太陽光模擬器作為模擬自然光照條件的核心設備，在太陽能電池測試、材料老化研究、光催化實驗等領域發(fā)揮著重要作用。當前市場上，LED 與氙燈是兩類主流的太陽光模擬器技術路線，二者在技術原理與核心性能上差異顯著，直接決定各自的場景適配性。下文Luminbox將從兩類模擬器的技術原理、性能參數(shù)、應用場景等維度展開對比，為科研機構和工業(yè)用戶提供選型參考。

工作原理與結構設計

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01LED 太陽光模擬器

LED 太陽光模擬器的LED 燈珠組合示意圖

基于半導體電致發(fā)光原理，通過多波長LED 燈珠組合覆蓋光譜：紫外波段用 AlGaN 基 LED（200-400nm），可見光由 InGaN 藍光、AlInGaP 紅光及綠光 LED 覆蓋（400-760nm），紅外采用 GaAs 基 LED（800-1100nm）。模塊化設計可動態(tài)調節(jié)各通道電流，精準擬合AM1.5G標準光譜,光學系統(tǒng)含混光腔和勻光積分器。

02氙燈太陽光模擬器

氙燈太陽光模擬器的結構圖

以高壓氙氣放電產生連續(xù)光譜，覆蓋200-2500nm，核心結構包括氙燈、拋物面反射鏡和濾光片組。其光譜接近太陽光，紅外區(qū)能量過剩，需通過AM1.5G 濾光片及全反射片修正。

兩種光源關鍵性能對比

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01光譜匹配度

LED 太陽光模擬器通過多波長組合實現(xiàn)高精度光譜擬合。符合A++ 級標準的 LED 模擬器可覆蓋 350-1150nm，在非晶硅薄膜測試中無需校正即可獲得接近真實值的短路電流（Isc）。氙燈模擬器雖光譜連續(xù)性較好，但固有尖峰（如藍光過剩）需依賴濾光片調整，且老化后光譜匹配度下降，在400-700nm 波段可能導致 Isc 偏差達 14.7%。

02光強均勻性與穩(wěn)定性

LED 太陽光模擬器通過陣列布局和光學設計實現(xiàn)高均勻性。大面積LED 模擬器在5×5 米區(qū)域內均勻性可優(yōu)于2%，特殊定制方案甚至可達1%。其穩(wěn)定性通過實時反饋系統(tǒng)維持，20 分鐘波動≤0.5%。氙燈模擬器因燈泡結構導致中心與邊緣光強差異，均勻性通常在±5% 左右，且受溫度變化影響，長時間運行中光強波動可達±2% 以上。

03響應時間與維護成本

LED 太陽光模擬器可實現(xiàn)毫秒級快速開關，適合動態(tài)測試（如鈣鈦礦電池瞬態(tài)響應），且壽命超過10000 小時，維護成本極低。氙燈太陽光模擬器啟動需高壓脈沖（20kV），冷卻時間長，壽命僅 800-1000 小時，需定期更換燈泡和濾光片，長期維護成本顯著高于 LED。

04能效與散熱

LED 太陽光模擬器在能耗方面比氙燈太陽光模擬器具備優(yōu)勢，且散熱需求低，設備不易過熱。采用優(yōu)化設計的LED 模擬器能耗可降低約 70%，免維護特性減少停機時間。氙燈能耗高且散熱性能差，長時間運行可能導致設備過熱，影響穩(wěn)定性。

應用場景適配性分析

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用于太陽能電池測試的LED 太陽能模擬器的概念示意圖

1.LED太陽光模擬器更適合對精度與穩(wěn)定性要求高的場景：在光伏領域，可用于PERC、HJT 等高效電池的 IV 特性測試，確保轉換效率數(shù)據(jù)偏差≤0.5%；在光催化研究中，其單色光輸出功能可精準定位催化劑的活性波長；長周期材料老化實驗中，其穩(wěn)定性能保證數(shù)據(jù)重復性。

2.氙燈模擬器適用于對光譜連續(xù)性要求高但精度容忍度較大的場景：如汽車大燈耐候性測試、大面積涂料老化實驗等。其寬光譜特性在模擬極端日照條件（如高原強紫外環(huán)境）時仍有一定優(yōu)勢。

LED 與氙燈太陽光模擬器的技術原理和性能存在顯著差異：LED 以高精度、高穩(wěn)定性及低維護成本成科研與工業(yè)主流；氙燈在高功率瞬時測試和基礎應用中具備價值。未來LED 市場份額有望持續(xù)擴大，氙燈將更多聚焦于特定高功率場景。無論選擇哪種技術路線，Luminbox均可提供全場景解決方案，助力各領域在可控光照環(huán)境中實現(xiàn)技術突破。

Luminbox大面積LED太陽模擬器

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全光譜大面積LED太陽模擬器以A+AA+綜合性能，實現(xiàn)輻照均勻、光譜精準與運行穩(wěn)定的三重突破，通過權威認證，為材料測試提供高可靠、標準化的全光譜光照解決方案，推動精密光學實驗邁向更高精度與可重復性。

A+級光譜匹配：300-1200 nm全覆蓋，誤差≤1%（IEC標準）。

高均勻輻照：45cm×45cm區(qū)域不均勻度僅1.8%（A級）。

超穩(wěn)運行：20分鐘波動≤0.5%（A+級）。

權威認證：國家計量院校準，國際標準合規(guī)。

工業(yè)級設計：適配光伏、材料、光催化等多場景。

Luminbox憑借對光譜匹配度、輻照均勻性等核心指標的極致追求，已構建起覆蓋LED/氙燈/鹵素燈全技術路線的產品矩陣，技術持續(xù)創(chuàng)新、關鍵性能指標表現(xiàn)出色，為客戶提供了優(yōu)質的產品和全場景太陽光環(huán)境模擬解決方案。