人造光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例揭露一種人造光源，包含有發(fā)光板、混光管、及出光板。其中，發(fā)光板構(gòu)成中空柱狀體的頂板，混光管構(gòu)成中空柱狀體的柱身，出光板構(gòu)成中空柱狀體的底板，且出光板包含有準(zhǔn)直用光學(xué)膜片。此人造光源有很好的能源效率，且其輸出光有很好的均勻度及準(zhǔn)直性。
【專利說明】人造光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明相關(guān)于光源，尤指ー種可使用于測(cè)試系統(tǒng)中的人造光源。
【背景技術(shù)】
[0002]ー些測(cè)試系統(tǒng)需要使用人造光源。舉例來說，這些測(cè)試系統(tǒng)可能需使用人造光源來模擬定義為AML 5G的太陽光，以測(cè)試太陽能電池(solar cell)的轉(zhuǎn)換效率(conversionefficiency)。
[0003]然而，目前市面上常見的人造光源可能會(huì)面臨以下的一或多個(gè)問題:能源效率較低、輸出光的均勻度較低、及輸出光的準(zhǔn)直性(collimation)較低。這些問題除了可能導(dǎo)致測(cè)試成本増加、還可能會(huì)降低測(cè)試的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一，在于提供ー種人造光源，以提升能源效率，并提升輸出光的均勻度及準(zhǔn)直性。
[0005]本發(fā)明的實(shí)施例揭露ー種人造光源,包含有發(fā)光板、混光管、及出光板。其中，發(fā)光板構(gòu)成中空柱狀體的頂板，混光管構(gòu)成中空柱狀體的柱身，出光板構(gòu)成中空柱狀體的底板，且出光板包含有準(zhǔn)直用光學(xué)膜片。
[0006]上述實(shí)施例的人造光源有很好的能源效率，且其輸出光有很好的均勻度及準(zhǔn)直性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0008]圖1為本發(fā)明的人造光源一實(shí)施例的立體圖；
[0009]圖2的表格列舉了圖1的出光板上可包含的多種LED的規(guī)格；
[0010]圖3為本發(fā)明的人造光源另ー實(shí)施例的立體圖。
[0011]【主要元件符號(hào)說明】
[0012]100、100’:人造光源
[0013]120:發(fā)光板
[0014]140:混光管
[0015]160:出光板
[0016]180:導(dǎo)光管
[0017]18a、18b、18c、18d、18e、18f:凹 ロ【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1為本發(fā)明的人造光源一實(shí)施例的立體圖。本實(shí)施例的人造光源100包含有一發(fā)光板120、一混光管140、及一出光板160。如圖1所不,發(fā)光板120、混光管140、及出光板 160構(gòu)成一中空柱狀體(hollow pillar)，其中，發(fā)光板120構(gòu)成中空柱狀體的頂板、混光管 140構(gòu)成中空柱狀體的柱身、而出光板160構(gòu)成中空柱狀體的底板，這三個(gè)元件所圍繞出的 內(nèi)部空間是一個(gè)能讓不同光譜的光線充分混和的混光腔(light-blending cavity)。
[0019]受測(cè)裝置(未繪示)可放置于中空柱狀體的下方，受測(cè)裝置受人造光源100的輸 出光照射到的受光面可以平行于出光板160且與其間隔一段距離，例如7?10公分的距離， 這樣的距離可以讓探針或其他測(cè)試用元件伸到人造光源100的出光板160與受測(cè)裝置的受 光面之間，以量測(cè)受測(cè)裝置受輸出光照射時(shí)的響應(yīng)。
[0020]舉例來說，前述的受測(cè)裝置可以是太陽能電池(solar cell)，若其受光面為15.6 公分X 15.6公分的矩形,則前述中空柱狀體可以是一長(zhǎng)方體，由發(fā)光板120及出光板160 分別構(gòu)成的頂板及底板可以是20公分X 20公分的矩形，中空柱狀體的高度至少是20公 分，例如可為40公分高。而在其他實(shí)施例中，中空柱狀體亦可以是中空?qǐng)A柱(column)或其 他形狀的中空柱狀體。若中空柱狀體是圓柱，則發(fā)光板120及出光板160的表面將會(huì)是圓 形，而非如圖1所示的矩形。
[0021]發(fā)光板120在面向出光板160的一面交錯(cuò)地設(shè)置有N種不同的發(fā)光二極體(LED), 用來將N種不同光譜的光經(jīng)由混光管140射向出光板160。
[0022]舉例來說，前述N種不同光譜的LED可包含有一或多種螢光粉轉(zhuǎn)換白光 LED (phosphor converted LED)、一或多種紅光LED、一或多種綠光LED、及一或多種藍(lán)光 LED，此時(shí)，N的值至少為4。若人造光源100需產(chǎn)生具有高連續(xù)光譜的輸出光，以精準(zhǔn)地模 擬定義為AM1.5G的太陽光，則前述N種不同光譜的LED可包含有十種以上不同光譜的LED， 例如圖2的表格所列舉的各種LED，此時(shí)，N的值大于10。
[0023]人造光源100可使用N個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)來控制發(fā)光板120上N種不同光譜的 LED。藉由調(diào)整N個(gè)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)中的至少之一，人造光源100可改變前述N種不同光譜的光的 能量在人造光源100的輸出光的總能量中所占的比例，以讓輸出光的光譜盡量接近欲模擬 的光譜。
[0024]混光管140是個(gè)中空的管體，其內(nèi)表面可以有反射率(reflectance)很高的鍍膜 (coating)或反射片(reflective plates)。為了減少能量耗損，混光管140內(nèi)表面的反射 率至少應(yīng)大于80%，舉例來說，對(duì)于波長(zhǎng)介于350奈米(nm)與1100奈米間的任意光線而言， 混光管140內(nèi)表面的反射率、穿透率(transmittance)、及吸收率(absorptance)可以分別 為97%、0%、及3%。由于混光管140的高度至少20公分，發(fā)光板120所射出的任一光線在抵 達(dá)出光板160前，可能會(huì)先經(jīng)過混光管140的內(nèi)表面反射不定次數(shù)，因此混光管140可讓經(jīng) 過它而抵達(dá)出光板160的光有更好的均勻度。
[0025]出光板160可以包含有一或多片相互平行的光學(xué)膜片(optical film)，這一或多 片光學(xué)膜片可以平行于發(fā)光板120。此處列舉出光板160的四個(gè)例子。在第一個(gè)例子中，出 光板160包含有一準(zhǔn)直用光學(xué)膜片(collimating optical film)。在第二個(gè)例子中，出光 板160包含有一準(zhǔn)直用光學(xué)膜片及一分光鏡(beam splitter)，其中分光鏡設(shè)置于準(zhǔn)直用 光學(xué)膜片面向發(fā)光板120的一側(cè)。在第三個(gè)例子中，出光板160包含有一準(zhǔn)直用光學(xué)膜片 及一擴(kuò)散片(diffuser)，其中擴(kuò)散片設(shè)置于準(zhǔn)直用光學(xué)膜片面向發(fā)光板120的一側(cè)。在第 四個(gè)例子中，出光板160包含有一準(zhǔn)直用光學(xué)膜片、一擴(kuò)散片、及一分光鏡，其中擴(kuò)散片設(shè)置于準(zhǔn)直用光學(xué)膜片面向發(fā)光板120的ー側(cè)，分光鏡設(shè)置于擴(kuò)散片面向發(fā)光板120的ー側(cè)，換句話說，擴(kuò)散片設(shè)置于準(zhǔn)直用光學(xué)膜片與分光鏡之間。
[0026]前述任一例子的分光鏡的穿透率可小于80%，它可將部分經(jīng)過混光管140而抵達(dá)出光板160的光線再次反射回混光管140中，增加這些光線的反射次數(shù)，以確保最終穿過出光板160的輸出光的均勻度。舉例來說，對(duì)于波長(zhǎng)介于350奈米與1100奈米間的任意光線而言，前述任一例子的分光鏡的反射率、穿透率、及吸收率可以分別為21%、75%、及4%。
[0027]前述任一例子的擴(kuò)散片可以讓穿透它的光具有漫射型散射(Lambertiandiffusion)的特性，它可增加光線穿透擴(kuò)散片而入射至準(zhǔn)直用光學(xué)膜片時(shí)入射角的分布范圍，以避免過多的光線受準(zhǔn)直用光學(xué)膜片反射回反射管140中，換句話說，擴(kuò)散片可增加光線穿過出光板160的機(jī)會(huì)。舉例來說，對(duì)于波長(zhǎng)介于350奈米與1100奈米間的任意光線而言，前述任一例子的擴(kuò)散片的反射率、穿透率、及吸收率可以分別為19%、72.5%、及8.5%。
[0028]前述任一例子的準(zhǔn)直用光學(xué)膜片可讓輸出光有更好的準(zhǔn)直性(collimation)，舉例來說，任一光線自出光板160射出時(shí)會(huì)有一出光角(亦即射出光線與出光板160的垂直方向間的夾角)，而準(zhǔn)直用光學(xué)膜片可讓輸出光幾乎只包含有出光角小于30度的光線，而幾乎不含有出光角大于40度的光線。若受測(cè)裝置是一片平行于出光板160的太陽能電池，一光線自出光板160射出時(shí)的出光角應(yīng)會(huì)等于其抵達(dá)太陽能電池的入射角。而由于輸出光具有良好的準(zhǔn)直性，輸出光中絕大多數(shù)的光線在抵達(dá)太陽能電池時(shí)的入射角都會(huì)小于30度，而這些入射角間的差異并不會(huì)對(duì)太陽能電池的電流響應(yīng)產(chǎn)生大大的影響。換句話說，輸出光良好的準(zhǔn)直性將可提升對(duì)太陽能電池的測(cè)試準(zhǔn)確度。
[0029]為了讓準(zhǔn)直用光學(xué)膜片具有前段所述的特性，準(zhǔn)直用光學(xué)膜片上可以具有ー維度或二維度的微結(jié)構(gòu)，例如菱形、矩形、圓形、或長(zhǎng)條形…的微結(jié)構(gòu)。
[0030]圖3為本發(fā)明的人造光源另ー實(shí)施例的立體圖。本實(shí)施例的人造光源100'大致相同于圖1的人造光源100，不同處僅在于人造光源100'另包含有一導(dǎo)光管(light-guiding pipe) 180。如圖3所示，導(dǎo)光管180構(gòu)成混光管140的一延伸段(extension)，且出光板160介于混光管140與導(dǎo)光管180之間。
[0031]類似于混光管140，導(dǎo)光管180可以是中空的管體，其內(nèi)表面可以有反射率很高的鍍膜或反射片。為了減少能量耗損，導(dǎo)光管180內(nèi)表面的反射率至少應(yīng)大于80%，舉例來說，對(duì)于波長(zhǎng)介于350奈米與11 00奈米間的任意光線而言，導(dǎo)光管180內(nèi)表面的反射率、穿透率、及吸收率可以分別為97%、0%、及3%。導(dǎo)光管180可提升人造光源100'的輸出光抵達(dá)受測(cè)裝置時(shí)的能量均勻度，例如提升至98%或以上，因此，導(dǎo)光管180可降低輸出光抵達(dá)受測(cè)裝置時(shí)的漸暈效應(yīng)(vignetting effect),而更加提升測(cè)試的準(zhǔn)確度。
[0032]為了確保能降低漸暈效應(yīng)，受測(cè)裝置的受光面與導(dǎo)光管180離出光板160較遠(yuǎn)的底緣(bottom rim)間的垂直距離應(yīng)避免過大。如前文所述，不論有沒有導(dǎo)光管180，受測(cè)裝置的受光面可以平行于出光板160且與出光板160間隔一段距離，例如7~10公分的距離。而由于導(dǎo)光管180的高度可以介于6~7公分，故受測(cè)裝置的受光面與導(dǎo)光管180底緣間的垂直距離可以介于(T4公分之間。
[0033]導(dǎo)光管180的底緣可具有至少ー凹ロ(indention)，例如圖3所繪示的凹ロ 18a、18b、18c、18d、18e、及18f、及在導(dǎo)光管180兩個(gè)未繪示的側(cè)面的其他凹ロ。舉例來說，任一凹ロ可以是矩形的開ロ(opening),它可自導(dǎo)光管180的底緣朝向出光板160的方向凹入至少1.5公分，讓探針或其他測(cè)試用元件可伸到受測(cè)裝置的受光面上，以量測(cè)受測(cè)裝置受輸 出光照射時(shí)的響應(yīng)。為了確保探針或其他測(cè)試用元件可以通過，任一凹口的高度可為2.5 公分，寬度則可為0.6公分。
[0034]以上實(shí)施例的人造光源100/100'具有很多優(yōu)點(diǎn)，在此僅舉例其中的三個(gè)優(yōu) 點(diǎn)。第一，由于而LED的發(fā)光效率相當(dāng)好，且混光管140內(nèi)表面的反射率相當(dāng)高，故人造 光源100/100'會(huì)有很好的能源效率。第二，由于混光管140具有足夠的高度，人造光源 100/100'的輸出光的均勻度也會(huì)相當(dāng)好。第三，由于出光板160包含有準(zhǔn)直用光學(xué)膜片， 故人造光源100/100'的輸出光會(huì)有相當(dāng)好的準(zhǔn)直性。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種人造光源，包含有一發(fā)光板、一混光管、及一出光板，其特征在于:該發(fā)光板構(gòu)成一中空柱狀體的一頂板，該混光管構(gòu)成該中空柱狀體的一柱身，該出光 板構(gòu)成該中空柱狀體的一底板，且該出光板包含有一準(zhǔn)直用光學(xué)膜片。
2.如權(quán)利要求1所述的人造光源，其特征在于:該出光板另包含有一擴(kuò)散片，設(shè)置于該準(zhǔn)直用光學(xué)膜片面向該發(fā)光板的一側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的人造光源，其特征在于:該出光板另包含有一分光鏡，設(shè)置于該準(zhǔn)直用光學(xué)膜片面向該發(fā)光板的一側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的人造光源，其特征在于:該出光板另包含有一擴(kuò)散片及一分光鏡，該擴(kuò)散片設(shè)置于該準(zhǔn)直用光學(xué)膜片面向該發(fā) 光板的一側(cè)，該分光鏡設(shè)置于該擴(kuò)散片面向該發(fā)光板的一側(cè)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的人造光源，其特征在于:該分光鏡的穿透率小于80%。
6.如權(quán)利要求1、2、3、或4所述的人造光源，其特征在于:該混光管一內(nèi)表面的反射率大于80%。
7.如權(quán)利要求1、2、3、或4所述的人造光源，其特征在于:該中空柱狀體至少20公分高。
8.如權(quán)利要求1、2、3、或4所述的人造光源，其特征在于:該發(fā)光板在面向該出光板的一面上設(shè)置有十種以上具有不同光譜的發(fā)光二極體。
9.如權(quán)利要求1、2、3、或4所述的人造光源，其特征在于:該人造光源另包含一導(dǎo)光管，該導(dǎo)光管構(gòu)成該混光管的一延伸段，該出光板介于該導(dǎo) 光管及該混光管之間，且該導(dǎo)光管的一底緣具有至少一凹口。
10.如權(quán)利要求9所述的人造光源，其特征在于:該至少一凹口自該底緣朝向該出光板凹入至少1.5公分。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK103591478SQ201210292100
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月16日
【發(fā)明者】楊蘭昇, 王遵義, 范辰瑋 申請(qǐng)人:致茂電子(蘇州)有限公司