Hiina Teaduste Akadeemia teeb edusamme LED-päikese simulatsioonitehnoloogia vallas

Maapealset päikesekiirgust mõjutavad suuresti keskkonnategurid, nagu atmosfäär, aeg, geograafia ja kliima. Stabiilset, korratavat ja kontrollitavat päikesevalgust on raske õigeaegselt saada ning see ei vasta kvantitatiivsete katsete, instrumentide kalibreerimise ja jõudluse testimise nõuetele. Seetõttu kasutatakse päikesesimulaatoreid sageli katse- või kalibreerimisseadmetena päikesekiirguse füüsikaliste ja geomeetriliste omaduste simuleerimiseks.

Valgusdioodid (LED) on oma kõrge efektiivsuse, keskkonnakaitse, ohutuse ja stabiilsuse tõttu järk-järgult muutunud päikesesimulaatorite kuumaks valgusallikaks. Praegu realiseerib LED-päikesesimulaator peamiselt 3A omaduste simuleerimist konkreetsel tasapinnal ja muutuvat maapealset päikesespektrit. Päikesekiirguse geomeetrilisi omadusi on raske simuleerida päikesekonstantse (100 mW/cm2) valgustuse nõude korral.

Hiljuti töötas Xiong Daxi meeskond Hiina Teaduste Akadeemia Suzhou Biomeditsiinitehnika ja -tehnoloogia instituudist välja hajutatud suure soojusjuhtivusega monokristalli COB-paketi, mis põhines suure võimsusega vertikaalse struktuuriga kitsaribalise LED-valgusallikaga, et saavutada stabiilne kõrge väljund. optilise võimsuse tihedus.

Joonis 1 Päikese simulaatori graafiline kokkuvõte

Samal ajal pakutakse välja meetod suure võimsusega LED-i täieliku avaga valguse kontsentreerimiseks superpoolkerakujulise helisignaalläätse abil ning kumerate mitme allikaga integreeritud kollimatsioonisüsteemi komplekt on ehitatud, et viia lõpule kollimatsioon ja homogeniseerimine. täisspektriga valgusallikas mahuruumi vahemikus. . Teadlased kasutasid polükristallilisi räni päikesepatareisid, et viia läbi kontrollitud katseid välise päikesevalguse ja päikesesimulaatoriga võrdsetel tingimustel, kontrollides päikesesimulaatori spektraalset täpsust ja asimuuti konsistentsi.

Selles uuringus välja pakutud päikesesimulaator saavutab 3A klassi valgustuse ühe päikese konstantse kiirgustihedusega katsetasapinnal vähemalt 5 cm x 5 cm. Kiire keskel, töökaugusel 5–10 cm, on kiirgustiheduse ruumiline ebahomogeensus alla 0,2%, kollimeeritud kiire lahknemisnurk on ±3° ja kiirgustiheduse aja ebastabiilsus on väiksem kui 0,3%. Mahuruumis on võimalik saavutada ühtlane valgustus ja selle väljundkiir vastab katsepiirkonna koosinusseadusele.



Joonis 2 LED-massiivid erinevate tipplainepikkustega

Lisaks töötasid teadlased välja ka suvalise päikesespektri sobitamise ja juhtimise tarkvara, mis esmakordselt realiseeris maapealse päikesespektri ja päikese orientatsiooni samaaegse simulatsiooni erinevates tingimustes. Need omadused muudavad selle oluliseks uurimisvahendiks päikese fotogalvaanilise tööstuse, fotokeemia ja fotobioloogia valdkondades.



Joonis 3 Talaga risti oleva sihtpinna kiirgustiheduse jaotus, kui töökaugus on 100 mm. a) mõõdetud vooluväärtuste normaliseeritud 3D mudelijaotus; b) A-klassi (alla 2%) kiirgustiheduse ebahomogeensuse jaotuskaart (kollane ala); c) B-klass (alla 5%) kiirgustiheduse ebahomogeensus Ühtluse jaotuskaart (kollane ala); (D) tõeline kaader valguspunktist

Uurimistulemused avaldati ajakirjas Solar Energy pealkirja all LED-põhine päikesesimulaator maapealse päikese spektrite ja orientatsioonide jaoks.