太阳光模拟器是可照射接近标准太阳光谱的虚拟阳光,实际太阳光的特性有强度、光谱、空间均匀性。大家比较忽略的是模拟器光源的发散角度,太阳光是平行光,发散半角在0.25度。太阳光模拟器在光学设计上要满足前述光谱光强及均匀性三个要求达到3A等级,已属不易,又要考虑发散角度就更加困难。我们可以想像太阳距离我们数公里,对地面上来说已经接近是无限远的距离,接近为一个理想的点光源。现实中要创造一个强度高的无限小的点光源,是十分困难;灯泡功率越高,灯心就越大,除非把它光路拉到很长,像太阳一样,但又会损失很光能量,难以让照射面达到要求。而达到包含发散角度的这些要求后,成本又必须是要合理的,才能有实用的价值。太阳光模拟器的基本原理是什么?上海AAA级太阳光模拟设备厂家
太阳模拟器复杂的技术要求:1、需要使用太阳模拟器将太阳光谱与700nm至1100nm的近红外区域中的A类光谱匹配进行匹配。2、需要光学系统在相对较大的3维体积(1.5×1.5x0.5m3)上产生均匀的光场。3、实验室空间的限制是对系统设计的额外限制。4、要求光线从偏轴角度照亮垂直目标平面。这是由于其内部设置需要在目标平面正前方的自由空间。使光线倾斜是直观的解决方案。5、需要科学技术的工程团队进行普遍的研究和开发,以从请求的离轴角度照亮目标平面,同时仍保持三维体积均匀性。6、必须配置和确定实现所需光谱形状的适当光源,光学设置和滤波方案。7、考虑到要放置的房间的限制,还需要太阳能模拟器系统来维持整体温度。8、另外,要求限制声级,这需要进行额外的测试和重新设计工作,其中涉及太阳模拟器系统的内部工作。上海AAA级太阳光模拟设备厂家太阳光模拟器采用散热结构,延长了灯泡的使用寿命。
太阳模拟器光谱范围广,目前市场上已有多种波长的LED产品,通过不同波长的LED组合,可覆盖太阳光的整个光谱范围;安全稳定可控,LED工作的电压很低,使用低压恒流源驱动,相对于氙灯采用高压脉冲启动,更加安全稳定可控;使用寿命长,LED光源的寿命约为几万小时,远比卤钨灯氙灯等光源寿命长;亮度调节范围广,LED的亮度可以通过电流来控制,电流的大小影响LED发光的亮度,不会影响LED发光的波长,因此太阳光模拟器的总辐照度调节范围很大。
太阳光模拟器的基本原理:太阳光在其到达地球的平均距离处的自由空间中的辐射强度被定义为太阳能常数,取值为1353W/m2。而大气对地球表面接受太阳光的影响都被定义为大气质量(airmass)。大气质量为零的状态(AM0),是指在地球外空间接受太阳光的情况,适用于人造卫星和宇宙飞船等应用场合;大气质量为1的状态(AM1),是指太阳光直接垂直照射到地球表面的情况,其入射光功率为925W/m2,相当于晴朗夏日在海平面上所承受的太阳光。这两种的区别在于大气对太阳光的衰减,主要包括臭氧层对紫外线的吸收、水蒸气对红外线的吸收以及大气中尘埃和悬浮物的散射等。在太阳光入射角与地面夹角θ时,大气质量为AM=secθ,当θ=48.2°时,大气质量为AM1.5,是指典型晴天时太阳光照射到一半地面的情况,其辐射总量为1kW/m2,常用于太阳能电池和组件效率测试时的标准。太阳光模拟器可用于太阳能电池测试、光催化、化妆品和涂料等材料的耐光实验、光生物的检查与测试等。
太阳模拟器根据测试得到的模拟器辐照度光谱数据直接给出模拟器的等级,可给出不同波段范围内的匹配度,以帮助用户更好的判断模拟器的性能,主要优点如下:1、光谱匹配度高,氙灯的色温在6000K左右,与太阳光近似,氙灯光谱与标准太阳光光谱近似,光谱匹配度很高;2、氙灯的光响应速度快,氙灯是通过瞬间产生的20kV高压脉冲将氙气电离形成发光的电弧,不需要预热就能达到稳定的光输出;3、氙灯的发光亮度高,具有高的发光效率,适合制作大面积的模拟器。大面积太阳模拟器的应用范围是什么?上海AAA级太阳光模拟设备厂家
太阳光模拟器可同时解决准直性、辐照度均匀性、光谱匹配性三大技术指标的难度较高的问题。上海AAA级太阳光模拟设备厂家
太阳模拟器区别于其它普通光源的主要特点:1、光谱匹配度:其实,太阳模拟器的光谱匹配度是指在6个光谱范围内强度积分面积的百分比。任何与标准光谱的偏离百分比都必须在一定的范围内,这也正是衡量等级的一项标准。对于A类,光谱匹配度必须在75%-125%之间。2、空间均匀性:对于A类太阳模拟器,工作区域的空间辐射均匀性是难实现的,而空间辐射的不均匀又会导致电池测试不和不确定。A类的设计就是为了尽量减小空间辐射不均匀性的影响,并将工作区域空间辐射均匀性严格控制在2%以内。上海AAA级太阳光模拟设备厂家