一种全光谱led太阳模拟器的制造方法
【专利摘要】一种全光谱LE；D太阳模拟器。它是在一体化的圆柱筒体上由菲涅尔透镜，光源室，电路控制室，散热装置组成。各波长LED灯珠组成LED灯阵，并串联限流电阻，总干路连接控制芯片。通过控制芯片控制各灯珠的电流、电压，使其能够连续变化，并将实时的数据传递到电脑。各单色LED灯珠通过菲涅尔透镜复合实现太阳全光谱的模拟。
【专利说明】—种全光谱LED太阳模拟器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用LED灯珠阵列实现太阳模拟的装置，尤其是涉及全光谱覆盖的太阳模拟器。
【背景技术】
[0002]随着照明光源的不断发展，发光二极管(LED)的发光效率不断提高，光线质量高；单色LED光谱窄，光色较纯，低压即可驱动；其具有体积小、寿命长、发热量低、控制方便灵活等特点。对于上述诸多优点，使LED在光照方面备受关注。所谓的太阳模拟装置，就是利用各种不同波长的LED光源复合发光，使其产生类似于太阳光的效果。实验表明，虽然得到的LED光照强度比太阳光谱辐照度小得多，但是LED面阵得到的光谱辐射束组成与太阳光极为相似。理论上可以实现LED光源模拟太阳光。
[0003]太阳模拟是利用人工光源模拟太阳光辐照特性的一门科学技术。随着光电信息时代的到来，太阳模拟器可在高精度拟合太阳光谱的前提下，实现不同的太阳辐照强度。在短期内实现对不同地域、不同季节的太阳光辐照特性模拟，以满足实验研究对太阳辐照的特殊要求。早期的太阳模拟器主要应用于航空航天领域，主要应对空间科学领域对地面开展空间环境模拟实验的需要。现如今，太阳模拟器有了更广泛的应用，在农业方面各种太阳植物灯的涌现，使更多的作物增产增收；建材行业中，材料的耐辐射老化测试，把危险防患于未然；更有最近用于人体保健的太阳模拟装置的研制成功，进一步推动了太阳模拟技术的发展。
[0004]目前，公知的太阳模拟器是由光源室，电路控制室，散热装置，光路变换箱体组成。将光源与控制芯片连接，控制光源的功率大小，亮暗变化，散热装置组装在发热量大的电子元器件上，以使太阳模拟器能长时间的工作。设计光路变换箱体，使出射光线更加均匀，并对太阳模拟器性能进行验证。但是，现在大多数的太阳模拟器使用氙灯光源模拟，起辉装置以及后续电路相当复杂，价格昂贵且使用寿命有限。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是解决现有的太阳模拟器点燃系统复杂和后续电路庞大，价格昂贵，使用寿命有限的问题，提供一种全光谱LED太阳模拟器，该太阳模拟器选用LED作为光源，不仅价格低廉，寿命长，节能环保；而且电路简单，易于控制，尤其是能够实现全光谱的太阳模拟。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]一种全光谱LED太阳模拟器，包括光源室，电路控制室和散热装置，所述的光源室、电路控制室和散热装置设置在一个一体的圆柱筒体内，圆柱筒体内的上部为光源室，光源室包括光源面板，光源面板上中部设有LED灯珠阵列，LED灯珠阵列四周的光源面板上开有一组散热圆孔；光源室以上部分的圆柱筒体用作灯罩，圆柱筒体上端设置有光学菲涅尔透镜；光源室以下部分的圆柱筒体为电路控制室，包括控制芯片和限流电阻，限流电阻的一端连接控制芯片，限流电阻的另一端连接LED灯珠阵列，LED灯珠阵列的另一端连接开关电源；圆柱筒体内的下部设有散热装置。散热装置安装在整个产品的底部，自下而上，不断吹风，使太阳模拟器能够长时间高效工作。
[0008]所述LED灯珠阵列中的LED灯珠的波长在365nm_940nm之间，每隔1nm波长间隔选一种LED灯珠，至少涉及20种以上波长的LED灯珠构成太阳模拟LED灯珠阵阵，利用控制芯片使各单色LED灯珠电压电流连续可调，从而使LED复合光谱更接近于太阳光谱，利用单色光复合来实现LED太阳模拟。
[0009]本实用新型全光谱LED太阳模拟器的工作过程:
[0010]由各单色LED灯珠组成LED灯阵，形成光源。
[0011]各单色LED灯珠串联限流电阻，整个LED灯珠并联连接，干路通过控制芯片使各灯珠电压电流连续可调。
[0012]通过菲涅尔透镜使各LED灯珠发光复合成太阳光。
[0013]本实用新型的优点和有益效果:
[0014]可以实现太阳全光谱的模拟。选用新型LED灯珠，价格低廉，节能环保，选用直流电源供电，低压即可驱动，限流电路仅采用电阻元件，电路结构简单灵活，且较容易控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型全光谱太阳模拟器总体结构示意图；
[0016]图2为全光谱太阳模拟器工作原理图；
[0017]图中，I光学菲涅尔透镜，2光源面板，3 LED灯珠阵列，4圆柱筒体，5铝片，6大风扇，7圆孔，8控制芯片，9水泥电阻，10太阳模拟器LED光源，11菲涅尔透镜，12小透镜，13光屏，14照度计，15计算机数据采集拟合处理。
[0018]下面结合附图对全光谱LED太阳模拟器进行详细的说明。
【具体实施方式】
[0019]图1所示为本实用新型提供的全光谱太阳模拟器的总体设计装置，图2为全光谱太阳模拟器工作原理图。该太阳模拟器包括光学菲涅尔透镜1，光源面板2，LED灯珠阵列3，圆柱筒体4，铝片5，大风扇6，圆孔7，控制芯片8，水泥电阻9，小透镜12，光屏13，照度计14，计算机15，该太阳模拟器的具体连接关系及工作过程如下:
[0020]在光源面板2上中部放置LED灯珠阵列3，并在光源面板2的其他部分整齐的打出一连串的小圆孔7并在上面覆盖高反射率的反射纸，方便散热和使出射光线更加均匀，同时组成了光源室的主体；在光源室上端放置30cm直径的菲涅尔透镜1，LED灯阵通过导线与水泥电阻9 (即限流电阻)相连，LED灯珠全部采用并联方式连接并通过串联水泥电阻9限流，并联总干路上经过控制芯片8 ;水泥电阻9用铁丝绑缚在铝片5上，铝片5上也整齐的打上一连串的小圆孔7，将绑缚有水泥电阻9的三个铝片5以120度角挤压在圆柱筒体4上，并用螺丝钉固定，整个铝片呈散热片状排列；在整个装置的最下方放置有18cm*18cm的大风扇6 (即散热装置)，整个风自下而上，依次经过电路控制室和光源室，使太阳模拟器能够长时间高效的工作；通过照度计14对LED灯珠阵列3中每个LED灯珠进行辐照度测量，并通过计算机15进行数据的采集于软件的高次拟合，将得到的LED灯阵辐照度拟合曲线与太阳光谱辐照度曲线进行比对。
【权利要求】
1.一种全光谱LED太阳模拟器，包括光源室，电路控制室和散热装置，其特征在于所述的光源室、电路控制室和散热装置设置在一个一体的圆柱筒体内，圆柱筒体内的上部为光源室，光源室包括光源面板，光源面板上的中部设有LED灯珠阵列，LED灯珠阵列四周的光源面板上开有一组散热圆孔；光源室以上部分的圆柱筒体用作灯罩，圆柱筒体上端设置有光学菲涅尔透镜；光源室以下部分的圆柱筒体为电路控制室，包括控制芯片和限流电阻，限流电阻的一端连接控制芯片，控制芯片另一端连接开关电源负极，限流电阻的另一端连接LED灯珠阵列，LED灯珠阵列的另一端连接开关电源正极；圆柱筒体内的下部设有散热装置。
2.根据权利要求1所述的全光谱LED太阳模拟器，其特征是:所述LED灯珠阵列中的LED灯珠的波长在365nm-940nm之间，每隔1nm波长间隔选一种LED灯珠，至少涉及20种以上波长的LED灯珠构成太阳模拟LED灯珠阵列。
【文档编号】F21V19/00GK204026251SQ201420428490
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】韩丙辰, 连德浩, 刘艳红, 董丽娟, 石云龙 申请人:山西大同大学