JPH04241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （利用分野） 本発明は、擬似太陽光照射装置に関するもので
あり、特に、フイルタの所要枚数を最低限にして
構成の簡略化をはかつた擬似太陽光照射装置に関
するものである。

（従来技術） 擬似太陽光照射装置は、良く知られているよう
に自然太陽光のスペクトル分布を高精度に再現す
るための光源装置である。このような擬似太陽光
照射装置は、太陽電池の光電変換特性などの、各
種の太陽エネルギー利用機器の性能測定及び加速
劣化試験のためには無くてはならないものであ
る。

そして、従来の擬似太陽光照射装置の光源とし
ては、キセノン短アークランプが広く用いられて
いる。もつとも、キセノン短アークランプの発光
は、第１図のスペクトル分布図に示したように、
近赤外部（800〜1000nｍ）に、尖鋭でかつ複雑
なピーク群を有しているので、これを平均的に補
正して自然太陽光のスペクトル分布に近づけるた
めの多層模干渉フイルタが併用されることが多
い。

前述のようにして補正されたキセノン短アーク
ランプによる擬似太陽光照射装置の発光スペクト
ル分布の一例を第２図の実線で示す。なお、同図
中の鎖線は自然太陽光のスペクトル分布（エアマ
スゼロの場合）である。

この図から分るように、従来の擬似太陽光照射
装置においても、そのスペクトル分布は、平均的
には、自然太陽光のそれに可成り近づいており、
実用にも供することができる。

しかし、第３図に示すように、紫外領域から近
赤外領域までの広域に亘る分光感度特性を備えた
各種太陽電池の、自然太陽光に対する光電変換特
性を、より高精度に計測するには、キセノンラン
プ単独と多層膜干渉フイルター、すなわちダイク
ロフイルターとの組合せによる、従来の擬似太陽
光照射装置では、なお、不十分である。

その理由は、第２図のスペクトル分布から明ら
かなように、750nｍ〜1000nｍの範囲の近赤外部
に、なお相当のピーク群が残つており、これが測
定誤差の原因となるからである。

前述のようなピーク群を減少させて、スペクト
ル分布を自然太陽光のそれにより一層近づけ、ス
ペクトル精度を向上させるための手段として、紫
外領域および可視領域で比較的連続的なスペクト
ル分布を有するキセノン短アークランプの発光
と、近赤外領域で連続的なスペクトル分布を有す
る白熱（タングステン）フイラメントランプの発
光とを組合せて、重畳または混合する事が提案さ
れている。

この場合の合成スペクトル分布の一例を第４図
に示す。同図において、曲線Ｌ１は、キセノン短
アークランプ１１の発光のうち、近赤外より長波
長側の成分を除去したスペクトル分布特性曲線で
あり、曲線Ｌ２は、白熱フイラメントランプの発
光のうちの可視光および紫外成分を除去したスペ
クトル分布特性曲線である。

また、曲線Ｌ３は、前記曲線Ｌ１とＬ２を重畳
または混合した場合の、綜合スペクトル分布特性
曲線である。なお、実線曲線Ｌ４は、第２図と同
様の自然太陽光のスペクトル分布特性を比較のた
めに示したものである。

この図から、近赤外成分より長波長側の成分を
除去したキセノン短アークランプの発光と、可視
光および紫外成分を除去した白熱フイラメントラ
ンプの発光とを重畳および混合すれば、自然太陽
光のスペクトル分布に良く近似したスペクトル分
布が得られ、従来の装置において測定誤差の原因
となつていた近赤外領域での不規則なピーク群を
減少させ得ることがわかる。

このようなスペクトル分布を有する擬似太陽光
照射装置の具体的構成として、普通に考えられる
のは、近赤外より長波長側の光を除去するフイル
タをキセノン短アークランプに組合せた第一の光
源装置と、可視および紫外領域の光を除去するフ
イルタを白熱フイラメントランプに組合せた第二
の光源装置とを準備し、これら２つの光源装置か
ら放射される光をそれぞれ単一の積分光学系に指
向させて重畳、混合することである。

しかし、このような構成では、つぎのような欠
点が予想される。

(1) キセノン短アークランプおよび白熱フイラメ
ントランプの灯数と同数のフイルタ（例えば、
ダイクロイツクフイルタ）を必要とするので、
装置が大型化し、保守も面倒となるばかりでな
く、さらにコスト高となる。

(2) 複数の個々のフイルタの間で、それぞれのフ
イルタ特性の等しいものを製造することは極め
て困難であり、綜合スペクトル分布特性の均一
性や再現性が不十分である。

(3) 集光効率を高めるためには、大型の集光鏡ま
たは集光レンズを必要とし、かつ大寸法のフイ
ルタを必要とするが、大型の多層膜干渉フイル
タでは、その中央部と周辺部とのフイルタ特性
を等しくすることは極めて難かしく、所望する
通りの総合スペクトル分布を得ることが困難で
ある。

（目的） 本発明は、前述の欠点を除去するためになされ
たものであり、その目的は綜合スペクトル分布特
性の均一性や再現性も実用上十分に高く、しかも
比較的小型で安価な擬似太陽光照射装置を提供す
ることにある。

（概要） 前記の目的を達成するために、本発明は、キセ
ノン短アークランプの発光スペクトルから近赤外
成分を除去し、かつ白熱フイラメントランプの発
光スペクトルから近赤外成分を抽出する単一のフ
イルタ手段を設け、近赤外成分を除去されたキセ
ノン短アークランプからの発光、および白熱フイ
ラメントランプからの発光のうち、前記フイルタ
手段によつて抽出された近赤外成分を、単一の積
分光学系に共軸的に入射させるように構成した点
に特徴がある。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明
する。

第５図は本発明の一実施例の概略構成を示す側
面図である。

キセノン短アークランプ１１は集光鏡１５を有
しており、キセノン短アークランプ１１の光軸上
に積分光学系１４が配置される。

キセノン短アークランプ１１と積分光学系１４
との間には、前記光軸と交さ（なるべくは、45°
の角度で）するように、コールドフイルタ１３が
配置される、前記コールドフイルタ１３は赤外線
を反射し、可視光および紫外線を透過するもので
ある。

白熱フイラメントランプ１２も集光鏡１６を有
している。白熱フイラメントランプ１２よりの発
光は、コールドフイルタ１３の積分光学系１４側
の面に投射され、そこで反射された近赤外成分の
光は、集光鏡１５から出てコールドフイルタ１３
を透過した、キセノン短アークランプ１１からの
可視、紫外成分の光と共に、積分光学系１４に向
つて、共軸的に指向される。

コールドフイルタ１３および積分光学系１４に
よつて重畳、混合された光は、被照射サンプル１
７上に均等に分散される。吸熱器２０は、コール
ドフイルタ１３によつて反射されたキセノン短ア
ークランプからの赤外および近赤外成分光を吸収
する働きをする。

なお、この実施例によれば、単一のコールドフ
イルタ１３によつて、キセノン短アークランプ１
１の発光からの赤外、近赤外成分の除去、および
白熱フイラメントランプ１２の発光からの近赤外
成分の抽出を行なうことができるので、構成を簡
略、小型化し、またコストを引き下げることがで
きることは明らかである。

また、この実施例では、２つの光源の発光のう
ちから、１つのフイルタによつて長波長側成分お
よび短波長側成分の抽出および加算を行なつてい
るので、コールドフイルタ１３のフイルタ特性が
多少変動しても、最終的に得られる出力光のスペ
クトル分布はあまり変動しないという利点があ
る。このため、コールドフイルタ１３のフイルタ
特性に対する許容誤差が大となり、製造コストも
下げることができる。

第６図は本発明の他の実施令の概略構成を示す
側面図である。この図において、第５図と同一の
符号は、同一または同等部分をあらわしている。

第５図との対比から容易に理解されるように、
この実施例は、第５図に示した構成において、キ
セノン短アークランプ１１と白熱フイラメントラ
ンプ１２の配置を入れ換え、かつコールドフイル
タ１３を赤外透過型コールドミラー１９で置換し
たものに相当する。赤外透過型コールドミラー１
９は赤外線を透過し、可視光および紫外線を反射
するものである。

第６図の構成によつて、第５図の実施例と全く
同様の動作および効果が達成されることは明らか
であろう。

なお、前述のいずれの実施例においても集光鏡
１６として、赤外線を一部透過し、これによつて
赤外領域のスペクトル分布を修正するための多層
膜干渉フイルタなどを用い、また集光鏡１５の分
光反射特性を適当に選定すれば被照射サンプル１
７上で得られる出力光の綜合スペクトル分布特性
を、より一層自然太陽光のそれに近づけることが
できる。

（効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、つぎのような効果が達成される。

(1) 必要なフイルタの個数を半減することができ
るので、装置を小型にし、コストを低減するこ
とができる。

(2) 単一の共用フイルタによつて、キセノン短ア
ークランプの発光からの近赤外成分の除去と、
白熱フイラメントランプ１２の発光からの近赤
外成分の抽出とを同時に行うようにしている。
したがつて、複数のフイルタによつてキセノン
短アークランプの発光からの近赤外成分の除去
と、白熱フイラメントランプの発光からの近赤
外成分の抽出とをそれぞれ別個に行うのに比
べ、フイルタ特性の許容精度が低くても十分な
効果が得られる。

すなわち、複数のフイルタによつて上記近赤外
成分の除去および抽出を別個に行う場合は、各フ
イルタによる除去および抽出領域の境界が正確に
一致するようにしなければならない。そうしない
と、近赤外成分が除去されたキセノン短アークラ
ンプの光および白熱フイラメントランプの光から
抽出された近赤外成分の光を合成したときに、ス
ペクトル分布を精度良く自然太陽光のそれに合致
させられなくなる。

これに対して単一のフイルタによつて上記近赤
外成分の除去および抽出を行うようにした場合
は、単一のフイルタであるため前記近赤外成分の
除去および抽出領域の境界を容易に一致させるこ
とができる。

このように、フイルタの特性が多少ずれていて
も最終的に得られる出力光のスペクトル分布は変
動しないので、綜合スペクトル分布特性の均一性
や再現性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図はキセノン短アークランプの発光のスペ
クトル分布を示す図、第２図は修正したキセノン
短アークランプのスペクトル分布を自然太陽光の
それと比較して示す図、第３図は各種太陽電池の
スペクトル感度特性を示す図、第４図はキセノン
短アークランプと白熱フイラメントランプとを重
畳して得られる合成光および自然太陽光のスペク
トル分布特性を示す図、第５図および第６図は、
それぞれ本発明の実施例を示す概略側面図であ
る。 １１……キセノン短アークランプ、１２……白
熱フイラメントランプ、１３……赤外線反射型コ
ールドフイルタ、１４……積分光学系、１５……
集光鏡、１７……被照射サンプル、１９……赤外
線透過型コールドミラー、２０……吸熱器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キセノン短アークランプからの光および白熱
   フイラメントランプからの光を積分光学系を通過
   させ、それによつて混合された光を被照射サンプ
   ル上に均等に分散照射させる疑似太陽光照射装置
   において、 前記キセノン短アークランプの発光スペクトル
   から近赤外成分を除去し、かつ前記白熱フイラメ
   ントランプの発光スペクトルから近赤外成分を抽
   出する単一の多層膜干渉フイルタ手段を具備し、 前記積分光学系は、前記フイルタ手段で近赤外
   成分を除去されたキセノン短アークランプからの
   光、および白熱フイラメントランプからの光のう
   ち前記フイルタ手段によつて抽出された近赤外成
   分の光を入射される単一の積分光学系であること
   を特徴とする疑似太陽光照射装置。 ２ 前記フイルタ手段は、積分光学系の光軸に対
   して傾斜配置され、かつ近赤外成分の光を反射す
   るコールドフイルターであり、前記積分光学系の
   光軸上で、コールドフイルターの背後にキセノン
   短アークランプが配置され、コールドフイルター
   の前面に白熱フイラメントランプが配置されたこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の
   疑似太陽光照射装置。 ３ 前記フイルタ手段は、積分光学系の光軸に対
   して傾斜配置され、かつ近赤外成分の光を透過さ
   せる赤外線透過型コールドミラーであり、前記積
   分光学系の光軸上で、赤外線透過型コールドミラ
   ーの背後に白熱フイラメントランプが配置され、
   前記コールドミラーの前面にキセノン短アークラ
   ンプが配置されたことを特徴とする前記特許請求
   の範囲第１項記載の疑似太陽光照射装置。 ４ 白熱フイラメントランプから前記フイルタ手
   段に至る光路の途中に、白熱フイラメントランプ
   の発光スペクトルのうち、赤外成分を弱めてその
   色温度を上昇させる赤外部スペクトル補正手段を
   設けたことを特徴とする前記特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載の疑似太陽光照
   射装置。 ５ 赤外部スペクトル補正手段は、赤外線の一部
   を部分透過する多層膜反射面であることを特徴と
   する前記特許請求の範囲第４項記載の疑似太陽光
   照射装置。