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什么是全光譜太陽光模擬

日期：2021-05-06 10:22 瀏覽：5692

全光譜太陽模擬系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)光源時，在某中程度上說，可以等同于太陽光源，可以模擬太陽光照射。

由于模擬器本身體積緊湊科學(xué)，測試過程不受環(huán)境、氣候、時間等因素影響，從而避免了室外測量的各種因素限制，有利于結(jié)果的重現(xiàn)，所以現(xiàn)在國內(nèi)外廣泛用室內(nèi)模擬測試來代替室外測試。太陽光模擬器廣泛應(yīng)用于材料老化性能測試，汽車內(nèi)外飾老化測試，整車熱管理陽光模擬測試，汽車排放陽光模擬測試，環(huán)境風(fēng)度陽光模擬測試，軌道交通陽光模擬測試，航空航天陽光模擬測試，太陽能電池特性測試，特殊照明，光電材料特性測試，環(huán)境研究等。

作為衡量產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，光源與真實(shí)陽光的一致性從光譜分布、積分強(qiáng)度均勻性，和光輻射狀態(tài)的穩(wěn)定性三個方面考量。

1、光譜分布

標(biāo)準(zhǔn)光譜定義：光對材料穿透和反射后的光譜和強(qiáng)度均會發(fā)生變化，太陽輻射到達(dá)地球外層空間后，光輻射強(qiáng)度和光譜分布相關(guān)于太陽輻射角度和測量高度，比如地球外空間、地球大氣層和地球海平面的光輻射譜線分布和譜線積分獲得的輻照強(qiáng)度截然不同。所以，在 ASTM G173-03 和 IEC 60904-3 中具體規(guī)范了一種全球通用的太陽入射角度和測量海平面高度的標(biāo)準(zhǔn)定義 AM1.5。依據(jù)穩(wěn)態(tài)陽光模擬光源在幾個光譜段與真實(shí)陽光的差異劃分等級，±25%內(nèi) A 級；±40%內(nèi) B 級；-60%~100%C 級。

全光譜.jpg


2、均勻度

陽光模擬光源發(fā)出的射線也需要均勻，以能夠很好的模擬真實(shí)陽光，它的均勻度通過測量按一定規(guī)則選取的一系列點(diǎn)上的光強(qiáng)評判，將輻射目標(biāo)區(qū)域等分成 64 份或 400mm2的較小等份，在每等份中央的點(diǎn)測量光強(qiáng)值，依據(jù)這些點(diǎn)中最大值與最小值的差與和的商的百分?jǐn)?shù)劃分等級：2%以內(nèi) A 級；5%以內(nèi) B 級，10%以內(nèi) C 級；

3、穩(wěn)定度

通過測量穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器在一段時間內(nèi)光強(qiáng)，依據(jù)最大值與最小值的差與和的商的百分?jǐn)?shù)劃分：2%以內(nèi) A 級；5%以內(nèi) B 級，10%以內(nèi) C 級。太陽光模擬測試必須遵從相關(guān)的國際準(zhǔn)則，例如 ICE20、DIN75220、IEC61215、IEC61646 等。

全光譜太陽光模擬技術(shù)的發(fā)展

1976 年，歐洲開始進(jìn)行太陽光的研發(fā)與相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，在大面積全光譜陽光模擬方面技術(shù)方面，即更接近于太陽光真實(shí)光譜、均勻度和穩(wěn)定度。

全光譜陽光模擬3D效果圖.jpg

在制燈技術(shù)方面，上一代產(chǎn)品均使用氙燈和熒光燈管，這樣產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，容易發(fā)生光譜漂移，光強(qiáng)弱，衰減快等原因嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的使用，隨著金屬鹵素?zé)艏夹g(shù)的成功，全光譜模擬器技術(shù)得到了全面的提升，金屬鹵素?zé)糇贤夂涂梢姽夥秶?span style="font-size: 18px;">295~780nm）的輻射效率接近 44%，紅外波段的輻射小，散熱要求較低，光譜范圍較寬，更接近于真實(shí)太陽光，明顯優(yōu)于氙氣燈，同時穩(wěn)定性好，使用壽命內(nèi)光衰小，試驗(yàn)結(jié)果再現(xiàn)性強(qiáng)，可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)定量測試，是非常理想的光源。

在國內(nèi)全光譜太陽光模擬器方面，在小面積材料老化方面國內(nèi)多使用氙燈技術(shù)模擬太陽光，但是熱負(fù)荷較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于上一代技術(shù)；在汽車領(lǐng)域，較大面積產(chǎn)品老化例如：汽車零部件級、總成級、系統(tǒng)級及整車級多使用金屬鹵素?zé)魹楣庠吹娜庾V陽光模擬老化系統(tǒng)。

全光譜陽光模擬輻射.jpg

LONGPRO朗普科技陽光模擬系統(tǒng)

陽光模擬系統(tǒng)主要由燈箱組、機(jī)械支架、EPS電源和控制器等組成。光源采用通常采用鹵素中長波紅外線加熱燈，原因是目前鹵素紅外線加熱燈是最好的能用于模擬太陽光的光源，陽光模擬加熱系統(tǒng)的原理是在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中產(chǎn)生電弧放電發(fā)光，其發(fā)出的是全光譜光，與自然光的光譜成分接近。

單燈功率通常為4kW，在目標(biāo)照射區(qū)域的輻射強(qiáng)度300W/m2到1200 W/m2可以無級調(diào)節(jié)，輻射均勻性在5~10%以內(nèi)，最高的輻射強(qiáng)度可以模擬全球最極端的陽光條件，比如在重慶炎熱的夏天，陽光輻射強(qiáng)度一般也不超過1200 W/m2。