Yer güneş radyasyonu atmosfer, zaman, coğrafya ve iklim gibi çevresel faktörlerden büyük ölçüde etkilenir. Zaman içinde kararlı, tekrarlanabilir ve kontrol edilebilir güneş ışığı elde etmek zordur ve nicel deneyler, cihaz kalibrasyonu ve performans testi gereksinimlerini karşılayamaz. Bu nedenle, güneş simülatörleri genellikle güneş radyasyonunun fiziksel ve geometrik özelliklerini simüle etmek için deneysel veya kalibrasyon ekipmanı olarak kullanılır.
Işık-yayan diyotlar (LED'ler), yüksek verimlilikleri, çevre korumaları, güvenlikleri ve kararlılıkları nedeniyle güneş simülatörleri için giderek sıcak bir ışık kaynağı haline geldi. Şu anda, LED güneş simülatörü, esas olarak belirli bir düzlemde 3A özelliklerinin simülasyonunu ve değişen zemin güneş spektrumunu gerçekleştirmektedir. Güneş enerjisi sabit (100mW/cm2) aydınlatma gereksinimi altında güneş ışığının geometrik özelliklerini simüle etmek zordur.
Recently, Xiong Daxi's team from Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, designed a distributed high thermal conductivity single crystal COB package based on a high-power vertical structure narrow-band LED light source to achieve a stable output of high optical power density.
Şekil 1 Güneş simülatörünün grafiksel özeti
Aynı zamanda, bir süper-yarı küresel chiming lens kullanarak yüksek-güçlü LED'in tam diyafram açıklığına sahip ışığı yoğunlaştırma yöntemi ve bir dizi kavisli çoklu-kaynak integrali önerilmiştir. kolimasyon sistemi, hacim alanı aralığındaki tam -spektrumlu ışık kaynağının kolimasyonunu ve homojenizasyonunu tamamlamak için inşa edilmiştir. . Araştırmacılar, dış mekan güneş ışığı ve bir güneş simülatörü üzerinde eşit koşullar altında kontrollü deneyler yapmak için polikristal silikon güneş pilleri kullandılar ve güneş simülatörünün spektral doğruluğunu ve azimut tutarlılığını doğruladılar.
The solar simulator proposed in this study achieves class 3A illumination with 1 solar constant irradiance in a test plane of at least 5cm x 5cm. At the center of the beam, within the working distance of 5cm to 10cm, the irradiance volume spatial inhomogeneity is less than 0.2 percent , the collimated beam divergence angle is ±3 degree , and the irradiance time instability is less than 0.3 percent . Uniform illumination can be achieved within the volume space, and its output beam satisfies the cosine law in the test area.
Şekil 2 Farklı tepe dalga boylarına sahip LED dizileri
Buna ek olarak, araştırmacılar ayrıca, farklı koşullar altında zemin güneş spektrumunun ve güneş yöneliminin eşzamanlı simülasyonunu ilk kez gerçekleştiren keyfi güneş spektrumu uydurma ve kontrol yazılımı geliştirdiler. Bu özellikler onu güneş fotovoltaik endüstrisi, fotokimya ve fotobiyoloji alanlarında önemli bir araştırma aracı haline getirmektedir.
Şekil 3 Çalışma mesafesi 100 mm olduğunda ışına dik hedef yüzeyin ışınım dağılımı. (a) Ölçülen akım değerlerinin normalleştirilmiş 3B model dağılımı; (b) A sınıfı dağılım haritası (yüzde 2'den az) ışınım homojensizliği (sarı alan); (c) B Sınıfı (yüzde 5'ten az) ışınım homojensizliği Tekdüzelik dağılım haritası (sarı alan); (D) ışık noktasının gerçek çekimi
Araştırma sonuçları Solar Energy'de karasal güneş spektrumları ve yönelimleri için LED-tabanlı güneş simülatörü başlığı altında yayınlandı.
