(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池の試験に適したソーラシミュレータを提供する。【解決手段】ランプモジュール１４のアレイを含むソーラシミュレータであって、アレイ内の各ランプモジュールは、光を生成するように構成されたランプ２０、入力端部４０及び出力端部４２を有するホモジナイザ２４、ホモジナイザの入力端部上に集光するように配置されたビーム発散レンズ２２、及びホモジナイザの出力端部からの光を受け取って対象平面上に光を映し出すように配置された結像レンズ２６を含む。【選択図】図２
2014207228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプモジュール（１４）のアレイ（２１）を備えるソーラシミュレータ（１０）であって、前記アレイの各ランプモジュールは、
光を生成するように構成されたランプ（２０）と；
入力端部（４０）及び出力端部（４２）を有するホモジナイザ（２４）と；
前記ホモジナイザの前記入力端部上に前記光を集光するように配置されたビーム発散レンズ（２２）と；
前記ホモジナイザの前記出力端部からの前記光を受け取って、対象平面上（１６）に前記光を映し出すように配置された結像レンズ（２６）と
を備えるソーラシミュレータ（１０）。
【請求項２】
前記光はフルスペクトル光である、請求項１に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項３】
前記ランプ（２０）は、キセノンアークランプ及びクリプトンアークランプのうちの少なくとも１つを備える、請求項１又は２に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項４】
前記ランプ（２０）によって生成された前記光は初期強度を有し、前記初期強度は可変である、請求項１から３のいずれか一項に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項５】
前記ランプ（２０）は電源（３４）に電気的に結合されており、前記電源は可変電圧／電流装置（３６）によって遮断される、請求項４に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項６】
前記ホモジナイザ（２４）は前記入力端部（４０）近傍に拡散器（４６）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項７】
前記ホモジナイザ（２４）の前記出力端部（４２）は研磨された表面（４８）を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項８】
前記アレイ（１２）内の各ランプモジュール（１４）は、前記結像レンズ（２６）と前記対象平面（１６）との間に配置された絞り（３０）をさらに備え、前記絞りは電動式である、請求項１から７のいずれか一項に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項９】
前記アレイ（１２）内の各ランプモジュール（１４）はスペクトルフィルタ（２８）をさらに備え、前記アレイ内の少なくとも１つのランプモジュール（１４Ａ）の前記スペクトルフィルタは実質的にフルスペクトルの照明を提供するように構成されており、かつ前記アレイ内の少なくとも１つの別のランプモジュール（１４Ｂから１４Ｇ）は特定帯域の照明を提供するように構成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのランプモジュール（１４Ａ）は前記アレイ（１２）内の実質的に中央に配置されており、前記少なくとも１つの別のランプモジュール（１４Ｂから１４Ｇ）は前記アレイの外周近傍に配置されている、請求項９に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項１１】
前記アレイ内の少なくとも１つの別のランプモジュール（１４Ｂから１４Ｇ）は、赤色帯の照明、橙色帯の照明、黄色帯の照明、青色帯の照明、藍色帯の照明及び紫色帯の照明のうちの１つを提供するように構成されている、請求項９又は１０に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項１２】
ランプモジュール（１４）の前記アレイ（１２）は、
第１のランプモジュール（１４Ａ）であって、
第１の光を生成するように構成された第１のランプ（２０）と；
前記第１の光を受け取って実質的にフルスペクトルの光を出力するように配置された第１のスペクトルフィルタ（２８）と；
第１の入力端部（４０）及び第１の出力端部（４２）を有する第１のホモジナイザ（２４）と；
前記第１のホモジナイザの前記第１の入力端部上に前記フルスペクトル光を集光するように配置された第１のビーム発散レンズ（２２）と；
前記第１のホモジナイザの前記第１の出力端部からの前記フルスペクトル光を受け取って、対象平面上に前記フルスペクトル光を映し出すように配置された第１の結像レンズ（２６）と；
前記第１の結像レンズと前記対象平面との間に配置された第１の絞り（３０）と
を備える第１のランプモジュール（１４Ａ）と：及び、
第２のランプモジュール（１４Ｂから１４Ｇ）であって、
第２の光を生成するように構成された第２のランプ（２０）と；
前記第２の光を受け取って特定の非フルスペクトル帯域の光を出力するように配置された第２のスペクトルフィルタ（２８）と；
第２の入力端部（４０）及び第２の出力端部（４２）を有する第２のホモジナイザ（２４）と；
前記第２のホモジナイザの前記第２の入力端部上に前記特定帯域の光を集光するように配置された第２のビーム発散レンズ（２２）と；
前記第２のホモジナイザの前記第２の出力端部からの前記特定帯域の光を受け取って、前記対象平面上に前記特定帯域の光を映し出すように配置された第２の結像レンズ（２６）と；
前記第２の結像レンズと前記対象平面との間に配置された第２の絞り（３０）と
を備える第２のランプモジュール（１４Ｂから１４Ｇ）と：
を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項１３】
前記第１の絞り（３０）及び前記第２の絞り（３０）を制御するように構成された制御装置（３８）をさらに備える、請求項１２に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項１４】
前記第１のランプ（１４Ａ）及び前記第２のランプ（１４Ｂから１４Ｇ）に供給される電気エネルギーを制御するように構成された制御装置（３８）をさらに備える、請求項１２又は１３に記載のソーラシミュレータ（１０）。
【請求項１５】
ランプモジュール（１４）のアレイ（１２）を使用して対象平面（１６）を照明するための方法（１００）であって、前記アレイ内の各ランプモジュールは強度を有する光を出力し、前記出力光はフルスペクトル光及び特定の非フルスペクトル帯域の光のうちの１つであり、前記方法は、
前記アレイ内の各ランプモジュールからの前記光を関連するホモジナイザ（２４）に通す（１０４）ステップと；
前記対象平面上に前記アレイ内の各ランプモジュールからの前記均質化された光を映し出す（１０６）ステップと；
前記アレイ内の各ランプモジュールからの前記光の前記強度を制御する（１０８）ステップと
を含む、方法（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は照明に関し、より具体的には人工太陽照明に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光起電力効果により太陽のエネルギーを有用な電気エネルギーに変換する。現在の多接合太陽電池は、軽量であるという利点が加わったことにより、従来のシリコン太陽電池よりはるかに高い効率で動作する。したがって、太陽電池により、様々な地球的及び宇宙的用途に適した、信頼性の高い、軽量で持続可能な電気エネルギー源が提供される。
【０００３】
太陽電池の設計及び製造時には、発電及び全体的な動作効率の試験を頻繁に行うことが必要となる。太陽電池を試験するための１つの選択肢は、あたかも太陽電池が配置されているかのように、自然の太陽光に太陽電池を曝すことである。しかしながら、様々な理由により、試験用の太陽電池を自然太陽光に曝すことは実際的でない（または実行自体が不可能な）ことが多い。
【０００４】
そのため、自然太陽光による太陽電池試験の代替物として、ソーラシミュレータが開発されてきた。有利には、ソーラシミュレータは、制御された実験室条件下で、太陽電池の室内試験を効率化する。
【０００５】
残念なことに、従来のソーラシミュレータの多くが作り出す照明領域は限られているため、大型の太陽電池及び太陽電池アレイの試験には適していない。さらに、従来のソーラシミュレータによって作り出される照明は、自然太陽光のスペクトル分布に類似してはいるが、多くの場合、スペクトル分布の不一致及び生成される照明の空間的非一様性により、試験結果を損なうことがある。より正確なスペクトル分布及びより大きな空間的一様性を有するソーラシミュレータは、一般的に大型で、連続運転しなければならないため、ランプ寿命が比較的短い。
【０００６】
そのため、当業者は、人工太陽照明の分野において研究開発の努力を続けている。
【発明の概要】
【０００７】
１つの実施形態では、開示されているマルチランプソーラシミュレータはランプモジュールのアレイを含むことがあり、アレイ内の各ランプモジュールは、光を生成するように構成されたランプ、入力端部及び出力端部を有するホモジナイザ、ホモジナイザの入力端部上に集光するように配置されたビーム発散レンズ、及びホモジナイザの出力端部からの光を受け取って対象平面上に光を映し出すように配置された結像レンズを含む。
【０００８】
別の実施形態では、開示されているマルチランプソーラシミュレータはランプモジュールのアレイを含むことがあり、アレイ内の各ランプモジュールは、光を生成するように構成されたランプ、光を受け取ってフルスペクトル光又は特定の帯域内の光を出力するように配置されたスペクトルフィルタ、入力端部及び出力端部を有するホモジナイザ、ホモジナイザの入力端部上にフィルタ処理した光を集光するように配置されたビーム発散レンズ、ホモジナイザの出力端部からの光を受け取って対象平面上に光を映し出すように配置された結像レンズ、及び対象平面上まで通過する光の割合を制御するように配置された絞りを含む。
【０００９】
別の実施形態では、開示されているマルチランプソーラシミュレータは、少なくとも第１のランプモジュールと第２のランプモジュールを含みうる。第１のランプモジュールは、第１の光を生成するように構成された第１のランプ、第１の光を受け取って実質的にフルスペクトル光を出力するように配置された第１のスペクトルフィルタ、第１の入力端部及び第１の出力端部を有する第１のホモジナイザ、第１のホモジナイザの第１の入力端部上にフルスペクトル光を集光するように配置された第１のビーム発散レンズ、第１のホモジナイザの第１の出力端部からのフルスペクトル光を受け取って対象平面上にフルスペクトル光を映し出すように配置された第１の結像レンズ、第１の結像レンズと対象平面との間に配置された第１の絞りを含みうる。第２のランプモジュールは、第２の光を生成するように構成された第２のランプ、第２の光を受け取って特定帯域の光を出力するように配置された第２のスペクトルフィルタ、第２の入力端部及び第２の出力端部を有する第２のホモジナイザ、第２のホモジナイザの第２の入力端部上に特定帯域の光を集光するように配置された第２のビーム発散レンズ、第２のホモジナイザの第２の出力端部からの特定帯域の光を受け取って対象平面上に特定帯域の光を映し出すように配置された第２の結像レンズ、第２の結像レンズと対象平面との間に配置された第２の絞りを含みうる。
【００１０】
さらに別の実施形態においては、対象平面の照明方法が開示される。この方法は、（１）アレイ内の各ランプモジュールがある強度を有する光を出力し、その出力光はフルスペクトル光又は特定帯域の光であるランプモジュールのアレイを提供するステップ；（２）各ランプモジュールからの光をホモジナイザに通すステップ；（３）各ランプモジュールからの均質化された光を対象平面上に映し出すステップ；及び（４）各ランプモジュールからの光の強度を制御するステップを含みうる。
【００１１】
開示されているマルチランプソーラシミュレータ及び方法の他の実施形態は、後述の詳細な説明、添付図面及び請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】対象平面の照明を示す、本開示のマルチランプソーラシミュレータの一実施形態の概略図である。
【図２】図１のマルチランプソーラシミュレータの１個のランプモジュールの詳細な概略図である。
【図３】対象平面の照明を示す、本開示のマルチランプソーラシミュレータの別の実施形態の概略図である。
【図４】本開示のマルチランプソーラシミュレータのさらに別の実施形態の概略図である。
【図５】対象平面を照明するための本開示の方法の一実施形態を図解するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照すると、本開示のマルチランプソーラシミュレータの一実施形態は、一般的に１０で示されるが、ランプモジュール１４のアレイ１２を含みうる。ランプモジュール１４は、対象平面上に集光されてもよく、対象平面を照明してもよい。
【００１４】
図２を参照すると、アレイ１２（図１）の各ランプモジュール１４は、ランプ２０、ビーム発散レンズ２２、ホモジナイザ２４及び結像レンズ２６を含みうる。加えて、ランプモジュール１４は、スペクトルフィルタ２８及び／又は絞り３０を含んでもよい。
【００１５】
ランプ２０は、ランプモジュール１４に関連付けられた光（図２の矢印で示される）を生成してもよい。光は初期強度を有してもよい。ランプ２０は、ランプ２０から生成された光を対象の方向に投射するように構成された鏡３２を含みうる。
【００１６】
ランプ２０は、赤外線から紫外線までの範囲に重なるスペクトルを有する任意の好適な光源であってもよい。１つの具体的な構造物の中では、ランプ２０はフルスペクトル光（すなわち、赤外線近傍から近紫外線近傍までの電磁スペクトルを実質的に網羅する光）を生成することが可能な光源であってもよい。限定するものではないが、１つの具体的な実施例として、ランプ２０はキセノンアークランプで、約６０００度Ｋから約６５００度Ｋの色温度を有してもよい。限定するものではないが、別の具体的な実施例として、ランプ２０はクリプトンアークランプで、約５５００度Ｋから約６０００度Ｋの色温度を有してもよい。
【００１７】
ランプ２０は、バッテリー又は配電網などの電源３４から電気エネルギーを受け取ることができる。電源３４は、アレイ１２（図１）内の各ランプモジュールが電力供給される共有電源であってもよい。代替的には、各ランプモジュール１４のランプ２０は、独自に指定された電源を有してもよい。
【００１８】
調光器スイッチなどの可変電圧／電流装置３６は、ランプ２０に供給される電力、従って、ランプ２０によって生成される光の初期強度を制御することができる。可変電圧／電流装置３６は、手動装置であってもよく、又は代替的に、制御装置３８（例えば、コンピュータ）によって制御されてもよい。アレイ１２（図１）内の各ランプモジュール１４は、１つのランプモジュール１４のランプ２０に供給される電力がアレイ１２内の他のランプモジュールとは独立に制御されるように、独自に指定された可変電圧／電流装置３６を有してもよい。
【００１９】
スペクトルフィルタ２８は、ランプ２０によって生成される光を受け取ってフィルタ処理するように配置されてもよい。様々なスペクトルフィルタ２８が使用されうる。１つの実施例では、スペクトルフィルタ２８は、フルスペクトル光（すなわち、赤外線近傍から近紫外線近傍までの電磁スペクトルを実質的に網羅する光）を提供するように、ランプ２０によって生成される光をフィルタ処理してもよい。別の実施例では、スペクトルフィルタ２８は、電磁スペクトル中の特定の非フルスペクトル帯域（例えば、赤色、青色）の範囲内の光を提供するように、ランプ２０によって生成された光をフィルタ処理してもよい。
【００２０】
使用されるスペクトルフィルタ２８の種類は、アレイ１２（図１）内のランプモジュール１４によって異なってもよい。所定のランプモジュール１４に対して使用されるスペクトルモジュール２８の種類の選択は、他の可能な要因の中で、シミュレータ１０の対象となる応用及びアレイ１２内でのランプの配置に依存することがある。
【００２１】
限定するものではないが、１つの実施例として、アレイ１２は、図３に示したように、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇの１９個のランプモジュールを含むことがある。ランプモジュール１４Ａ（アレイ１２内に合計５個）は、アレイ１２の中央に配置されてもよく、また、フルスペクトル照明を提供するスペクトルフィルタ２８（図２）を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｂ（アレイ１２内に合計２個）は、アレイ１２の外側（外周近傍）に互いに対向するように配置されてもよく、電磁スペクトルの赤色帯域（例えば、約６２０ｎｍから約７５０ｎｍまで）の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｃ（アレイ１２内に合計２個）は、アレイ１２の外側に互いに対向するように配置されてもよく、電磁スペクトルの橙色帯域（例えば、約５９０ｎｍから約６２０ｎｍまで）の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｄ（アレイ１２内に合計２個）は、アレイ１２の外側に互いに対向するように配置されてもよく、電磁スペクトルの黄色帯域（例えば、約５７０ｎｍから約５９０ｎｍまで）の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｅ（アレイ１２内に合計２個）は、アレイ１２の外側に互いに対向するように配置されてもよく、電磁スペクトルの緑色帯域（例えば、約４９５ｎｍから約５７０ｎｍまで）の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｆ（アレイ１２内に合計２個）は、アレイ１２の外側に互いに対向するように配置されてもよく、電磁スペクトルの青色帯域（例えば、約４５０ｎｍから約４９５ｎｍまで）の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｇ（アレイ１２内に合計２個）は、アレイ１２の外側（外周近傍）に互いに対向するように配置されてもよく、電磁スペクトルの紫色帯域（例えば、約３８０ｎｍから約４５０ｎｍまで）の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。
【００２２】
１９個のランプモジュール１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇは図３に示すように６角形のパターンで隙間なく組まれているが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、ランプモジュール１４の他のパターン及び組み合わせが使用できることを理解されたい。例えば、非対称で無作為な組み合わせも想定される。
【００２３】
さらに、ランプモジュール１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇは、上述のように電磁スペクトルの特定の可視帯域の光を提供するようにフィルタ処理されているが、赤外帯域（例えば、約１０００ｎｍから約７５０ｎｍまで）又は紫外帯域（例えば、約１００ｎｍから約３８０ｎｍまで）を提供するためのフィルタ処理も想定される。
【００２４】
限定するものではないが、別の実施例として、アレイ１２は、図４に示したように、１４Ｍ、１４Ｎ、１４Ｏ、１４Ｐ、１４Ｑ、１４Ｒ、１４Ｓの７個のランプモジュールを含むことがある。ランプモジュール１４Ｍは、アレイ１２の中央に配置されてもよく、また、フルスペクトル照明を提供するスペクトルフィルタ２８（図２）を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｎは、アレイ１２の外側に配置されてもよく、また、電磁スペクトルの赤色帯域の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｏは、アレイ１２の外側に配置されてもよく、また、電磁スペクトルの橙色帯域の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｐは、アレイ１２の外側に配置されてもよく、また、電磁スペクトルの黄色帯域の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｑは、アレイ１２の外側に配置されてもよく、また、電磁スペクトルの青色帯域の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｒは、アレイ１２の外側に配置されてもよく、また、電磁スペクトルの紫色帯域の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。ランプモジュール１４Ｓは、アレイ１２の外側に配置されてもよく、また、電磁スペクトルの藍色帯域の照明を提供するスペクトルフィルタ２８を含んでもよい。
【００２５】
再び図２を参照すると、ビーム発散レンズ２２は、ランプ２０によって生成された光をホモジナイザ２４の入力端部４０上に集光することができる。したがって、ビーム発散レンズ２２は、ホモジナイザ２４の入出力発散角を画定することができる。
【００２６】
ホモジナイザ２４は、ビーム発散レンズ２２からの光を受け取って、その光を空間的に再分配することができる。したがって、ホモジナイザ２４の出力端部４２は、実質的に均一な空間分布を有する光を出力することができる。
【００２７】
ホモジナイザ２４は、入力端部４０近傍（又は周辺）から出力端部４２近傍まで延在する導波管４４（又は、複数の導波管４４）を含んでもよい。導波管４４は全反射によって機能してもよく、又は好適な高反射コーティングで被覆されてもよい。拡散器４６は、入射光を回折するため、ホモジナイザ２４の入力端部４０の近傍に配置されてもよい。ホモジナイザ２４の出力端部４２は研磨された表面４８を含んでもよい。
【００２８】
結像レンズ２６はホモジナイザ２４の出力端部４２からの光を受け取って、対象平面１６（図１）上に光を映し出すことができる。当業者であれば、結像レンズ２６の焦点距離及び配置は、対象平面１６に映し出される光の拡大率を画定しうることを理解されたい。限定するものではないが、１つの具体的な実施例として、映し出される光は、対象平面１６上に約３０ｃｍ×約３０ｃｍの照明領域を有しうる。言うまでもなく、より小さな又はより大きな照明領域が実現されることもある。
【００２９】
結像レンズ２６から映し出される光は、途中の絞り３０を経由して対象平面１６まで通過することができる（図１）。絞り３０の口径Ｆは操作可能で、対象平面１６上に投影されて映し出される光の割合を制御することができる。具体的には、絞り３０は、開放されると（例えば、口径Ｆの値を大きくすると）、対象平面１６上に映し出される光の割合を大きくして投影することが可能で、あるいは閉められると（例えば、口径Ｆの値を小さくすると）、対象平面１６上に映し出される光の割合を小さくして投影することが可能である。当業者であれば、絞り３０を経由して送られる光の割合を変更しても、送られる光の空間分布は変化しないことを理解されたい。
【００３０】
１つの変形例では、絞り３０は、手動式カメラレンズに使用されているように、回転に応じて絞り羽根が開閉する手動式絞りであってもよい。別の変形例では、絞り３０は電動式絞りであってもよい。絞り３０が電動式の場合、制御装置３８は、口径Ｆが制御装置３８によって増減されるように命令指示を提供するため、絞り３０と通信を行うことがある。
【００３１】
したがって、アレイ１２内の各ランプモジュール１４は、図１に示すように、対象平面１６（例えば、太陽電池の表面）上に映し出されてもよい。対象表面１６上の照明の基準（フル）スペクトルは、これらのランプモジュール１４Ａ用の可変電圧／電流装置３６（図２）及び／又は絞り３０（図２）の操作などにより、フルスペクトルランプモジュール１４Ａ（図３）の強度を制御することによって、上下に調整可能である。対象表面１６上の照明のスペクトル分布は、これらのランプモジュール１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇ用の可変電圧／電流装置３６（図２）及び／又は絞り３０（図２）の操作などにより、ランプモジュール１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇ（図３）の強度を制御することによって、変調可能である。
【００３２】
さらには、人工太陽光により対象表面を照明するための方法が開示されている。図５を参照すると、１つの具体的な実施形態では、一般的に１００で示される本開示方法は、ランプモジュールのアレイを準備するステップを有するブロック１０２から開始される。アレイ内の各ランプモジュールは、フルスペクトル照明又は特定帯域内の照明のいずれかを出力することができる。
【００３３】
ブロック１０４では、各ランプモジュールの光出力はホモジナイザ中を通過してもよい。各ランプモジュールのホモジナイザは、ランプモジュールが一様な空間分布を有する光を出力していることを保証することができる。
【００３４】
ブロック１０６では、ランプモジュールのアレイは対象平面上に映し出される。例えば、各ランプモジュールは、当該ランプモジュールによって生成される光が対象平面上に映し出され、他のランプモジュールから映し出された光と位置が揃うように、結像レンズを含んでもよい。
【００３５】
ブロック１０８では、各ランプモジュールからの光の強度は、対象平面上の照明が所望のスペクトル分布を有するように、制御されてもよい。光の強度は、当該ランプモジュールに供給される電力を制御することによって、及び／又は映し出される光が通過する絞りを操作することによって、個々のランプモジュールで制御されうる。
【００３６】
したがって、本開示方法１００は、所望のスペクトル分布を有し、空間的に一様である人工太陽光によって、太陽電池の表面などの対象平面の照明を容易にすることができる。スペクトル分布は、アレイ内の様々なランプモジュールからの光の強度を制御することによって、所望どおりに制御されうる。例えば、太陽が天空を横切って移動するにつれて観測される変動を模倣するために、スペクトル分布を経時的に変化させてもよい（例えば、真昼の太陽光と日没時の太陽光との違いを模倣するため、赤色光の量を経時的に増減可能である）。
【００３７】
本開示のマルチランプソーラシミュレータ及び方法の様々な実施形態が示され説明されているが、本明細書を読んだとき、当業者には、改良例が想起されうるであろう。本願はそのような改良例も含んでおり、請求の範囲によってのみ限定される。
【００３８】
さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００３９】
条項１  
ランプモジュールのアレイを備えるソーラシミュレータであって、前記アレイの各ランプモジュールは、光を生成するように構成されたランプと、入力端部及び出力端部を有するホモジナイザと、前記ホモジナイザの前記入力端部上に前記光を集光するように配置されたビーム発散レンズと、前記ホモジナイザの前記出力端部からの前記光を受け取って、対象平面上に前記光を映し出すように配置された結像レンズとを備える、ソーラシミュレータ。
【００４０】
条項２  前記光はフルスペクトル光である、条項１に記載のソーラシミュレータ。
【００４１】
条項３  前記ランプは、キセノンアークランプ及びクリプトンアークランプのうちの少なくとも１つを備える、条項１に記載のソーラシミュレータ。
【００４２】
条項４  前記ランプによって生成された前記光は初期強度を有し、前記初期強度は可変である、条項１に記載のソーラシミュレータ。
【００４３】
条項５  前記ランプは電源に電気的に結合されており、前記電源は可変電圧／電流装置によって遮断される、条項４に記載のソーラシミュレータ。
【００４４】
条項６  前記ホモジナイザは前記入力端部近傍に拡散器を備える、条項１に記載のソーラシミュレータ。
【００４５】
条項７  前記ホモジナイザの前記出力端部は研磨された表面を備える、条項１に記載のソーラシミュレータ。
【００４６】
条項８  前記アレイ内の各ランプモジュールは前記結像レンズと前記対象平面との間に配置された絞りをさらに備える、条項１に記載のソーラシミュレータ。
【００４７】
条項９  前記絞りは電動式である、条項８に記載のソーラシミュレータ。
【００４８】
条項１０  前記アレイ内の各ランプモジュールはスペクトルフィルタをさらに備える、条項１に記載のソーラシミュレータ。
【００４９】
条項１１  前記アレイ内の少なくとも１つのランプモジュールの前記スペクトルフィルタは実質的にフルスペクトルの照明を提供するように構成されており、かつ前記アレイ内の少なくとも１つの別のランプモジュールは特定帯域の照明を提供するよう構成される、条項１０に記載のソーラシミュレータ。
【００５０】
条項１２  実質的にフルスペクトルの照明を提供するように構成される前記ランプモジュールは、前記アレイ内で実質的に中央に配置されている、条項１１に記載のソーラシミュレータ。
【００５１】
条項１３  特定帯域の照明を提供するように構成される前記ランプモジュールは、前記アレイ内で外周近傍に配置されている、条項１１に記載のソーラシミュレータ。
【００５２】
条項１４  前記アレイ内の少なくとも１つのランプモジュールの前記スペクトルフィルタは実質的にフルスペクトルの照明を提供するように構成されており、かつ前記アレイ内の少なくとも１つの別のランプモジュールは、赤色帯の照明、橙色帯の照明、黄色帯の照明、青色帯の照明、藍色帯の照明及び紫色帯の照明のうちの１つを提供する、条項１０に記載のソーラシミュレータ。
【００５３】
条項１５  前記アレイは６角形パターンで構成されている、条項１に記載のソーラシミュレータ。  
【００５４】
条項１６  第１のランプモジュールであって、第１の光を生成するように構成された第１のランプと；前記第１の光を受け取って実質的にフルスペクトルの光を出力するように配置された第１のスペクトルフィルタと；第１の入力端部及び第１の出力端部を有する第１のホモジナイザと；前記第１のホモジナイザの前記第１の入力端部上に前記フルスペクトル光を集光するように配置された第１のビーム発散レンズと；前記第１のホモジナイザの前記第１の出力端部からの前記フルスペクトル光を受け取り、前記フルスペクトル光を対象平面上に映し出すように配置された第１の結像レンズと；前記第１の結像レンズと前記対象平面との間に配置された第１の絞りと、を備える第１のランプモジュールと：
第２のランプモジュールであって、第２の光を生成するように構成された第２のランプと；前記第２の光を受け取って特定の非フルスペクトル帯域の光を出力するように配置された第２のスペクトルフィルタと；第２の入力端部及び第２の出力端部を有する第２のホモジナイザと；前記第２のホモジナイザの前記第２の入力端部上に前記特定帯域の光を集光するように配置された第２のビーム発散レンズと；前記第２のホモジナイザの前記第２の出力端部からの前記特定帯域の光を受け取り、前記特定帯域の光を対象平面上に映し出すように配置された第２の結像レンズと；前記第２の結像レンズと前記対象平面との間に配置された第２の絞りと、を備える第２のランプモジュールと：
を備えるソーラシミュレータ。
【００５５】
条項１７  前記第１の絞り及び前記第２の絞りを制御するように構成された制御装置をさらに備える、条項１６に記載のソーラシミュレータ。
【００５６】
条項１８  前記第１のランプ及び前記第２のランプに供給される電気エネルギーを制御するように構成された制御装置をさらに備える、条項１６に記載のソーラシミュレータ。
【００５７】
条項１９  前記第１のランプモジュール及び前記第２のランプモジュールはアレイ状に構成されており、且つ前記第１のランプモジュールは前記アレイ内の中央近傍に配置される、条項１６に記載のソーラシミュレータ。
【００５８】
条項２０  ランプモジュールのアレイを使用して対象平面を照明するための方法であって、前記アレイ内の各ランプモジュールは強度を有する光を出力し、前記出力光はフルスペクトル光及び特定の非フルスペクトル帯域の光のうちの１つであり、前記方法は、前記アレイ内の各ランプモジュールからの前記光を関連するホモジナイザに通すステップ；対象平面上に前記アレイ内の各ランプモジュールからの前記均質化された光を映し出すステップ；及び前記アレイ内の各ランプモジュールからの前記光の前記強度を制御するステップを含む、方法。
【符号の説明】
【００５９】
１０    ソーラシミュレータ
１２    アレイ
１４    ランプモジュール
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇ    ランプモジュール
１４Ｍ、１４Ｎ、１４Ｏ、１４Ｐ、１４Ｑ、１４Ｒ、１４Ｓ    ランプモジュール
１６    対象平面
２０    ランプ
２２    ビーム発散レンズ
２４    ホモジナイザ
２６    結像レンズ
２８    スペクトルフィルタ
３０    絞り
３２    鏡
３４    電源
３６    調光器
３８    制御装置
４０    入力端部
４２    出力端部
４４    導波管
４６    拡散器
４８    研磨された表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014207228.tif 000007
【外国語明細書】
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2014207228000002.pdf
2014207228000003.pdf
2014207228000004.pdf