SCIENCETECH 太陽(yáng)模擬器可在目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生高強(qiáng)度，均勻的照明。通常，高功率太陽(yáng)能模擬器使用橢圓形反射鏡來(lái)捕獲來(lái)自反射鏡內(nèi)部弧光燈源的光，這種布置會(huì)產(chǎn)生具有明亮外部區(qū)域和黑暗中心的光圖案。這種不均勻性在許多太陽(yáng)能模擬器應(yīng)用中是不可接受的，因此，迫使我們的許多太陽(yáng)能模擬器競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用涉及擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)來(lái)減少不均勻性。這導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)域上的強(qiáng)度降低和光譜失真。
針對(duì)這些問(wèn)題，Sciencetech的解決方案是使用*的反射鏡系統(tǒng)，將光“折疊”到目標(biāo)平面上，從而有效地減少損失的光，而幾乎不會(huì)出現(xiàn)光譜畸變，還可以確保輸出光束中沒(méi)有色差。
此外，每個(gè)Sciencetech的太陽(yáng)能模擬器均可定制，以適合您的要求。全反射太陽(yáng)模擬器的設(shè)計(jì)允許在功率和均勻性之間進(jìn)行權(quán)衡。較低的功率可以實(shí)現(xiàn)較高的均勻性；或當(dāng)降低均勻性時(shí)可以增加功率。
介紹具有IV測(cè)試設(shè)備的SCIENCETECH超太陽(yáng)模擬器 UHE-NL-150。我們制造了許多其他種類(lèi)的太陽(yáng)能模擬器，并且此演示也適用于我們的其他太陽(yáng)能模擬器類(lèi)型。
Sciencetech公司設(shè)計(jì)和制造了三十多種太陽(yáng)模擬器，如下表所示。
Solar Simulator | Target Size |
Working Distance |
Uniformity | Collimation Half Angle | |||||
Square Side | Circ. Diameter | ||||||||
Inches | cm | Inches | cm | Inches | cm | Class | Degrees | ||
Steady-State | SF300A | 0.7 | 1.8 | 1 | 2.5 | 3-4 | 13 | A | 1 |
SF150B | 0.7 | 1.8 | 1 | 2.5 | 3-4 | 7.5 | B | 1 | |
SF150C | 0.7 | 1.8 | 1 | 2.5 | 3-4 | 7.5 | C | 1 | |
SF300B | 1.4 | 3.6 | 2 | 5 | 3-4 | 13 | B | 1 | |
SF300C | 1.4 | 3.6 | 2 | 5 | 3-4 | 7.5 | C | 1 | |
SLB-150A | 1 | 2.5 | 1 | 2.5 | 4 | 10 | A | 12 | |
SLB-150B | 1.5 | 3.8 | 1.5 | 3.8 | 6 | 15 | B | 12 | |
SLB-300A | 1.5 | 3.8 | 1.5 | 3.8 | 6 | 15 | A | 12 | |
SLB-300B | 2 | 5 | 2 | 5 | 8 | 20 | B | 12 | |
SS150 | 1.4 | 3.6 | 2 | 5 | 27 | 68 | A | 2.5 | |
SS0.5kW | 2.1 | 5.2 | 3 | 7.5 | 18 | 45 | A | 3 | |
SS1.0kW | 3.5 | 8.8 | 5 | 12.5 | 30 | 75 | A | 3 | |
SS1.6K | 4.3 | 11 | 6.2 | 16 | 36 | 90 | A | 3 | |
SS2.5K | 5.6 | 14 | 7.8 | 20 | 42 | 105 | A | 3 | |
SS0.5kW-UV | 2.1 | 5.3 | 3 | 7.5 | 18 | 45 | A | 3 | |
SS1.0kW-UV | 3.5 | 8.8 | 5 | 12.5 | 35.2 | 88 | A | 3 | |
SS1.6kW-UV | 4.5 | 11.3 | 6.4 | 16 | 50 | 125 | A | 3 | |
SS2.5kW-UV | 5.6 | 14.1 | 8 | 20 | 42 | 105 | A | 3 | |
SFR1.6K | 6.3 | 16 | 8.5 | 21.5 | ~12 | 30 | B | 0.7 | |
SFR3.0K | 8.4 | 21 | 11.5 | 29.5 | ~12 | 30 | B | 0.7 | |
UHE-1 | 3 | 7.6 | 3 | 7.6 | 22 | 55 | A | 5 | |
UHE-15-I | 5 | 12.7 | 5 | 12.7 | 22 | 55 | B | 5 | |
UHE-15-II | 4 | 10 | 4 | 10 | 18 | 45 | B | 5 | |
UHE-15-III | 6 | 16 | 6 | 16 | 24 | 60 | B | 5 | |
UHE-15-IV | 5 | 12.7 | 5 | 12.7 | 24 | 60 | B | 5 | |
UHE-16 | 6.3 | 16 | 6.3 | 16 | 23 | 58 | A | 5 | |
UHE-33 | 12 | 33 | 12 | 33 | 44 | 110 | A | 5 | |
UHE-45 | 18 | 45 | 18 | 45 | 44 | 110 | A | 5 | |
Solar LightLine A1 | 1 | 2.5 | 1 | 2.5 | 4 | 10 | A | 10 | |
Solar LightLine A4 | 1 | 2.5 | 1 | 2.5 | 4 | 10 | A | 10 | |
SL-38A-WS | 1.5 | 3.8 | 1.5 | 3.8 | 10 | 25 | A | 10 | |
SL-50A-WS | 2.0 | 5.0 | 2.0 | 5.0 | 10 | 25 | A | 10 | |
SL-60A-WS | 2.4 | 6.0 | 2.4 | 6.0 | 10 | 25 | A | 10 | |
LASI | 20 | 50 | 20 | 50 | 40 | 100 | C | 10 | |
TOPS | 8.4 | 21 | 12 | 30 | 25 | 72 | B | ~20 | |
Flash | PSS1 | 40 | 100 | 40 | 100 | 40 | 100 | A | not collimated |
PSS1.5 | 60 | 150 | 60 | 150 | 40 | 100 | A | not collimated | |
PSS2 | 80 | 200 | 80 | 200 | 40 | 100 | A | not collimated | |
Flash | FSSC 200-4000 Suns | 2 | 5 | 2 | 5 | ~0.5 | ~1.2 | A | 15 |
太陽(yáng)常數(shù)和太陽(yáng)模擬
在各種研究領(lǐng)域中，以?xún)煞N方式測(cè)量了來(lái)自太陽(yáng)的輻射。太陽(yáng)常數(shù)是在垂直于入射角的平面上入射到地球大氣表面的光的輻照度或強(qiáng)度。
世界氣象組織已將該值定義為大氣外1366.7W / m 2。
由于大氣中的吸收和散射效應(yīng)，太陽(yáng)在地球表面的輻照度在不同條件下會(huì)發(fā)生變化，因此，關(guān)于太陽(yáng)模擬器的輻照度，許多其他常數(shù)很重要。
Solar Spectrum * | Filter | Power Density | Transmission % |
In Space | AM0 | 137 | 61.3% |
Direct solar spectrum at 0o zenith angle | AM1.0D | 104 | 67% |
Global solar spectrum at 0o zenith angle | AM1.0G | 100 | 66.7% |
Direct solar spectrum at 48.2o zenith angle | AM1.5D | 93 | 65% |
Global solar spectrum at 48.2 o zenith angle | AM1.5G | 100 | 58.5% |
Direct solar spectrum at 60.1o zenith angle | AM2.0D | 71 | 57.3% |
* All Measurements are at sea level, excluding AM0
在大氣層以下，太陽(yáng)發(fā)出的輻射可分為兩個(gè)部分：來(lái)自太陽(yáng)本身的直接輻射，以及來(lái)自天空其余部分的散射輻射，包括從地面反射回來(lái)的一部分。調(diào)整太陽(yáng)模擬器以模仿各種環(huán)境下的太陽(yáng)光譜分布；為此，可使用空氣質(zhì)量（AM）濾鏡更改和完善來(lái)自氙弧燈光源的光譜分布。
在討論濾鏡時(shí)，使用直接（D）濾鏡模仿直接輻射光譜，并通過(guò)使用將兩個(gè)分量一起模仿的全局（G）濾鏡來(lái)匹配包括散射的天空和地面輻射在內(nèi)的總輻射。
上表給出了在許多可以模擬的常見(jiàn)條件下兩種Sciencetech濾光片類(lèi)型的1 SUN輻照度值，以及相對(duì)于250-2500nm之間未濾光的近似透射率值。
Sciencetech的AM濾波器設(shè)計(jì)為可在標(biāo)準(zhǔn)條件下單獨(dú)使用，盡管它們也可以串聯(lián)排列以產(chǎn)生其他光譜分布。我們比賽使用的許多太陽(yáng)模擬器系統(tǒng)都要求串聯(lián)使用濾波器以達(dá)到與Sciencetech濾波器相同的性能，例如，串聯(lián)使用AM0和AM1.0濾波器以獲得AM1.0光譜分布，而Scientifictech的AM1.0濾波器可以單獨(dú)使用以獲得相同的結(jié)果，從而減少了功率損耗并減少了其他濾波器的成本。
大多數(shù)Sciencetech太陽(yáng)模擬器都使用氙弧燈，這使系統(tǒng)能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的準(zhǔn)直光束，類(lèi)似于5.8K黑體。兩者之間大的區(qū)別是氙弧線(xiàn)出現(xiàn)在電弧光譜中，而大氣吸收則在太陽(yáng)光譜中，這在800-1100nm范圍內(nèi)尤為突出，這是因?yàn)闊舻木€(xiàn)輸出強(qiáng)度很高。AM0濾光片可以降低這種影響，從而使特定頻段的平均水平與大氣層上方的太陽(yáng)水平相匹配，優(yōu)于±25％，盡管使用實(shí)用的濾光片不可能*消除氙氣線(xiàn)，同時(shí)保留光譜的其余部分。AM1.0、1.5和2.0濾光片還可以針對(duì)不同的海平面條件修改光譜的可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)部分，
左圖顯示了Sciencetech全反射太陽(yáng)能模擬器的典型輸出光譜。這些光譜輻照度曲線(xiàn)結(jié)合了氙弧燈光源，空氣質(zhì)量過(guò)濾器和太陽(yáng)模擬器光束均化器內(nèi)部使用的反射鏡的光譜曲線(xiàn)。
實(shí)際輸出光譜可能會(huì)因燈的狀況和空氣過(guò)濾器的制造公差而有所不同。為了簡(jiǎn)化我們的太陽(yáng)模擬器的光譜曲線(xiàn)與ASTM E927-10標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的直觀比較，將模擬器的輸出歸一化為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光譜。
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