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太阳光模拟器通过模拟自然太阳光谱、辐照强度及空间分布，为光伏器件测试、材料老化实验等提供可控的光环境。其核心原理涵盖光谱匹配、辐照强度控制与辐照均匀性优化三大技术环节。
一、光谱匹配：复现真实太阳光谱
自然太阳光谱（AM1.5G）覆盖280-4000nm波段，包含紫外、可见光与红外成分。模拟器通过多光源组合实现光谱匹配：
氙灯为主光源：短弧氙灯发射连续光谱，在可见光区（400-700nm）与太阳光谱高度吻合，但红外区强度不足。
辅助光源补充：搭配卤素灯或LED增强红外波段，并通过滤光片截断紫外区（<300nm）的次级发射，避免对样品造成额外损伤。
光谱校准技术：采用分光辐射计实时监测输出光谱，通过闭环反馈系统调整各光源功率，确保光谱匹配度（如AM1.5G标准下，各波段误差≤±15%）。
二、辐照强度控制：精准调节光功率密度
辐照强度（单位：W/m²）通过以下技术实现动态调节：
电源闭环控制：直流稳压电源驱动氙灯，结合电流反馈系统消除电源波动对光输出的影响，稳定性达±0.5%。
光阑与衰减片组合：机械光阑调整光束直径，中性密度衰减片线性调节透光率，实现100-1200W/m²范围的无级调光。
脉冲调制技术：高频脉冲氙灯（如1kHz）通过占空比控制平均辐照强度，适用于光致发光测试等瞬态分析场景。
三、辐照均匀性优化：消除空间光强差异
辐照均匀性（通常要求≥90%）通过光学系统设计保障：
复眼透镜阵列：将入射光分割为数百个子光束，经独立聚焦后重新叠加，消除中心与边缘的光强差异。
积分球匀光：内壁涂覆高反射率硫酸钡涂层，通过多次漫反射实现光强均匀化，但需搭配准直镜以控制出射光束发散角。
动态匀光补偿：采用CCD相机实时扫描工作面光强分布，通过数字微镜器件（DMD）动态调整各区域透光率，将均匀性提升至95%以上。
四、应用场景与技术选型
光伏器件测试：需满足IEC60904-9标准的光谱匹配、辐照强度与均匀性要求，优先选择复眼透镜+氙灯组合的稳态模拟器。
材料老化实验：需长时稳定输出，可采用脉冲氙灯+积分球设计，降低热负荷对样品的影响。
生物光照研究：需模拟特定时段太阳光谱（如晨昏光质），可通过LED阵列实现波段精准调控，但需额外校准光谱失真度。
结论：太阳光模拟器通过光源组合、闭环控制与光学匀化技术，实现了对自然太阳光的精准复现。其性能指标（光谱匹配度、辐照稳定性、均匀性）直接决定测试数据的可靠性，用户需根据具体应用场景选择匹配的技术方案。
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