Kiinan tiedeakatemia edistyy LED-aurinkosimulaatioteknologiassa

Maaperän auringon säteilyyn vaikuttavat suuresti ympäristötekijät, kuten ilmakehä, aika, maantiede ja ilmasto. On vaikea saada aikaan vakaata, toistettavaa ja hallittavissa olevaa auringonvaloa, eikä se voi täyttää kvantitatiivisten kokeiden, instrumenttien kalibroinnin ja suorituskyvyn testauksen vaatimuksia. Siksi aurinkosimulaattoreita käytetään usein kokeellisena tai kalibrointilaitteistona auringon säteilyn fysikaalisten ja geometristen ominaisuuksien simuloimiseksi.

Valodiodeista (LED) on vähitellen tullut aurinkosimulaattorien kuuma valonlähde korkean hyötysuhteen, ympäristönsuojelun, turvallisuuden ja vakauden ansiosta. Tällä hetkellä LED-aurinkosimulaattori toteuttaa pääasiassa 3A:n ominaisuuksien simuloinnin tietyllä tasolla ja muuttuvan auringon spektrin. Auringonvalon geometrisia ominaisuuksia on vaikea simuloida aurinkovakion (100mW/cm2) valaistuksen vaatimuksella.

Äskettäin Kiinan tiedeakatemian Suzhoun biolääketieteellisen tekniikan ja teknologian instituutin Xiong Daxin tiimi suunnitteli hajautetun korkean lämmönjohtavuuden omaavan yksikiteisen COB-paketin, joka perustuu suuritehoiseen pystysuoraan rakenteeseen kapeakaistaiseen LED-valolähteeseen saavuttaakseen vakaan korkean tehon. optinen tehotiheys.

Kuva 1 Graafinen yhteenveto aurinkosimulaattorista

Samaan aikaan ehdotetaan menetelmää valon keskittämiseksi täydellä suuritehoisella LEDillä käyttämällä superpuolipallomaista chiming-linssiä, ja rakennetaan sarja kaarevaa, useasta lähteestä koostuvaa integroitua kollimaatiojärjestelmää, joka saatetaan päätökseen valon kollimaatio ja homogenointi. täyden spektrin valonlähde tilavuusalueella. . Tutkijat käyttivät monikiteisiä piiaurinkokennoja kontrolloitujen kokeiden suorittamiseen ulkona auringonvalolla ja aurinkosimulaattorilla yhtäläisissä olosuhteissa ja varmistaen aurinkosimulaattorin spektrin tarkkuuden ja atsimuuttiyhteensopivuuden.

Tässä tutkimuksessa ehdotettu aurinkosimulaattori saavuttaa luokan 3A valaistuksen yhdellä auringon vakiosäteilyvoimakkuudella vähintään 5 cm x 5 cm:n testitasolla. Säteen keskellä, 5–10 cm:n työskentelyetäisyydellä, irradianssin tilavuuden spatiaalinen epähomogeenisuus on alle 0,2 %, kollimoidun säteen hajaantumiskulma on ±3° ja irradianssin ajan epävakaus on alle 0,3 %. Tasainen valaistus voidaan saavuttaa tilavuusavaruudessa, ja sen lähtösäde täyttää kosinilain testialueella.



Kuva 2 LED-ryhmät eri huippuaallonpituuksilla

Lisäksi tutkijat kehittivät myös mielivaltaisen aurinkospektrin sovitus- ja ohjausohjelmiston, joka ensimmäistä kertaa toteutti maanpinnan aurinkospektrin ja auringon suunnan samanaikaisen simuloinnin eri olosuhteissa. Nämä ominaisuudet tekevät siitä tärkeän tutkimustyökalun aurinkosähköteollisuuden, valokemian ja fotobiologian aloilla.



Kuva 3 Kohdepinnan irradianssijakauma kohtisuorassa palkkiin nähden, kun työskentelyetäisyys on 100 mm. (a) Mitattujen virta-arvojen normalisoitu 3D-mallijakauma; (b) Luokan A (alle 2 %) irradianssin epähomogeenisuuden levinneisyyskartta (keltainen alue); (c) Luokka B (alle 5 %) irradianssin epähomogeenisuus Tasaisuuden levinneisyyskartta (keltainen alue); (D) todellinen laukaus valopisteestä

Tutkimustulokset julkaistiin Solar Energy -lehdessä nimellä LED-pohjainen aurinkosimulaattori maanpäälliseen auringon spektreihin ja orientaatioihin.