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大型太陽(yáng)模擬器可在目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生高強(qiáng)度，均勻的照明。通常，高功率太陽(yáng)能模擬器使用橢圓形反射鏡來(lái)捕獲來(lái)自反射鏡內(nèi)部弧光燈源的光，這種布置會(huì)產(chǎn)生具有明亮外部區(qū)域和黑暗中心的光圖案。這種不均勻性在許多太陽(yáng)能模擬器應(yīng)用中是不可接受的，因此，迫使我們的許多太陽(yáng)能模擬器競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用涉及擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)來(lái)減少不均勻性。這導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)域上的強(qiáng)度降低和光譜失真。
針對(duì)這些問(wèn)題，Sciencetech的解決方案是使用獨(dú)特的反射鏡系統(tǒng)，將光 折疊 到目標(biāo)平面上，從而有效地減少損失的光，而幾乎不會(huì)出現(xiàn)光譜畸變，還可以確保輸出光束中沒(méi)有色差。
此外，每個(gè)Sciencetech的太陽(yáng)能模擬器均可定制，以適合您的要求。全反射太陽(yáng)模擬器的設(shè)計(jì)允許在功率和均勻性之間進(jìn)行權(quán)衡。較低的功率可以實(shí)現(xiàn)較高的均勻性；或當(dāng)降低均勻性時(shí)可以增加功率。
介紹具有IV測(cè)試設(shè)備的SCIENCETECH超高效太陽(yáng)模擬器 UHE-NL-150。我們制造了許多其他種類(lèi)的太陽(yáng)能模擬器，并且此演示也適用于我們的其他太陽(yáng)能模擬器類(lèi)型。
設(shè)計(jì)和制造了三十多種太陽(yáng)模擬器，如下表所示。
Solar Simulator
Target Size
Working Distance
Uniformity
Collimation
Half Angle
Square Side
Circ. Diameter
Inches
cm
Inches
cm
Inches
cm
Class
Degrees
Steady-State
SF300A
0.7
1.8
1
2.5
3-4
13
A
1
SF150B
0.7
1.8
1
2.5
3-4
7.5
B
1
SF150C
0.7
1.8
1
2.5
3-4
7.5
C
1
SF300B
1.4
3.6
2
5
3-4
13
B
1
SF300C
1.4
3.6
2
5
3-4
7.5
C
1
SLB-150A
1
2.5
1
2.5
4
10
A
12
SLB-150B
1.5
3.8
1.5
3.8
6
15
B
12
SLB-300A
1.5
3.8
1.5
3.8
6
15
A
12
SLB-300B
2
5
2
5
8
20
B
12
SS150
1.4
3.6
2
5
27
68
A
2.5
SS0.5kW
2.1
5.2
3
7.5
18
45
A
3
SS1.0kW
3.5
8.8
5
12.5
30
75
A
3
SS1.6K
4.3
11
6.2
16
36
90
A
3
SS2.5K
5.6
14
7.8
20
42
105
A
3
SS0.5kW-UV
2.1
5.3
3
7.5
18
45
A
3
SS1.0kW-UV
3.5
8.8
5
12.5
35.2
88
A
3
SS1.6kW-UV
4.5
11.3
6.4
16
50
125
A
3
SS2.5kW-UV
5.6
14.1
8
20
42
105
A
3
SFR1.6K
6.3
16
8.5
21.5
~12
30
B
0.7
SFR3.0K
8.4
21
11.5
29.5
~12
30
B
0.7
UHE-15A
3
7.6
3
7.6
22
55
A
5
UHE-15-I
5
12.7
5
12.7
22
55
B
5
UHE-15-II
4
10
4
10
18
45
B
5
UHE-15-III
6
16
6
16
24
60
B
5
UHE-15-IV
5
12.7
5
12.7
24
60
B
5
UHE-16
6.3
16
6.3
16
23
58
A
5
UHE-33
12
33
12
33
44
110
A
5
UHE-45
18
45
18
45
44
110
A
5
Solar LightLine A1
1
2.5
1
2.5
4
10
A
10
Solar LightLine A4
1
2.5
1
2.5
4
10
A
10
SL-38A-WS
1.5
3.8
1.5
3.8
10
25
A
10
SL-50A-WS
2.0
5.0
2.0
5.0
10
25
A
10
SL-60A-WS
2.4
6.0
2.4
6.0
10
25
A
10
LASI
20
50
20
50
40
100
C
10
TOPS
8.4
21
12
30
25
72
B
~20
Flash
PSS1
40
100
40
100
40
100
A
not collimated
PSS1.5
60
150
60
150
40
100
A
not collimated
PSS2
80
200
80
200
40
100
A
not collimated
Flash
Concentrator
FSSC 200-4000 Suns
2
5
2
5
~0.5
~1.2
A
15
太陽(yáng)常數(shù)和太陽(yáng)模擬
在各種研究領(lǐng)域中，以兩種方式測(cè)量了來(lái)自太陽(yáng)的輻射。太陽(yáng)常數(shù)是在垂直于入射角的平面上入射到地球大氣表面的光的輻照度或強(qiáng)度。
世界氣象組織已將該值定義為大氣外1366.7W / m 2。
由于大氣中的吸收和散射效應(yīng)，太陽(yáng)在地球表面的輻照度在不同條件下會(huì)發(fā)生變化，因此，關(guān)于太陽(yáng)模擬器的輻照度，許多其他常數(shù)很重要。
Solar Spectrum *
Filter
Power Density
(mW/cm2)
Transmission %
In Space
AM0
137
61.3%
Direct solar spectrum at 0o zenith angle
AM1.0D
104
67%
Global solar spectrum at 0o zenith angle
AM1.0G
100
66.7%
Direct solar spectrum at 48.2o zenith angle
AM1.5D
93
65%
Global solar spectrum at 48.2 o zenith angle
AM1.5G
100
58.5%
Direct solar spectrum at 60.1o zenith angle
AM2.0D
71
57.3%
* All Measurements are at sea level, excluding AM0
在大氣層以下，太陽(yáng)發(fā)出的輻射可分為兩個(gè)部分：來(lái)自太陽(yáng)本身的直接輻射，以及來(lái)自天空其余部分的散射輻射，包括從地面反射回來(lái)的一部分。調(diào)整太陽(yáng)模擬器以模仿各種環(huán)境下的太陽(yáng)光譜分布；為此，可使用空氣質(zhì)量（AM）濾鏡更改和完善來(lái)自氙弧燈光源的光譜分布。
在討論濾鏡時(shí)，使用直接（D）濾鏡模仿直接輻射光譜，并通過(guò)使用將兩個(gè)分量一起模仿的全局（G）濾鏡來(lái)匹配包括散射的天空和地面輻射在內(nèi)的總輻射。
上表給出了在許多可以模擬的常見(jiàn)條件下兩種Sciencetech濾光片類(lèi)型的1 SUN輻照度值，以及相對(duì)于250-2500nm之間未濾光的近似透射率值。
Sciencetech的AM濾波器設(shè)計(jì)為可在標(biāo)準(zhǔn)條件下單獨(dú)使用，盡管它們也可以串聯(lián)排列以產(chǎn)生其他光譜分布。我們比賽使用的許多太陽(yáng)模擬器系統(tǒng)都要求串聯(lián)使用濾波器以達(dá)到與Sciencetech濾波器相同的性能，例如，串聯(lián)使用AM0和AM1.0濾波器以獲得AM1.0光譜分布，而Scientifictech的AM1.0濾波器可以單獨(dú)使用以獲得相同的結(jié)果，從而減少了功率損耗并減少了其他濾波器的成本。
大多數(shù)太陽(yáng)模擬器都使用氙弧燈，這使系統(tǒng)能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的準(zhǔn)直光束，類(lèi)似于5.8K黑體。兩者之間最大的區(qū)別是氙弧線出現(xiàn)在電弧光譜中，而大氣吸收則在太陽(yáng)光譜中，這在800-1100nm范圍內(nèi)尤為突出，這是因?yàn)闊舻木€輸出強(qiáng)度很高。AM0濾光片可以降低這種影響，從而使特定頻段的平均水平與大氣層上方的太陽(yáng)水平相匹配，優(yōu)于 25％，盡管使用實(shí)用的濾光片不可能完全消除氙氣線，同時(shí)保留光譜的其余部分。AM1.0、1.5和2.0濾光片還可以針對(duì)不同的海平面條件修改光譜的可見(jiàn)光和紫外線部分，
左圖顯示了全反射太陽(yáng)能模擬器的典型輸出光譜。這些光譜輻照度曲線結(jié)合了氙弧燈光源，空氣質(zhì)量過(guò)濾器和太陽(yáng)模擬器光束均化器內(nèi)部使用的反射鏡的光譜曲線。
實(shí)際輸出光譜可能會(huì)因燈的狀況和空氣過(guò)濾器的制造公差而有所不同。為了簡(jiǎn)化我們的太陽(yáng)模擬器的光譜曲線與ASTM E927-10標(biāo)準(zhǔn)曲線的直觀比較，將模擬器的輸出歸一化為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光譜。
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