El sistema de simulación de luz solar reproduce las características de la radiación solar a través de la coordinación de sistemas ópticos y electrónicos precisos, proporcionando un entorno de iluminación estandarizado para la investigación científica y las pruebas industriales. Su composición central se puede dividir en cuatro módulos principales: sistema de fuente de luz, sistema de procesamiento óptico, sistema de control y sistema de disipación de calor. las funciones y características técnicas de cada módulo son las siguientes:

I. sistemas de fuentes de luz: el núcleo energético que simula la radiación solar

La fuente de luz es el núcleo del simulador de luz solar y debe cumplir con los tres requisitos de cobertura espectral amplia, alta estabilidad y larga vida útil. Los tipos de fuentes de luz principales incluyen:

1. lámparas de xenón

Características: el espectro de la lámpara de xenón de arco corto cubre 200 - 2500nm, la banda visible de 300 - 800nm coincide con el espectro solar en más del 85% y la temperatura de color es de aproximadamente 6000k. sin embargo, hay picos característicos en la banda infrarroja de 0,8 - 1,0 micras, que deben ser suprimidos con filtros de arsénico de galio.

Aplicaciones: pruebas fotovoltaicas de alta precisión (como la medición de la curva I - V de las células solares), pruebas de equilibrio térmico aeroespacial.

Vida útil: 1000 - 2000 horas, se necesita un sistema de refrigeración por agua para disipar el calor.

2. matriz LED

Características: compuesto por 20 - 50 LED de longitud de onda específica (300 - 1800 nm), regulación de potencia de banda a través de accionamiento independiente, con un grado de coincidencia espectral de nivel a (desviación ≤ 20%). La vida útil supera las 100.000 horas, el consumo de energía es solo del 30% de las lámparas de xenón, y el tiempo de respuesta es ≤ 1 ms.

Aplicaciones: escenarios personalizados (como reacciones fotocatalíticas, estudios de crecimiento vegetal), pruebas de ajuste espectral dinámico.

Ventajas: se puede ampliar de manera modular y soportar una gran área de luz uniforme.

3. lámparas halógenas

Características: basado en el ciclo de vapor de tungsteno - yodo, el espectro cubre 300 - 2600 nm, y la energía infrarroja por encima de 600nm representa el 60%, lo que es adecuado para la simulación de sol a alta temperatura. El costo es de 1 / 5 de la lámpara de xenón, pero la energía de la banda ultravioleta es insuficiente y necesita ser compensada por el módulo de mejora ultravioleta.

Aplicaciones: experimentos de resistencia a la intemperie de baja precisión (como pruebas de envejecimiento de materiales de construcción), evaluación de materiales interiores automotrices.

2. sistema de procesamiento óptico del sistema de simulación de luz solar: la clave para dar forma a la distribución del campo de luz

El sistema óptico convierte la salida de la fuente de luz en luz solar simulada uniforme y paralela a través de tres pasos de filtrado, homogeneización y colimación:

1. sistema de filtrado

Filtro de la serie am: elemento de corrección del núcleo, que calibra el espectro de la fuente de luz al espectro solar estándar. A través del monitoreo en tiempo real del espectrómetro de alta resolución, se ajusta dinámicamente la combinación de filtros o la Potencia de la fuente de luz para garantizar que la desviación del grado de coincidencia espectral sea ≤ ± 25%.

2. sistema de Nivelación de luz

Uniformidad de la bola de puntos: bola de puntos recubierta de PTFE de 300 - 1000 mm (reflectividad ≥ 98%), uniformidad del punto de luz de ± 1,5%, adecuada para muestras de área pequeña (como células solares).

Uniformidad de la matriz de lentes: División y superposición de microlentes de 10 × 10 unidades, logrando una irradiación a gran escala ≥ 1 m × 1 m, con una desviación del borde del Centro ≤ ± 5%, adecuada para la prueba de módulos fotovoltaicos.

3. sistema de alineación

Grupo de lentes acromáticas: distancia focal de 500 - 1000 mm, controlando el ángulo de divergencia del haz de luz dentro de ± 0,5 ° para garantizar que las muestras de gran tamaño (como el exterior del automóvil) reciban la luz de manera consistente.

Colimación de espejo parabólico: para fuentes de luz led, a través de la reflexión múltiple de la luz en el espejo, se forman manchas paralelas para simular la irradiación solar "infinita".

3. sistema de control del sistema de simulación de luz solar: el "cerebro" que regula con precisión el entorno de luz

El sistema de control realiza la regulación y monitoreo en tiempo real de los parámetros de la fuente de luz a través de equipos automatizados o programas informáticos:

1. ajuste de parámetros

Apoya el ajuste flexible de la intensidad de la luz, la distribución espectral y el tiempo de iluminación (pulso o Estado estable).

Por ejemplo: en las pruebas de materiales fotocatalíticos, se pueden fortalecer bandas específicas (como la zona ultravioleta) para acelerar la reacción; En la verificación de conducción inteligente del automóvil, se simula la escena de mutación de luz fuerte en la entrada y salida del túnel.

2. vigilancia del Estado

La intensidad de la luz, el espectro, la temperatura, la humedad y otros parámetros se recogen en tiempo real para garantizar que las condiciones de simulación se estabilicen dentro del rango estándar preestablecido.

Por ejemplo: en las pruebas de equilibrio térmico aeroespacial, combinadas con el control de la humedad, se estudia el impacto de la presencia espacial a largo plazo en el envejecimiento de los materiales.

IV. sistema de disipación de calor del sistema de simulación de luz solar: "guardián" para garantizar el funcionamiento estable del equipo

La fuente de luz producirá una gran cantidad de calor después de trabajar durante mucho tiempo, que debe disiparse eficientemente a través de dispositivos refrigerados por aire o agua:

1. disipación de calor de la lámpara de xenón

Se adopta un sistema de circulación refrigerado por agua, con una diferencia de temperatura ≤ 5 ° C y una precisión de control de temperatura de ± 0,5 ° C para evitar que el pico de la banda infrarroja se intensifique debido al aumento de la temperatura.

2. disipación de calor LED

Utilizando la tecnología de disipación de calor de microcanal, se evita la deriva espectral y se garantiza la estabilidad de los LED multibanda.