在新能源與高端檢測領(lǐng)域，精準(zhǔn)模擬太陽光光譜的設(shè)備是科研與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。LED 太陽光模擬器通過組合多波長LED 燈珠與光譜擬合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光譜精準(zhǔn)模擬，其核心原理包含光譜調(diào)控與電致發(fā)光。Luminbox憑借豐富研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室資源，可將這些原理轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，為多行業(yè)提供太陽光環(huán)境模擬方案，本文將深入解析光譜調(diào)控與電致發(fā)光的技術(shù)原理。

LED 太陽光模擬器的光譜調(diào)控技術(shù)

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光譜調(diào)控示意圖

1.多波長LED 陣列的光譜覆蓋

要讓LED 模擬出接近真實(shí)的太陽光，首先得在硬件上“湊齊” 不同波段的光。LED 太陽光模擬器會(huì)通過組合不同波長的LED 燈珠，構(gòu)建覆蓋全光譜的發(fā)光陣列：

紫外波段：采用AlGaN 基 LED（200-400nm），用于模擬太陽光譜中的紫外輻射，滿足材料耐候性測試需求；

可見光波段：通過InGaN 藍(lán)光 LED（450nm）、AlInGaP 紅光 LED（620-660nm）及綠光 LED（520-530nm）的組合，覆蓋 400-760nm 可見光范圍；

紅外波段：利用GaAs 基紅外 LED（800-1100nm），模擬太陽光譜中的紅外輻射，適用于光伏器件長波響應(yīng)測試。

2.光譜擬合算法

光有硬件還不夠，還需要光譜擬合算法來優(yōu)化各波段光的強(qiáng)度配比。

光譜擬合算法以AM1.5G 標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)為目標(biāo)函數(shù)，通過逆向優(yōu)化各LED 通道的電流權(quán)重，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)光譜修正。算法首先采集目標(biāo)光譜的波長 - 輻照度數(shù)據(jù)，建立各 LED 燈珠的光譜響應(yīng)矩陣，分析電流、光強(qiáng)與光譜的映射關(guān)系，再采用遺傳算法或梯度下降法求解最優(yōu)電流組合，確保模擬光譜與目標(biāo)光譜的均方根誤差（RMSE）小于 3%。

3.閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)由混光腔和微型光譜儀組成?；旃馇徊捎梅e分球或漫反射通道結(jié)構(gòu)，通過多次反射使不同波長的光均勻混合，實(shí)現(xiàn)±2% 的輻照均勻性（滿足ASTM E927-17 標(biāo)準(zhǔn) A 級(jí)要求）；內(nèi)置的微型光譜儀以10Hz 頻率實(shí)時(shí)監(jiān)測輸出光譜，當(dāng)環(huán)境溫度變化或LED 老化導(dǎo)致光譜漂移時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整電流參數(shù)，確保光譜長時(shí)間穩(wěn)定性（漂移量＜1%/ 小時(shí)）。

LED 太陽光模擬器的電致發(fā)光原理

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電致發(fā)光的熒光電子躍遷機(jī)制

1.PN 結(jié)電致發(fā)光效應(yīng)

LED 發(fā)光源于半導(dǎo)體PN 結(jié)的電致發(fā)光：正向通電時(shí)，電子與空穴分別注入P 區(qū)和 N 區(qū)，在空間電荷區(qū)復(fù)合，釋放能量轉(zhuǎn)化為光子。光子波長由半導(dǎo)體材料帶隙決定（λ=hc/Eg），并通過芯片封裝提升出射效率。

2.熒光粉轉(zhuǎn)換技術(shù)

單一LED 無法覆蓋全光譜，需借助熒光粉：InGaN 藍(lán)光 LED 激發(fā) YAG:Ce3?熒光粉產(chǎn)生黃光，與藍(lán)光混合成白光；添加紅光熒光粉可延伸光譜至700nm 以上。

3.電參數(shù)調(diào)控技術(shù)

通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)0.1-1.1SUN 光強(qiáng)連續(xù)可調(diào)，分辨率達(dá) 0.1%；微通道液冷結(jié)合恒流驅(qū)動(dòng)，將結(jié)溫控制在 40℃以下，保障 LED 10 萬小時(shí)壽命（光衰＜30%）。

技術(shù)融合的優(yōu)勢(shì)

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一種分子調(diào)控電致化學(xué)發(fā)光光譜的方法與流程

光譜調(diào)控與電致發(fā)光技術(shù)的融合，使LED 太陽光模擬器具備顯著優(yōu)勢(shì)。

其光譜與AM1.5G 標(biāo)準(zhǔn)匹配度超 95%，輻照度均勻性達(dá) ±2%，在太陽能電池測試中可將測量誤差控制在 1% 以內(nèi)，精準(zhǔn)度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光源；

能耗方面，LED 模擬器電光轉(zhuǎn)換效率超 50%，是傳統(tǒng)光源的數(shù)倍；

結(jié)合散熱技術(shù)，使用壽命長達(dá)10 萬小時(shí)，大幅降低維護(hù)成本；

在應(yīng)用上，可調(diào)光特性適配多領(lǐng)域需求。

從光譜調(diào)控的精準(zhǔn)擬合到電致發(fā)光的高效實(shí)現(xiàn)，LED 太陽光模擬器正以創(chuàng)新技術(shù)推動(dòng)科研與產(chǎn)業(yè)的變革。Luminbox依托高端檢測裝備研發(fā)積淀，隨著光譜調(diào)控和電致發(fā)光等前沿技術(shù)的融合，未來將持續(xù)深耕光譜模擬技術(shù)，以更智能、更高效的產(chǎn)品，助力全球科研與產(chǎn)業(yè)向更高精度、更可持續(xù)的方向邁進(jìn)。

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(shí)現(xiàn)輻照均勻、光譜精準(zhǔn)與運(yùn)行穩(wěn)定的三重突破，通過權(quán)威認(rèn)證，為科研與工業(yè)測試提供高可靠、標(biāo)準(zhǔn)化的全光譜光照解決方案，推動(dòng)精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)邁向更高精度與可重復(fù)性。

A+級(jí)光譜匹配：300-1200 nm全覆蓋，誤差≤1%（IEC標(biāo)準(zhǔn)）。

高均勻輻照：45cm×45cm區(qū)域不均勻度僅1.8%（A級(jí)）。

超穩(wěn)運(yùn)行：20分鐘波動(dòng)≤0.5%（A+級(jí)）。

權(quán)威認(rèn)證：國家計(jì)量院校準(zhǔn)，國際標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)。

工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)：適配光伏、材料、光催化等多場景。

Luminbox憑借對(duì)光譜匹配度、輻照均勻性等核心指標(biāo)的極致追求，已構(gòu)建起覆蓋LED/氙燈/鹵素?zé)?/strong>全技術(shù)路線的產(chǎn)品矩陣，技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新、關(guān)鍵性能指標(biāo)表現(xiàn)出色，為客戶提供了優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和全場景太陽光環(huán)境模擬解決方案。