超大面積紅外太陽光模擬器可提供具有高空間均勻性和景深的紅外波長(zhǎng)照明

客戶要求

在先前系統(tǒng)完成幾個(gè)月后下了第二個(gè)訂單。客戶與Sciencetech聯(lián)絡(luò)，以定制建造第二臺(tái)太陽模擬器，并將其安裝在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室中。要求將第二個(gè)系統(tǒng)懸掛在天花板上，以適應(yīng)終用戶的測(cè)試設(shè)置，該設(shè)置占用了實(shí)驗(yàn)室的占地面積。而且，他們要求針對(duì)目標(biāo)三維體積實(shí)現(xiàn)更高的空間均勻性。

因此，對(duì)初始系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以使模擬的陽光從2m距離的頂部以30度角向下指向垂直的目標(biāo)平面。

該光源經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，具有光學(xué)校正功能，可以克服對(duì)稱性的不足。它是對(duì)先前系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)的修訂和改進(jìn)解決方案。

目標(biāo)地區(qū)：照亮1.5mx1.5m

工作距離：太陽模擬器在地面上方2.1m，在目標(biāo)平面中心上方0.8m

光譜：*（ASTM）

波長(zhǎng)范圍：700nm至1100nm

強(qiáng)度：在700nm至1100nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)相當(dāng)于0.6太陽的輻照度

均勻度：1m x 1m：±5％（ASTM）

1.5mx 1.5m：±30％（ASTM）

景深：±15厘米，變化≤±5％強(qiáng)度（ASTM）

衰減：10步，0.1到0.6太陽

時(shí)間不穩(wěn)定：*（ASTM）

系統(tǒng)熱身：≤15秒

原型設(shè)計(jì)實(shí)施

提出了各種新的設(shè)計(jì)來改善輸出光的空間均勻性。這還要求光源的光軸與目標(biāo)平面成一定角度并橫向位于目標(biāo)平面上方，這使任務(wù)更加復(fù)雜。

集思廣益，對(duì)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了性能評(píng)估。每個(gè)想法都經(jīng)過原型設(shè)計(jì)，并更改了各種參數(shù)以評(píng)估對(duì)空間均勻性的影響。*有前途的想法是改變系統(tǒng)輸出鏡頭的橫向和角度位置。然后使用光學(xué)建模軟件對(duì)該思想進(jìn)行建模，以更好地了解對(duì)空間均勻性的影響。一旦更好地理解了這個(gè)想法，便可以使用光學(xué)建模軟件對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，以滿足系統(tǒng)的特殊需求。

然后，這個(gè)想法進(jìn)入了機(jī)械設(shè)計(jì)階段。需要一種易于再現(xiàn)地調(diào)整輸出鏡頭的方法。研究了各種方法，并開發(fā)了具有特定橫向和角度調(diào)節(jié)功能的定制透鏡架，以便可以實(shí)現(xiàn)輸出透鏡的精細(xì)調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生不垂直于太陽模擬器光軸的空間均勻的目標(biāo)平面。

終用戶設(shè)施中設(shè)想的懸垂式太陽模擬器系統(tǒng)

指向目標(biāo)平面的六個(gè)懸垂投影儀單元的機(jī)械圖

投影機(jī)的光線追蹤模型

制造系統(tǒng)

這個(gè)新系統(tǒng)結(jié)合了五臺(tái)投影儀系統(tǒng)，可以根據(jù)終用戶的功率要求將其升級(jí)到6臺(tái)。每個(gè)投影儀系統(tǒng)均包含2 kW QTH燈，并帶有濾光片，以創(chuàng)建必要的光譜輸出。

目標(biāo)區(qū)域由1m x 1m組成，不均勻度為+/- 5％。景深為+/- 15厘米，變化不大，非均勻性規(guī)格為+/- 5％。

和以前一樣，終用戶只需要在終結(jié)果中達(dá)到*光譜匹配的太陽光譜的IR部分即可。太陽光譜的IR波長(zhǎng)部分從700-1100nm提供。終用戶要求輸出功率對(duì)應(yīng)于0.6太陽。因此，輻照度可以在0-0.6個(gè)太陽之間進(jìn)行至少10步的調(diào)整。

產(chǎn)生紅外的太陽模擬器的光譜輸出，疊加在AM1.5G太陽光譜上

時(shí)間穩(wěn)定性被歸類為ASTM *，其設(shè)計(jì)經(jīng)過改進(jìn)以降低過去系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲水平。該系統(tǒng)中還包括一個(gè)帶有科學(xué)技術(shù)校準(zhǔn)的太陽能電池的反饋系統(tǒng)，以控制和監(jiān)視光源內(nèi)的強(qiáng)度變化。

安裝和支持服務(wù)

Sciencetech成功完成了太陽能模擬器的所有要求。終驗(yàn)收測(cè)試已在終用戶的工廠進(jìn)行并獲得批準(zhǔn)，并且系統(tǒng)由我們的支持工程師團(tuán)隊(duì)成功安裝。終用戶對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行印象深刻。

近，我們從相同的客戶那里收到了類似太陽能模擬器系統(tǒng)的第三筆訂單。

終產(chǎn)品包含六個(gè)QTH投影儀單元，可照亮1.5mx 1.5m目標(biāo)區(qū)域

六個(gè)投影儀單元組件安裝在懸垂的架子上以進(jìn)行照明

超大面積紅外太陽模擬器