中科院在LED太阳模拟技术领域取得进展

地面太阳辐射受大气层、时间、地理、气候等环境因素影响很大,很难及时获得稳定的、可重复的、可控的阳光,无法满足定量实验、仪器标定、性能测试等要求。因此,常采用太阳模拟器作为模拟太阳辐射物理特性与几何特性的实验或定标设备。

发光二极管(LED)以其高效环保、安全稳定逐等特点渐成为太阳模拟器的热点光源。目前,LED太阳模拟器主要实现了特定平面上的3A特性以及变化的地面太阳光谱的模拟,在满足一个太阳常数(100mW/cm2)照度的要求下难以模拟阳光的几何特性。

近日,中国科学院苏州生物医学工程技术研究所熊大曦团队基于大功率垂直结构窄带LED光源,设计了分布式高导热单晶COB封装,实现了高光功率密度稳定输出。

图1 太阳模拟器图形摘要

同时,提出了一种使用超半球齐明透镜对大功率LED全孔径集光的方法,搭建了一套曲面多源积分准直系统,完成了全光谱光源在体积空间范围内的准直匀光。研究人员采用了多晶硅太阳能电池对户外阳光和相等条件下的太阳模拟器进行对照实验,验证了太阳模拟器的光谱准确性和方位一致性。

该研究提出的太阳模拟器在至少5cm×5cm测试平面内实现了的3A级照明与1个太阳常数辐照度。在光束中心位置,工作距5cm到10cm范围内,辐照度体积空间不均匀性低于0.2%,准直光束发散角为±3°,辐照度时间不稳定性低于0.3%。可以在体积空间范围内实现匀光照明,其输出光束在测试区域满足余弦定律。

图2 不同峰值波长的LED阵列

此外,研究人员还开发了任意太阳光谱拟合与控制软件,首次实现了不同条件下地面太阳光谱与太阳方位的同时模拟。这些特点使它可作为太阳能光伏产业、光化学、光生物等领域重要研究工具。

图3 工作距离为100mm时,垂直于光束的目标表面辐照度分布。(a)实测电流值归一化三维模型分布;(b)A级(小于2%)辐照度不均匀性(黄色区域)分布图;(c)B级(小于5%)辐照度不均匀性(黄色区域)分布图;(D)光斑实拍图

研究成果以LED-based solar simulator for terrestrial solar spectra and orientations为题发表在Solar Energy上。

来源: 苏州生物医学工程技术研究所

转载请标注来源!更多LED资讯敬请关注官网或搜索微信公众账号(LEDinside)。

【版权声明】
「LEDinside - LED在线」所刊原创内容之著作权属于「LEDinside - LED在线」网站所有,未经本站之同意或授权,任何人不得以任何形式重制、转载、散布、引用、变更、播送或出版该内容之全部或局部,亦不得有其他任何违反本站著作权之行为。
【免责声明】
1、「LEDinside - LED在线」包含的内容和信息是根据公开资料分析和演释,该公开资料,属可靠之来源搜集,但这些分析和信息并未经独立核实。本网站有权但无此义务,改善或更正在本网站的任何部分之错误或疏失。
2、任何在「LEDinside - LED在线」上出现的信息(包括但不限于公司资料、资讯、研究报告、产品价格等),力求但不保证数据的准确性,均只作为参考,您须对您自主决定的行为负责。如有错漏,请以各公司官方网站公布为准。
3、「LEDinside - LED在线」信息服务基于"现况"及"现有"提供,网站的信息和内容如有更改恕不另行通知。
4、「LEDinside - LED在线」尊重并保护所有使用用户的个人隐私权,您注册的用户名、电子邮件地址等个人资料,非经您亲自许可或根据相关法律、法规的强制性规定,不会主动地泄露给第三方。