LED太阳模拟器的设计

调研报告LED组件模拟太阳光源的研究大连交通大学材料科学与工程学院电子科学与技术07-11.选题背景新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。

在新实际中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。

而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。

2、碘钨灯、氙灯气体光源2.1 碘钨灯碘钨灯的原理类似于白炽灯，只是它里面冲入碘蒸气，碘蒸气有个性质，就是在在低温（相对的）与钨化和，在高温与其分解，这样，就把位于灯管其他部分的，已经升华走的钨化和掉，再在灯丝上分解，这样就让灯丝不会因为高温而快速烧毁。

缺点：碘蒸汽是紫红色的，它多少会对碘钨灯的亮度和发光效率产生一定的影响。

碘钨灯工作时玻壳里有气体对流，个别地点的温度有可能下降到不足以维持碘钨循环反应进行的程度，结果使玻壳的局部发黑。

还有，水平放置的管形碘钨灯必须用溴代替硫放得很平，倾斜度不得超过 4 度，否则就会影响灯的寿命。

溴钨灯可以在相当程度上克服这些缺点。

溴钨循环与碘钨循环相似，只是溴的化学性质比碘更活泼，是比碘更勤快的“搬运工。

溴钨灯里充溴的数量更得严格控制，稍稍超过就会对灯丝温度比较低的部位产生腐蚀。

实验研究，氢能缓和溴的化学活性，如果把溴化氢或溴的碳氢化合物充进灯里，那么对灯内金属零件的腐蚀作用将会轻得多。

溴钨灯里的溴化氢可以在200～1100℃的玻壳壁温下进行正常的溴钨循环，所以可以用来制作大功率高光效的电光源。

溴清洁玻壳壁的效果比碘好，玻壳发黑的问题基本得到解决。

溴化氢是无色透明的气体，不吸收可见光，比碘钨灯的发光效率高。

溴钨灯里的气体对流不影响灯的寿命，使用时也不像碘钨灯那样一定要水平放置。

在不少岗位上，溴钨灯已经取代了碘钨灯溴钨灯发光体的形状多种多样，有点状、线状，还有面状点状的溴钨灯工作温度和发光效率高，在光学仪器、电影放映、光刻等方面有广泛应用。

多波段LED太阳模拟器及其测试系统的研制李超;李果华;邵剑波;席曦;朱益清;刘桂林;王晓;钱维莹;陈如龙;朱华新【摘要】为了克服传统氙灯太阳模拟器成本高、寿命短、功耗大等缺点,提高太阳电池测试的准确性,本文首先设计了一种基于11种波段的LED太阳模拟器,在光谱匹配度、不均匀度和不稳定度上均达到IEC60904-9-2007规定的A级标准.在此基础上,开发了配套的太阳电池测试系统,经过光源控制、数据处理、温度修正以及参数计算,得到太阳电池的电特性参数.实验结果表明,系统可以准确测得单晶硅太阳电池片的各项参数,且结果稳定,从而验证了光源的可靠性及测试方法的科学性.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2019(040)005【总页数】8页(P635-642)【关键词】太阳模拟器;LED;测试;温度修正【作者】李超;李果华;邵剑波;席曦;朱益清;刘桂林;王晓;钱维莹;陈如龙;朱华新【作者单位】江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡 214000;江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡 214000;江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡 214000;江南大学理学院, 江苏无锡214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡 214000;江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡 214000;江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡214000;江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心,江苏无锡 214000;江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡 214000;无锡尚德太阳能电力有限公司,江苏无锡 214000;江南大学理学院, 江苏无锡 214000;江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏无锡214000【正文语种】中文【中图分类】TM914.411 引言太阳模拟器作为一种人工光源，能够提供自然光所具有的辐照特性，广泛用于太阳能电池的检测与标定[1]。

专利名称：LED太阳模拟器光学系统专利类型：发明专利
发明人：孙健刚,李果华
申请号：CN201310160423.5
申请日：20130505
公开号：CN104132303A
公开日：
20141105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种利用大功率LED作为光源的太阳模拟器光学系统，该系统的自由曲面透镜采用折反式结构，在半角45°内采用折射准直，大于45°采用全反射准直,透镜中心厚度为7.57mm，直径在20mm，安装在LED的正上方。

光学积分器组件由前后两组透镜阵列组成，每组透镜由多个正六边形元素透镜和平凸元素透镜按中心旋转对称紧密排列后光胶在同种玻璃材料圆板上组合而成，两组的元素透镜具有相同数量的通光口径，并按光轴对称反向安装，前组为场镜，后组为投影镜。

LED 按光轴中心对称排列，组合自由曲面透镜形成平行光束，光束经过菲涅尔汇聚透镜，汇聚在处于菲涅尔汇聚透镜焦面上的光学积分器的场镜上，经过场镜和投影镜后转变为平行光；最后经菲涅尔准直透镜汇聚投影到辐照面。

本发明能够同时满足辐照均匀度高和输出能量密度达到1000W/m的要求。

申请人：南京浦光新能源有限公司
地址：210000 江苏省南京市浦口科技创业特别社区台中路99-8号
国籍：CN
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基于led光源的太阳模拟器光谱合成设计太阳模拟器在光电器件、太阳能电池和材料科学等领域中起着至关重要的作用。

LED（Light Emitting Diode）作为一种高效、可调控的光源，越来越多地应用于太阳模拟器的光源设计中。

本文将探讨基于LED光源的太阳模拟器光谱合成设计，包括设计原理、方法以及在实际应用中的优势。

1. 设计原理太阳模拟器的设计目标是模拟太阳辐射光谱，以实现对材料和器件在太阳光下的性能进行准确评估。

LED光源的优势在于其光谱可调性和能效高。

光谱合成设计基于LED光源主要依据以下原理：光谱分布：太阳光的光谱分布是连续的，覆盖了可见光和近红外光谱。

LED光源通过选择适当的LED组合，可以合成出接近太阳光谱的光源。

可调光谱：LED的光谱可以通过调节LED的电流、温度等参数进行调控。

这种可调性使得LED光源能够模拟不同天气、不同地点的太阳辐射特性。

色温和光强控制：太阳模拟器要求能够模拟不同时间和地点的太阳光，因此需要对色温和光强进行精确控制。

LED光源能够提供广泛的色温范围和光强调节范围，满足太阳模拟器的需求。

2. 光谱合成方法基于LED光源的太阳模拟器光谱合成方法通常包括以下步骤：太阳光谱采集：使用光谱仪等设备采集不同条件下太阳光的光谱数据，包括不同时间、不同地点的光谱信息。

LED光源选择：根据太阳光谱的采集数据，选择合适的LED光源组合。

这需要考虑LED的发光波长、光谱分布和光强等参数。

光谱合成算法：利用光谱合成算法，将选定的LED光源组合的光谱进行合成。

这可能涉及到对光谱曲线的插值、拟合和调整等操作。

色温和光强调控：通过调整LED的电流、温度等参数，控制合成光源的色温和光强，使其逼近目标太阳光谱。

验证和校准：对合成的光谱进行验证和校准，确保合成光源能够准确模拟太阳光谱。

3. 优势与应用基于LED光源的太阳模拟器光谱合成设计具有以下优势：可调性强：LED光源的可调光谱性质使得太阳模拟器可以适应不同的实验和测试需求，满足不同材料和器件的研究要求。