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太陽光模擬器通過模擬自然太陽光譜、輻照強度及空間分布，為光伏器件測試、材料老化實驗等提供可控的光環境。其核心原理涵蓋光譜匹配、輻照強度控制與輻照均勻性優化三大技術環節。
一、光譜匹配：復現真實太陽光譜
自然太陽光譜（AM1.5G）覆蓋280-4000nm波段，包含紫外、可見光與紅外成分。模擬器通過多光源組合實現光譜匹配：
氙燈為主光源：短弧氙燈發射連續光譜，在可見光區（400-700nm）與太陽光譜高度吻合，但紅外區強度不足。
輔助光源補充：搭配鹵素燈或LED增強紅外波段，并通過濾光片截斷紫外區（<300nm）的次級發射，避免對樣品造成額外損傷。
光譜校準技術：采用分光輻射計實時監測輸出光譜，通過閉環反饋系統調整各光源功率，確保光譜匹配度（如AM1.5G標準下，各波段誤差≤±15%）。
二、輻照強度控制：精準調節光功率密度
輻照強度（單位：W/m²）通過以下技術實現動態調節：
電源閉環控制：直流穩壓電源驅動氙燈，結合電流反饋系統消除電源波動對光輸出的影響，穩定性達±0.5%。
光闌與衰減片組合：機械光闌調整光束直徑，中性密度衰減片線性調節透光率，實現100-1200W/m²范圍的無級調光。
脈沖調制技術：高頻脈沖氙燈（如1kHz）通過占空比控制平均輻照強度，適用于光致發光測試等瞬態分析場景。
三、輻照均勻性優化：消除空間光強差異
輻照均勻性（通常要求≥90%）通過光學系統設計保障：
復眼透鏡陣列：將入射光分割為數百個子光束，經獨立聚焦后重新疊加，消除中心與邊緣的光強差異。
積分球勻光：內壁涂覆高反射率硫酸鋇涂層，通過多次漫反射實現光強均勻化，但需搭配準直鏡以控制出射光束發散角。
動態勻光補償：采用CCD相機實時掃描工作面光強分布，通過數字微鏡器件（DMD）動態調整各區域透光率，將均勻性提升至95%以上。
四、應用場景與技術選型
光伏器件測試：需滿足IEC60904-9標準的光譜匹配、輻照強度與均勻性要求，優先選擇復眼透鏡+氙燈組合的穩態模擬器。
材料老化實驗：需長時穩定輸出，可采用脈沖氙燈+積分球設計，降低熱負荷對樣品的影響。
生物光照研究：需模擬特定時段太陽光譜（如晨昏光質），可通過LED陣列實現波段精準調控，但需額外校準光譜失真度。
結論：太陽光模擬器通過光源組合、閉環控制與光學勻化技術，實現了對自然太陽光的精準復現。其性能指標（光譜匹配度、輻照穩定性、均勻性）直接決定測試數據的可靠性，用戶需根據具體應用場景選擇匹配的技術方案。
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