光源11，例 如該LED陣列光源11可包含發出470奈米光之複數個 LED111、發波長525或590奈米光之複數個LED112、發出 波長660奈米光之複數個LEDU3、發出波長74〇奈米光之複 數個LED114、發出波長85〇奈米光之複數個lEdu5、發出 波長940奈米光之複數個LEdi16，這樣便能使該LED陣列 122253[l].doc 器26則可用於濾掉紅外光的部份。整合式光學系統24則是 可將接受到的光均勻地投射到一取樣表面27上，整合式光 學系統的組成可為一組透鏡陣列241與聚焦透鏡242，該整 合式光學系統係位於LED陣列光源21之光轴21Α上。 圖3顯示本發明一具體實施例之六種LED排列方式之示
意圖。此實施例中一共使用6種發出不同波長之LED 3 1〜3 6 ’共組成一發出規範中涵蓋6個波長區段之光。依此 類LED六角外型，依序將6種、每種3個LED 31〜36排成類 似蜂巢狀之結構。這種週期性之排列並非唯一，最佳之排 列組合方式得依照led外型、不同波長之LED之照度等因 素共同考量下，才可組合出混光效果均勻和達到規範要求 之^ LED兩卜列。 本發明之技術内容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本 項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不 背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍 應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之 替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】 圖1顯示本發明一具體實施例之led太陽光模擬器之示 意圖； 圖2顯不本發明另一具體實施例之LED太陽光模擬器之 示意圖；及 圖3顯示本發明一具體實施例之六種lEd排列方式之示 意圖。 !22253[l].doc •10 1322871 【主要元件符號說明】 11 LED陣列光源 12 濾光片 13 ' 13, 積分柱 14 取樣表面 15 聚焦透鏡 16 透鏡陣列 21 LED陣列光源 22 白熾燈 23 濾光片 24 整合式光學系統 25 聚焦反射鏡 26 熱吸收器 27 取樣表面 31- 36 LED lll· 〜116LED 241 透鏡陣列 242 聚焦透鏡 122253[丨].doc -11*
Claims (1)
- 十、申請專利範圍： 1. 一種發光二極體（LED)太陽光模擬器，包含： 一 LED陣列光源，係由複數種發出不同波長光之LED所 組成，其中該LED陣列光源之發光光頻譜符合 IEC-60904-9 Class C之規範。 2·如申請專利範圍第1項之LED太陽光模擬器，其中該LED 陣列光源之發光光頻譜範圍涵蓋0.4〜1.1微米。 3. 如申請專利範圍第1項之LED太陽光模擬器，其更包含複 數個可調式電源供應器，其中該可調式電源供應器可提 供不同電流之大小以控制LED之照度。 4. 如申請專利範圍第1項之LED太陽光模擬器，其更包含一 濾光片，該濾光片係用於改變發光頻譜分佈。 5. 如申請專利範圍第1項之LED太陽光模擬器，其更包含一 透鏡陣列，該透鏡陣列係用於提高發光均勻度。 6. 如申請專利範圍第1項之LED太陽光模擬器，其更包含一 聚焦透鏡’該聚焦透鏡係用於降低光的發散角度。 7-如申請專利範圍第1項之LED太陽光模擬器，其更包含一 積分柱’該積分柱係用於提高發光均勻度。 8 ·如申請專利範圍第1項之LED太陽光模擬器，其中該LED 之組成排列包含一週期性排列。 9_ 一種LED太陽光模擬器，包含： 一 LED陣列光源’係由複數種發出不同波長光之led 所組成’其中該LED陣列光源之發光光頻譜符合 IEC-60904-9 Class C之規範； 122253[L].doc •12
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