Система моделирования солнечного света взаимодействует с точными оптическими и электронными системами для воспроизведения характеристик солнечного излучения и обеспечения стандартизированной световой среды для научных исследований и промышленных испытаний. Его основной состав можно разделить на четыре основных модуля системы источника света, системы оптической обработки, системы управления и системы охлаждения, функции и технические характеристики каждого модуля заключаются в следующем:

I. Источники света: энергетические ядра, имитирующие солнечную радиацию

Источники света являются ядром симулятора солнечного света, который должен соответствовать трем основным требованиям широкого спектрального покрытия, высокой стабильности и долголетия. Основные типы источников света включают:

1. ксеноновые лампы

Характеристика: спектр короткодуговой ксеноновой лампы охватывает 200 - 2500 нм, диапазон видимого света 300 - 800 нм соответствует солнечному спектру более 85%, цветовая температура около 6000 К. Однако в инфракрасном диапазоне 0,8 - 1 мкм существует характерный пик, который должен быть подавлен с фильтром арсенида галлия.

Применение: высокоточные фотоэлектрические испытания (например, измерение кривой I - V солнечных элементов), аэрокосмические испытания теплового баланса.

Срок службы: 1000 - 2000 часов, требуется комплектация системы водяного охлаждения для отвода тепла.

2.LED - массив

Характеристика: состоит из 20 - 50 светодиодов определенной длины волны (300 - 1800 нм), которые обеспечивают регулировку мощности в диапазоне с независимым приводом, спектральное соответствие до А - класса (отклонение 20%). Срок службы более 100 000 часов, потребление энергии составляет всего 30% от ксеноновых ламп, время отклика составляет менее 1 мс.

Применение: Индивидуальные сценарии (например, фотокаталитические реакции, исследования роста растений), тесты динамической спектральной регуляции.

Преимущества: Модульное расширение, поддержка большой площади равномерного освещения.

3. Галогенные лампы

Характеристика: На основе цикла пара вольфрамовая проволока - йод, спектральный охват 300 - 2600 нм, инфракрасная энергия более 600 нм составляет 60%, подходит для моделирования высокотемпературного солнечного света. Стоимость составляет 1 / 5 ксеноновых ламп, но недостаточная энергия ультрафиолетового диапазона требует модуля ультрафиолетового усиления, чтобы компенсировать.

Применение: Эксперименты с низкой точностью на стойкость к погоде (например, испытания на старение строительных материалов), оценка материалов интерьера автомобиля.

II. Оптическая обработка систем моделирования солнечного света: ключ к формированию распределения оптического поля

Оптическая система преобразует выход источника света в однородный, параллельный аналоговый солнечный свет посредством фильтрации, равномерного света и коллимации в три этапа:

1. Фильтрующие системы

Фильтры серии AM: основной коррекционный элемент, калибрующий спектр источника света до стандартного солнечного спектра. С помощью спектрометра с высоким разрешением в режиме реального времени динамически настраивается комбинация фильтров или мощность источника света, обеспечивая отклонение спектрального соответствия на уровне ±25%.

2. Асимметричные системы

Интегральная сферическая гомогенизация: интегральная сфера покрытия PTFE 300 - 1000mm (отражательная способность ≥98%), однородность пятна до ±1,5%, подходит для небольших образцов площади (например, солнечных батарей).

Сбалансированное освещение линзовой решетки: 10 × 10 единиц микролинзы разделены и наложены для достижения крупномасштабного облучения в диапазоне ≥1m×1m, отклонение края от центра составляет ±5%, подходит для тестирования фотоэлектрических компонентов.

3. коллимационная система

Аспектическая группа линз: фокусное расстояние 500 - 1000 мм, контроль угла рассеяния луча в пределах ±0,5 °, чтобы гарантировать, что крупногабаритные образцы (например, внешняя оболочка автомобиля) соответствуют свету.

Параболическая коллимация: используется для светодиодных источников света, через многократное отражение света в зеркале, образуя параллельные пятна, имитируя « бесконечно далекое » солнечное излучение.

III. Система управления системой моделирования солнечного света: « мозг», который точно регулирует оптическую среду

Система управления обеспечивает регулировку и мониторинг параметров источника света в режиме реального времени с помощью автоматизированных устройств или компьютерных программ:

1. Регулирование параметров

Поддерживает гибкую настройку силы света, спектрального распределения, времени света (импульса или стационарного состояния).

Например, при испытаниях фотокаталитических материалов для ускорения реакции может быть усилен конкретный диапазон (например, ультрафиолетовая область); В интеллектуальной проверке вождения автомобиля имитируется сцена мутации яркого света на входе и выходе из туннеля.

2. Мониторинг состояния

В режиме реального времени собираются такие параметры, как интенсивность света, спектр, температура и влажность, чтобы гарантировать, что условия моделирования стабильны в заданном стандартном диапазоне.

Например, в эксперименте по аэрокосмическому тепловому балансу в сочетании с контролем влажности изучается влияние долгосрочного пребывания в космосе на старение материала.

IV. Система охлаждения системы моделирования солнечного света: "Хранитель", обеспечивающий стабильную работу оборудования

Источники света, работающие в течение длительного времени, производят большое количество тепла, которое требует эффективного охлаждения с помощью устройств с воздушным или водяным охлаждением:

1. Рассеяние ксеноновой лампы

Используя систему циркуляции с водяным охлаждением, разность температур составляет более 5°C, точность контроля температуры ±0,5 °C, чтобы избежать обострения пиков инфракрасного диапазона из - за повышения температуры.

2.LED - охлаждение

Использование микроканальной технологии охлаждения для предотвращения спектрального дрейфа и обеспечения стабильности многодиапазонных светодиодов.