DE19649736A1 - Sun simulation installation with elliptical mirror element - Google Patents

Sun simulation installation with elliptical mirror element

Info

Publication number
DE19649736A1
DE19649736A1 DE1996149736 DE19649736A DE19649736A1 DE 19649736 A1 DE19649736 A1 DE 19649736A1 DE 1996149736 DE1996149736 DE 1996149736 DE 19649736 A DE19649736 A DE 19649736A DE 19649736 A1 DE19649736 A1 DE 19649736A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
simulator
sun
lamp
lens
blind
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1996149736
Other languages
German (de)
Inventor
Fred Dipl Phys Ziegler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Daimler Benz Aerospace AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz Aerospace AG filed Critical Daimler Benz Aerospace AG
Priority to DE1996149736 priority Critical patent/DE19649736A1/en
Publication of DE19649736A1 publication Critical patent/DE19649736A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/006Solar simulators, e.g. for testing photovoltaic panels

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

The sun simulator simulates the sun with respect to its geometry and extra-terrestrial radiation intensity on a circular ray cross-section of approx. 200 mm diameter. The simulator is arranged in a casing and includes a standing xenon high-pressure lamp in a first focus of an elliptical mirror element and a blind in the second focus of the same. A lens is arranged in such way, that the sun blind and therefore the second focus of the mirror element are found in its focal plane. A spherical mirror reflects the xenon lamp head-down on itself. An adjustable blind can be exchanged with the sun blind, and enables a fine adjustment of the optical components of the simulator in the cold and in the warm condition.

Description

1. Technische Beschreibung1. Technical description 1.1 Aufbau des Simulators1.1 Structure of the simulator

Der Sonnensimulator erzeugt ein Strahlenbündel mit kreisförmigem Querschnitt von ca. 200 mm Durchmesser, das bezüglich Bestrahlungsstärke (1 Solarkonstante = 135 mW/cm2 extraterres­ trisch) Gleichmäßigkeit, spektraler Verteilung (sichtbar bis nahes Infrarot 380 nm bis ca. 1100 nm) und Kollimationswinkel (32 arcmin ± 0. 2 arcmin) der Sonnenstrahlung angenähert ist.The sun simulator generates a circular beam Cross-section of about 200 mm in diameter, the respect Irradiance (1 solar constant = 135 mW / cm2 extraterres tric) uniformity, spectral distribution (visible to near infrared (380 nm to approx. 1100 nm) and collimation angle (32 arcmin ± 0.2 arcmin) is approximated to solar radiation.

Die Anlage besteht aus folgenden Baugruppen:
The system consists of the following modules:

  • - Simulator (Skizze Nr. 1) mit Lampe (1), Zündgerät (2) und optischen Komponenten (3, 4, 5, 6)- Simulator (sketch No. 1) with lamp ( 1 ), ignitor ( 2 ) and optical components ( 3 , 4 , 5 , 6 )
  • - Vorschaltgerät- ballast
  • - Verbindungskabel- Connection cable
  • - Vorrichtung zur Lichtstromregelung- Luminous flux control device
  • - Absaugvorrichtung für forcierte Kühlung der Lampe- Suction device for forced cooling of the lamp
1.2 Optisches System1.2 Optical system

Das optische System ist in Skizze Nr. 2 dargestellt. Es besteht aus folgenden Bauteilen:
The optical system is shown in sketch No. 2. It consists of the following components:

  • - Kugelspiegel (1)- spherical mirror ( 1 )
  • - Xenon Kurzbogenlampe (2)- Xenon short arc lamp ( 2 )
  • - außerachsialer Ellipsoidspiegel (3)- extra-axial ellipsoid mirror ( 3 )
  • - Blende (4)- cover ( 4 )
  • - Objektiv (Achromat) (5)- lens (achromatic) ( 5 )
  • - spektrales Anpassungsfilter (6)- spectral adjustment filter ( 6 )

Die Xenon Kurzbogenlampe ist stehend angeordnet. Der Plasma- Lichtbogen zwischen ihren beiden Elektroden liegt einerseits im Krümmungsmittelpunkt des Kugelspiegels und andererseits im 1. Brennpunkt des Ellipsoidspiegels. Durch den Kugelspiegel wird der Lichtbogen kopfstehend in sich selbst abgebildet, wodurch eine gleichmäßigere Leuchtdichte des Lichtbogenbildes auf der Blende erreicht wird. Der Ellipsoidspiegel fokussiert die von der Xenonlampe ausgehende Strahlung in seinem 2. Brenn­ punkt, in dem auch die Blende angeordnet ist.The xenon short-arc lamp is arranged upright. The plasma There is an arc between their two electrodes in the center of curvature of the spherical mirror and on the other hand in 1. Focal point of the ellipsoid mirror. Through the spherical mirror the arc is displayed upside down in itself, which creates a more uniform luminance of the arc image is reached on the bezel. The ellipsoid mirror focuses the radiation emitted by the xenon lamp in its second lamp point at which the aperture is also arranged.

Die Blende steht andererseits in der Brennebene des nachfolgen­ den Objektives. Alle von einem Punkt der Blende ausgehenden di­ vergenten Strahlenbündel verlaufen hinter dem Objektiv parallel. The aperture is on the other hand in the focal plane of the follow the objective. All di starting from a point of the aperture emitted rays run parallel behind the lens.  

Der Durchmesser der Blende ist der Brennweite des Objektivs so angepaßt, daß alle hinter dem Objektiv austretenden Parallelbündel innerhalb eines Kegels mit einem Öffnungswinkel von 32 Bogenminuten liegen.The diameter of the aperture is the focal length of the lens adjusted so that all exiting behind the lens Parallel bundle within a cone with an opening angle of 32 arc minutes.

Dies ist derselbe Winkel unter dem auch die, in quasi­ unendlicher Entfernung am Himmel stehende Sonne, dem irdischen Beobachter erscheint.This is the same angle at which, in quasi Sun at infinite distance in the sky, the earthly one Observer appears.

Das außen am Objektiv angebrachte Anpassungsfilter hat die Aufgabe, die spektrale Verteilung der simulierten Strahlung dem Sonnenspektrum möglichst gut anzugleichen.The adjustment filter attached to the outside of the lens has the Task, the spectral distribution of the simulated radiation Adjust the sun spectrum as well as possible.

Insbesondere müssen Emissionsmaxima der Xe-Lampe zwischen 800 nm und 840 nm sowie zwischen 860 nm und 1000 nm gedämpft werden.In particular, emission maxima of the Xe lamp must be between 800 nm and 840 nm and between 860 nm and 1000 nm can be attenuated.

Durch die Verwendung des aus Aluminium hergestellten außer­ achsialen Ellipsoidspiegelsegments (Metalloptik) wird der Simulator besonders kompakt.By using the exception made of aluminum the axial ellipsoid mirror segment (metal optics) Simulator particularly compact.

Lichtstromregelung:
Eine Fotozelle, die am Rand in den Simulatorausgangsstrahl eintaucht, mißt den Lichtstrom und hält ihn über einen Regel­ kreis im Vorschaltgerät durch Regelung des Lampenstromes auf einem einstellbaren Wert konstant.
Luminous flux control:
A photocell, which dips into the simulator output beam, measures the luminous flux and keeps it constant via a control circuit in the ballast by regulating the lamp current to an adjustable value.

1.3 Stromversorgung1.3 Power supply

Zur Stromversorgung dient ein primärgetaktetes Netzvorschalt­ gerät mit integrierter Lichtstromregelung. Jede beliebige Stromstärke zwischen 0 und 160 Ampere kann am Gerät eingestellt werden.A primary clocked mains ballast is used for the power supply device with integrated luminous flux control. Any one Current between 0 and 160 amps can be set on the device will.

1.4 Mechanische Schnittstellen1.4 Mechanical interfaces

Im Boden des Lampenhauses befinden sich in der Nähe des Simulatorschwerpunktes zwei Lochkreise zur Befestigung des Simulators auf einem Stativ.In the floor of the lamp house are near the Simulator focus two bolt circles for fastening the Simulator on a tripod.

Zusätzlich sind in der Bodenplatte des Lampenhauses drei Füße mit Pendelauflage eingeschraubt auf die der Simulator auf einem Tisch abgesetzt werden kann.In addition, there are three feet in the base plate of the lamp house with pendulum support screwed onto the simulator on one Table can be set down.

Um den Zugang zu den in der Bodenplatte liegenden Justier­ schrauben zu gewährleisten, muß die Aufstellung in ausreichender Höhe über dem Tisch erfolgen.To access the adjustment located in the base plate To ensure screws, the installation must be sufficient Height above the table.

Auf der Oberseite des Lampenhauses, direkt über der Lampe, ist ein Absaugstutzen angebracht. An diesem muß über einen flexiblen Schlauch von 200 mm Durchmesser eine Absauganlage zur forcierten Kühlung der Lampe angeschlossen werden. Die Absaugleistung muß so hoch sein, daß die Windgeschwindigkeit am Lampenäquator in 5 mm Abstand mindestens 5 m/sec beträgt. In diesem Fall ist sichergestellt, daß die maximal zulässige Sockeltemperatur der Lampe 230°C nicht überschreitet.On the top of the lamp house, just above the lamp, is a suction nozzle attached. This must have a flexible Hose of 200 mm diameter an extraction system for forced Cooling of the lamp can be connected. The suction power must be so high that the wind speed at the lamp equator in 5 mm distance is at least 5 m / sec. In this case ensures that the maximum permissible base temperature of the Lamp does not exceed 230 ° C.

Die abgesaugte Luft ist aufgrund einer Spezialbeschichtung des Lampenkolbens ozonarm. The extracted air is due to a special coating of the Lamp bulb low in ozone.  

1.5 Justierelemente und Justierverfahren1.5 Adjustment elements and adjustment procedures 1.5.1 Justierelemente1.5.1 Adjustment elements

  • 1. Das Objektiv ist relativ zur Blende in achsialer Richtung justierbar.1. The lens is relative to the aperture in the axial direction adjustable.
  • 2. Die Blende kann ebenfalls in achsialer Richtung relativ zum Objektiv und zum Ellipsoidspiegel verstellt werden.2. The aperture can also be in the axial direction relative to Objective and to be adjusted to the ellipsoid mirror.
  • 3. Die Ellipsoidspiegelhalterung enthält je einen Translations­ versteller in lateraler und achsialer Richtung sowie zwei Rotationsversteller um zwei senkrecht zur Simulatorachse liegende Achsen.3. The ellipsoid mirror holder contains one translation each adjusters in the lateral and axial direction as well as two Rotation adjuster around two perpendicular to the simulator axis lying axes.
  • 4. Zusammen mit der Lampenhalterung kann die Lampe zum Justieren um zwei horizontale Achsen gekippt und zusätzlich in verti­ kaler Richtung verschoben werden.4. Together with the lamp holder, the lamp can be adjusted tilted around two horizontal axes and additionally in verti cal direction are shifted.
  • 5. Die Kugelspiegelhalterung enthält je einen Translations­ versteller in lateraler und achsialer Richtung sowie einen Rotationsversteller um eine senkrechte Achse. Die gesamte Halterung kann außerdem um zwei horizontale Achsen gekippt und zusätzlich in vertikaler Richtung verschoben werden.5. The spherical mirror holder contains one translation each adjuster in the lateral and axial direction as well as a Rotation adjuster around a vertical axis. The whole Bracket can also be tilted around two horizontal axes and also be moved in the vertical direction.

Alle genannten Verstellvorrichtungen sind bei geschlossenem Lampenhaus von außen zugänglich. Die Betätigung erfolgt ent­ weder von der Bodenplatte her oder durch kleine Öffnungen in den Wänden des Lampenhauses, die mit Klappen abgedeckt sind.All adjustment devices mentioned are closed Lamp house accessible from the outside. The operation takes place ent neither from the base plate nor through small openings in the walls of the lamp house, which are covered with flaps.

1.5.2 Justierverfahren1.5.2 Adjustment procedure

Nach mechanischer Vorjustage der Optikkomponenten mit Hilfe von Referenzmarken, erfolgt eine innere Feinjustage des Simulators im kalten Zustand, d. h. mit ausgeschalteter Lampe, bei offenem Gehäuse.After mechanical pre-adjustment of the optical components with the help of Reference marks, there is an internal fine adjustment of the simulator when cold, d. H. with lamp switched off, with open Casing.

Dieser kalten "Feinjustage" folgt eine warme "Feinjustage" bei geschlossenem Gehäuse wobei Bewegungen der Optikkomponenten durch die kleinen, abdeckbaren Öffnungen in den Wänden des Simulatorgehäuses bzw. durch die Justierschrauben in der Bodenplatte des Simulators bewerkstelligt werden können.This cold "fine adjustment" is followed by a warm "fine adjustment" closed housing with movements of the optical components through the small, coverable openings in the walls of the Simulator housing or by adjusting screws in the Base plate of the simulator can be accomplished.

Für die kalte Feinjustage wird anstatt der Originalsonnenblende eine spezielle Justierblende verwendet. Diese ermöglicht, trotz gleicher Blendenöffnung und -lage eine Beobachtung des Umfeldes der Blendenebene, die ja - bei richtiger Justage - mit der Bildebene des Ellipsoids identisch ist.For the cold fine adjustment instead of the original sun visor uses a special adjustment panel. This enables, despite same aperture and position an observation of the environment the aperture level, which - with correct adjustment - with the Image plane of the ellipsoid is identical.

Die Blendenebene kann nun durch das Simulatorobjektiv, mit dem Auge oder mit einer Videokamera, wie durch eine Lupe vergrößert betrachtet werden.The aperture level can now be changed using the simulator lens Eye or with a video camera, as if magnified by a magnifying glass to be viewed as.

Dadurch ist es möglich sowohl das vom Ellipsoidspiegel ent­ worfene Bild der Lampenkathode als auch das vom sphärischen Spiegel entworfene kopfstehende Kathodenbild so einzustellen, daß beide knapp außerhalb des Blendenrandes zu liegen kommen.This makes it possible for both the ellipsoid mirror cast image of the lamp cathode as well as that of the spherical Mirror-designed upside down cathode image to adjust that both come to lie just outside the edge of the aperture.

Auch die Positionierung des Lampenbildes in achsialer Richtung so, daß die Lampenbilder in der Blendenebene liegen, kann mit Hilfe der Justierblende erfolgen. Also the positioning of the lamp image in the axial direction so that the lamp pictures are in the aperture plane, can with With the help of the adjustment panel.  

Das Lampenbild muß in diesem Falle beim Hin- und Her- bzw. Auf- und Abbewegen des Auges oder der Videokamera vor dem Simulatorobjektiv relativ zur Blende am selben Ort stehen bleiben.In this case, the lamp image must be moved back and forth or Moving the eye up or down or the video camera in front of the Simulator lens in the same location relative to the aperture stay.

Nach Schließen des Lampenhauses kann nun eine erste warme Feinjustage - immer noch mit der Justierblende - erfolgen. Zu diesem Zweck werden die beiden Lichtbogenbilder, die vom Ellipsoidspiegel und vom sphärischen Rückspiegel entworfen werden, mit Hilfe starker Graufilter beobachtet.After closing the lamp house, a first warm one can now Fine adjustment - still with the adjustment panel. For this purpose, the two arcing pictures, which are from Ellipsoid mirror and designed from the spherical rear-view mirror are observed with the help of strong gray filters.

Die Einstellkriterien sind Lage der Blendenöffnung nahe der Lampenkathode und Vignettierungsfreiheit im gesamten Ausgangsstrahl.The setting criteria are the position of the aperture near the Lamp cathode and freedom from vignetting throughout Output beam.

Danach wird die Justierblende gegen die Sonnenblende ausge­ tauscht. Die letzte Feinjustage erfolgt nun mittels einer Photozelle, die im Simulatorstrahl bewegt wird so, daß eine über den Strahlquerschnitt möglichst gleichmäßige Lichtver­ teilung erzielt wird.Then the adjustment panel is pushed out against the sun visor swaps. The last fine adjustment is now carried out using a Photo cell that is moved in the simulator beam so that a Light distribution as uniform as possible over the beam cross-section division is achieved.

Claims (1)

Sonnensimulator zur Simulation der Sonne bezüglich Geometrie und extraterrestrischer Bestrahlungsstärke auf einem kreisförmigen Strahlquerschnitt von ca. 200 mm Durchmesser, in einem Gehäuse
  • - mit einer stehend angeordneten Xenon-Hochdrucklampe im ersten Brennpunkt eines außerachsialen Ellipsoidspiegelsegments und einer Blende im zweiten Brennpunkt desselben
  • - mit einem Objektiv (Achromat), derart angeordnet, daß sich die Sonnenblende und damit der zweite Brennpunkt des Ellipsoid­ spiegels in dessen Brennebene befinden
  • - mit einem sphärischen Spiegel (Rückspiegel), der die Xenon- Lampe kopfstehend in sich selbst abbildet
  • - mit einer Justierblende, die gegen die Sonnenblende ausge­ tauscht werden kann und mit welcher, gemäß dem oben genannten Verfahren unter Verwendung des Simulatorobjektives als Lupe, eine Feinjustage der optischen Komponenten des Simulators im kalten und im warmen Zustand ermöglicht wird.
Sun simulator for simulating the sun with regard to geometry and extraterrestrial irradiance on a circular beam cross section of approx. 200 mm in diameter in a housing
  • - With a standing xenon high-pressure lamp in the first focal point of an extra-axial ellipsoid mirror segment and an aperture in the second focal point of the same
  • - With a lens (achromatic), arranged such that the sun visor and thus the second focal point of the ellipsoid mirror are in its focal plane
  • - With a spherical mirror (rearview mirror), which shows the xenon lamp upside down in itself
  • - With an adjustment panel that can be exchanged for the sun visor and with which, according to the above method using the simulator lens as a magnifying glass, fine adjustment of the optical components of the simulator is possible in the cold and in the warm state.
DE1996149736 1996-11-30 1996-11-30 Sun simulation installation with elliptical mirror element Withdrawn DE19649736A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996149736 DE19649736A1 (en) 1996-11-30 1996-11-30 Sun simulation installation with elliptical mirror element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996149736 DE19649736A1 (en) 1996-11-30 1996-11-30 Sun simulation installation with elliptical mirror element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19649736A1 true DE19649736A1 (en) 1998-06-04

Family

ID=7813266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1996149736 Withdrawn DE19649736A1 (en) 1996-11-30 1996-11-30 Sun simulation installation with elliptical mirror element

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19649736A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1985305U (en) * 1968-02-02 1968-05-16 Licentia Gmbh SOLAR SIMULATOR.
DE1472059A1 (en) * 1964-02-18 1969-11-13 Anciens Etablissements Barbier Condenser device for radiation
DE1772548A1 (en) * 1968-05-31 1971-03-25 Licentia Gmbh Arrangement for replicating sunlight
DE2122122A1 (en) * 1970-05-11 1971-11-25 Westinghouse Electric Corp Short arc lamp
EP0183921A2 (en) * 1984-11-29 1986-06-11 Wacom Co., Ltd. Solar simulator
DE8903260U1 (en) * 1988-06-20 1989-05-11 Jenoptik Jena Gmbh, Ddr 6900 Jena, Dd
US5217285A (en) * 1991-03-15 1993-06-08 The United States Of America As Represented By United States Department Of Energy Apparatus for synthesis of a solar spectrum

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1472059A1 (en) * 1964-02-18 1969-11-13 Anciens Etablissements Barbier Condenser device for radiation
DE1985305U (en) * 1968-02-02 1968-05-16 Licentia Gmbh SOLAR SIMULATOR.
DE1772548A1 (en) * 1968-05-31 1971-03-25 Licentia Gmbh Arrangement for replicating sunlight
DE2122122A1 (en) * 1970-05-11 1971-11-25 Westinghouse Electric Corp Short arc lamp
EP0183921A2 (en) * 1984-11-29 1986-06-11 Wacom Co., Ltd. Solar simulator
DE8903260U1 (en) * 1988-06-20 1989-05-11 Jenoptik Jena Gmbh, Ddr 6900 Jena, Dd
US5217285A (en) * 1991-03-15 1993-06-08 The United States Of America As Represented By United States Department Of Energy Apparatus for synthesis of a solar spectrum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19851000C2 (en) Projection arrangement
DE2717233C2 (en)
DD245502B1 (en) PROJECTOR FOR FIXSTERN PROJECTION
WO2004023185A1 (en) Camera adapter for optical devices, in particular microscopes
EP3722664A1 (en) Light module for a motor vehicle headlight
DE19649736A1 (en) Sun simulation installation with elliptical mirror element
DE838511C (en) Micro projector
DE721942C (en) microscope
DE19824917A1 (en) Back projection apparatus for projecting image onto screen
CH670041A5 (en)
DE718642C (en) Box-like projection device
EP2270391B1 (en) Installation method for lighting devices
WO2006009792A2 (en) Projection microscope
DE439557C (en) Device for projecting stars onto a spherical projection screen
DE609657C (en) Adjustment device for the mirror reflector of projectors arranged in a ring-shaped frame, in particular for sky projection
DE522643C (en) Process for the production of projection images, in particular for stage purposes
DE202008005376U1 (en) Planetarium projector with one or more beam paths for the representation of fixed stars
DE3714180A1 (en) Writing projector having a planar light source for transmitted light projection
DE380103C (en) Device for simultaneous photographic recording of an object in the beam path of the lens and an object lying outside it
DE4208222A1 (en) Automatic photographic system for stationary objects - uses camera and lamp system for illuminating object including at least one floodlight and flashlight unit as components and associated voltage supply units
DE2102649C3 (en) Profile template changeable device
CH695915A5 (en) Device for optical recording of an object.
DE2439820A1 (en) Floor or ceiling mounted microscope for micro-surgery - can be focused without microscope movement
EP1001210A1 (en) Imaging system for a projector with alterable focal length for use in stage or studio lighting
DE1572711C (en) Stereo photogrammetric device

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 8099

8130 Withdrawal