悬挂式大面积红外太阳光模拟器

悬挂式大面积红外太阳能模拟器

该太阳模拟器可提供具有高空间均匀性和景深的红外波长照明

Ceiling mounted Large Area IR solar simulator

This solar simulator provides illumination in the Infrared wavelengths with high spatial uniformity and depth of field

客户要求

大面积红外太阳模拟器系统悬挂在天花板上，以适应*终用户的测试设置，该设置占用了实验室的占地面积。而且，他们要求针对目标三维体积实现更高的空间均匀性。

因此，对初始系统进行了重新设计，以使模拟的阳光从2m距离的顶部以30度角向下指向垂直的目标平面。

该光源经过专门设计，具有光学校正功能，可以克服对称性的不足。它是对先前系统的光学设计的修订和改进解决方案。

目标地区：照亮1.5mx1.5m

工作距离：太阳模拟器在地面上方2.1m，在目标平面中心上方0.8m

光谱：A级（ASTM）

波长范围：700nm*1100nm

强度：在700nm*1100nm波长范围内相当于0.6太阳的辐照度

均匀度：1m x 1m：±5％（ASTM）

1.5mx 1.5m：±30％（ASTM）

景深：±15厘米，变化≤±5％强度（ASTM）

衰减：10步，0.1到0.6太阳

时间不稳定：A级（ASTM）

系统热身：≤15秒

原型设计实施

提出了各种新的设计来改善输出光的空间均匀性。这还要求光源的光轴与目标平面成一定角度并横向位于目标平面上方，这使任务更加复杂。

集思广益，对新设计进行了性能评估。每个想法都经过原型设计，并更改了各种参数以评估对空间均匀性的影响。*有前途的想法是改变系统输出镜头的横向和角度位置。然后使用光学建模软件对该思想进行建模，以更好地了解对空间均匀性的影响。一旦更好地理解了这个想法，便可以使用光学建模软件对其进行进一步优化，以满足系统的特殊需求。

然后，这个想法进入了机械设计阶段。需要一种易于再现地调整输出镜头的方法。研究了各种方法，并开发了具有特定横向和角度调节功能的定制透镜架，以便可以实现输出透镜的精细调节，以产生不垂直于太阳模拟器光轴的空间均匀的目标平面。

*终用户设施中设想的悬垂式太阳模拟器系统

指向目标平面的六个悬垂投影仪单元的机械图

投影机的光线追踪模型

制造系统

这个新系统结合了五台投影仪系统，可以根据*终用户的功率要求将其升级到6台。每个投影仪系统均包含2 kW QTH灯，并带有专用滤光片，以创建必要的光谱输出。

目标区域由1m x 1m组成，不均匀度为+/- 5％。景深为+/- 15厘米，变化不大，非均匀性规格为+/- 5％。

和以前一样，*终用户只需要在*终结果中达到A级光谱匹配的太阳光谱的IR部分即可。太阳光谱的IR波长部分从700-1100nm提供。*终用户要求输出功率对应于0.6太阳。因此，辐照度可以在0-0.6个太阳之间进行*少10步的调整。

产生红外的太阳模拟器的光谱输出，叠加在AM1.5G太阳光谱上

时间稳定性被归类为ASTM A级，其设计经过改进以降低过去系统产生的噪声水平。该系统中还包括一个带有科学技术校准的太阳能电池的反馈系统，以控制和监视光源内的强度变化。

*终产品包含六个QTH投影仪单元，可照亮1.5mx 1.5m目标区域

六个投影仪单元组件安装在悬垂的架子上以进行照明