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什么是全光譜太陽光模擬

日期:2021-05-06 10:22 瀏覽:5666

全光(guang)譜太(tai)陽(yang)模(mo)擬系統(tong)作為實驗(yan)光(guang)源(yuan)時,在某(mou)中(zhong)程度上說,可(ke)以等同于太(tai)陽(yang)光(guang)源(yuan),可(ke)以模(mo)擬太(tai)陽(yang)光(guang)照射。

由于(yu)模(mo)擬(ni)(ni)器(qi)本身(shen)體積緊湊科學(xue),測(ce)(ce)試(shi)過程不受環(huan)境、氣候、時(shi)間等(deng)(deng)因(yin)素影響,從而避免了室(shi)外(wai)測(ce)(ce)量(liang)的各種(zhong)因(yin)素限(xian)制,有利于(yu)結果的重現,所以現在國內(nei)(nei)外(wai)廣泛(fan)用(yong)室(shi)內(nei)(nei)模(mo)擬(ni)(ni)測(ce)(ce)試(shi)來代替室(shi)外(wai)測(ce)(ce)試(shi)。太(tai)陽(yang)(yang)(yang)光(guang)(guang)模(mo)擬(ni)(ni)器(qi)廣泛(fan)應用(yong)于(yu)材料(liao)老化性(xing)能測(ce)(ce)試(shi),汽車內(nei)(nei)外(wai)飾老化測(ce)(ce)試(shi),整車熱管理陽(yang)(yang)(yang)光(guang)(guang)模(mo)擬(ni)(ni)測(ce)(ce)試(shi),汽車排放陽(yang)(yang)(yang)光(guang)(guang)模(mo)擬(ni)(ni)測(ce)(ce)試(shi),環(huan)境風(feng)度陽(yang)(yang)(yang)光(guang)(guang)模(mo)擬(ni)(ni)測(ce)(ce)試(shi),軌道交通陽(yang)(yang)(yang)光(guang)(guang)模(mo)擬(ni)(ni)測(ce)(ce)試(shi),航空航天陽(yang)(yang)(yang)光(guang)(guang)模(mo)擬(ni)(ni)測(ce)(ce)試(shi),太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能電池特(te)性(xing)測(ce)(ce)試(shi),特(te)殊照明(ming),光(guang)(guang)電材料(liao)特(te)性(xing)測(ce)(ce)試(shi),環(huan)境研(yan)究等(deng)(deng)。

作為(wei)衡(heng)量產品的技術指(zhi)標(biao),光源(yuan)與(yu)真實陽光的一(yi)致性從光譜(pu)分(fen)布(bu)、積分(fen)強度(du)均勻性,和光輻射狀態的穩定(ding)性三個方(fang)面考量。

1、光(guang)譜分布

標準光譜定義:光對材料穿(chuan)透和(he)反射(she)(she)后的(de)光譜和(he)強度(du)(du)(du)(du)均會(hui)發生變(bian)化,太(tai)陽(yang)輻射(she)(she)到達地(di)球(qiu)外(wai)層空間后,光輻射(she)(she)強度(du)(du)(du)(du)和(he)光譜分(fen)布相關于(yu)太(tai)陽(yang)輻射(she)(she)角(jiao)度(du)(du)(du)(du)和(he)測量高度(du)(du)(du)(du),比如地(di)球(qiu)外(wai)空間、地(di)球(qiu)大氣層和(he)地(di)球(qiu)海平面(mian)的(de)光輻射(she)(she)譜線(xian)分(fen)布和(he)譜線(xian)積分(fen)獲(huo)得(de)的(de)輻照強度(du)(du)(du)(du)截(jie)然不(bu)同。所以,在(zai) ASTM G173-03 和(he) IEC 60904-3 中具(ju)體規范了一種全(quan)球(qiu)通(tong)用的(de)太(tai)陽(yang)入(ru)射(she)(she)角(jiao)度(du)(du)(du)(du)和(he)測量海平面(mian)高度(du)(du)(du)(du)的(de)標準定義 AM1.5。依據(ju)穩態陽(yang)光模擬光源在(zai)幾個光譜段(duan)與真實陽(yang)光的(de)差異劃(hua)分等級(ji),±25%內 A 級(ji);±40%內 B 級(ji);-60%~100%C 級(ji)。

全光譜.jpg


2、均勻度

陽光(guang)(guang)模(mo)擬(ni)光(guang)(guang)源發出的(de)(de)射線也(ye)需要均勻,以(yi)能夠很好的(de)(de)模(mo)擬(ni)真實陽光(guang)(guang),它的(de)(de)均勻度通過(guo)測量按一定(ding)規則選取(qu)的(de)(de)一系列(lie)點上的(de)(de)光(guang)(guang)強評判(pan),將輻射目標區(qu)域等分成 64 份或 400mm2的(de)(de)較小等(deng)份,在每(mei)等(deng)份中央的(de)(de)點測(ce)量光強值,依據這些點中最大(da)值與(yu)最小值的(de)(de)差與(yu)和的(de)(de)商(shang)的(de)(de)百分數(shu)劃分等(deng)級:2%以內 A 級;5%以內 B 級,10%以內 C 級;

3、穩定度

通過測量穩態太陽光模(mo)擬器在一段時間內(nei)光強,依據(ju)最大值與最小(xiao)值的差(cha)與和(he)的商的百分(fen)數(shu)劃分(fen):2%以(yi)內(nei) A 級;5%以(yi)內(nei) B 級,10%以(yi)內(nei) C 級。太陽光模(mo)擬測試必須遵從(cong)相關的國(guo)際(ji)準則,例如 ICE20、DIN75220、IEC61215、IEC61646 等。

全光譜(pu)太陽光模擬技術的發展(zhan)

1976 年,歐洲開(kai)始進行太陽(yang)(yang)光(guang)的(de)研發與相關產品的(de)生產,在大面(mian)積全光(guang)譜陽(yang)(yang)光(guang)模(mo)擬方面(mian)技(ji)術(shu)方面(mian),即更接(jie)近于太陽(yang)(yang)光(guang)真實光(guang)譜、均(jun)勻度(du)和(he)穩(wen)定度(du)。

全光譜陽光模擬3D效果圖.jpg

在制燈技術方面,上一代產品均使用氙燈和熒光燈管,這樣產品結構比較復雜,容易發生光譜漂移,光強弱,衰減快等原因嚴重影響了產品的使用,隨著金屬鹵素燈技術的成功,全光譜模擬器技術得到了全面的提升,金屬鹵素燈紫外和可見光范圍(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,更接近于真實太陽光,明顯優于氙氣燈,同時穩定性好,使用壽命內光衰小,試驗結果再現性強,可以進行標準定量測試,是非常理想的光源。

在(zai)國內(nei)全(quan)光(guang)(guang)譜(pu)太陽(yang)光(guang)(guang)模擬(ni)器方(fang)面(mian)(mian),在(zai)小面(mian)(mian)積材料老化(hua)方(fang)面(mian)(mian)國內(nei)多(duo)(duo)使用氙燈技術(shu)模擬(ni)太陽(yang)光(guang)(guang),但(dan)是熱負荷較大,結(jie)構復雜,屬于上一代技術(shu);在(zai)汽車領域,較大面(mian)(mian)積產(chan)品老化(hua)例如:汽車零(ling)部件級(ji)、總成級(ji)、系(xi)統級(ji)及整車級(ji)多(duo)(duo)使用金屬鹵素燈為光(guang)(guang)源的全(quan)光(guang)(guang)譜(pu)陽(yang)光(guang)(guang)模擬(ni)老化(hua)系(xi)統。

全光譜陽光模擬輻射.jpg

LONGPRO朗(lang)普(pu)科技陽光模(mo)擬系統

陽光模擬系統主要由燈箱組、機械支架、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,陽光模擬加熱系統的原理是在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中產生電弧放電發光,其發出的是全光譜光,與自然光的光譜成分接近。

單燈功率通常為4kW,在目標照射區域的輻射強度300W/m2到1200 W/m2可以無級調節,輻射均勻性在5~10%以內,最高的輻射強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,陽光輻射強度一般也不超過1200 W/m2