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Title:
SOLAR SIMULATOR AND METHOD FOR OPERATING A SOLAR SIMULATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/098019
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a solar simulator (S) that is equipped with at least one lamp module (1), said at least one lamp module (1) having: multiple light generating units (2, 3), each of the light generating units (2, 3) comprising at least one semiconductor light source (4, 5) with light-concentrating primary optics (6, 7) connected downstream; secondary optics (10) that are connected downstream of the light generating units (2, 3) and that homogenize the light; and image-forming tertiary optics (12) that are connected downstream of the secondary optics (10). The semiconductor light sources (4, 5) generate light in several wavelength ranges that can be controlled separately. The method is used to operate a solar simulator (S) and the light generating units (2, 3) are controlled in such a way that the solar simulator (S) generates light radiation that alters over time.

Inventors:
MORGENBROD NICO (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/050128
Publication Date:
July 26, 2012
Filing Date:
January 05, 2012
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM AG (DE)
MORGENBROD NICO (DE)
International Classes:
F21S8/00; F21V13/12; G01R31/26; F21V5/00; F21V5/04; F21V7/00; F21V8/00; F21Y101/02; F21Y105/00; F21Y113/00
Foreign References:
CN101290340A2008-10-22
US7733111B12010-06-08
US20090051914A12009-02-26
DE10051357A12002-04-18
US20080115830A12008-05-22
DE102007059130A12009-06-10
DE102007059131A12009-06-10
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Claims:
Patentansprüche

Solarsimulator (S) mit mindestens einem Leuchtmodul ( 1 ; 21), wobei das mindestens eine Leuchtmodul (1; 21) auf¬ weist:

- mehrere Lichterzeugungseinheiten (2, 3; 22, 23), wobei jede der Lichterzeugungseinheiten (2, 3; 22, 23) mindestens eine Halbleiterlichtquelle (4, 5) mit ei¬ ner nachgeschalteten, lichtbündelnden Primäroptik (6, 7) aufweist;

- eine den Lichterzeugungseinheiten (2, 3; 22, 23) nachgeschaltete, lichthomogenisierende Sekundäroptik (10) ;

- eine der Sekundäroptik (10) nachgeschaltete, abbil¬ dende Tertiäroptik (12),

wobei die Halbleiterlichtquellen (4, 5) Licht in mehreren separat ansteuerbaren Wellenlängenbereichen erzeugen .

Solarsimulator (S) nach Anspruch 1, wobei die Primäroptik (6, 7) dazu eingerichtet und angeordnet ist, einen gebündelten Lichtstrahl mit einem Öffnungswinkel von nicht mehr als 15°, insbesondere von nicht mehr als 10°, zu erzeugen.

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primäroptik (6, 7) einen Lichtleiter (7) und/oder einen Reflektor (6) umfasst.

Solarsimulator (S) nach Anspruch 3, wobei mindestens zwei unterschiedlichen Lichterzeugungseinheiten (2, 3; 22, 23) unterschiedliche Primäroptiken (6, 7) nachgeschaltet sind. 5. Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sekundäroptik (10) einen Wabenkondensor umfasst . Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tertiäroptik (12) eine Fourierlinse um- fasst .

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leuchtmodul (1; 21) eine definierte kis- senförmige Verzeichnung erzeugt.

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tertiäroptik (12) einen Bildbereich (B) eines von einer Sekundäroptik (10) abgestrahlten Strahlbündels mit einer dicht packbaren Grundform (G) erzeugt.

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Wellenlängenbereich Ultravio¬ lettstrahlung umfasst.

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Lichterzeugungseinheit (2, 3 ; 22, 23) mehrere Halbleiterlichtquellen (4, 5) aufweist, wobei die Halbleiterlichtquellen (4, 5) Licht in mindestens zwei separat ansteuerbaren Wellenlängenbereichen erzeugen .

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mehrere Leuchtmodule (1; 21), wobei die Leuchtmodule (1; 21) im Wesentlichen aneinander grenzende Bilder erzeugen.

Solarsimulator (S) nach den Ansprüchen 7, 8 und 10, wobei benachbarte Leuchtmodule (1; 21) Bilder erzeugen, welche sich an ihren verzeichneten Randüberständen, insbesondere Ecken, überlagern.

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Solarsimulator (S) mehrere Leuchtmodule ( 1 ; 21) aufweist und für eine Kommunikation von Leucht¬ modul (1; 21) zu Leuchtmodul (1; 21) eingerichtet ist.

Solarsimulator (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Leuchtmodul (1; 21) für jeden separat ansteuerbaren Wellenlängenbereich zur Einstellung des zugehörigen Farborts mindestens ein Sensor vorhanden ist .

Verfahren zum Betreiben eines Solarsimulators (S), ins¬ besondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichterzeugungseinheiten (2, 3; 22, 23) so angesteuert werden, dass der Sonnensimulator (S) eine sich zeitlich ändernde Lichtabstrahlung erzeugt.

Description:
Beschreibung

Solarsimulator und Verfahren zum Betreiben eines Solarsimulators .

Die Erfindung betrifft einen Solarsimulator mit mehreren Halbleiterlichtquellen und mindestens einer nachgeschalteten Optik. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Solarsimulators.

Es sind Xenonblitzlampen zum Testen von Solarzellen bekannt. Die Verwendung von Xenonblitzlampen weist den Nachteil auf, dass sich eine schlechte Reproduzierbarkeit von schnellzykli ¬ schen Messungen ergibt, da ein Einfluss einer Kondensatorla- dung auf eine Blitzleistung besteht. Zudem weisen Xenonblitzlampen eine nur geringe Lampenlebensdauer bei hohen Prozesskosten und einem hohen Energieeinsatz auf. Darüber hinaus ist das abgestrahlte Spektrum fest vorbestimmt und kann nicht nachgeführt werden. Außerdem wird eine hohe Leistung in Wel- lenlängenbereichen verbraucht, in denen Solarzellen nicht aktiv sind.

DE 10051357 AI beschreibt eine Vorrichtung zur Bestrahlung von Solarzellen, welche mindestens 400 Festkörperstrahlungs- quellen enthält, und zwar in einer matrixförmigen flächigen Anordnung zur Aussendung von monochromatischem Licht (Matrixlichtquelle) bei einem Spektrum von 880 nm vorzugsweise für Siliziumzellen. Die Matrixlichtquelle ist als XY-Matrix aus ¬ gebildet, wobei die Ströme der Festkörperlichtquellen indivi- duell steuerbar sind. Die Matrixlichtquelle kann Gruppen von Festkörperlichtquellen unterschiedlicher, spektraler Lichtaussendung aufweisen, wobei durch eine geeignete Ansteuerung der Gruppen ein gewünschtes Mischspektrum erzeugbar ist. US 2008/0115830 AI offenbart Sätze von Solarzellen und Linsen, die sich auf einer Oberfläche eines Solarkonzentratormo- duls befinden. Die Solarzelle befindet sich in einem Brenn- punkt der Linse. Die anderen Sätze, deren Solarzellen durch Beleuchtungsvorrichtungen ersetzt werden, befinden sich auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Solarkonzentratormo- duls. Jeder weitere Satz ist umgekehrt auf einem vorherigen Satz aufgesetzt. Daher wird Licht, welches durch den letzte ¬ ren Satz und den vorherigen Satz scheint, von der Leuchtvorrichtung auf die Solarzelle fokussiert.

DE 10 2007 059 130 AI und DE 10 2007 059 131 AI geben Verfah- ren und Anordnungen zur Einstellung eines Farborts sowie ein Leuchtsystem an. DE 10 2007 059 130 AI beschreibt ein Verfahren zur Einstellung eines Farborts mindestens einer Leucht ¬ quelle, bei dem eine Temperatur ermittelt wird und bei dem abhängig von der ermittelten Temperatur der Farbort der min- destens einen Leuchtquelle eingestellt wird. Zudem wird eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens beschrieben. DE 10 2007 059 131 AI beschreibt ein Verfahren zur Einstellung eines Farborts, bei dem n Leuchtquellen vorgesehen sind, von denen n-3 Leuchtquellen voreingestellt werden oder voreinge- stellt sind, bei dem ein Farbortunterschied der n Leuchtquel ¬ len von einem Sollfarbort bestimmt wird und bei dem die 3 nicht voreingestellten Leuchtquellen so eingestellt werden, dass der Sollfarbort erreicht wird. Ferner wird eine Anord ¬ nung zum Durchführen des Verfahrens beschrieben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An- sprüche gelöst. Bevorzugte Aus führungs formen sind insbesonde ¬ re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Solarsimulator mit mindestens einem Leuchtmodul, wobei das mindestens eine Leucht- modul aufweist: mehrere Lichterzeugungseinheiten, wobei jede der Lichterzeugungseinheiten mindestens eine Halbleiterlicht ¬ quelle mit einer nachgeschalteten, lichtbündelnden Primärop- tik aufweist; eine den Lichterzeugungseinheiten nachgeschal ¬ tete, lichthomogenisierende Sekundäroptik; und eine der Se ¬ kundäroptik nachgeschaltete, abbildende Tertiäroptik; wobei die Halbleiterlichtquellen Licht in mehreren, separat ansteuerbaren Wellenlängenbereichen erzeugen.

Dieser Solarsimulator ermöglicht eine effektive Umwandlung von eingespeister Energie in Licht. Das aus den mehreren Wellenlängenbereichen zusammengesetzte Licht ("Mischlicht") kann von dem Solarsimulator mit einer sehr homogenen Leistung oder Intensität und einer sehr homogenen spektralen Verteilung über eine große Fläche und mit hoher Genauigkeit (z.B. für Messzwecke) reproduzierbar zur Verfügung gestellt werden. Mit anderen Worten kann an jedem Ort der bestrahlten Fläche das selbe Spektrum und die selbe Leistung zur Verfügung gestellt werden. Die homogene Verteilung kann bereits unmittelbar hinter dem Solarsimulator bereitgestellt werden, insbesondere auch in einem kurzbrennweitigen Arbeitsabstand, beispielswei ¬ se von ca. 400 mm, was kompakte Anordnungen erlaubt.

Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlicht ¬ quelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED) . Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("remote phosphor") . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorlie ¬ gen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Po- lymer-OLEDs ) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser auf ¬ weisen.

Die lichtbündelnde Primäroptik dient dazu, einen Öffnungswin- kel eines von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle er ¬ zeugten, in die Primäroptik einfallenden Lichtbündels zu verkleinern oder zu verschmälern. Die lichtbündelnde Primäroptik kann auch als Kollimationsoptik bezeichnet werden oder einer solchen entsprechen.

Es ist eine Weiterbildung, dass die zu einem der separat an ¬ steuerbaren Wellenlängenbereiche gehörigen Halbleiterlicht ¬ quelle (n) auf eine fest vorgegebene Weise, z.B. mit einem fest vorgegebenen Strom oder Stromverhältnis angesteuert wer- den können. Alternativ können die Halbleiterlichtquelle (n) variabel angesteuert werden, z.B. um eine Lichtintensität oder Lichtfarbe nachzuführen oder auf einen neuen Wert einzuregeln . Es ist eine Ausgestaltung, dass die Primäroptik dazu eingerichtet und angeordnet ist, einen gebündelten Lichtstrahl mit einem Öffnungswinkel von nicht mehr als 15°, insbesondere von nicht mehr als 10°, zu erzeugen. Diese Kollimationsfunktion ermöglicht eine besonders homogene Lichtverteilung in der nachgeschalteten lichthomogenisierenden Sekundäroptik.

Die Primäroptik kann beispielsweise einen Lichtleiter umfassen. Das in den kollimierenden Lichtleiter eintretende Licht kann insbesondere an den freien seitlichen Oberflächen durch Totalreflexion reflektiert werden ("TIR ('Total Inner Reflec- tion ' ) -Stab" ) . Alternativ können die Seiten des Lichtleiters verspiegelt sein. Der Lichtleiter kann insbesondere ein Konzentrator sein. Der Konzentrator kann beispielsweise ein zusammengesetzter Konzentrator sein, wie ein CPC-Konzentrator (CPC; "Compound Pa- rabolic Concentrator" ) , ein CHC ( "Compound Hyperbolic Con- centrator" ) -Konzentrator, ein CEC ( "Compound Elliptic Concentrator" ) -Konzentrator usw. Jedoch können auch andere Kol- limationsoptiken verwendet werden. Der Lichtleiter kann beispielsweise aus Glas oder Kunststoff bestehen. Die Primäroptik kann alternativ oder zusätzlich als ein Reflektor, insbesondere schalenförmiger Reflektor, ausgestaltet sein. Es ist auch eine Weiterbildung, dass mindestens zwei (bau ¬ lich) unterschiedlichen Lichterzeugungseinheiten unterschiedliche Primäroptiken nachgeschaltet, z.B. eine Lichtleiter bzw. ein Reflektor, zwei baulich unterschiedliche Lichtleiter oder zwei baulich unterschiedliche Reflektoren.

Es ist noch eine weitere, insbesondere funktionsgebende, Aus ¬ gestaltung, dass die Sekundäroptik einen Wabenkondensor um- fasst. Der Wabenkondensor kann beispielsweise zwei auf einem gemeinsamen Substrat doppelseitig aufgebrachte Mikrolinsen- felder aufweisen. Der Wabenkondensor kann alternativ zwei auf beabstandet angeordneten Substraten jeweils einseitig aufge ¬ brachte Mikrolinsenfeider aufweisen.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Tertiäroptik eine Fourieroptik, insbesondere Fourierlinse (z.B. eine als eine Fourieroptik eingesetzte Sammellinse) , insbesondere Fresnel- Linse, umfasst.

Eine Tertiäroptik mag einer oder mehreren Sekundäroptiken nachgeschaltet sein. Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass die Tertiärop ¬ tik eine definierte kissenförmige Verzeichnung ("Seideische Abberation") erzeugt. So kann bei einer arrayartig flächigen Anordnung mehrerer Leuchtmodule, bei welcher die Bilder oder Bildbereiche der Leuchtmodule benachbart zueinander proji ¬ ziert werden, eine besonders homogene Lichtverteilung über mehrere Bildbereiche ermöglicht werden, weil die kissenförmi- gen Verzeichnungen bei ihrer Überlagerung einen Helligkeitsabfall am Rand der einzelnen Bildbereiche zumindest teilweise ausgleichen können.

Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Tertiäroptik mindestens ein Bild oder einen Bildbereich eines von einer Sekundäroptik abgestrahlten Strahlbündels mit einer dicht packba ¬ ren Grundform erzeugt. Dadurch können mehrere Bildbereiche direkt aneinander angrenzend oder spaltlos angeordnet sein und also eine Bildfläche vollständig abdecken, ohne dass sie sich zu überlagern brauchen. Die Bildbereiche können sich jedoch in Bereichen (geringfügiger) Abweichungen von der Grundform, z.B. in verzeichneten Bereichen, und/oder in äußeren Randbereichen überlagern. Eine dicht packbare Grundform kann beispielsweise eine rechteckige Grundform oder eine hexagona- le Grundform umfassen.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlichtquel ¬ len Licht in mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, separat ansteuerbaren Wellenlängenbereichen erzeugen. Diese Zahl von Wellenlängenbereichen ermöglicht bereits eine praktisch sinnvolle Annäherung an das Sonnenspektrum bei einem gleichzeitig geringen Ansteuerungsaufwand . So können die in DE 10 2007 059 130 AI und DE 10 2007 059 131 AI beschriebenen Verfahren und Anordnungen auch vorteilhaft für den vorliegenden Sonnensimulator verwendet werden.

So kann es insbesondere eine Weiterbildung sein, dass zur Einstellung eines Farborts mindestens eines Leuchtmoduls, mindestens einer Lichterzeugungseinheit, mindestens einer Halbleiterlichtquelle und/oder mindestens eines Wellenlängen ¬ bereichs (Farbkanals), n Wellenlängenbereiche vorgesehen sind, von denen n-3 Wellenlängenbereiche bzw. deren Halblei ¬ terlichtquellen voreingestellt werden oder voreingestellt sind, wobei ein Farbortunterschied der n Wellenlängenbereiche bzw. deren Halbleiterlichtquelle (n) von einem Sollfarbort bestimmt wird und wobei die 3 nicht voreingestellten Wellenlängenbereiche bzw. deren Halbleiterlichtquelle (n) so eingestellt werden, dass der Sollfarbort erreicht wird. Insbeson- dere kann der Farbortunterschied anhand mindestens einer Messeinrichtung bestimmt wird, wobei die mindestens eine Messeinrichtung insbesondere einer der folgenden Sensoren um- fasst: einen Helligkeitssensor, insbesondere ein V^- bewerteter Helligkeitssensor, einen Temperatursensor und/oder einen Farbsensor. Für jeden Wellenlängenbereich bzw. deren Halbleiterlichtquelle (n) kann insbesondere mindestens je ein Sensor vorgesehen ist. Die Einstellung des Farborts kann derart erfolgt, dass mindestens eine der Zielgrößen: Color Ren- dering Index, Color Quality Scale oder eine anwendungsabhän- gige spektrale Verteilung einen vorgegebenen Wert möglichst gut erreicht. Insbesondere kann eine Optimierung hinsichtlich der mindestens einen Zielgröße vorab durchgeführt wird und insbesondere als eine Ansteuerinformation für die n-3 Wellenlängenbereich bzw. deren Halbleiterlichtquelle (n) bereitge- stellt wird. Ferner kann die Einstellung der mindestens einen Zielgröße anhand der n Wellenlängenbereiche bzw. deren Halb ¬ leiterlichtquelle (n) mittels mindestens einer der folgenden Parameter erfolgt: Lichtstrom, Beleuchtungsstärke, Lichtstärke oder Leuchtdichte. Auch können die drei nicht voreinge- stellten Wellenlängenbereiche bzw. deren Halbleiterlichtquel ¬ le (n) ein Dreieck in einem CIE x-y-Diagramm aufspannen, wobei das Dreieck insbesondere eine möglichst große Fläche auf ¬ weist. Zudem können die drei nicht voreingestellten Wellenlängenbereiche bzw. deren Halbleiterlichtquelle (n) iterativ so eingestellt werden, dass der Sollfarbort erreicht wird. Außerdem können zur Einstellung des Sollfarborts zusätzlich ein relativer oder absoluter Sollfarbort und/oder eine Helligkeitsinformation einstellbar vorgegeben sein.

Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Wel- lenlängenbereich Infrarotstrahlung umfasst.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens ein Wellenlängenbereich Ultraviolettstrahlung ("UV-Wellenlängenbereich") umfasst. So können insbesondere strahlungsinduzier- te Alterungseffekte (Bewitterung) realitätsnah simuliert werden. Insbesondere mag dieser UV-Wellenlängenbereich im nahen Ultraviolett liegen, insbesondere in einem Wellenlängenberei ¬ che von ca. (370 +/- 50) nm. Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Licht ¬ erzeugungseinheit mehrere Halbleiterlichtquellen aufweist, wobei die Halbleiterlichtquellen Licht in mindestens zwei se ¬ parat ansteuerbaren Wellenlängenbereichen erzeugen. So kann die zugehörige Primäroptik für mehrere Wellenlängenbereiche verwendet werden, was Kosten spart und eine kompakte Bauweise ermöglicht .

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Solarsimulator mehrere Leuchtmodule aufweist, wobei die Leuchtmodule im We- sentlichen aneinander grenzende Bilder oder Bildbereiche erzeugen (arrayartig flächige Anordnung) . Die Lichtverteilung ist vorzugsweise über aneinander grenzende Bildbereiche hin ¬ weg im Wesentlichen homogen. So können praktisch beliebig große Flächen mit sonnenähnlichem Licht hoher Leistungsdichte bestrahlt werden.

Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass benachbarte Leucht ¬ module Bildbereiche erzeugen, welche sich an ihren verzeichneten Randüberständen, insbesondere Ecken, überlagern. Dies unterstützt, insbesondere zusammen mit einer definierten kis- senförmigen Verzeichnung der einzelnen Bildbereiche, die ho- mogene Lichtverteilung (Intensität und/oder spektrale Vertei ¬ lung) über verschiedene Bildbereiche hinweg.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Solarsimulator min- destens eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Lichterzeugungseinheiten bzw. deren Halbleiterlichtquelle (n) aufweist.

Die Steuereinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Lichterzeugungseinheiten, insbesondere gleichartige Halbleiterlichtquellen, variabel anzusteuern, insbesondere um eine Leistungsdichte und/oder einen (Misch- ) Farbort des von dem Leuchtmodul und/oder dem Solarsimulator erzeugten Mischlichts variabel einzustellen oder einzuregeln.

Insbesondere kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, das Mischlicht einer Sonnenlichteigenschaft über einen Tagesverlauf nachzuempfinden, um realistische Tageslichtkurven zu realisieren. So mag das Tageslicht am Morgen und am Abend eine geringere Intensität und einen höheren Rotanteil aufweisen als mittags. Alternativ mögen individuelle Spekt ¬ ralverteilungen realisiert werden.

Es ist eine allgemeine Weiterbildung, dass das Leuchtmodul und/oder der Solarsimulator mindestens eine Messeinrichtung aufweisen. Die mindestens eine Messeinrichtung mag insbesondere zum Abfühlen mindestens einer Eigenschaft des erzeugten Lichts eingerichtet sein, beispielsweise mindestens einen Farbsensor und/oder mindestens einen Helligkeitssensor umfas- sen, beispielsweise individuell für einen oder mehrere der Farbkanäle, insbesondere jeden der Farbkanäle. Die mindestens eine Messeinrichtung mag zusätzlich oder alternativ mindestens einen Temperatursensor umfassen. Die Sensoren können insbesondere analog wie in DE 10 2007 059 130 AI und DE 10 2007 059 131 AI beschrieben verwendet werden. So kann zur Einstellung eines Farborts mindestens eines Leuchtmoduls, mindestens einer Lichterzeugungseinheit, min ¬ destens einer Halbleiterlichtquelle und/oder mindestens eines Wellenlängenbereichs (Farbkanals) eine Temperatur ermittelt werden und abhängig von der ermittelten Temperatur der Farbort eingestellt werden. Der Farbort kann eine Helligkeit und/oder eine Farbsättigung umfassen. Der Farbort kann einem Sollfarbort entsprechen, der insbesondere vorgegeben ist. Die Temperatur kann insbesondere eine Temperatur einer Lichter- zeugungseinheit oder einer Halbleiterlichtquelle (z.B. gemes ¬ sen direkt an der Halbleiterlichtquelle oder an einem zugehö ¬ rigen Substrat usw.) sein. Die Temperatur kann insbesondere anhand des mindestens einen Temperatursensors, insbesondere anhand eines Heißleiters und/oder eines Kaltleiters, ermit- telt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur anhand einer abgegeben Leistung und/oder anhand eines thermischen Widerstands bestimmt werden. Anhand der Temperatur des mindestens einen Leuchtmoduls, Lichterzeugungseinheit und/oder Halbleiterlichtquelle kann eine zugehörige Hellig- keit und Wellenlänge, insbesondere Spitzenwellenlänge des Wellenlängenbereichs, der mindestens einen Leuchtquelle er ¬ mittelt werden. Die Helligkeit und die Wellenlänge können ab ¬ hängig von vorgegebenen Kalibrierdaten ermittelt werden. Die Helligkeit und die Wellenlänge können auch abhängig von einer Alterungsinformation betreffend das mindestens eine Leuchtmo ¬ dul, Lichterzeugungseinheit und/oder Halbleiterlichtquelle ermittelt werden, insbesondere falls die Alterungsinformation eine Alterungskennlinie der Leuchtquelle ist. Die Helligkeit und die Wellenlänge können in einen Ist-Farbort umgesetzt werden. Insbesondere kann der Ist-Farbort mit dem (Soll- ) Farbort verglichen wird und das mindestens eine Leuchtmodul, Lichterzeugungseinheit und/oder Halbleiterlichtquelle so ein ¬ gestellt werden, dass der Farbort erreicht wird. Insbesondere kann das mindestens eine Leuchtmodul, Lichterzeugungseinheit und/oder Halbleiterlichtquelle iterativ so eingestellt wer ¬ den, dass der Farbort erreicht wird. Jedoch sind für eine solche Einstellung des Farborts alternativ oder zusätzlich auch andere Sensoren, Färb- und/oder Helligkeitssensoren, einsetzbar

Es ist besonders vorteilhaft, wenn für jedes Leuchtmodul ent ¬ sprechende Sensoren (insbesondere Färb-, Helligkeits ¬ und/oder Temperatursensoren) zur Einstellung des Farborts (insbesondere für dessen Kalibrierung) für jeden separat ansteuerbaren Wellenlängenbereich des Leuchtmoduls vorgesehen sind, insbesondere mindestens ein Sensor für jeden separat ansteuerbaren Wellenlängenbereich .

Allgemein kann jedes Leuchtmodul zur selbsttätigen Einstellung oder Regelung der Farborte der mehreren separat ansteuerbaren Wellenlängenbereiche eingerichtet sein. Jedes Leucht ¬ modul kann dazu mindestens eine Steuereinrichtung aufweisen.

Es ist auch eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Messeinrichtung mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, insbesondere um eine Anpassung oder Regelung der Lichterzeugungseinheiten bzw. Halbleiterlichtquellen zu ermöglichen. Dadurch lässt sich eine sehr genaue Reproduzierbarkeit des Mischlichts und/oder der einzelnen Lichtanteile oder Farbka ¬ näle erreichen. Insbesondere wird auch eine Kalibrierung und/oder Selbstkalibrierung ermöglicht.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Steuereinrichtung eine zentrale Steuereinheit und/oder eine Steuereinheit für jedes Leuchtmodul, insbesondere zur Kommunikation zwischen mehreren Leuchtmodulen ("Modul-Modul-Kommunikation"), um- fasst .

Insbesondere zur Abstimmung einer Lichtabstrahlung mehrerer Leuchtmodule des Solarsimulators, insbesondere zur Abstimmung ihrer Farborts, können die Leuchtmodule, insbesondere deren Steuereinheiten, zur Modul-Modul-Kommunikation eingerichtet sein . Es ist noch eine Weiterbildung, dass jedes Leuchtmodul in der Lage ist, einen Helligkeits-Sollwert auf mindestens 2% genau anzusteuern und/oder einzuregeln. Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Leuchtmodule (bei Vorliegen mehrerer Leuchtmo ¬ dule) in der Lage sind, ihre Helligkeitswerte auf mindestens 2% genau auf einen (Gesamt-) Helligkeits-Sollwert für alle Leuchtmodule anzusteuern und/oder einzuregeln. Dazu kann insbesondere die Fähigkeit zur Modul-Modul-Kommunikation verwendet werden.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Solarsimulator eine Schnittstelle zur Ausgabe spektraler Eigenschaften und/oder einer Information über eine Helligkeitsverteilung des von ihm abgestrahlten Lichts aufweist. Die Schnittstelle kann bei ¬ spielsweise an eine Messapparatur der zu bestrahlenden Solarzelle (en) ankoppelbar sein. Dies ermöglicht eine Korrelation und Feinkorrektur des Messwerts der Solarzelle bei jeder Mes ¬ sung .

Es ist ferner eine Weiterbildung, dass das Leuchtmodul und/oder der Solarsimulator mit einer Flüssigkeitskühlung, insbesondere Wasserkühlung, ausgestattet sind, um bei der Licht- bzw. Strahlungserzeugung erzeugte Abwärme effektiv abzuführen. Die Verwendung einer Wasserkühlung weist den Vorteil auf, dass eine sehr effektive Wärmeabfuhr erreichbar ist, wodurch eine geringe Sperrschichttemperatur auch bei hohen Betriebsströmen eingehalten werden kann. Auch wird so eine Lebensdauer verlängert. Zudem wird ein effektiver LED- Betrieb mit geringen Temperaturverlusten ermöglicht. Die Was ¬ serkühlung unterstützt ferner die Stabilität der Lichterzeu ¬ gung und Lichtausgabe. Darüber hinaus vereinfacht die Wasser ¬ kühlung eine gemeinsame Verwendung einer hohen Zahl von Leuchtmodulen .

Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Wasserkühlung des Solarsimulators an einen wärmerückgewinnenden Kühlwasserkreislauf angeschlossen ist, z.B. einer Fabrik. Dadurch wird ein besonders energiesparender Betrieb des Solarsimulators ermöglicht .

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betrei ¬ ben eines Solarsimulators, insbesondere wie oben beschrieben, wobei die Lichterzeugungseinheiten bzw. Halbleiterlichtquel ¬ len so angesteuert werden, dass der Sonnensimulator eine sich zeitlich ändernde (vorbestimmte) Lichtabstrahlung erzeugt. Die sich zeitlich ändernde Lichtabstrahlung kann insbesondere dem Sonnenlicht über einen Tagesverlauf nachempfunden sein.

Der Solarsimulator mag in einem kontinuierlichen Modus oder in einem Blitzmodus betrieben werden.

In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Ele ¬ mente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.l zeigt in einer Ansicht von schräg seitlich ein

Leuchtmodul gemäß einer ersten Aus führungs form für einen Solarsimulator;

Fig.2 zeigt das Leuchtmodul gemäß der ersten Ausführungs ¬ form in einer Ansicht von schräg hinten;

Fig.3 zeigt ein Leuchtmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Ansicht von vorne;

Fig.4 zeigt eine Helligkeitsverteilung eines mittels eines der Leuchtmodule erzeugten Bilds;

Fig.5 zeigt in Draufsicht eine Anordnung von Bildern mehrerer Leuchtmodule eines Solarsimulators; und

Fig.6 zeigt eine spektrale Verteilung des von dem Leucht ¬ modul erzeugten Bilds.

Fig.l zeigt in einer Ansicht von schräg seitlich ein Leuchtmodul 1 für einen Solarsimulator S. Fig.2 zeigt das Leuchtmodul 1 in einer Ansicht von schräg hinten. Der Solarsimulator S weist mindestens ein Leuchtmodul 1 auf. Das Leuchtmodul 1 weist mehrere Lichterzeugungseinheiten 2, 3 auf, nämlich fünf erste Lichterzeugungseinheiten 2 und vierundzwanzig zweite Lichterzeugungseinheiten 3. Die ersten Lichterzeugungseinheiten 2 und die zweiten Lichterzeugungseinheiten 3 sind bezüglich einer Längsachse L des Leuchtmo ¬ duls um 90° drehsymmetrisch angeordnet. Die fünf ersten Lichterzeugungseinheiten 2 sind genauer gesagt in einer Matrixanordnung mit einer zentralen Lichterzeugungseinheit 2 (durch welche die Längsachse L verläuft) und vier äußeren Lichterzeugungseinheiten 2 angeordnet, während vierundzwanzig zweite Lichterzeugungseinheiten 3 in Gruppen zu je sechs Lichterzeugungseinheiten 3 zwischen benachbarten Lichterzeugungseinheiten 2 angeordnet sind.

Jede der Lichterzeugungseinheiten 2, 3 weist mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von Leuchtdioden (LEDs) auf. Die erste Lichterzeugungseinheit 2 weist hier beispielhaft einen Satz 4 mit mehreren Infrarotlicht abstrahlenden LEDs (IR- LEDs) auf, wobei diese IR-LEDs unterschiedliche Wellenlängen oder Wellenlängenbänder aufweisen können. Die zweiten Lichterzeugungseinheit 3 weist einen Satz 5 mit mehreren LEDs auf, wobei auch diese LEDs unterschiedliche Wellenlängen oder Wel ¬ lenlängenbänder aufweisen können, z.B. sichtbares Licht und/oder IR-Licht abstrahlen können. Dazu können z.B. LEDs unterschiedlicher Farbe (d.h. LEDs, welche Licht unterschied ¬ licher Wellenlänge abstrahlen) verwendet werden, wobei zu ¬ sätzlich auch IR-LEDs vorhanden sein können.

Die Sätze 4 und/oder 5 können als LED-Module vorliegen, wobei jedes LED-Modul mehrere LEDs auf einem gemeinsamen Substrat aufweist. Die LEDs können insbesondere als LED-Chips vorlie ¬ gen, welche z.B. auf einem gemeinsamen Keramik-Substrat auf ¬ gebracht sind. Die LEDs können als einzeln gehäuste Hoch ¬ leistungs-LEDs vorliegen. Jeder der Sätze 4, 5 ist mit einer Flüssigkeitskühlung in Form einer hier beispielsweise verwendeten Wasserkühlung (o.Abb.) verbunden, um die durch die LEDs erzeugte Abwärme abzuführen .

Jedem der Sätze 4, 5 ist eine lichtbündelnde Primäroptik 6 bzw. 7 nachgeschaltet, um einen Abstrahlwinkel des jeweils abgestrahlten Lichtbündels, insbesondere in Bezug auf die Längsachse L, zu verringern ( "Kollimationseinheit " ) . Die für LEDs typische Abstrahlcharakteristik eines Lambertschen Strahlers mit einem Abstrahlwinkel von 180° bzw. einem Öff ¬ nungswinkel von Θ = 90° in Bezug auf die Hauptabstrahlachse, optische Achse oder Längsachse wird somit verkleinert, bevor ¬ zugt auf θ ^ ca. 15°, noch bevorzugter auf θ ^ ca. 10°.

Die dem jeweiligen Satz 4 nachgeschaltete Primäroptik 6 liegt in Form einer Reflektorschale vor, z.B. mit einem parabelför- migen Querschnittsprofil. Die IR-LEDs des jeweiligen Satzes 4 strahlen also in die Primäroptik 6 ein und werden zum Teil an den IR-reflektierend ausgestalteten Innenwänden der Primäroptik 6 reflektiert und zum Teil unreflektiert durch eine vor ¬ dere Lichtaustrittsebene 8 ausgegeben.

Die dem jeweiligen Satz 5 nachgeschaltete Primäroptik 7 liegt in Form eines Lichtleiters vor. Die LEDs des jeweiligen Sat ¬ zes 5 strahlen also in die Primäroptik 7 ein und werden zum Teil an den Außenseiten der Primäroptik 7 totalreflektiert und zum Teil unreflektiert durch eine vordere Lichtausgabe ¬ fläche 9 ausgegeben. Die Primäroptik 7 kann beispielsweise aus Glas, insbesondere Quarzglas, oder aus Kunststoff beste ¬ hen, insbesondere zyklischen Olefin-Polymeren (COP; "Cycloo- lefin Polymer") wie sie beispielsweise unter dem Namen Zeonex oder Zeonor von der Firma Zeon Europe GmbH, Deutschland, erhältlich sind, oder zyklischen Olefin-Copolymeren (COC; "Cyc- loolefin Copolymer") wie sie beispielsweise unter dem Namen TOPAS von der Firma TOPAS Advanced Polymers GmbH, Deutsch ¬ land, erhältlich sind. Die Lichtausgabefläche 9 und die Lichtaustrittsebene 8 liegen im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene und weisen die gleiche Hauptabstrahlrichtung auf.

Den Lichterzeugungseinheiten 2, 3 und den Primäroptiken 6 und 7 ist eine lichthomogenisierende Sekundäroptik 10 mit einer in Draufsicht entlang der Längsachse L rechteckigen Grundform nachgeschaltet. Die Sekundäroptik 10 dient unter anderem dazu, das von den Lichterzeugungseinheiten 2, 3 eingestrahlte Licht über eine Lichtabstrahlfläche 11 der Sekundäroptik 10 bezüglich einer Intensität oder Lichtstärke als auch einer Farbe oder Wellenlänge (n) zu homogenisieren bzw. anzugleichen. Für einen Betrachter erscheint die Lichtabstrahlfläche 11 idealerweise als eine rechteckige, homogen strahlende Flä ¬ che .

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sekundäroptik 10 als ein Wabenkondensor ("Fly's Eye") ausgestaltet. Der Wa ¬ benkondensor kann insbesondere zwei optisch in Serie geschal ¬ tete, versetzt angeordnete Felder mit wabenförmigen Matrix- Anordungen von Mikrolinsen aufweisen, wobei die Subaperturen der Mikrolinsen des ersten Felds insbesondere deckungsgleich durch die Tertiäroptik 12 (siehe unten) auf die Zielebene ab ¬ gebildet werden (können) . Insbesondere in Kombination mit den auf einen Öffnungswinkel von bevorzugt auf θ ^ ca. 15°, noch bevorzugter auf θ ^ ca. 10°, lichtbündelnden Primäroptiken 6 und 7 ist durch die Sekundäroptik 10 ein hoher Homogenisierungsgrad erreichbar.

Der Sekundäroptik 10 ist optional eine abbildende Tertiärop- tik 12 in Form hier einer Fourieroptik, insbesondere Fourierlinse, insbesondere einer raumsparenden Fresnel-Linse, nach ¬ geschaltet, um das von der Sekundäroptik 10 auf einen gewünschten Bildbereich B, welcher sich in oder an einem Brennpunkt der Tertiäroptik 12 befindet, wie z.B. in Fig.4 ge- zeigt, z.B. eine Solarzelle oder eine zu verwitternde Fläche, abzubilden . Die Tertiäroptik 12 mag einer oder mehreren Sekundäroptiken 10 nachgeschaltet sein. Durch die rechteckige Grundform der mehreren Sekundäroptiken 10 können diese im Wesentlichen spaltfrei und im Wesentlichen ohne eine Überlappung ("dicht gepackte Grundform") zueinander angeordnet werden. Die Tertiäroptik 12 mag auch eine anders geformte Außenkontur aufwei ¬ sen, z.B. eine zu der oder den Sekundäroptiken 10 konforme Außenkontur, z.B. eine viereckige, insbesondere quadratische, Außenkontur .

Die Lichterzeugungseinheiten 2, 3 können allgemein so angesteuert werden, dass gleichartige LEDs, auch unterschiedli ¬ cher Lichterzeugungseinheiten 2, 3, gemeinsam und ggf. auch unabhängig von anderen LEDs ansteuerbar sind, z.B. bezüglich ihres Betriebsstroms. In anderen Worten können insbesondere separate Farbkanäle des Leuchtmoduls 1 und/oder des Solarsi ¬ mulators S individuell angesteuert werden. Beispielsweise können alle LEDs einer gleichen Farbe gemeinsam angesteuert werden. Dadurch kann durch die Sekundäroptik 10 insbesondere auch ein Mischlicht mit einem einstellbaren Farbpunkt aus mehreren Gruppen gleichartiger LEDs innerhalb eines durch das Leuchtmodul realisierbaren Farbraums ( ' Gamut ' ) erzeugt wer ¬ den. Zur Ansteuerung der Lichterzeugungseinheiten 2, 3 können die LEDs mit einer geeigneten Steuereinrichtung oder Treiber verbunden sein bzw. von einer solchen angesteuert oder gespeist werden.

Die Steuereinrichtung kann insbesondere dazu in der Lage sein, die Lichterzeugungseinheiten 2, 3 variabel anzusteuern, insbesondere eine Leistungsdichte und/oder einen (Misch- ) Farbort des von dem Leuchtmodul 1 und/oder dem Solarsimula ¬ tor S erzeugten Mischlichts variabel einzustellen oder einzuregeln. Insbesondere kann so das Mischlicht einer Sonnen ¬ lichteigenschaft über einen Tagesverlauf nachempfunden wer ¬ den, um reale Tageslichtkurven zu realisieren. So mag das Tageslicht am Morgen und am Abend eine geringere Intensität und einen höheren Rotanteil aufweisen als mittags. Alternativ mögen individuelle Spektralverteilungen simuliert werden.

Ferner mögen das Leuchtmodul 1 und/oder der Solarsimulator S mindestens eine Messeinrichtung zum Abfühlen mindestens einer Eigenschaft des erzeugten Lichts aufweisen. Die mindestens eine Messeinrichtung mag beispielsweise mindestens einen Farbsensor, mindestens einen Helligkeitssensor und/oder mindestens einen Temperatursensor umfassen, beispielsweise individuell für einen oder mehrere der Farbkanäle, insbesondere jeden der Farbkanäle.

Insbesondere der mindestens eine Farbsensor und/oder der mindestens eine Helligkeitssensor können auf rückgestreutes und/oder rückreflektiertes Licht empfindlich, insbesondere darauf kalibriert, sein.

Die mindestens eine Messeinrichtung ist mit der Steuereinrichtung gekoppelt, um der Steuereinrichtung eine Anpassung oder Regelung der Lichterzeugungseinheiten 2, 3 zu ermöglichen. Folglich lässt sich mittels einer Nachführung der Lichtquelle durch die Steuereinrichtung eine sehr genaue Re ¬ produzierbarkeit des Mischlichts und/oder der einzelnen Lichtanteile oder Farbkanäle erreichen. Insbesondere wird auch eine Kalibrierung und/oder Selbstkalibrierung des Leuchtmoduls 1 und/oder des Solarsimulators S ermöglicht.

Steuereinheit mag eine zentrale Steuereinheit und/oder Kommunikation zwischen mehreren Leuchtmodulen 1 umfas-

Fig.3 zeigt ein Leuchtmodul 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Ansicht von vorne. Das Leuchtmodul 21 weist im Gegensatz zu dem Leuchtmodul 1 acht zweite Lichter ¬ zeugungseinheiten 22 und vier dritte Lichterzeugungseinheiten 23 auf. Die zweiten Lichterzeugungseinheiten 22 unterscheiden sich von den zweiten Lichterzeugungseinheiten 3 des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass ihre Primäroptiken 24 eine in Draufsicht entgegen der Längsachse L längliche Form auf ¬ weisen. Je zwei zweite Lichterzeugungseinheiten 22 sind zwischen zwei äußeren ersten Lichterzeugungseinheiten 2 angeord- net, und je eine dritte Lichterzeugungseinheit 23 ist zwi ¬ schen zwei benachbarten zweiten Lichterzeugungseinheiten 22 angeordnet. Die Primäroptiken 25 der dritten Lichterzeugungs ¬ einheiten 23 sind breiter als die Primäroptiken 24 der zweiten Lichterzeugungseinheiten 22, aber in Draufsicht parallel dazu ausgerichtet. Die zweiten Lichterzeugungseinheiten 22 und die dritten Lichterzeugungseinheiten 23 können gleiche oder unterschiedliche Sätze 4 von LEDs aufweisen.

Die als Wabenkondensor ausgebildete Sekundäroptik 10 ermög- licht es, insbesondere in Kombination mit der Tertiäroptik 12, dass ihre Lichtabstrahlfläche 11 Licht im Wesentlichen homogen abstrahlt, und zwar auch dann, wenn nur einige der Lichterzeugungseinheiten 2, 22 und/oder 23 angeschaltet sind, z.B. nur die Lichterzeugungseinheiten 22 und/oder 23.

Jedoch wird es aufgrund von Randeffekten in der Praxis häufig zu einem Intensitätsabfall am Rand der Sekundäroptik 10 und vor allem auch am Rand der Bildfläche in der Fourierebene der Tertiäroptik 12 kommen. Fig. zeigt eine Helligkeitsvertei- lung eines mittels des Leuchtmodule 1 oder 21 erzeugten scharf begrenzten Bilds oder Bildbereichs B in der Fouriere ¬ bene der Tertiäroptik 12. Der Abstand des Bildbereichs B von dem Leuchtmodul 1 beträgt ca. 450 mm. Durch den Intensitäts ¬ abfall ergibt sich meist eine abgerundete Intensitätsvertei- lung, und zwar auch bei einer rechteckigen Funktionsfläche, insbesondere Mikrostrukturanordnung, der Sekundäroptik 10. Um diese abgerundete Intensitätsverteilung mit einfachen Mitteln zu kompensieren, erzeugt das Leuchtmodul 1 oder 21 eine defi ¬ nierte kissenförmige Verzeichnung V ("Seideische Abberation") der rechteckigen Grundform G. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Ecken des Bildbereichs B aus der rechteckigen Grundform G nach außen hervortreten. Auf der rechten Seite des Bildbereichs B sind die Außenkonturen der Grundform G und der Verzeichnung V nochmals schematisch dargestellt.

Fig.5 zeigt in Draufsicht eine Anordnung von Bildbereichen B mehrerer direkt benachbart angeordneter Leuchtmodule 1 eines Solarsimulators S ("arrayartig flächige Anordnung") . Die Grundformen G der Bildbereiche B bilden mindestens eine ge ¬ meinsame, im Wesentlichen rechteckige Fläche von 156 mm 2 , was einer Fläche einer typischen Solarzelle entspricht, oder ein Vielfaches davon. Die kissenförmigen Verzeichnungen V gleichen den Intensitätsabfall am Rand der jeweiligen Sekundärop ¬ tik 10 bzw. Grundformen G der Bildbereiche B zumindest teil ¬ weise dadurch aus, dass sie sich, und ggf. auch die äußersten Randbereiche der Seiten der Grundformen G, überlagern.

Anstelle also den randsseitigen Intensitätsabfall und die kissenförmige Verzeichnung V als unerwünschte Effekte mit ho ¬ hem Aufwand separat ausgleichen zu wollen, wird die kissen- förmige Verzeichnung V hier also mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand zur Intensitätserhöhung am Rand des zugehörigen Bildbereichs B beibehalten. Insgesamt ergibt sich eine über die Bildbereiche B hinweg eine sowohl chromatisch als auch in ihrer Leistungsdichteverteilung hochgradig homogene Lichtverteilung. Die einfache arrayartig flächige Konfigu- rierbarkeit ermöglicht also ein im Ganzen verzeichnungsarmes optisches System aus mehreren benachbart angeordneten Leucht ¬ modulen 1.

Fig.6 zeigt eine spektrale Verteilung der von dem Leuchtmodul 1 erzeugten Bildbereiche B als Auftragung einer spektralen Leistung in beliebigen Einheiten gegen eine Wellenlänge λ in nm. Das Sonnenspektrum SpS ist gepunktet gezeichnet, während das LED-Spektrum SpL durchgehend eingezeichnet ist. Das LED- Spektrum SpL setzt sich hier aus fünf unterschiedlichen Farbkanälen zusammen, die mittels fünf Gruppen von LEDs erzeugt werden. Jedoch können auch weniger, insbesondere vier, als auch mehr Farbkanäle eingesetzt werden. Durch den Einsatz mehrerer Farbkanäle kann das Sonnenspektrum SpS genauer angenähert werden.

Hier setzt sich das LED-Spektrum SpL aus den einzelnen Kanälen oder Wellenlängenbereichen λ = (950 Spitzenwellenlänge +/- 50) nm, (850 +/- 50) nm, (740 +/- 50) nm, (630 +/- 50) nm und (450 +/- 50) nm zusammen.

Insgesamt kann durch das Leuchtmodul 1 allgemein eine Strahl ¬ stärke von mehr als 1000 W/m 2 erzeugt werden, welche höher als die Strahlstärke der Sonne auf dem Erdboden in mittleren Breiten wie z.B. in Mitteleuropa ist, so dass insbesondere solar bedingte Alterungseffekte in verkürzter Zeit untersuch ¬ bar sind.

Das Leuchtmodul bzw. die Leuchtmodule 1 ergeben also den Vor ¬ teil, dass eine Leistung und eine spektrale Verteilung des Mischlichts (a) sehr homogen, (b) über eine große Fläche und (c) in hoher Genauigkeit (z.B. für Messzwecke) reproduzierbar zur Verfügung gestellt werden kann.

Ferner wird durch das optische System gewährleistet, dass das selbe Spektrum an jedem Ort der bestrahlten Fläche mit der selben Strahlungsleistung zur Verfügung steht.

Das Leuchtmodul 1 und/oder der Solarsimulator S können insbesondere mit einer Wasserkühlung ausgestattet sein, um bei der Licht- bzw. Strahlungserzeugung erzeugte Abwärme effektiv abzuführen. Dazu können insbesondere die Substrate der LEDs mit einer Wasserkühlungseinrichtung thermisch verbunden sein. Die Verwendung einer Wasserkühlung weist den Vorteil auf, dass eine sehr effektive Wärmeabfuhr erreichbar ist, wodurch eine geringe Sperrschichttemperatur auch bei hohen Betriebsströmen eingehalten werden kann. Auch wird so eine Lebensdauer verlängert. Zudem wird ein effektiver LED-Betrieb mit geringen Temperaturverlusten ermöglicht. Die Wasserkühlung unterstützt ferner die Stabilität der Lichterzeugung und Lichtausgabe, und zwar sowohl in Bezug auf eine Intensität als auch eine spektrale Konstanz (Vermeidung einer thermisch bedingten Spektralverschiebung) . Darüber hinaus vereinfacht die Wasserkühlung eine gemeinsame Verwendung einer hohen Zahl von Leuchtmodulen 1, insbesondere in einer arrayartig flächigen Anordnung .

Besonders vorteilhaft bei der Nutzung der Wasserkühlung ist die Möglichkeit, die Abwärme in einem Fabrikkühlwasserkreis ¬ lauf zurückzugewinnen. Dazu kann beispielsweise die Wasserkühlungseinrichtung des Solarsimulators an den Fabrikkühlwas ¬ serkreislauf angeschlossen sein.

Alternativ zu der Wasserkühlung ist jedoch auch eine Luftkühlung möglich, insbesondere bei einem Betrieb der Leuchtmodule 1 in einem Blitzmodus ("flash mode") .

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.

So kann, beispielsweise für Bewitterungsanlagen, zusätzlich ein gezielt ultraviolettes Licht aufweisender Farbkanal be ¬ reitgestellt werden, z.B. durch den Einsatz von UV-LEDs, beispielsweise im nahen UV-Bereich, z.B. in einem Wellenlängenbereiche von (370 +/- 50) nm.

Für einen oder mehrere Farbkanäle kann das in die Sekundärop ¬ tik 10 eintretende Licht zumindest teilweise mittels einer Wellenlängenkonversion erzeugt worden sein, und zwar unmittelbar im Bereich einer Emitterfläche der LED(s) ("chip-level conversion") oder in einiger Entfernung davon ("remote phos- phor") . Zur Wellenlängenkonversion können ein oder mehrere Leuchtstoffe verwendet werden, insbesondere Lumineszenz- Leuchtstoffe, insbesondere Fluoreszenz- und/oder Phosphores ¬ zenz-Leuchtstoffe. Zur Wellenlängenkonversion können insbesondere Mehrbanden-Leuchtstoffe eingesetzt werden, insbeson ¬ dere im sichtbaren Bereich. Bei der Chip-Level Conversion mag insbesondere blaues Licht in grünes Licht und/oder in rotes Licht umgewandelt werden. Die Halbleiterlichtquellen mögen allgemein durch eine geeignete Klasseneinteilung ("binning") einen aufgeweiteten Wellenlängenbereich oder aufgeweitete spektrale Breiten einzel ¬ ner Farben aufweisen. Das Licht unterschiedlicher Halbleiterlichtquellen und/oder Wellenlängenbereiche mag sich allgemein spektral zumindest teilweise überlagern ( " Inter-Kanal-Mischung" ) oder im Wesentlichen keine Überlagerungen zeigen.

Bezugs zeichenliste

1 Leuchtmodul

2 erste Lichterzeugungseinheit 3 zweite Lichterzeugungseinheit

4 Satz von LEDs

5 Satz von LEDs

6 Primäroptik

7 Primäroptik

8 Lichtaustrittsebene

9 Lichtausgabefläche

10 Sekundäroptik

11 Lichtabstrahlfläche

12 Tertiäroptik

21 Leuchtmodul

22 zweite Lichterzeugungseinheit

23 dritte Lichterzeugungseinheit

24 Primäroptik

25 Primäroptik

B Bildbereich

G Grundkörper

L Längsachse

S Solarsimulator

SpS Sonnenspektrum

SpL LED-Spektrum

V Verzeichnung