Çin Bilimler Akademisi LED güneş simülasyon teknolojisinde ilerleme kaydediyor

Yer güneş ışınımı atmosfer, zaman, coğrafya ve iklim gibi çevresel faktörlerden büyük ölçüde etkilenir. Zaman içinde sabit, tekrarlanabilir ve kontrol edilebilir güneş ışığı elde etmek zordur ve niceliksel deneylerin, cihaz kalibrasyonunun ve performans testinin gereksinimlerini karşılayamaz. Bu nedenle güneş simülatörleri genellikle güneş ışınımının fiziksel ve geometrik özelliklerini simüle etmek için deneysel veya kalibrasyon ekipmanı olarak kullanılır.

Işık yayan diyotlar (LED'ler), yüksek verimlilikleri, çevre korumaları, güvenlikleri ve stabiliteleri nedeniyle giderek güneş simülatörleri için sıcak ışık kaynağı haline geldi. Şu anda LED güneş simülatörü esas olarak belirli bir düzlemde 3A karakteristiklerinin ve değişen zemin güneş spektrumunun simülasyonunu gerçekleştirmektedir. Sabit güneş ışığı (100 mW/cm2) aydınlatma gereksinimi altında güneş ışığının geometrik özelliklerini simüle etmek zordur.

Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi, Suzhou Biyomedikal Mühendislik ve Teknoloji Enstitüsü'nden Xiong Daxi'nin ekibi, yüksek kararlı bir çıktı elde etmek için yüksek güçlü dikey yapılı dar bantlı LED ışık kaynağına dayanan dağıtılmış, yüksek termal iletkenliğe sahip tek kristal COB paketi tasarladı. optik güç yoğunluğu.

Şekil 1 Güneş simülatörünün grafiksel özeti

Aynı zamanda, süper yarım küre şeklindeki chiming lensi kullanarak yüksek güçlü LED'in tam açıklığıyla ışığı yoğunlaştırmaya yönelik bir yöntem önerildi ve ışığın kolimasyonunu ve homojenizasyonunu tamamlamak için bir dizi kavisli çok kaynaklı entegre kolimasyon sistemi inşa edildi. hacim alanı aralığında tam spektrumlu ışık kaynağı. . Araştırmacılar, dış mekan güneş ışığı ve eşit koşullar altında bir güneş simülatörü üzerinde kontrollü deneyler yapmak için çok kristalli silikon güneş pilleri kullandılar ve güneş simülatörünün spektral doğruluğunu ve azimut tutarlılığını doğruladılar.

Bu çalışmada önerilen güneş simülatörü, en az 5 cm x 5 cm'lik bir test düzleminde 1 sabit güneş ışınımı ile 3A sınıfı aydınlatma elde etmektedir. Işın merkezinde, 5 cm ila 10 cm çalışma mesafesi içinde, ışınım hacminin uzaysal homojensizliği %0,2'den azdır, koşutlanmış ışın sapma açısı ±3°'dir ve ışınım süresi kararsızlığı %0,3'ten azdır. Hacim alanı içinde düzgün bir aydınlatma elde edilebilir ve çıkış ışını test alanındaki kosinüs yasasını karşılar.



Şekil 2 Farklı tepe dalga boylarına sahip LED dizileri

Buna ek olarak araştırmacılar, ilk kez farklı koşullar altında yerdeki güneş spektrumunun ve güneş yöneliminin eşzamanlı simülasyonunu gerçekleştiren isteğe bağlı güneş spektrumu ayarlama ve kontrol yazılımı da geliştirdiler. Bu özellikler onu güneş fotovoltaik endüstrisi, fotokimya ve fotobiyoloji alanlarında önemli bir araştırma aracı haline getirmektedir.



Şekil 3 Çalışma mesafesi 100 mm olduğunda hedef yüzeyin ışına dik ışınım dağılımı. (a) Ölçülen akım değerlerinin normalleştirilmiş 3 boyutlu model dağılımı; (b) A sınıfı (%2'den az) ışınım homojensizliğinin dağılım haritası (sarı alan); (c) Sınıf B (%5'ten az) ışınım homojensizliği Tekdüzeliğin dağılım haritası (sarı alan); (D) ışık noktasının gerçek çekimi

Araştırma sonuçları, Karasal güneş spektrumları ve yönelimleri için LED tabanlı güneş simülatörü başlığı altında Solar Energy dergisinde yayınlandı.