Jordens solstråling er stærkt påvirket af miljøfaktorer som atmosfære, tid, geografi og klima. Det er vanskeligt at opnå stabilt, repeterbart og kontrollerbart sollys i tide, og det kan ikke opfylde kravene til kvantitative eksperimenter, instrumentkalibrering og ydeevnetest. Derfor bruges solsimulatorer ofte som eksperimentelt eller kalibreringsudstyr til at simulere de fysiske og geometriske egenskaber af solstråling.
Lys-emitterende dioder (LED'er) er efterhånden blevet en varm lyskilde til solsimulatorer på grund af deres høje effektivitet, miljøbeskyttelse, sikkerhed og stabilitet. På nuværende tidspunkt realiserer LED-solsimulatoren hovedsageligt simuleringen af 3A-karakteristika på et specifikt plan og det skiftende jordsolspektrum. Det er vanskeligt at simulere de geometriske karakteristika af sollys under kravet om en solkonstant (100mW/cm2) belysning.
Recently, Xiong Daxi's team from Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, designed a distributed high thermal conductivity single crystal COB package based on a high-power vertical structure narrow-band LED light source to achieve a stable output of high optical power density.
Figur 1 Grafisk oversigt over solsimulatoren
Samtidig foreslås en metode til at koncentrere lys med fuld blænde af høj-effekt LED ved at bruge en super-halvkugleformet kimingslinse og et sæt buet multi-kildeintegral kollimationssystem er bygget til at fuldende kollimeringen og homogeniseringen af den fulde-lyskilde i volumenrummet. . Forskerne brugte polykrystallinske siliciumsolceller til at udføre kontrollerede eksperimenter på udendørs sollys og en solsimulator under lige betingelser, hvilket verificerede solsimulatorens spektrale nøjagtighed og azimutale konsistens.
The solar simulator proposed in this study achieves class 3A illumination with 1 solar constant irradiance in a test plane of at least 5cm x 5cm. At the center of the beam, within the working distance of 5cm to 10cm, the irradiance volume spatial inhomogeneity is less than 0.2 percent , the collimated beam divergence angle is ±3 degree , and the irradiance time instability is less than 0.3 percent . Uniform illumination can be achieved within the volume space, and its output beam satisfies the cosine law in the test area.
Figur 2 LED-arrays med forskellige spidsbølgelængder
Derudover udviklede forskerne også vilkårlig solspektrumtilpasnings- og kontrolsoftware, som for første gang realiserede den samtidige simulering af jordens solspektrum og solorienteringen under forskellige forhold. Disse egenskaber gør det til et vigtigt forskningsværktøj inden for solcelleindustrien, fotokemi og fotobiologi.
Fig. 3 Indstrålingsfordelingen af målfladen vinkelret på strålen, når arbejdsafstanden er 100 mm. (a) Normaliseret 3D-modelfordeling af målte strømværdier; (b) Fordelingskort over klasse A (mindre end 2 procent) irradiansinhomogenitet (gult område); (c) Klasse B (mindre end 5 procent) irradians inhomogenitet Fordelingskort over ensartethed (gult område); (D) ægte skud af lysplet
Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Solar Energy under titlen LED-baseret solsimulator til terrestriske solspektre og orienteringer.
