太陽光模擬器可同時(shí)解決準(zhǔn)直性、輻照度均勻性、光譜匹配性三大技術(shù)指標(biāo)的難度較高的問題，基于光電一體化二次光學(xué)設(shè)計(jì)，提出一種簡(jiǎn)便、高效且可實(shí)現(xiàn)大功率的LED太陽模擬器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。采用小角度準(zhǔn)直透鏡和拋物面鏡來整合光源，通過混光棒和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行勻光，后利用拋物面鏡實(shí)現(xiàn)光線的準(zhǔn)直輸出，基于同軸準(zhǔn)直的設(shè)計(jì)思想完成LED太陽模擬器的設(shè)計(jì)。太陽光模擬器采用多燈具反射式同軸準(zhǔn)直系統(tǒng)，它是利用人工光源模擬太陽光輻照，能提供與太陽光譜分布相匹配的、均勻的、準(zhǔn)直穩(wěn)定的光輻照，在航空航天、氣象、民用等領(lǐng)域應(yīng)用普遍。太陽模擬器可給出不同波段范圍內(nèi)的匹配度。紅外太陽模擬

太陽光模擬器評(píng)價(jià)指標(biāo)：1、光譜匹配度：光譜匹配度定義為在6個(gè)光譜波段內(nèi)，積分得到的光譜輻照度占總輻照度的百分比，與標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜中各個(gè)波段所占百分比的比例。例如A級(jí)光譜匹配度規(guī)定，各個(gè)波段的占比與標(biāo)準(zhǔn)光譜的占比的比例，范圍不得超過0.75-1.25。2、空間不均勻度：在有效工作區(qū)域內(nèi)的光輻照不均勻度是優(yōu)良太陽模擬器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在使用太陽模擬器進(jìn)行光伏測(cè)試中，不均勻的光輻照會(huì)造成測(cè)試結(jié)果的嚴(yán)重偏差，從而導(dǎo)致太陽能電池測(cè)量效率或分級(jí)的錯(cuò)誤。而高均勻度的太陽模擬器可以提供更加精確的測(cè)試條件與結(jié)果。LED太陽光模擬工程太陽模擬器的主要部件包括光源、光源控制器、功率計(jì)及校準(zhǔn)硅探測(cè)器。

太陽光模擬器是可照射接近標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜的虛擬陽光，實(shí)際太陽光的特性有強(qiáng)度、光譜、空間均勻性。大家比較忽略的是模擬器光源的發(fā)散角度，太陽光是平行光，發(fā)散半角在0.25度。太陽光模擬器在光學(xué)設(shè)計(jì)上要滿足前述光譜光強(qiáng)及均勻性三個(gè)要求達(dá)到3A等級(jí)，已屬不易，又要考慮發(fā)散角度就更加困難。我們可以想像太陽距離我們數(shù)公里，對(duì)地面上來說已經(jīng)接近是無限遠(yuǎn)的距離，接近為一個(gè)理想的點(diǎn)光源?，F(xiàn)實(shí)中要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)強(qiáng)度高的無限小的點(diǎn)光源，是十分困難；燈泡功率越高，燈心就越大，除非把它光路拉到很長(zhǎng)，像太陽一樣，但又會(huì)損失很光能量，難以讓照射面達(dá)到要求。而達(dá)到包含發(fā)散角度的這些要求后，成本又必須是要合理的，才能有實(shí)用的價(jià)值。

太陽光模擬器行業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：一、可靠性與穩(wěn)定性：1、LED是一種半導(dǎo)體發(fā)光芯片，其本質(zhì)是一種發(fā)光二極管為全固態(tài)光源，在使用過程中采用成熟穩(wěn)定的電源、驅(qū)動(dòng)與溫控系統(tǒng)，LED光源即可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。2、單一波長(zhǎng)燈珠采用冗余設(shè)計(jì)，避免燈珠以滿功率運(yùn)行，可以在長(zhǎng)期使用發(fā)生光衰后通過軟件對(duì)LED燈珠發(fā)光效率進(jìn)行調(diào)節(jié)以滿足輻照不均勻度及輻照不穩(wěn)定度要求。3、產(chǎn)品采用高度模塊化設(shè)計(jì)方案，在光源部分將系統(tǒng)分為了LED燈珠負(fù)載板、主控板、恒流源驅(qū)動(dòng)、電源系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)之間采用標(biāo)準(zhǔn)電子排插相互連接，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)可快速排查故障并更換相應(yīng)部件。整機(jī)其他部分與傳統(tǒng)氙燈光源太陽光模擬器完全兼容。二、使用壽命：在安全的操作環(huán)境下可達(dá)到10萬小時(shí)的壽命且不因連續(xù)閃爍而影響其壽命。太陽光模擬器采用散熱結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)了燈泡的使用壽命。

太陽光模擬系統(tǒng)按照光源類型分為三類：全光譜太陽模擬系統(tǒng)，紅外光老化模擬系統(tǒng)，加速紫外光模擬系統(tǒng)。全光譜太陽模擬系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)光源時(shí)，在某種程度上說，可以等同于太陽光源，可以模擬太陽光照射；紅外光老化模擬器主要利用紅外光的光熱效應(yīng)，加速紫外光模擬器主要利用紫外光的光化學(xué)效用。由于模擬器本身體積緊湊，測(cè)試過程不受環(huán)境、氣候、時(shí)間等因素影響，從而避免了室外測(cè)量的各種因素限制，有利于結(jié)果的重現(xiàn)，所以現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外普遍用室內(nèi)模擬測(cè)試來代替室外測(cè)試。太陽光模擬器普遍應(yīng)用于材料老化性能測(cè)試，汽車內(nèi)外飾老化測(cè)試，整車熱管理陽光模擬測(cè)試，汽車排放陽光模擬測(cè)試，環(huán)境風(fēng)度陽光模擬測(cè)試，軌道交通陽光模擬測(cè)試，航空航天陽光模擬測(cè)試，太陽能電池特性測(cè)試，特殊照明，光電材料特性測(cè)試，環(huán)境研究等。太陽模擬器有很寬的光譜范圍。紅外太陽模擬

太陽光模擬器采用品質(zhì)高的電源可以為氙燈提供穩(wěn)定的功率，并且可以檢測(cè)氙燈的壽命。紅外太陽模擬

太陽光模擬器主要結(jié)構(gòu)組成：1、電源：太陽光模擬器采用品質(zhì)高的電源可以為氙燈提供穩(wěn)定的功率，并且可以檢測(cè)氙燈的壽命。當(dāng)氙燈壽命接近結(jié)束的時(shí)候，建議更換氙燈，否則將有可能會(huì)影響光譜特性。2、光室：光室為氙燈提供了一個(gè)安全的空間，在光室里面有安全自鎖系統(tǒng)，用來保證操作的安全性和系統(tǒng)的安全。積分器風(fēng)扇和濾光片風(fēng)扇用來保證光學(xué)器件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并維持光室的溫度。3、1.5G濾光片：同時(shí)采用1.5G濾光片和氙燈就可達(dá)到A類太陽光模擬器標(biāo)準(zhǔn)。4、快門：在太陽光模擬器內(nèi)部有一個(gè)穩(wěn)定的快門，用來控制工作環(huán)境，該快門可以實(shí)現(xiàn)1000000次開關(guān)，實(shí)際工作中甚至更多。該快門開關(guān)時(shí)間只用200ms，可以通過接觸控制、邏輯輸入控制，也可以通過按鈕開關(guān)進(jìn)行直接控制。紅外太陽模擬