Hệ thống mô phỏng ánh sáng mặt trời tái hiện các đặc tính bức xạ mặt trời thông qua sự phối hợp giữa hệ thống quang học và điện tử chính xác, cung cấp môi trường ánh sáng tiêu chuẩn hóa cho nghiên cứu khoa học và thử nghiệm công nghiệp. Thành phần cốt lõi của nó có thể được chia thành bốn mô-đun chính của hệ thống nguồn sáng, hệ thống xử lý quang học, hệ thống điều khiển và hệ thống tản nhiệt, chức năng và đặc điểm kỹ thuật của mỗi mô-đun như sau:

I. Hệ thống nguồn sáng: Lõi năng lượng mô phỏng bức xạ mặt trời

Nguồn sáng là cốt lõi của mô phỏng ánh sáng mặt trời, cần đáp ứng ba yêu cầu chính là vùng phủ sóng phổ rộng, độ ổn định cao và tuổi thọ dài. Các loại đèn chính bao gồm:

1. Đèn Xenon

Tính năng, đặc điểm: Phổ đèn xenon hồ quang ngắn bao gồm 200-2500nm, dải ánh sáng nhìn thấy 300-800nm phù hợp với phổ mặt trời hơn 85%, nhiệt độ màu khoảng 6000K. Nhưng dải hồng ngoại 0,8-1,0μm tồn tại các gai đặc trưng, cần được ép với bộ lọc gallium arsenide.

Ứng dụng: Kiểm tra quang điện có độ chính xác cao (chẳng hạn như đo đường cong I-V của pin mặt trời), kiểm tra cân bằng nhiệt hàng không vũ trụ.

Tuổi thọ: 1000-2000 giờ, cần hỗ trợ hệ thống làm mát bằng nước để tản nhiệt.

2. Mảng LED

Các tính năng: bao gồm 20-50 bước sóng cụ thể LED (300-1800nm) để đạt được điều chỉnh công suất băng tần thông qua ổ đĩa độc lập, phù hợp phổ lên đến A-Class (độ lệch ≤20%). Tuổi thọ hơn 100.000 giờ, tiêu thụ năng lượng chỉ bằng 30% đèn xenon và thời gian đáp ứng ≤1ms.

Ứng dụng: kịch bản tùy chỉnh (ví dụ: phản ứng quang xúc tác, nghiên cứu tăng trưởng thực vật), kiểm tra quy định phổ động.

Ưu điểm: Có thể mở rộng theo mô-đun, hỗ trợ chiếu sáng đồng nhất trên diện tích lớn.

3. Đèn halogen

Tính năng: Dựa trên chu kỳ hơi Tungsten-Iodine, phổ bao phủ 300-2600nm, năng lượng hồng ngoại trên 600nm chiếm 60%, phù hợp với mô phỏng ánh sáng mặt trời nhiệt độ cao. Chi phí là 1/5 của đèn xenon, nhưng năng lượng sóng UV không đủ, cần mô-đun tăng cường UV để bù đắp.

Ứng dụng: Thử nghiệm thời tiết có độ chính xác thấp (ví dụ: thử nghiệm lão hóa vật liệu xây dựng), đánh giá vật liệu nội thất ô tô.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Hệ thống quang học chuyển đổi đầu ra nguồn sáng thành ánh sáng mặt trời tương tự đồng nhất, song song thông qua ba bước lọc, đồng nhất và chuẩn trực:

1. Hệ thống lọc

Bộ lọc dòng AM: Phần tử hiệu chỉnh lõi, hiệu chuẩn phổ nguồn sáng theo phổ mặt trời tiêu chuẩn. Theo dõi thời gian thực bằng máy quang phổ có độ phân giải cao, điều chỉnh động kết hợp bộ lọc hoặc công suất nguồn sáng, đảm bảo độ lệch phù hợp phổ ≤ ± 25%.

2. Hệ thống đồng đều

Tích hợp bóng đồng nhất: 300-1000mm PTFE tráng tích hợp bóng (phản xạ ≥98%), điểm đồng nhất lên đến ± 1,5%, thích hợp cho các mẫu diện tích nhỏ (như tấm pin mặt trời).

Mảng ống kính đồng đều: lớp phủ phân chia ống kính vi mô 10 × 10 đơn vị để đạt được ≥1m × 1m chiếu xạ diện tích lớn, độ lệch cạnh và trung tâm ≤ ± 5%, thích hợp cho thử nghiệm mô-đun PV.

3. Hệ thống chuẩn trực

Nhóm ống kính tiêu cực: Tiêu cự 500-1000mm, điều khiển góc phân tán của dải ánh sáng trong ± 0,5 °, đảm bảo rằng các mẫu kích thước lớn (chẳng hạn như phụ kiện ô tô) được chiếu sáng nhất quán.

Parabolic gương chuẩn trực: Được sử dụng trong các nguồn ánh sáng LED, thông qua nhiều phản xạ của ánh sáng bên trong gương, tạo thành các điểm song song, mô phỏng chiếu xạ mặt trời "vô cùng".

Hệ thống điều khiển hệ thống mô phỏng ánh sáng mặt trời: Điều chỉnh chính xác "bộ não" của môi trường ánh sáng

Hệ thống điều khiển thông qua thiết bị tự động hóa hoặc chương trình máy tính để thực hiện điều chỉnh và giám sát thời gian thực các thông số nguồn sáng:

1. Điều chỉnh thông số

Hỗ trợ điều chỉnh linh hoạt cường độ ánh sáng, phân phối phổ, thời gian chiếu sáng (xung hoặc trạng thái ổn định).

Ví dụ: trong thử nghiệm vật liệu quang xúc tác, một dải cụ thể (chẳng hạn như vùng cực tím) có thể được tăng cường để tăng tốc phản ứng; Trong quá trình kiểm tra lái xe thông minh ô tô, mô phỏng cảnh đột biến ánh sáng mạnh ở lối vào và lối ra của đường hầm.

2. Giám sát tình trạng

Cường độ ánh sáng, phổ, nhiệt độ, độ ẩm và các thông số khác được thu thập trong thời gian thực để đảm bảo rằng các điều kiện mô phỏng ổn định trong phạm vi tiêu chuẩn đặt trước.

Ví dụ: trong thử nghiệm cân bằng nhiệt hàng không vũ trụ, kết hợp với kiểm soát độ ẩm, nghiên cứu ảnh hưởng của sự hiện diện lâu dài trong không gian đối với sự lão hóa của vật liệu.

IV. Hệ thống mô phỏng ánh sáng mặt trời Hệ thống tản nhiệt: đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị "Người giám hộ"

Nguồn sáng làm việc trong thời gian dài sẽ tạo ra rất nhiều nhiệt và cần tản nhiệt hiệu quả bằng thiết bị làm mát bằng không khí hoặc nước:

1. Đèn Xenon tản nhiệt

Sử dụng hệ thống tuần hoàn làm mát bằng nước, chênh lệch nhiệt độ ≤5 ℃, độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ± 0,5 ℃, tránh tăng đột biến băng tần hồng ngoại do tăng nhiệt độ.

2. Tản nhiệt LED

Sử dụng công nghệ tản nhiệt vi kênh để ngăn chặn sự trôi dạt phổ và đảm bảo sự ổn định của đèn LED đa băng tần.