太陽能熱利用、光伏發(fā)電（PV）及聚光太陽能技術(shù)（CSP）的快速發(fā)展，對(duì)相關(guān)組件和系統(tǒng)的測(cè)試提出了更高要求。然而，戶外測(cè)試受天氣條件（如光照強(qiáng)度、大氣透明度）的制約，難以實(shí)現(xiàn)可控、可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，因此太陽模擬器作為一種能在室內(nèi)模擬太陽光的核心設(shè)備，其重要性日益凸顯。Luminbox 全光譜鹵素?zé)籼柲M器等新型設(shè)備通過技術(shù)革新（如擴(kuò)展光譜范圍至300-1200nm、優(yōu)化紅外輸出），填補(bǔ)了傳統(tǒng)鹵鎢燈的性能缺口，為中小型實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)測(cè)試提供了兼顧精度與成本的解決方案。

太陽模擬器與光源重要性

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太陽能模擬器的組成：光源、電源和光學(xué)組件。

光源是太陽模擬器的核心，其性能直接影響模擬太陽光的光譜匹配度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)。

作用：在可控環(huán)境中測(cè)試太陽能熱利用、光伏（PV）和聚光光學(xué)組件，解決戶外測(cè)試受天氣限制的問題。

標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜

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黑體輻射光譜：太陽可近似為5800 K的黑體輻射源，通過普朗克定律描述其光譜輻射。

不同太陽光譜與黑體輻射光譜的比較

太陽光譜：

大氣影響與空氣質(zhì)量（AM），如AM0（太空）、AM1.5（標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件）。

AM0：地外光譜，用于太空光伏測(cè)試（如ASTM E490 標(biāo)準(zhǔn)）。

AM1.5：地面標(biāo)準(zhǔn)光譜，適用于大多數(shù)陸地應(yīng)用（如ASTM G173-03 標(biāo)準(zhǔn)），定義為太陽光線穿過大氣路徑長(zhǎng)度與垂直路徑長(zhǎng)度的比值（AM=1/cosz，z為天頂角）。

Air Mass (AM) 定義

太陽光譜分為紫外線（UV）、可見光和紅外線（IR）區(qū)域。

光譜匹配的重要性：熱應(yīng)用對(duì)紅外光譜更敏感，而光伏應(yīng)用對(duì)紫外和可見光譜更敏感。

四種光源類型及光譜特性

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四種光源的光譜與標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜（AM1.5）對(duì)比

氬弧燈：

高壓氬氣放電燈，光譜匹配較好，但紅外區(qū)域發(fā)射較弱。需要復(fù)雜的水冷系統(tǒng)，使用逐漸減少。

渦流水壁氬弧燈結(jié)構(gòu)示意圖

金屬鹵化物燈：

光譜匹配良好（4000–6000 K），成本低，壽命長(zhǎng)，但紅外區(qū)域需優(yōu)化。近年來成為主流選擇。

金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)示意圖

鎢鹵素?zé)簦?/strong>

色溫較低（2100–3350 K），紅外輻射強(qiáng)，成本最低，但光譜匹配較差。適用于對(duì)光譜不敏感的應(yīng)用。

鹵鎢燈結(jié)構(gòu)示意圖

氙弧燈：

光譜最接近太陽光（6000 K），穩(wěn)定性高，但成本高，需紅外過濾和高壓操作。多用于高精度測(cè)試。

使用趨勢(shì)：金屬鹵化物燈和氙弧燈占主導(dǎo)，金屬鹵化物燈因性價(jià)比高更受歡迎。

氙弧燈結(jié)構(gòu)示意圖

光源選擇標(biāo)準(zhǔn)與流程

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光源選擇流程圖

標(biāo)準(zhǔn)要求：

光譜質(zhì)量：與AM1.5 標(biāo)準(zhǔn)偏差≤±15%（ISO 9806）。

準(zhǔn)直性：80% 輻射需集中在 60° 角內(nèi)，入射角修正測(cè)試（IAM）需 90% 集中在 20° 內(nèi)。

通量強(qiáng)度：平均輻照度≥700W/m2，偏差≤±50W/m2。

決策流程：

明確輸出通量、目標(biāo)面積和光譜敏感度。

評(píng)估光源光譜、可用性、成本、轉(zhuǎn)換效率（金屬鹵化物燈平均24.59% 最高）和壽命（金屬鹵化物1000-6100 小時(shí)）。

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求（如ISO 19467）和安全因素（如氙燈高壓爆炸風(fēng)險(xiǎn)）選擇。

太陽能模擬器作為可再生能源研究的重要工具，其光源的選擇直接影響測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性。通過對(duì)氬弧燈、金屬鹵化物燈、鎢鹵素?zé)艉碗?/strong>的全面分析，揭示了不同光源在光譜匹配性、成本、效率及安全性等方面的優(yōu)劣。

Luminbox全光譜鹵素?zé)籼柲M器

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Luminbox全光譜鹵素?zé)籼柲M器專為科研、工業(yè)測(cè)試等領(lǐng)域打造，致力于精準(zhǔn)模擬太陽光環(huán)境，其采用先進(jìn)的全光譜鹵素?zé)艏夹g(shù)，能近乎真實(shí)地還原太陽光譜。

全光譜范圍:300nm-1200nm

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)靈巧便于安裝

配備電壓電流調(diào)節(jié)功能

符合GJB150.7A-2009、VW/DIN75220、BMWPR306標(biāo)準(zhǔn)

Luminbox全光譜鹵素?zé)籼柲M器，通過優(yōu)化鹵素?zé)舻墓庾V輸出和穩(wěn)定性，在保證高精度模擬太陽光譜的同時(shí)，顯著提升了能效比和使用壽命，為太陽能測(cè)試提供了更具競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。

原文出處：Light source selection for a solar simulator for thermal applications: A review

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