一种强光模拟光源照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学领域，公开了一种强光模拟光源照明装置，包括：光源、反射光学系统、光源调焦组件、光源散热机构、风速采集模块、氙灯主控系统、氙灯电子镇流器、直流稳压电源、光源移动平台及支撑机构。本发明专利技术装置工作时，依次打开光源散热机构、风速采集模块、氙灯主控系统、氙灯电子镇流器、直流稳压电源，调节氙灯电子镇流器的输出，缓慢点燃光源中的氙灯，调节光源调焦组件中的三轴调整机构使光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统中的抛物面反射镜焦点重合，输出平行光照。通过调节氙灯电子镇流器、直流稳压电源的输出功率得到不同色温，不同照度的环境光照，满足了液晶显示器在昼光环境下的光电参数测量需求。

【技术实现步骤摘要】
一种强光模拟光源照明装置
本专利技术属于光学计量测试
，涉及一种强光模拟光源照明装置，尤其涉及一种用于液晶显示器光度和色度参数计量测试的强光模拟光源照明装置及其强光数据库建立。
技术介绍
在飞行显示器性能试验中，需要一种光源照明装置模拟正常座舱环境照明条件，照度范围从最低环境照明照度1.1lx变化到阳光直射显示屏的86100lx范围内，对飞行显示器照明和亮环境对比度进行测试。在有源矩阵液晶显示器光度和色度参数测量中，检验仪器中需要配备模拟环境光照且照度高达105lx的照明光源，测量高环境光照明条件下亮度对比度、漫反射率等光度、色度参数。随着液晶显示器在汽车、舰船、飞机的广泛应用，需要准确评价在高环境光照射下液晶显示器的性能指标，对强光模拟光源照明装置及强光数据库建立提出了迫切需求。目前模拟环境光照的装置主要为太阳模拟器，利用人工光源模拟太阳光辐照特性，主要用于光伏组件光电性能参数测试和航天载荷光电环境试验，关键技术指标为辐照度、辐照度不均匀度、辐照度不稳定度、光谱匹配性、光束准直角等，未涉及色温参数。其中评价太阳模拟器性能指标的核心参数—光谱匹配特性的测试方法为用光谱辐射计/光谱仪对太阳模拟器输出光进行光谱范围为0.3μm～1.1μm的相对光谱分布测试，并计算分段光谱累积能量占总光谱累积能量的百分比。为达到GB/T6495.9-2006《光伏器件第9部分：太阳模拟器性能要求》规定的太阳模拟器等级要求，在太阳模拟器中由于使用离轴反射系统、干涉截止滤光片和光学积分器，造成结构复杂，成本较高，不适用于液晶显示器光度和色度参数计量测试领域。目前国内用于液晶显示器光度和色度参数计量测试的强光模拟光源照明装置主要为国外研制的以金卤灯为核心器件的环境光模拟器，也有部分高校、研究机构采用积分球光源模拟非全昼光环境进行亮度对比度测试，如2013年“浙江大学硕士专业学位论文”《机载显示器光学性能自动测量系统研究》中非全昼光环境则是由漫射环境光源提供的10764lx照度环境。以上两种光源均难以实现色温、照度宽动态范围变化功能，无法满足不同色温、不同照度的环境光照模拟需求。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是：针对液晶显示器在昼光环境下的光电参数测量需求，提供一种强光模拟光源照明装置。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种强光模拟光源照明装置，其包括：光源、反射光学系统2、光源调焦组件3、氙灯电子镇流器7、直流稳压电源8；反射光学系统2包括一个抛物面反射镜和四个椭球反射镜，四个椭球反射镜两两对称的安装在抛物面反射镜出光口侧端；光源包括一支高压短弧氙灯和四支卤钨灯，氙灯采用横置方式安装在反射光学系统2中的抛物面反射镜的焦点位置，卤钨灯通过灯座连接安装在反射光学系统2中的对应椭球反射镜的焦点位置；光源调焦组件3连接氙灯阴极，调节光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统2中的抛物面反射镜焦点重合；氙灯电子镇流器7连接氙灯，用于启动氙灯及自动稳流；直流稳压电源8与四支卤钨灯连接，给卤钨灯提供直流电输出；照明装置工作时，调节氙灯电子镇流器7的输出，点燃光源中的氙灯，调节光源调焦组件3使光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统2中的抛物面反射镜焦点重合，输出平行光照，通过调节氙灯电子镇流器7、直流稳压电源8的输出功率得到不同色温，不同照度的环境光照。其中，所述氙灯选用5kW短弧无反光罩氙灯，色温6000K，在可见光波段具有连续光谱，发光间距为7.5mm，用于模拟强光照明环境；卤钨灯选用色温3200K，电压24V，功率100W，用于模拟常规照明环境。其中，所述抛物面反射镜和椭球反射镜均选用镍基镀铝金属材料，基底和反射膜的热膨系数相一致；椭球反射镜的第一焦点位置用于安装卤钨灯，第二焦点与抛物面反射镜焦点重合，将四路卤钨灯发光与氙灯发光相叠加产生不同色温的平行光照。其中，所述光源调焦组件3包括三轴调整机构和机械支撑结构，机械支撑结构布置在三轴调整机构上，氙灯阴极通过机械接口固定在机械支撑结构上，通过调节三轴调整机构使光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统2中的抛物面反射镜焦点重合。其中，光源照明装置还包括：光源散热机构4，布置在氙灯阴极后侧，采用风冷却方式以降低氙灯温度。其中，光源照明装置还包括：风速采集模块5，安装在光源散热机构4的前端，用于实时采集风速。其中，光源照明装置还包括：氙灯主控系统6，分别与风速采集模块5和氙灯电子镇流器7连接，氙灯电子镇流器7与氙灯连接，氙灯主控系统6通过读取风速采集模块5采集到的风速判断当前风速是否能满足正常散热要求，在判断有异常的情况下，报警并控制氙灯电子镇流器7自动关闭光源中的氙灯。其中，光源照明装置还包括：光源移动平台及支撑机构9，反射光学系统2、光源调焦组件3、光源散热机构4、风速采集模块5、氙灯主控系统6和直流稳压电源8均安装在光源移动平台及支撑机构9的台面上，光源移动平台及支撑机构9采用主动隔振光学平台，台面采用蜂窝三层夹心结构，支撑采用整体固定式支架，支架带脚轮，方便整个照明装置移动。本专利技术还提供一种基于上述强光模拟光源照明装置的强光数据库建立方法，其包括以下过程：在暗室环境下，将光谱辐射计和标准照度计安装在强光模拟光照明装置的有效照明区域，其中光谱辐射计用于照明装置色温测量，标准照度计用于照度测量；对光谱辐射计和标准照度计进行通电预热，控制氙灯电子镇流器和直流稳压电源的输出电流电压初始值，使强光模拟光源照明装置的色温值为2856k，照度值为100lx，记录下此时氙灯电子镇流器和直流稳压电源的输出电流电压值；调节卤素灯和氙灯供电电流，使强光模拟光照明装置在不同组合下同时满足色温和环境光照度的要求，建立光照范围为102lx～105lx、色温范围为2856k～6500k的强光环境数据库，记录下不同组合下的氙灯电子镇流器7和直流稳压电源8的输出电流、电压值，建立强光数据库。其中，光谱辐射计用于照明装置色温测量时，采用光谱辐射计测量相对光谱分布Ф(λ)，按照1931CIExy色度系统计算目标模拟器的三刺激值，由此计算强光模拟光源照明装置的色坐标(x、y)，由光度学经验公式(1)计算得到色温值：T＝669A4-779A3+3660A2-7047A+5652(1)式中：(三)有益效果上述技术方案所提供的强光模拟光源照明装置，具有以下有益效果：(1)通过由四个椭球反射镜和一个大口径抛物面反射镜组成的反射式光学系统将卤钨灯发光和氙灯发光叠加后输出口径为Ф500mm的平行光，调节供电电源的输出电流实现不同色温、不同照度的模拟环境光照输出。(2)建立光照范围为102lx～105lx、不同色温下的强光环境数据库，便于在液晶显示器光度和色度参数计量测试中快速调节到所需环境光照条件。附图说明图1是本专利技术强光模拟光源照明装置的组成示意图。图2是本专利技术强光模拟光源照明装置的正视图。图3是本专利技术强光数据库建立的流程图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强光模拟光源照明装置，其特征在于，包括：光源、反射光学系统(2)、光源调焦组件(3)、氙灯电子镇流器(7)、直流稳压电源(8)；反射光学系统(2)包括一个抛物面反射镜和四个椭球反射镜，四个椭球反射镜两两对称的安装在抛物面反射镜出光口侧端；光源包括一支高压短弧氙灯和四支卤钨灯，氙灯采用横置方式安装在反射光学系统(2)中的抛物面反射镜的焦点位置，卤钨灯通过灯座连接安装在反射光学系统(2)中的对应椭球反射镜的焦点位置；光源调焦组件(3)连接氙灯阴极，调节光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统(2)中的抛物面反射镜焦点重合；氙灯电子镇流器(7)连接氙灯，用于启动氙灯及自动稳流；直流稳压电源(8)与四支卤钨灯连接，给卤钨灯提供直流电输出；照明装置工作时，调节氙灯电子镇流器(7)的输出，点燃光源中的氙灯，调节光源调焦组件(3)使光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统(2)中的抛物面反射镜焦点重合，输出平行光照，通过调节氙灯电子镇流器(7)、直流稳压电源(8)的输出功率得到不同色温，不同照度的环境光照。/n

【技术特征摘要】
1.一种强光模拟光源照明装置，其特征在于，包括：光源、反射光学系统(2)、光源调焦组件(3)、氙灯电子镇流器(7)、直流稳压电源(8)；反射光学系统(2)包括一个抛物面反射镜和四个椭球反射镜，四个椭球反射镜两两对称的安装在抛物面反射镜出光口侧端；光源包括一支高压短弧氙灯和四支卤钨灯，氙灯采用横置方式安装在反射光学系统(2)中的抛物面反射镜的焦点位置，卤钨灯通过灯座连接安装在反射光学系统(2)中的对应椭球反射镜的焦点位置；光源调焦组件(3)连接氙灯阴极，调节光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统(2)中的抛物面反射镜焦点重合；氙灯电子镇流器(7)连接氙灯，用于启动氙灯及自动稳流；直流稳压电源(8)与四支卤钨灯连接，给卤钨灯提供直流电输出；照明装置工作时，调节氙灯电子镇流器(7)的输出，点燃光源中的氙灯，调节光源调焦组件(3)使光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统(2)中的抛物面反射镜焦点重合，输出平行光照，通过调节氙灯电子镇流器(7)、直流稳压电源(8)的输出功率得到不同色温，不同照度的环境光照。


2.如权利要求1所述的强光模拟光源照明装置，其特征在于，所述氙灯选用5kW短弧无反光罩氙灯，色温6000K，在可见光波段具有连续光谱，发光间距为7.5mm，用于模拟强光照明环境；卤钨灯选用色温3200K，电压24V，功率100W，用于模拟常规照明环境。


3.如权利要求2所述的强光模拟光源照明装置，其特征在于，所述抛物面反射镜和椭球反射镜均选用镍基镀铝金属材料，基底和反射膜的热膨系数相一致；椭球反射镜的第一焦点位置用于安装卤钨灯，第二焦点与抛物面反射镜焦点重合，将四路卤钨灯发光与氙灯发光相叠加产生不同色温的平行光照。


4.如权利要求3所述的强光模拟光源照明装置，其特征在于，所述光源调焦组件(3)包括三轴调整机构和机械支撑结构，机械支撑结构布置在三轴调整机构上，氙灯阴极通过机械接口固定在机械支撑结构上，通过调节三轴调整机构使光源中的氙灯阴极斑与反射光学系统2中的抛物面反射镜焦点重合。


5.如权利要求4所述的强光模拟光源照明装置，其特征在于，还包括：光源散热机构(4)，布置在氙灯阴极后侧，采用风冷却方式以降低氙灯温度。


6.如权利要求5所述的强光模拟光源照明装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁林光，黎琼炜，李正琪，占春连，李燕，卢飞，尤越，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，北京航空工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：陕西;61