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什么是太阳光模拟器?如何获得太阳光的模拟光源?
点击次数:668 更新时间:2023-03-07

太阳光模拟器

太阳光模拟器是利用人工光源在实验室内模拟实现真实太阳光的光谱分布、辐照度等特性的实验设备。

太阳光模拟器常采用氙灯作为光源,使用滤光片、反射镜和其它光学器件从而模拟出太阳光,以克服室外太阳光辐射受时间和气候影响,且总辐照度不能调节等缺点。

太阳能模拟器特点

① 光斑尺寸覆盖52mm到500mm

② 光谱匹配度AM1.5G,AM1.5D,AM0可选

③ 光谱匹配范围:400-1100nm、300-1800nm、280-1800nm可选

④ 发散半角小于±2.5°

⑤ 光强0-1.2sun可调

⑥ 快门计算机控制,集成快门定时器可提供5ms-200ms脉冲输出(选配)

⑦ 超长工作距离大于250mm

目前,太阳光模拟器主要采用的三个标准体系为:ASTM E927-10或IEC 60904-9和JIS,这些标准都对照光谱匹配度、辐照不均匀度、辐照时间不稳定性3个主要参数来划分等级,用以评定太阳光模拟器的品质。其中三个参数均为A的太阳光模拟器为优,B、C级次之,具体标准见下表:

什么是太阳光模拟器?如何获得太阳光的模拟光源?

光谱匹配度是指太阳光模拟器的光谱与真实太阳光谱的接近程度。

太阳光模拟器的光谱辐照度分布须与 AM1.5G标准太阳光光谱辐照度分布相匹配。

图1. AM1.5G光谱图

辐照不均匀度被用来描述模拟器光束辐照度在空间上的均匀程度。真实的阳光辐照度在空间分布非常均匀,因此要求太阳光模拟器出射光照射在测试区域内的辐照度应达到一定的均匀度。

辐射时间不稳定性是指在有效辐照面内任意给定位置上,在规定的时间间隔内,辐照度随时间变化的最大相对偏差。根据AAA标准,其要求太阳光模拟器输出光束长时间保持稳定的辐照度(≤±2%)以确保实验的准确性。

在光化学实验中,为了获取AM 1.5G标准太阳光谱,常用氙灯光源搭配AM 1.5G滤光片作为太阳光的模拟光源。

氙灯是利用高气压或超高气压氙气的放电而发光的电光源。

氙灯发出的光为连续光谱,从200 nm~2000 nm都有能量分布,也就是说从紫外光到红外光的能量输出都是不间断的,尤其在可见光谱区,氙灯的能量分布特性和太阳光谱的能量分布特性极为相似。

但氙灯光源在红外区与太阳光谱存在较大偏差,所以为了获得AM 1.5G标准太阳光谱,氙灯光源需配合全反射片与AM 1.5G滤光片来实现。


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