在材料工程、生物技術(shù)、能源科學(xué)等眾多科研領(lǐng)域，模擬太陽光環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要，隨著LED 技術(shù)的快速發(fā)展，基于 LED 的太陽模擬器逐漸成為研究焦點(diǎn)。Luminbox全光譜大面積LED太陽模擬器，致力于滿足大面積均勻光照的嚴(yán)格要求，以A+AA+綜合性能，實(shí)現(xiàn)光譜精準(zhǔn)、輻照均勻與運(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。

技術(shù)核心：

如何用LED“拼出”太陽光譜？

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澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的研究團(tuán)隊(duì)2022年在《Energies》期刊發(fā)表的成果，展示了一種基于LED的大面積太陽模擬器。該設(shè)計(jì)采用模塊化六邊形陣列布局，每個(gè)單元包含10種不同波長的LED（覆蓋350-1100 nm），最終在640 cm2的照射區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了1.7%的空間輻照不均勻性（SNI）和<0.5%的時(shí)間不穩(wěn)定性（TIE），達(dá)到國際電工委員會（IEC）的Class AAA最高標(biāo)準(zhǔn)。

多色LED的精準(zhǔn)組合

太陽光譜的模擬需要覆蓋紫外、可見光到近紅外的寬波段。研究團(tuán)隊(duì)選擇了365 nm（紫外）、470 nm（藍(lán)光）、505 nm（青綠）、655 nm（紅光）等10種特定波長的LED，通過調(diào)整各波段的強(qiáng)度比例，最終合成的光譜與AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)在350-1100 nm范圍內(nèi)高度吻合，各100 nm區(qū)間的光譜匹配偏差均控制在±5%以內(nèi)。

10種不同類型LED的光譜輻照度圖

六邊形模塊化設(shè)計(jì)

LED 采用六邊形陣列布局，每個(gè)六邊形單元面積約65cm2。這種布局優(yōu)勢明顯，能確保從最少數(shù)量的發(fā)光體中獲得最佳的通量均勻性，方便不同顏色LED 在單元內(nèi)靈活配置，還能通過拼接擴(kuò)展照明區(qū)域。研究人員借助軟件模擬優(yōu)化，確定了各顏色 LED 的數(shù)量和布局，形成了高效、均勻的照明方案。

太陽模擬器的10 種選定 LED 類型的特性表

光學(xué)擴(kuò)散與熱管理

LED光源的強(qiáng)方向性可能導(dǎo)致局部熱點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)通過兩層擴(kuò)散片（棱鏡式與微結(jié)構(gòu)擴(kuò)散片）對光線進(jìn)行混勻，同時(shí)利用鏡面反射將邊緣光線重新導(dǎo)向測試區(qū)域，最終將SNI從初始的10%降至1.7%。此外，PCB內(nèi)置導(dǎo)熱孔與風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，確保LED在長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行下保持溫度穩(wěn)定，避免光譜漂移。

空間非均勻性（SNI）與測試平面距離的關(guān)系以及模擬的輻照度地圖、

性能優(yōu)勢：為何選擇LED太陽模擬器

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超高均勻性：傳統(tǒng)氙燈模擬器的SNI通常>5%，而LED方案可穩(wěn)定控制在2%以下，尤其適合微米級有機(jī)太陽能電池的精密測試。

長壽命與低維護(hù)：LED壽命是氙燈的40倍以上，且無需頻繁更換燈泡或?yàn)V光片，顯著降低使用成本。

靈活的光譜調(diào)節(jié)：通過調(diào)整各LED的驅(qū)動電流，可快速切換不同光譜（如增強(qiáng)紫外波段用于材料老化測試），滿足多樣化實(shí)驗(yàn)需求。

節(jié)能環(huán)保：LED的能效比氙燈高30%以上，且不含汞等有害物質(zhì)。

應(yīng)用場景：超越光伏測試

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除了太陽能電池的I-V特性測試，LED太陽模擬器還可拓展至：

1.材料耐候性研究：模擬長期日光暴露環(huán)境，加速評估涂層、塑料等材料的光降解性能。

2.農(nóng)業(yè)與生物實(shí)驗(yàn)：提供可控光譜與光強(qiáng)的“人造日光”，用于植物生長或光敏生物反應(yīng)研究。

3.醫(yī)療與化妝品開發(fā)：精確控制紫外輻射強(qiáng)度，測試防曬劑或光療設(shè)備的有效性。

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全光譜大面積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)光譜精準(zhǔn)、輻照均勻與運(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，推動精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)邁向更高精度與可重復(fù)性。

A+級光譜匹配：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）。

超穩(wěn)運(yùn)行：20分鐘波動≤0.5%（A+級）。

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)級設(shè)計(jì)：適配光伏、材料、光催化等多場景。

LED太陽模擬器的誕生，標(biāo)志著光伏測試技術(shù)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動”全面轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”。Luminbox全光譜大面積LED太陽模擬器的模塊化設(shè)計(jì)、光譜可編程特性與長時(shí)穩(wěn)定性，不僅為實(shí)驗(yàn)室研究提供了可追溯、可復(fù)現(xiàn)的光照基準(zhǔn)，更突破了傳統(tǒng)光源在工業(yè)級大規(guī)模測試中的效率瓶頸。

原文參考：《Optimizing the Spatial Nonuniformity of Irradiance in a Large-Area LED Solar Simulator》

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