O sistema de simulação de luz solar reproduz as propriedades da radiação solar através de sistemas ópticos e eletrônicos de precisão, proporcionando ambientes de iluminação padronizados para pesquisa científica e testes industriais. Sua composição principal pode ser dividida em quatro módulos de sistema de fonte de luz, sistema de processamento óptico, sistema de controle e sistema de refrigeração, com as seguintes funções e características técnicas de cada módulo:

Sistema de fonte de luz: simular o núcleo de energia da radiação solar

A fonte de luz é o núcleo do simulador de luz solar e precisa atender aos três requisitos principais de ampla cobertura espectral, alta estabilidade e longa vida útil. Os principais tipos de fontes de luz incluem:

1. Luz de Xenão

Características: O espectro da lâmpada de xenon de arco curto cobre 200-2500nm, a faixa de luz visível de 300-800nm corresponde a mais de 85% do espectro solar e a temperatura de cor é de cerca de 6000K. No entanto, a faixa de infravermelho de 0,8-1,0μm tem picos característicos e precisa ser suprimida com filtro de arsenito de gálio.

Aplicações: teste fotovoltaico de alta precisão (como medição de curvas I-V de células solares), teste de equilíbrio térmico aeroespacial.

Vida útil: 1.000-2.000 horas, o sistema de refrigeração à água é necessário para resfriar.

2.LED matriz

Características: Composto por 20-50 tipos específicos de comprimento de onda LED (300-1800nm), o regulamento de potência de banda é alcançado por meio de um accionamento independente e a correspondência espectral chega ao nível A (desvio ≤ 20%). A vida útil é superior a 100.000 horas, o consumo de energia é apenas 30% da lâmpada de xenão, o tempo de resposta ≤ 1ms.

Aplicações: cenários personalizados (por exemplo, reações fotocatálicas, estudos de crescimento de plantas), testes de regulação espectral dinâmica.

Vantagens: expansível modular para suportar a iluminação uniforme de grande área.

3. lâmpadas halogênicas

Características: com base no ciclo de vapor de fio de tungstênio-iodo, a cobertura espectral é de 300-2600nm, com 60% da energia infravermelha acima de 600nm, adequada para simulação de luz solar de alta temperatura. O custo é 1/5 da lâmpada de xenon, mas a energia da banda ultravioleta é insuficiente e o módulo de reforço ultravioleta é necessário para compensar.

Aplicações: testes de resistência climática de baixa precisão (por exemplo, testes de envelhecimento de materiais de construção), avaliação de materiais de interiores de automóveis.

Sistema de processamento óptico do sistema de simulação de luz solar: a chave para moldar a distribuição do campo de luz

O sistema óptico transforma a saída da fonte de luz em luz solar analógica uniforme e paralela em três etapas através da filtragem, uniformização e rectificação:

1. Sistema de filtragem

Filtros da série AM: componentes de correção do núcleo para calibrar o espectro da fonte de luz para o espectro solar padrão. Ajuste dinamicamente a combinação de filtros ou a potência da fonte de luz com monitoramento em tempo real de espectrômetro de alta resolução para garantir um desvio de correspondência espectral ≤ ± 25%.

2. Sistema de homogeneidade

Bola integral uniforme: 300-1000mm PTFE revestido bola integral (refletidão ≥ 98%), uniformidade da mancha até ± 1,5%, adequado para amostras de pequena área (como placas de células solares).

A matriz de lentes é homogênea: superposição de divisão de microlentes de unidades 10 x 10, para alcançar a irradiação de grande área ≥1m x 1m, desvio da borda e do centro ≤ ± 5%, aplicável ao teste de componentes fotovoltaicos.

3. Sistema recto

Grupo de lentes com diferença de coloração: distância focal de 500-1000 mm, controle do ângulo de dispersão do feixe dentro de ± 0,5 ° para garantir que amostras de grande tamanho (como exteriores de automóveis) sejam expostas à luz de forma consistente.

Parabolismo: usado em fontes de luz LED, através de múltiplos reflexos de luz no espelho, formando manchas paralelas, simulando a irradiação solar "infinitamente distante".

Sistema de controle de simulação de luz solar: o "cérebro" para regular com precisão o ambiente de luz

O sistema de controle permite a regulação e monitorização em tempo real dos parâmetros da fonte de luz através de equipamentos de automação ou programas de computador:

1. Ajuste de parâmetros

Apoia ajustes flexíveis para intensidade de luz, distribuição espectral e tempo de iluminação (pulso ou estágio estável).

Por exemplo, em testes de materiais fotocatálicos, bandas específicas (como a região ultravioleta) podem ser reforçadas para acelerar a reação; Na validação de condução inteligente do automóvel, uma cena de mutação de luz intensa na entrada e saída do túnel é simulada.

2. Monitoramento do estado

Capture parâmetros como intensidade de luz, espectro, temperatura e umidade em tempo real para garantir que as condições analógicas sejam estáveis dentro da faixa padrão predefinida.

Por exemplo, em testes de equilíbrio térmico aeroespacial, em combinação com o controle de umidade, o estudo dos efeitos da residência espacial de longo prazo no envelhecimento dos materiais.

Sistema de refrigeração do sistema de simulação de luz solar: "guardião" para garantir o funcionamento estável do equipamento

O trabalho prolongado da fonte de luz produz uma grande quantidade de calor que precisa ser resfriada de forma eficiente por meio de dispositivos refrigerados a ar ou água:

1. radiação de lâmpada de xenão

Adotando o sistema de circulação refrigerado por água, a diferença de temperatura ≤ 5 ° C, a precisão de controle de temperatura ± 0,5 ° C, para evitar que o pico da banda infravermelha seja agravado pelo aumento da temperatura.

2.LED aquecimento

Utilizando a tecnologia de refrigeração de microcanal para evitar a deriva espectral e garantir a estabilidade dos LEDs multibanda.