太阳模拟器利用人工光源模拟太阳光辐照,能提供与太阳光谱分布相匹配的、均匀的、准直稳定的光辐照,在航空航天、气象、民用等领域应用普遍。目前,国内外使用的大部分太阳模拟器的光学系统仍是针对氙灯光源设计的,虽然氙灯的光谱线较接近自然太阳光照,但采用氙灯光源,仍具有寿命短、产热高、体积大、能量利用率低等缺陷。发光二极管(LED)是继白炽灯、荧光灯之后的第3次光源创新。相比传统光源,具有寿命长、发光效率高、光强稳定、可控制、近似点光源等优势。因此,研制以LED为光源的太阳模拟器具有低碳环保、性能稳定、价格低廉等优点,并逐渐成为众多科研单位或生产企业竞相研究的热点。太阳模拟器只包含光源、供电及控制电路、计算机等组成部分。江苏光催化模拟太阳光控制系统
空间用太阳模拟器能够较为准确地模拟太阳辐射的准直性、均匀性和光谱特性,具有较高的空间外热流模拟精度,主要用于航天器的热平衡试验、材料老化试验,以及航空航天用光电器件的定标等。而对于地面用太阳模拟器,在各项特性参数中,其准直性要求没有空间用太阳模拟器高,主要使用辐照不均匀度、光谱匹配度、辐照不稳定度这三个参数来评价其模拟太阳光的等级,以下所述太阳模拟器均是指地面用太阳模拟器。在光伏行业,太阳模拟器主要用于太阳电池的电性能测试,通过采集待测太阳电池的伏安特性曲线,从而计算得到其较大功率Pmax、较大功率点电流Imax、较大功率点电压Vmax、短路电流Isc、开路电压Voc、填充因子FF、光电转换效率Eff、串联电阻Rs、并联电阻Rsh等参量。江苏光催化模拟太阳光控制系统光源是太阳模拟器中重要的部件,它直接影响到太阳模拟器的光谱,输出功率,以及使用的耐久性。
聚焦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。
根据太阳模拟器光源的脉冲特性和产生光的方式可以将太阳模拟器分为稳态模拟器、单脉冲模拟器、多次闪光模拟器。稳态模拟器使用一个稳态光源作为太阳模拟器的光源,在做IV曲线时,它无需快速的测量与信号采集,主要用于研究所及研发、认证实验室。单脉冲模拟器是通过一个持续时间为毫秒量级的亚稳态光脉冲完成IV曲线的,因此它对测试的速度要求很高,但这样有一个好处就是它无需专门的冷却装置,并且测试的速度很快。多次闪光模拟器通过多次的闪光测量完成一个IV曲线上信号的采集,由于每次闪光的光强可能不同,因此测试的重复性不是很高。对于大规模的工业生产来说,各电池组件生产线上使用多的还是单脉冲太阳模拟器。太阳光模拟器并不只有只有是一个模拟太阳光的光源。
太阳光模拟器电源的设计相对较为简单,主要是恒流和恒压以及调光控制,稳态电源可以作为模块使用。需要注意的是,太阳模拟器的供电电源是大功率器件,光源的点燃瞬间一般需要大的启动电压,而气体被击穿后瞬间产生大电流,这是会在空间中产生的电磁波,因此需要做好EMC方面的防护,以免烧坏其他器件。另外当使用多灯照明时,需要考虑相互之间输出的功率匹配,因此一般会有一个输出反馈控制的回路。太阳电池对不同波长的光具有不同的响应,就是说辐照度相同而光谱成分不同的光照射到同一太阳电池上,其效果是不同的,太阳光是各种波长的复合光,它所含的光谱成分组成光谱分布曲线,而且其光谱分布也随地点、时间及其它条件的差异而不同,在大气层外情况很单纯,太阳光谱几乎相当于6000K的黑体辐射光谱,称为AMO光谱。在地面上,由于太阳光透过大气层后被吸收掉一部分,这种吸收和大气层的厚度及组成有关,因此是选择性吸收,结果导致非常复杂的光谱分布。太阳光模拟器包括了一整套的测试系统。山西AAA模拟太阳光器
模拟光源能够发出相近于太阳光谱的光线,以模拟太阳光照射下的环境。江苏光催化模拟太阳光控制系统
太阳光模拟器的光源具有哪些特点?1、光谱范围广,目前市场上已有多种波长的 LED 成熟产品,通过不同波长的 LED 组合,可覆盖太阳光的整个光谱范围;2、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;3、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;4、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LED 太阳光模拟器的总辐照度调节范围很大。江苏光催化模拟太阳光控制系统
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