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稳态太阳模拟器原理

简要描述:稳态太阳模拟器主要是模拟地球外层空间太阳的光辐射特性和几何特性,主要包括太阳辐射强度、太阳视直径、太阳光谱特性、辐照稳定性和均匀性等,其在航天、船舶、气象以及光伏光热领域有着重要的应用。目前的太阳模拟器主要以氙灯、卤钨灯为光源,氙灯光源太阳模拟器,技术比较成熟,使用范围广。

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  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2021-08-31
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详细介绍

品牌其他品牌应用领域医疗卫生,化工,能源,综合
  稳态太阳模拟器主要是模拟地球外层空间太阳的光辐射特性和几何特性,主要包括太阳辐射强度、太阳视直径、太阳光谱特性、辐照稳定性和均匀性等,其在航天、船舶、气象以及光伏光热领域有着重要的应用。目前的太阳模拟器主要以氙灯、卤钨灯为光源,氙灯光源太阳模拟器,技术比较成熟,使用范围广,但是氙灯光源存在发光效率低、寿命短、稳定性差、光谱匹配度差等不足,使氙灯为光源的太阳模拟器的性能很难提高。LED(Light Emitting Diode,LED)是一种新型半导体发光器件,具有节能高效、绿色环保、高稳定性、寿命长的优点。
  稳态太阳模拟器面积较小,工作时电流密度大,且用于照明时往往要求大量的LED组合而成,密集度大,导致芯片发热密度高。而结温上升会导致光输出减少、芯片加快蜕化、缩短器件寿命。LED的热效应影响LED太阳模拟器中大功率LED光源阵列的光谱稳定性和辐照稳定性,所以需要找到一种切实有效的方法对大功率LED光源阵列的温度进行控制。
 

稳态太阳模拟器

 

  目前散热方法主要有热管、翅片、热电制冷、合成微喷技术等LED发热量大,单独靠热管和翅片的被动散热方法达不到理想散热效果,合成微喷技术冷却系统复杂成本过高,所以选择热电制冷方式,其工作原理为:当电流流经两个不同导体形成的接点处会产生放热和吸热现象。
  稳态太阳模拟器要求在辐照面积1.2m×1.2m的矩形区域内的照度不小于0.02个太阳常数,且被照面的不均匀度小于5%。模拟器系统主要由短弧氙灯、椭球面反射镜、光纤传光束、积分棒和准直镜组组成。通过软件仿真及实验验证,结果均符合要求。实验结果表明,利用短弧氙灯、椭球面反射镜、光纤传光束、积分棒和投影准直透镜组设计便携式太阳模拟器的方法是有效、可行的。
  稳态太阳模拟器采用椭球面反射镜:
  短弧氙灯光源具有轴对称性,采用椭球面聚光镜应具有很大的包容角,从而获得较高的聚光效率。对这种形式的聚光镜,氙弧峰值亮度区位于椭球面聚光镜的前焦点处,被椭球面聚光镜无球差地成像于第二焦平面处。椭球面聚光镜的设计就是优选f1、f2,使椭球面聚光镜的聚光效率和积分棒的口径利用率较高,且第二焦点处的光束孔径角不能超出光纤的数值孔径。f1根据选用氙灯的外形尺寸确定。确定原则是氙灯泡壳与聚光镜不相碰,保证安装方便,要有足够的空间供氙灯散热。
  辐照度是稳态太阳模拟器重要技术指标之一,合理地完成整个系统各个光学元件之间的光学匹配,有利于充分地利用光源发出的能量。从非成像光学系统出发,基于二维情况下的光学扩展量,即拉赫不变量,分析了椭球镜和光学积分器以及准直系统相互之间相对孔径的匹配,满足了光瞳衔接原理,完成了从照明系统到投影成像系统能量信息的传递,进一步提高了能量利用率。

稳态太阳模拟器

 


  稳态太阳模拟器主要用于太阳电池单片电性能测试和太阳电池组件光老练试验和热斑耐久试验,通过在一定辐射总量条件下的照射,可对被测电池/组件在实际使用中的稳定性做出评估,并以此为依据改进生产工艺,向用户提供稳定的光伏产品太阳模拟器的测试结果,不仅能够从一定程度上反应出电池的性能,也关系到电池最后出厂的等级,价格和使用过程中的稳定性.因此,一台可靠的太阳模拟器,不仅对生产工艺有参考意义,更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉生产出来的电池/组件在市场上销售时,会根据电池/组件的峰瓦值来确定电池/组件的市场流通价值。
  但是,光伏电池/组件的电输出因照射光的强度、光谱(不同经度和纬度的阳光照射下输出的电性能皆有差异)的不同电输出会有很大差异;此外,光伏电池/组件的电性能输出也会随着温度的变化而变化。为了规范市场,减少商品流通中的争议,特拟定了IEC60904的标准,对市场上流通的光伏电池/组件的瓦数在何种测试条件下做了明确规定,即在AM1.5、一个标准太阳光强下,25摄氏度的条件下(简称标准条件STC)测试出来的瓦数为国际都认可的数值。于是,为了适应市场需求,提供标准太阳光的设备应用而生-太阳模拟器。

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