[发明专利]基于LED的太阳模拟器系统及使用的方法

说明书

至相关申请的交叉引用

本申请请求享有2014年9月28日提交的题为“LED-basedsolarsimulatorandMethodofUse”的美国临时专利申请序列号61/884,043的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

太阳模拟器在诸多种类的应用中使用。例如，能够复制太阳的光谱特征的光源用来测试各种保护涂层的风化特征，包括涂料、染料、外部涂层、蜡等的测试。进一步地，太阳模拟器可在各种医学研究应用中使用。例如，太阳模拟器经常在针对皮肤癌、光生物应用、光毒性、光过敏测试以及各种其它医学应用的研究中使用。此外，太阳模拟器通常用来确定各种化妆品、防晒乳、乳液、服装等的防晒系数(sunprotectionfactor)(下文中的SPF)。典型地，SPF测试在具有和没有施加到哺乳动物的皮肤上的防晒材料的情况下检查红斑反应(erythemalresponse)。

目前，太阳模拟器通常包括高强度灯，以提供光学输出来复制太阳的光谱特征。尽管在过去已证明基于灯的太阳模拟器系统在一定程度上有用，但也已认识到了诸多缺陷。例如，这些系统常需要使用光学滤光器系统，以将太阳模拟器的光谱输出选择性地调节至期望的波长范围。这些光学滤光器系统增加了太阳模拟器系统的成本和复杂性。进一步地，许多光学滤光器系统可需要使太阳模拟器能够输出在多个期望的波长范围中的光学辐射。此外，最近的环境法规已严格地限制或禁止在有色玻璃滤光器的制造中使用一些材料。因此，如果并非不可能的话，复制太阳光谱的部分已变得困难。

因此，鉴于前文，存在对于能够有效地复制太阳光谱的太阳模拟器系统的不断需要。另外，理想的是，太阳模拟器将能够选择性地复制太阳光谱的部分。

发明内容

本申请指向一种新颖的基于LED的太阳模拟器系统和制造的方法。在一个实施例中，本申请公开了一种基于LED的太阳模拟器光源，其具有由LED组件的多个LED组形成的至少一个LED阵列、至少一个视野致平(fieldflattening)装置、至少一个衍射元件、以及至少一个光学元件，至少一个光学元件构造成调节宽光谱光源输出信号，且将光源输出信号引导至工作表面。各个LED组可构造成输出在谨慎(discreet)光谱范围内的至少一个光学信号。进一步地，视野致平装置可构造成使来自形成LED阵列的LED组的多个输出的至少一个光学特征衰减或变平。此外，衍射元件可构造成接收和组合来自多个LED组的光学信号，以产生宽光谱光源输出信号，从而将多个点源(即，在谨慎波长范围下的单独的LED源)转变成一致的宽光谱单个源。

在另一实施例中，本申请指向一种基于LED的太阳模拟器灯系统，且包括至少一个基于LED的光源，其具有定位在其中的至少一个LED阵列，LED阵列由LED组件的多个LED组形成，各个LED组均构造成输出在谨慎光谱范围内的至少一个光学信号，其中多个LED组协作地输出具有波长光谱的至少一个光源输出信号，以及至少一个控制装置，其与基于LED的光源连通，且构造成选择性地控制至少一个LED组的输出，从而允许光源输出信号的波长光谱的选择性变更。

通过考虑以下详细描述，如在本文中公开的新颖的基于LED的太阳模拟器系统的实施例的其它特征和优点将变得清楚。

附图说明

新颖的基于LED的太阳模拟器系统的若干实施例将通过附图的方式来更详细地阐释，其中：

图1示出了具有LED光源和控制装置的基于LED的太阳模拟器系统的实施例的立面前透视图；

图2示出了在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例的立面后透视图；

图3示出了在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例的后平面视图；

图4示出了在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例的侧平面视图；

图5示出了在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例的底部的向上平面视图；

图6示出了在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例的内部构件的立面透视图；

图7示出了在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例的内部构件的另一立面透视图；

图8示出了在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例中使用的LED阵列的立面侧视图；

图9示出了LED组件的立面侧视图，该LED组件用来形成在基于LED的太阳模拟器系统中使用的LED光源的实施例中使用的LED阵列；