本发明涉及一种用于调节从辐射源发出的光线的辐照度的装置，编织金属丝或不锈钢丝在该用于调节辐照度的装置中作为中性密度滤光片的应用，以及该装置在测试光线辐射对物体的影响的装置中的应用。
技术背景
用于模拟日光的装置，也称为太阳模拟器，已为人所知一段时间了。太阳模拟器可用来在实验室条件下研究日光对特定待辐射物体的影响。由于自然的日光受制于强烈的时间波动，其测量可在限定的、连续的、日期与季节独立的条件下进行和再现的太阳模拟器的应用，比户外测试具有优势。
例如，已知的，日光可损坏聚合物材料。一般来说，它启动降解过程，这个过程可在与温度、湿度及其他影响的相互作用下加速。理解由太阳输入的热量对组件的影响及其最终对整个产品的影响是同样重要的。这是对获得热负荷、检查温度管理和检查产品稳定性前提下的可操作性的重要发现。
太阳模拟器的应用及应用可能从用于组件或组装测试的小型实验室及步入室，延及用于整车的驱入室及用于卡车、火车或飞机的大厅系统。另外，人造光源与自然日光的最高可能的光谱匹配对于待模拟的测试条件的质量及其可靠重复性是决定性的。若出现偏差，可使用光谱光学滤光片将光谱与日光的光谱相匹配。
发明概要
根据本发明的第一方面，一种辐照度调节装置，包括辐射源及邻近辐射源设置的至少一个中性密度滤光片，其中中性密度滤光片可移入或移出辐射源的辐射路径。
根据本发明的第二方面，一种计算机程序产品，被设计为控制根据第一方面的装置。
根据本发明的第三方面，编织金属或不锈钢丝被用作辐照度调节装置中的中性密度滤光片。
根据本发明的第四方面，一种用于测试光辐射对物体的影响的装置，包括至少一个根据第一方面的装置及一个用于容纳待辐射物体的装置。
本领域技术人员在阅读下面的详细说明及附图时可以识别其附加特征及优势。
附图说明
附图是实施方式的实施例，与说明书一起用于解释本发明的原理及该实施例的详细内容。
图1显示了一根据一阐明了本发明的基本原理的实施例的用于调节辐照度的装置的示意图剖视图。
图2包括图2A至图2D，显示了根据一实施例的用于调节辐照度的装置的不同视图，其中该装置包括安装在滤光片框架中围绕辐射源枢转的两个中性密度滤光片。
图3包括图3A至图3C，显示了根据一实施例的用于实现如图2所示的装置的技术细节的视图。
图4包括图4A至图4D，显示了根据一实施例的如图2所示的装置的两个中性密度滤光片在不同位置的两个不同视图。
详细说明
在以下详细说明中，引用了部分的附图，其中以说明为目的显示了本发明可以被执行的具体实施例。为此，根据所描述的附图的方向，使用了方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前”、“后”等。由于本发明中实施例的组件可以被放置在若干不同的方向中，所以该方向性术语用作解释说明，且决不是限制性的。应当理解的，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以使用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细说明不应被理解为具有限制意义，本发明的保护范围由所附权利要求限定。
图1示意性地显示了一根据本发明的第一方面的用于调节辐照度的装置的一基本实施例。相应地，根据第一方面的装置10包括辐射源11及至少一个位于辐射源11毗邻的中性密度滤光片12。中性密度滤光片12以由辐射源11发出的辐射穿过中性密度滤光片12的方式设置。如双箭头所示，中性密度滤光片12设置为其可移入辐射源11的光束路径或移出辐射源11的光束路径。
在下文中，基于特定特征呈现了根据第一方面的装置的实施例及进一步实施方式。这些特征可以单独使用也可以相互结合使用。这些特征中的一些已经在图2至图4所示的实施例中实现，将在下面详细说明。
根据第一方面之后的装置10的一实施例，其包括至少一个附加的中性密度滤光片13(所示虚线)。以与中性密度滤光片12相同的方式，可设置为可移入或移出辐射源11的光束路径，特别是独立于中性密度滤光片12，例如由另一双箭头表示。光束路径中的该另一中性密度滤光片13可以设置于除中性密度滤光片12之外的位置，使得两个中性密度滤光片12和13可以一个接一个地设置于光束路径中。中性密度滤光片12和13可以具有相同或不同的密度程度并因此具有相同或者不同的传输速率，由此在后一种情况下，根据中性密度滤光片12和13在光束路径内或者外的位置，在中性密度滤光片12和13后面的光束路径中可以调整出四种不同量的辐照度。
根据装置10的第一方面的一实施例，辐射源11包括壳体11.1及固定在壳体11.1中的光源11.2。根据另一实施例，光源11.2被设计为发出尽可能接近太阳光谱的光谱。根据另一实施例，可以在壳体11.1的内部或外部设置合适的光学滤光片，以进一步提高光谱对太阳光谱的近似值。根据另一实施例，光源11.2可以由金属卤化物灯给出。根据另一实施例，光源11.2可以由氙灯给出。
根据如第一方面的装置10的一实施例，该至少一个中性密度滤光片12包括编织金属丝或不锈钢丝，特别是以织物的形式的编织金属丝或不锈钢丝。特别地，这样的织物可以包括多根，即多于两根这样的线，这些线相互连接，特别是相互交织。更具体地，该中性密度滤光片可包括多根，也即多于两根，在一第一方向上延伸的第一线，以及在一第二方向上延伸的多根第二线，其中该第一方向垂直于该第二方向，并且该第一线与第二线相交织。根据另一实施例，这样的中性密度滤光片的透射率可以通过织物的密度，特别是邻近线之间的距离来调节。根据另一实施例例，编织金属或不锈钢丝或线可涂黑。
根据如第一方面的装置10的一实施例，至少一个中性密度滤光片12包括穿孔箔或穿孔板。根据另一实施例，这样的中性密度滤光片的透射率，在等距的穿孔膜或片的情况下，可以通过孔的尺寸或穿孔表面与总面积的比例来调节。根据另一实施例，该箔或片可涂黑。
根据如第一方面的装置10的进一步实施例，至少一个中性密度滤光片12也可由中性或灰色玻璃或中性反射滤光片提供。
根据第一方面的装置10的一实施例，光源11.2的光输出是可调节的或可调光的。根据另一实施例，光输出可通过例如电子镇流器的控制单元来调节。
根据如第一方面的装置10的一实施例，该至少一个中性密度滤光片12沿一平面或曲面设置。根据另一实施例，至少一个中性密度滤光片12沿一圆柱面的一部分设置，特别是与该圆柱面相邻近。
根据第一方面的装置10的一实施例，该至少一个中性密度滤光片12可通过机械调节装置移动。根据另一实施例，该机械调节装置与辐射源11的壳体11.1连接，特别是直接连接至辐射源11的壳体11.1。
根据如第一方面的装置10的一实施例，该至少一个中性密度滤光片12被设置为可围绕辐射源11枢转。根据一实施例，该设置为该中性密度滤光片12可在一圆形路径上围绕中心光源11.2旋转。根据另一实施例，两个或更多中性密度滤光片可在一圆形路径上围绕位于中心的光源旋转，凭借圆形路径具有不同的半径，使得中性密度滤光片在不同路径上移动，因此不干涉彼此的移动。
根据如第一方面的装置10的一实施例，其还包括至少一个滤光片框架，至少一个中性密度滤光片12可被固定在其中，其中一个或多个中性密度滤光片可以被附接至这样的滤光片框架。根据一实施例，该装置10包括多个彼此独立的这样的滤光片框架。
根据如第一方面的装置10的一实施例，其还包括驱动单元，特别是电机，该驱动单元连接至上述至少一个中性密度滤光片12以使其运动。如果存在用于接纳至少一个中性密度滤光片12的滤光片框架，则该驱动单元可连接至该滤光片框架。根据此的另一实施例，装置10还包括计算机程序，该计算机程序被配置为以期望的方式驱动驱动单元。例如，这样的计算机程序可以被设计为，当将该装置应用于太阳模拟器时，通过使用和控制两个或更多中性密度滤光片来模拟太阳辐射的辐照度的白天过程。
图2包含了图2A至图2D，说明了一根据第一方面的一固定装置的具体实施例。图2A显示了一透视图，而图2B至图2D显示了从不同方向的固定装置的侧视图。
图2显示了一用于调节从辐射源21发出的光的辐照度的装置20。从辐射源21来看，在图2的所有图示中，仅壳体21.1是部分可见的，而壳体内的该光源是不可见。装置20包括中性密度滤光片22，其可以在光束出口或辐射源21的开口的前面旋转，因此，辐射源21的光束出口位于图2A和图2B的图示下方。在中性密度滤光片22所示的位置，不在光源发出的辐射的光路中，使得该辐射不被过滤且其辐照度不减少。
图2的装置20还包括第一滤光片框架24，中性密度滤光片22附接于第一滤光片框架24。第一滤光片框架24通过以下方式成形，在其初始或制造状态下形成平面的中性密度滤光片22，以固定状态沿圆柱面的一部分设置而附接至第一滤光片框架24。第一滤光片框架24以上述方式成形的目的在于，其包括一围绕或邻接一圆柱段的(杆)联动装置，及设置于圆柱段的两个相对的弯曲端的固定带24.1，该固定带24.1用于固定中性密度滤光片22。该圆柱段可在110°到130°，特别是大约120°范围的弧段上扩展，使得从光束出口开口发出的光在其整个开口角被检测到。
第一滤光片框架24也以如下方式配置，在圆柱轴线区域内，第一滤光片框架24在由其(杆)联动装置接界的圆柱段的相对立的端面处铰接至安装壁230上，该安装壁230连接至辐射源21的壳体21.1上。以相同的方式，一第二滤光片框架25附接至安装壁230。该第二滤光片框架25以与第一滤光片框架24类似的方式构造，仅其空间尺寸稍小一些，使得其可在第一滤光片框架24内围绕辐射源21旋转。一第二中性密度滤光片(未示出)可以第一中性密度滤光片22附接至第一滤光片框架24的相同方式附接至第二滤光片框架25。
第一中性密度滤光片22和第二中性密度滤光片可通过机织织物及如果必要的话，涂黑的不锈钢丝提供。它们可具有不同的组织密度并因此具有不同的传输程度。
根据图2的装置20还包括第一驱动单元26和第二驱动单元27，第一驱动单元26连接至第一滤光片框架24，第二驱动单元27连接至第二滤光片框架25。如图2C和图2D所示，两个驱动单元26和27位于壳体21.1的相对侧，并用合适的紧固件附接至各自的安装壁。驱动单元26和27可被彼此独立地控制，使得连接至它们的滤光片框架24和25可彼此独立地旋转。
根据图2的装置20还具有附接于光束出口开口的标准滤光片框架28。其可以用于容纳附加滤光片29。这些可以是光谱滤光片，如利用该光谱滤光片可以实现光源的发射光谱与太阳光谱的适应。
装置20还包括安装架210和220，其连接至安装壁230的相对侧。
图3包括图3A至图3C，显示了根据图2的固定装置20的进一步技术细节的视图。
图3A和图3B显示了说明了滤光片框架和驱动单元之间的连接的横截面侧视视图(A)和透视图(B)。第一驱动单元26包括驱动架或支持架26.1，用于支持驱动单元的主要部件，且附接至安装壁230。另外，第一驱动单元26基本上包括电机26.2和连接至电机26.2的驱动轴26.3。驱动轴26.3与两个接合件26.4连接，第一滤光片框架24固定或安装在两个接合件26.4之间。从外部通过接合件26.4和第一滤光片框架24中的适当开口引导圆柱销或螺柱26.5，且所有上述部件通过螺钉26.6连接至驱动轴26.3。
图3C显示了第一滤光片框架24和驱动单元26之间的连接的进一步细节。第一滤光片框架24的驱动通过驱动轴26.3和销26.5之间的积极配合来实现。一方面，驱动轴26.3和销26.5通过积极配合彼此连接，另一方面，第一滤光片框架24和销26.5通过积极配合彼此连接。为此，驱动轴26.3包括驱动轴形状配合元件26.31，销26.5包括第一形状配合元件26.51，形状配合元件26.31和26.51互锁。此外，第一滤光片框架24包括滤光片框架形状配合元件24.2，销26.5包括第二形状配合元件26.52，形状配合元件24.2和26.52也互锁。最后，销26.5包括用于支撑第二滤光片框架(未示出)的轴承的滑动表面26.53。这以与第一滤光片框架24相同的方式在壳体的相对侧上被另一个驱动单元27驱动并在滑动表面26.53上自由滑动。类似地，第一滤光片框架24在壳体的相对侧上的相应销或螺栓的滑动表面上滑动。
以这种方式，两个滤光片框架24和25中的每个，通过它们在装置20的每一侧的正面部分之一，牢固地连接至驱动单元26和27中的一个，而滤光片框架24和25的相对部分滑动地安装在相应的销或螺柱的滑动表面上。
根据图2的装置20还包括侧壁230和240，其连接至壳体21.1的相对侧。驱动单元26和27各自连接至侧壁230和240中的一个。
图4显示了图4A至图4D，显示了用于根据图2的装置的两个中性密度滤光片的不同位置。所示的每个状态在以下的侧视图及透视图中呈现。假定第一外部滤光片框架24包含透射率为30％的第一中性密度滤光片22，第二内部滤光片框架25包含透射率为50％的第二中性密度滤光片。
图4A显示了两个滤光片框架24和25摆动的状态，即中性密度滤光片均不位于发射光辐射的光束路径中。因此，辐照度为光源发出的光输出的100％。
图4B显示了第一外部滤光片框架24在光出口前旋转的状态。因此，由于第一30％中性密度滤光片的作用，辐照度为发出的辐射功率的70％。
图4C显示了第二滤光片框架25随着第二中性密度滤光片23在出口开口的前面旋转的状态。因此，由于50％中性密度滤光片23的作用，辐照度为发出的光输出的50％。
图4D最后显示了两个滤光片框架24和25在光束出口开口前面旋转的状态。因此，由于第一30％中性密度滤光片22及第二50％中性密度滤光片23的作用，辐照度为光源最初发出的光输出的15％。
如上所述，光源11.2的光输出可为可调节的或可调光的。例如，电子镇流器可用于控制光输出在50％至100％之间。因此，使用上述滤光片，产生在这个群集中的以下控制范围：
没有滤光片：50-100％；
使用30％滤光片：35-70％；
使用50％滤光片：25-50％；
两种滤光片：10-20％。
从前述可清楚看出，如图2所示的装置非常适合用于太阳模拟器，其中所描述的中性密度滤光片的位置变化，例如日光随着变化太阳位置从而改变日光强度的过程，可以被很好地映射。
根据本发明的第二方面，一种计算机程序产品被设计来控制根据第一方面的装置。根据上述的一实施例，计算机程序产品可连接至驱动单元并以计算机程序产品预期的方式控制它们。该计算机程序产品可包含多个不同的操作模式。一种操作模式可提供特定的辐照度水平，即中性密度滤光片的总透射率将按照指定的时间顺序中被设置。通过这种方式，日光过程可以通过改变太阳位置和辐照度水平来模仿。另一种操作模式可用于模拟快速变化的辐照度水平，例如在云形成期间或驶入隧道时。如有必要，后者也可以与随机发生器耦合。两种描述的操作模式也可相互结合。简单的操作模式可提供一透射系数，通过用户输入手动登入该透射系数，然后通过相应的驱动单元激活实现。如果不能通过可用的中性密度滤光片精确调整透射率，则此操作模式会计算最接近所需透射率的滤光片组合。根据另一实施例，计算机程序产品另外连接至光源或控制单元，例如电子镇流器，以便对其进行控制，例如在50％和100％之间的范围内设置一特定的点。以这种方式，预想的光输出的时间过程也可与特定滤光片的选择一起产生。
该第二方面的另一实施例，可结合如上所述的与第一方面有关的其他特征或进一步如下所述的与第四方面有关的其他特征给出。
根据本发明的第三方面，编织金属丝或不锈钢丝用作用于调节辐照度的装置，特别是根据第一方面的装置中的中性密度滤光片。
该第三方面的另一实施例，可结合如上所述的与第一方面有关的其他特征或进一步与如下所述的与第四方面有关的其他特征结合获得。
该第三方面的另一实施例，可在上述中性密度滤光片的其他类型的滤光片的选择中发现。
根据第四方面，用于测试光辐射对物体的影响的装置包括至少一个根据第一方面的装置和用于接收或容纳待辐射物体的装置。
根据第四方面的实施例，用于容纳待辐射的物体的装置被设计为容纳机动车辆。
用于机动车辆的这种用于容纳的装置或所谓的测试台，尤其可以用于优化空调系统，例如关于在快速变化的辐照度下的快速调节(云模拟和/或隧道模拟)。
根据如第四方面的装置的实施例，用于接收待辐射的物体的装置被配置为容纳植物生长室，特别是用于研究变化的辐照度水平的影响以及模拟或模仿地理和季节性的白昼路径。
根据第四方面的装置的实施例，用于容纳待辐射物体的装置被配置为容纳用于军事应用的部件或车辆，以模拟或模仿白天太阳热负荷的影响。
根据第四方面的装置的实施例，用于容纳待辐射物体的装置被配置为容纳来自建筑行业、飞机构造、传感器或光伏装置的组件，特别是评估由辐照度变化产生的热梯度的影响。
根据第四方面的装置的实施例，用于容纳待辐射物体的装置被配置为容纳电子装置或电子部件或开关柜，特别是测试白天太阳热负荷的影响。
根据第四方面的装置的另一实施例，可由上述与第一、第二或第三方面有关的特征的结合而产生。
尽管在本说明书中已呈现和描述了具体实施例，但本领域的专家清楚的是，所显示的和描述的具体实施例可变换为各种替代和/或等同的实施方式，而不脱离本发明的保护范围。本通知旨在涵盖对本文讨论的实施方式的具体形式的任何改编或修改。因此，旨在本发明仅由权利要求及其等同物限定。