[发明专利]一种反射式LED太阳模拟器光学系统

说明书

本发明公开了一种反射式LED太阳模拟器光学系统，包括：环形LED阵列光源1、抛物面反射镜2、集束式积分棒3和非球面准直透镜4；环形LED阵列光源包括：LED光源11，环形铝基板12、环形散热器13；所述的环形铝基板12中央开有一个正方形孔，以安装集束式积分棒3；LED光源11呈环形阵列式排列在铝基板12上；上方为抛物面反射镜，下方为非球面准直透镜4；所述的集束式积分棒3位于抛物面反射镜2的焦平面处；具有光能利用率高，混光充分、有效提高辐射光谱匹配性和光谱一致性；提高了辐射均匀性、输出辐射照度，在工作面处获得辐射度均匀一致、光谱一致的太阳模拟光斑。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种反射式LED太阳模拟器光学系统。

背景技术

太阳模拟器作为一种重要的室内检测与试验设备，在航天、太阳能利用、气象科学、新材料开发、农林育种、医疗保健等领域具有广泛应用。

随着新型半导体发光器件LED的出现与应用，以LED为光源的太阳模拟器具有节能高效、绿色环保、可控性强、使用寿命长等优点，成为各国研究的热点，涌现不同类型的LED太阳模拟器。

现有LED太阳模拟器的光学系统因其结构原因，光能利用率低，输出辐射照度低；虽然光谱匹配性有所改善，但辐射光斑内的光谱一致性有待提高，这些不足限制了LED太阳模拟器的性能提高和推广应用。

发明内容

本发明的目的是为解决现有LED太阳模拟器的光学系统光能利用率低，输出辐射照度低，辐射光斑内的光谱一致性的问题，而提供提供一种反射式LED太阳模拟器光学系统。用于模拟太阳光辐射特征，提高输出辐射照度和辐射光谱匹配性。

一种反射式LED太阳模拟器光学系统，包括：环形LED阵列光源1、抛物面反射镜2、集束式积分棒3和非球面准直透镜4；

环形LED阵列光源包括：LED光源 11 ，环形铝基板 12 、环形散热器 13 ；

所述的环形铝基板 12 中央开有一个正方形孔，以安装集束式积分棒 3 ；LED光源11 呈环形阵列式排列在铝基板 12 上；上方为抛物面反射镜，下方为非球面准直透镜4；所述的集束式积分棒 3 位于抛物面反射镜 2 的焦平面处；

所述的LED光源 11 经二次光学整形，辐射通量的发散角均为20°；

所述的LED光源 11 ，共144颗，第一圈6个，第二圈12个，第三圈18个，第四圈24个，第五圈24个，第六圈24个，第七圈35个；

所述的抛物面反射镜2采用硅硼酸盐为基体材料，镀铝反射膜；

所述的抛物面反射镜2的焦距66mm，开口直径为356mm，高度为118mm；

所述的集束式积分棒 3 ，由 25根长立方透镜，按照5×5光胶拼接而成，形成25个光通道；

所述的非球面准直透镜 4 ，采用GS3石英玻璃材料，为平凸透镜，凸面为非球面；

所述的非球面准直透镜4的非球面系数：R=681.5mm，K=-0.585367；非球面公式：；

所述的环形LED阵列光源还设有环形散热器 13 ，它是以硬铝为材料，呈环形，异端平面，一端胶结在LED光源 11 下方，另一端具有矩形并环形阵列的散热翅片。

本发明提供了一种反射式LED太阳模拟器光学系统，包括：环形LED阵列光源1、抛物面反射镜2、集束式积分棒3和非球面准直透镜4； 环形LED阵列光源包括：LED光源11，环形铝基板12、环形散热器13；所述的环形铝基板 12 中央开有一个正方形孔，以安装集束式积分棒 3 ；LED光源 11 呈环形阵列式排列在铝基板 12 上；上方为抛物面反射镜，下方为非球面准直透镜4；所述的集束式积分棒 3 位于抛物面反射镜 2 的焦平面处；