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氙灯稳态太阳光模拟器

发布时间:2026-09-03

科迎法氙灯稳态太阳光模拟器采用落地柜式分体结构,整机由光源照射头、主机控制柜与样品升降平台三段组成,可在实验室内输出连续、稳定的模拟日光。设备以氙灯为核心光源,200–2000nm 连续能量分布贴近太阳光谱,配合闭环光反馈恒功率控制,长时间点亮时光强漂移被自动补偿;输出太阳光 700–1300W/m² 连续可调,辐照面积自 100mm×100mm 起按需定制。它面向光伏器件与材料的长期性能测试、老化评估与能源科学实验,在不受天气与时段影响的前提下给出可对照的光照条件。

氙灯稳态太阳光模拟器产品实拍

产品定位

稳态的含义很直白,开灯之后光照连续不断,而不是一闪即逝。要把这种连续光照做扎实,光源、光路与散热必须成体系地配合,这正是氙灯稳态太阳光模拟器采用落地柜式分体三段式结构的原因。光源照射头悬在上方负责发光,主机控制柜集中安放电源与控制部件,样品升降平台托住待测件并调节高度,三段各司其职,装调与布局都更从容。它适合需要长时间累积数据的场合,例如光伏电池与组件的性能测试、材料在光照下的性能演变、水制氢等能源科学实验。被测件从晶片级到组件级都能覆盖,整机结构与光斑大小按需定制。三段之间留出维护通道,光路自上而下垂直布置,被测件平放即可,取放样品不必搬动光学部件。系列内各机型的光斑与结构差异,回到太阳光模拟器总览可逐项比对。

技术参数

项目参数
整机结构落地柜式分体三段式(光源照射头 / 主机控制柜 / 样品升降平台)
光源类型氙灯(可采用 LED 阵列光源)
光谱范围200–2000nm 连续能量分布
色温约 5600K
输出太阳光700–1300W/m² 连续可调
辐照面积100mm×100mm – 2600mm×2800mm(按需定制)
出光方向垂直向下 / 垂直向上 / 水平向左 / 水平向右
准直角度≤2.5° 半角
均场技术双复眼透镜组合
光斑等级三项指标可分别按 A级 / B级 / C级 配置
灯泡寿命标准 ≥1000 小时
快门控制时间0.1S – 9990 小时
安全保护灯源箱开盖自动切断灯源、温度传感器与自锁系统、风扇断电延时
控制方式触摸屏与启停按钮(集成于主机控制柜)

需要横向比较各系列整机规格,可参见太阳光模拟器产品中心。表中参数为全系通用口径,具体数值随配置变化。

三大核心指标与光谱等级

光谱匹配度(AM1.5G)

衡量输出光谱与 AM1.5G 标准光谱辐照度分布的吻合程度,IEC 60904-9 以各波段辐照度占比的比值界定 A级为 0.75–1.25。氙灯在 200–2000nm 具备连续能量分布,可见光区与太阳光谱能量分布高度相似,是稳态连续光照的合适来源。比值越接近 1,测试所依据的光谱参照越可靠,效率换算也就越站得住。

辐照不均匀性

指有效工作区内各点辐照度的一致性。判定看有效工作区内的最大相对偏差,A级 为 ≤±2%,B级 ≤±5%,C级 ≤±10%。光照不匀会直接带来测试偏差,甚至造成器件分级错误。本机型以双复眼透镜组合均场,把光束在光斑内摊匀;光斑越大均匀度越难做,因此实际辐照面积与等级需在选型时一并确认。

时间不稳定性

指连续点亮过程中,辐照度随时间变化的最大相对偏差,A级 要求 ≤±2%。稳态设备的价值正落在这里,连续点亮数小时后光强能否稳住,决定了长时间累积的数据是否可信。本机型以闭环光反馈回路实时监测光强并自动补偿,让长时间测试的读数保持前后可比。

本机型等级:三项指标均可按 A级 配置,综合等级 AAA级。实际等级随光斑尺寸与配置确定,按测试精度需求组合即可,不必选配用不上的档位。

光源与光学系统

做稳态连续光照,光源的首要任务是光谱完整、热量可控。氙灯在 200–2000nm 有连续能量分布,可见光区与太阳光谱能量分布高度相似,是这台设备的主力核心光源;代价是灯体体积偏大,需要配水冷散热把热量带走。若项目更看重发热量与维护周期,也可采用 LED 阵列光源,它发热量低、寿命长、光谱可按波段组合,但光谱连续性不及氙灯,适合对连续光谱要求不高的实验。光源之外,反光碗按目标光斑选配,滤光片按目标光谱匹配度选配,二者都属选型件。光路经专业光学设计软件仿真确定,配合阵列式透镜组与双复眼透镜组合完成光束整形与均场,并可按需要实现小面积准直、聚焦或大面积准直等不同出光形式。滤光片的作用是修剪光谱,使输出更贴近 AM1.5G 的分布;反光碗则决定光斑的覆盖范围与能量收拢程度。

电气控制与安全保护

  1. 主机控制柜是整台设备的中枢,触摸屏与启停按钮集中在这里,电源部件与散热冷却系统一并集成,操作与检修都集中在柜体一侧。
  2. 供电回路集成开关电源、继电器、空气开关、浪涌保护器与交流接触器,柜内温控让电气部件长期处在相对恒定的温度区间,元件选型也偏向耐温与低漂移的规格。
  3. 闭环光反馈恒功率控制贯穿始终,光强一旦漂移即被检测并补偿,避免长时间点亮后读数缓慢走偏。
  4. 安全设计分两层,灯源箱外盖打开时安全锁自动切断灯源,柜内温度传感器与自锁系统保护操作人员;风扇断电延时在关机后继续散热,无需人工留守。

可选配置

  • 光源照射头翻盖式腔体选配,便于更换灯管与检修
  • 样品升降平台行程加长,适配更高的被测件
  • 机柜移动方式可选,滚轮或导轨固定
  • 灯管功率档位选配,匹配不同辐照面积
  • 散热风道检修口,便于定期清灰与维护
  • 控制柜触摸屏尺寸选配,适配车间视距

以上为常用选配项,具体配置随光斑尺寸、被测件形态与测试目标确定;腔体、平台与机柜的选配件都以现场装调与长期维护便利为出发点,未列出的需求也可按需定制。

应用场景

主场景是能源科学。太阳能电池与组件的性能测试要在标准光照下量效率、读曲线,稳态连续光照让不同批次、不同时间的测试结果能直接对照;水制氢等光化学实验需要光照持续数小时不中断,连续输出正是前提;光热与光伏发电相关的实验同样依赖一段稳定的光照条件。次场景覆盖材料在光照下的性能演变与耐候性评估,涂料、涂层、塑料与复合材料的加速光照试验都受益于光照连续、参数可对照。被测件从晶片级到组件级,辐照面积与出光方向按需定制,实验室固定工位与中试线旁的测试台都能容纳这台落地柜式设备。被测件的取放与更换都不必拆动光源,样品平台承担了这部分工作,长时间测试中途换样也方便。同类落地柜式设备的现场搭建过程,可参见光伏组件老化测试平台。

配套系统

测量侧可按需接入太阳能电池测量系统与 IV 测试软件,读取 ISC、VOC、PMAX、FF、EFF、IM、VM、RS、RSH、Jsc 等参数,支持正逆扫描、暗电流、多重迭图与 TXT 导出,需要更高精度时选配数字源表。要建立辐照度基准,可加配 2×2cm 照光面积的标准电池。被测件若对气氛敏感,可整合手套箱,适配锂离子电池及材料、半导体、超级电容、OLED、MOCVD 等无水无氧场景。光强调节光圈适合需要自动改变光强并记录响应的实验。若测试需要调整出光方向,配套支架与工装一并按方案定制,确保样品面始终落在推荐工作距离上。

选型参数怎么看

本系列不写死型号,选型按四个维度落地。

维度关注点本机型口径
辐照面积按被测件最大边长留出余量,尺寸越大越要关注均匀度100mm×100mm – 2600mm×2800mm,按需定制
等级三项指标分别定档后组合三项可按 A级 配置,综合等级 AAA级
辐照强度与实验所需的辐照水平对齐700–1300W/m² 连续可调
准直角依测试对光束平行度的要求≤2.5° 半角

把四个维度写进需求单,再补充出光方向、供电条件与配套测量设备,选型就不会跑偏。

选型须知与常见问题

Q1:连续点亮几个小时,光强会不会慢慢往下掉?

A:设备带闭环光反馈恒功率控制,光强出现漂移会被即时检测并补偿,长时间点亮的读数因此保持前后可比。

Q2:落地柜式分体结构比一体式好在哪?

A:三段分开,光源照射头、主机控制柜与样品升降平台各管一段。发热与控制部件集中在柜体,维护时不必整体拆装;样品平台独立可调,换样品不用动光源。

Q3:样品升降平台有什么用?

A:不同被测件的厚度与测试高度不同,平台上下可调才能把样品面稳在设定的工作距离上,光斑尺寸与辐照度也更可控。

Q4:光斑要做多大才够?

A:按被测件最大边长再留出余量确定。本机型辐照面积从 100mm×100mm 覆盖到 2600mm×2800mm,面积越大越要盯均匀度,具体尺寸按需定制。

Q5:光源能不能换成 LED 阵列?

A:可以,设备可采用 LED 阵列光源。LED 发热量低、寿命长、光谱可按波段组合,但光谱连续性不及氙灯;若实验依赖连续光谱,仍建议选氙灯。以 LED 为主的方案见LED光源太阳光模拟器。

Q6:是不是功率越大越好?

A:不是。功率要匹配辐照面积与目标辐照度,光斑小而功率过高,多余能量只会转成热量,反而加重散热负担,按实验需要的辐照强度与面积倒推更合理。光源功率最终是配合光斑尺寸共同确定的。

Q7:能不能只买主机控制柜、不要样品平台?

A:不建议。三段在结构上互相衔接,去掉平台会失去工作距离与高度的调节能力,样品面位置无法稳定,测试一致性随之下降;若有特殊布局需求,可在选型阶段提出做定制。

Q8:设备占地多大,对场地有什么要求?

A:落地柜式结构需要预留柜体占位与检修空间,并留出散热通风条件;供电与场地条件按现场情况确认,具体尺寸与接口以选型方案为准。

选型口径的延伸阅读,见太阳光模拟器选型指南。

交付、安装与售后

设备沿用公司统一的八环节制造流程,从设计、采购与来料检验,到装配调试、性能校正、QC 与包装,逐环节留存记录;出厂前完成第三方校准并随附校准报告,生产环节执行 ISO9001:2015 质量管理体系。现场安装时协助设备就位与调试,落地柜式结构需按方案预留占位、通风与供电接口。售后提供 24 小时技术支持与 12 小时响应,质保期内完整售后,质保期外可安排有偿全流程上门,并覆盖设备全生命周期的保养维护。选型方案与配置确认,可联系科迎法进一步了解。

相关案例与推荐

氙灯稳态太阳光模拟器的同类应用可参考光伏组件测试平台、材料光照老化与光解水制氢实验等场景。需要光束平行度更高的场合,可看高准直均匀太阳光模拟器与稳态高准直太阳光模拟器;按被测件尺寸比较各系列规格,见太阳光模拟器整机参数对比;标准配置的边界,可参考标准款太阳光模拟器。需要把光照长期稳定在同一水平上的长时段实验,都可以从这台落地柜式设备起步。

太阳光模拟器定制服务流程

需求沟通、方案选型、定制生产、交付培训、售后响应
01
需求沟通
02
方案选型
03
定制生产
04
交付培训
05
售后响应