大面积太阳模拟光源 卫星太阳电池帆板光照试验用氙灯灯阵设计

大面积太阳模拟器光源采用光谱与太阳光近似的短弧氙灯作为光源，由6只短弧氙灯组成，每只氙灯均采用特殊的光学设计，使光斑的均匀性有很好的保证。

每支氙灯配有一个灯箱，灯箱采用铝合金材料加工以减轻重量。灯箱设有氙灯调焦机构、投射方向调节装置、散热风机、电子触发器、接线端子以及耐高温防爆玻璃等部件，能够保证氙灯的可靠工作，同时可以方便地进行光斑大小、照射方向的调节。

工作距离4米－5米，光斑直径1m×1m，灯阵采用齿轮箱俯仰调节，调整角度±30°，发散光（非平行光），光强1个太阳常数，光斑均匀性20％－30％，光照稳定性10％。

大面积太阳模拟光源使用说明书：

       1 .简介:

       本氙灯灯阵是根据卫星太阳电池帆板光照试验的要求设计研制的专用设备，以替代以前使用的碘钨灯灯阵。灯阵采用光谱与太阳光近似的短弧氙灯作为光源，由18支750W短弧氙灯组成， 每6支750 W 氙灯安装在一个可移动支架上作为一组，共有3组，分别对3块太阳电池板进行光照，以保证被照面上的辐照度要求并达到一定的光照均匀性。每支氙灯均配有高反射率椭球反光镜以便有效地将氙灯的光辐射能量投射到被照面上。

       每支氙灯配有一个灯箱，灯箱采用铝合金材料加工以减轻重量。灯箱设有氙灯调焦机构、投射方向调节装置、散热风机、电子触发器、接线端子以及耐高温防爆玻璃等部件，能够保证氙灯的可靠工作，同时可以方便地进行光斑大小、照射方向的调节。

      由于短弧氙灯只能在直流供电条件下工作并要求供电电源有较高的稳定度，因此每支氙灯配有一台直流稳流电源，18台直流电源分为3组每组6台。电源为用开关式稳流电源以减小电源的体积和重量，同时提高效率减小电源的功耗。每台电源均有独立的开关和输出电流调节旋钮，可以控制每支氙灯的开、关和控制每只氙灯的亮度。

    氙灯电源的输入为220 V交流，三组直流电源分别通过空气开关接到三相交流电源的三个相线与零线之间以保证电网的平衡。可移动支架为铝合金轻型结构，底部装有脚轮。支架可方便地拆、装并便于运输。

       与原碘钨灯灯阵相比，本灯阵有以下优点：

① 由于太阳电池对氙灯光谱比对钨灯光谱有更大的响应，因此在相同功率的情况下氙灯的光照效果更好；

② 采用投射光照形式可在距帆板3至5米或更远的距离上进行光照实验，避免了灯阵发生意外倾倒造成帆板损坏的可能性；

③ 大大减小了光照造成的帆板的急剧温升；

④ 光强、光斑大小和照射方向均可方便地进行调节，增加了试验工作的灵活性；

⑤ 减小了重量和体积，更便于搬运和组装。

        2 .灯阵的组装:

        整个灯阵分为3组，每组均可按以下步骤进行组装：

① 结构组装

        首先将电源用螺栓固定在底坐上。用压板将两段铝合金方管连接在一起形成长立柱。将立柱固定在电源和底座上，暂时不要将固定螺栓拧紧。将4根钢丝纤绳扣在立柱上端和底座四角的拉环上，调节钢丝纤绳上的花篮使立柱与地面基本垂直并拉紧纤绳，然后将立柱与电源的固定螺栓拧紧。将3个横杆按需要的高度固定在立柱上，再将6个灯箱分别固定在3个横杆的两端，结构组装即完成。

② 导线连接

       用带插头的双绞线连接灯箱上的风机和12V开关电源的直流输出端，双绞线的红线接正极，黑线接负极。

用粗软线连接每一个灯箱和氙灯电源。连接时应注意：红色为正极、黑色为负极不可接反，否则将会烧毁触发器及氙灯，另外，由于氙灯工作时电流较大，灯箱上的接线柱应尽量拧紧，以减小接触电阻。

将交流电源的快速接头接到氙灯电源上，导线连接即完成。

       3 .灯阵的使用：

       将灯阵移动到距被测件合适的距离，检查灯阵的组装和接线，确定正确无误，并将氙灯电源上的全部开关均置于断开的位置上后接上交流电源。接通空气开关，这时灯箱上的风机开始运转，确认所有风机均工作正常。将电源上的所有亮度调节旋钮均置于中间位置，然后按每组电源每次接通一个开关的方式逐一接通所有开关，以保证三相交流电源的负载平衡。氙灯点亮后可根据需要通过旋钮调节亮度。

逐一向左旋转光强调节旋钮，使全部氙灯的光强最小。松开灯箱上的元宝螺母可在俯仰和水平方向上调节照射方向，调好后拧紧元宝螺母。调节灯箱后方的调焦旋钮可调节光斑的大小。通过调节氙灯的光斑大小和照射方向即可调整被照面的光强分布，达到一定的光照均匀性。

开始光照试验时将全部氙灯的光强调到最大。光照试验结束后按每组电源每次断开一个开关的方式逐一断开所有开关，最后断开空气开关，拔下三相电源插头。

        4. 注意事项：

① 灯箱在搬运、安装过程中应避免震动，以免损坏氙灯。避免用手触及防爆玻璃表面，因指纹经点灯后的高温将难以擦掉。

② 氙灯工作时应使灯箱与水平面有一向上的倾角，不可在灯箱向下倾斜的情况下使用。

③ 由于电流较大，氙灯直流回路接线端必须保持清洁和接触良好。

④ 一般情况下触发器一次放电即可点亮氙灯，若多次放电仍不能点亮氙灯则应立即断开开关检查接线是否正确以及氙灯或触发器是否有问题。

⑤ 氙灯的光亮具有很高的亮度和很强的紫外线，肉眼不能直视并应注意对人体皮肤及眼睛的灼伤。

⑥ 氙灯调到最大亮度的时间应控制在10分钟以内，以免灯箱内温度太高。

⑦ 灯阵工作时应保证灯箱和电源的进、出风口通畅，无遮挡物，通风不良可导致氙灯爆炸以及电源烧毁。

⑧ 灯箱的搬运和运输过程中应使防爆玻璃向下。