Brevet FR2035103A1 — publié le 19701218

La présente invention concerne un dispositif de simulation de la répartition dtintensité et de la divergence du rayonnement solaire extra-terrestre à l'aide de lampes à décharge dans un gaz, avec suppression totale ou partielle du rayonnement des électrodes, genant pour la simulation De tels dispositifs, egalement appelés simulateurs solaires, servent notamment à l'essai de photopiles utilisées comme générale photoélectriques en navigation spatiale. Ces simulateurs solaires doivent, tout en éclairant la surface d'essai d'une façon aussi régulière que possible, émettre une lumière dont la distribution spectrale est aussi semblable que possible à celle de la lumière solaire extra-terrestre, pour un faisceau rigoureusement parallèle. Les simulateurs solaires connus ne permettent pas jusqu a présent de satisfaire également à ces conditions. Dans un dispositif connu de simulation de la tourbe de Johnson", qui reproduit la distribution spectrale de la lumière solaire extra-terrestre, la source lumineuse est constituée par une lampe au xénon et une lampe au tungstène (article de Donald Bickler o"The simulation of Solar radiation in solar Energy, 6, n02, 1962, p 64-68). Le domaine spectral des deux lampes ne convenant pas pour la simultation est totalement ou partiellement supprimé par filtrage, avant que la lumière n1 atteigne un plan de pondération.Un inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que les faisceaux des deux sources lumineuses ne sont pas parallèles et ne tombent donc pas verticalement sur le plan pondération. Un autre dispositif de simulation de la lumière solaire, dérivant du précédent, a également été proposé (demande de brevet allemand NO P 1597966.5). Des miroirs à lumière froide font tomber les faisceaux de deux sources lumineuses perpendiculairement sur un plan de pondération. On obtient alertes ainsi une bonne adaptation à-la courbe de Johnson, mais ce dispositif est relativement coûteux. Un autre dispositif a été proposé (demande de brevet allemand n" P 16 22 009.0), dans lequel un miroir parabolique, dont le plan image contient un diaphragme pour l'élimination du rayonnement des électrodes de la lampe à décharge dans un gaz, est placé sur le trajet du faisceau d'un premier miroir parabolique servant de réflecteur à cette lampe, et un troisième miroir parabolique est prévu derrière le diaphragme, sur le trajet du faisceau, pour réfléchir les rayons sur un plan de pondération. Les miroirs paraboliques ne permettent dans ce dernier cas qu'un éclairement très irrégulier et peu intense de la surface d'essai. L'invention a pour objet un dispositif évitant ces inconvénients satisfaisant également bien aux trois conditions citées et permettant notamment un trajet parallèle de la lumière émise. Selon une particularité essentielle de l'invention, la lampe à décharge dans un gaz est disposée au foyer-objet et un diaphragme éliminant le rayonnement IR est disposé au foyer-image d'un miroir ellipsoidal, constituant le miroir principal et dont le faisceau traverse une première lentille collimatrice, qui forme l'image du diaphragme et dont le plan image contient une seconde lentille collimatrice à grande distance focale, et un dispositif mélangeur de lumibrezest monté après la première lentille collimatrice, ledit dispositif étant constitué de façon connue par un système de lentilles collimatrices et un système de lentilles de champ comportant chacun au moins six lentilles en quartz , et le système de lentille de champ étant placé dans le plan focal de la seconde lentille collimatrice. L'invention présente notamment les avantages suivants: les deux lentilles collimatrices prévues assurent un parallélisme très précis du faisceau qui, en liaison avec les avantages du dispositif mélangeur de lumière généralement appelé "principe de rayonnement de Köhler" permet une très bonne simulation solaire. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et de la figure unique, qui représente un simulateur solaire en plan. Dans un bottier 1, un miroir ellipsoidal non représenté, au foyer-objet duquel se trouve la lampe à décharge dans un gaz, et de préférence une lampe au xénon haute pression, est disposé verticalement au-dessous d'un miroir plan de renvoi 2. Un diaphragme 3, éliminant le rayonnement gênant des électrodes (rayonnement IR), est disposé au foyer-image de ce miroir ellipsoidal constituant le miroir principal. L'adaptation du rayonnement du simulateur au rayonnement solaire extra-terrestre est assurée dans les parties visible et ultraviolette du domaine spectral optique par des couches filtrantes, déposées de préférence par vaporisation sur les faces des lentilles ou des miroirs plans. Une première lentille collimatrice 4 forme l'image du plan du diaphragme 3, à une grande distance de ce dernier,- dans un plan contenant une seconde lentille collimatrice 6. Après la première lentille collimatrice 4, le faisceau traverse un dispositif mélangeur de lumière 5, constitué par un système de lentilles collimatrices et un système de lentilles de champ. Chacun de ces deux systèmes est constitué par au moins six lentilles en quartz, disposées dans un plan.Les miroirs plans 7 dévient le faisceau de façon à permettre la constitution d'un dispositif d'encDmbrenent réduit. Une bonne adaptation du rayonnement du simulateur à la distribution spectrale du rayonnement solaire extra-terrestre est obtenue de façon connue par des couches filtrantes sur le trajet du faisceau et par le diaphragme 3. L'éclairement régulier de la surfaced'essai et le faisceau parallèiesont obtenus dans le dispositif selon l'invention par ltemploi combiné du dispositif mélangeur de lumière 5 connu et des deux lentilles collimatrices 4 et 6.La se conde lentille collimatrice 6 se trouve dans leianissge dl plan du diaphragme,dont l'image est formée par la première lentille collimatrice 4, tandis que le dispositif mélangeur de lumière 5 est disposé sur le trajet du faisceau, après la première lentille collimatri ce 4, de façon que son système de lentilles de champ se trouve dans le plan focal de la seconde lentille collimatrice 6. Par suite de la grande distance séparant le dispositif mélangeur de lumière 5 de la seconde lentille collimatrice 6, le faisceau ne présente qu'unie divergence négligeable tout en éclairant régulièrement la surface d'essai. Un dispositif de simulation du rayonnement solaire extraterrestre selon l'invention permet d'obtenir une divergence du faisceau de t 10, pour une régularité d'éclairement de la surface d'essai de + 2%. R E V E N D I C A T I O N Dispositif de simulation de la distribution d'intensité et de la divergence du rayonnement solaire extra-terrestre à l'aide de lampes à décharge dans un gaz, avec suppression totale ou partielle du rayonnement des électrodes des lampes gênant pour la simulation ledit dispositif étant caractérisé en çe que la lampe à décharge dans un gaz est disposée au foyer-objet et un diaphragme éliminant le rayonnement IR est disposé au foyer-image d'un miroir ellipsoidal constituant le miroir principal et dont le faisceau traverse une première lentille eollimatrice, qui forme l'image du plan du diaphragme et dont le plan-image contient une seconde lentille collimatrice à grande distance focale, et. un dispositif mélangeur de lumière est monté après la première lentille collimatrice, ledit dispositif mélangeur étant constitué de façon connue par un système de lentilles collimatrices et un système de lentilles de champ comportant chacun au moins 6 lentilles en quartz, et le système de lentilles de champ étant disposé dans le plan focal de la seconde lentille cQlimatrice.