Le simulateur de lumière solaire est l'équipement de base pour simuler les conditions d'éclairage solaire via une source de lumière artificielle, largement utilisé dans les tests de dispositifs photovoltaïques, la recherche photocatalytique sur les matériaux, la simulation environnementale et d'autres domaines. Son utilisation doit tenir compte des performances optiques, de la stabilité et de la sécurité, qui sont détaillées ci - dessous en termes de composition de l'équipement, de processus d'exploitation, de réglage des paramètres et de points de maintenance.

I. composants et fonctions de base de l'équipement

1. Système de source lumineuse

- lampes au xénon ou matrices led: les lampes au xénon simulent une bonne continuité spectrale solaire (couvrant la bande UV - IR) et conviennent aux tests de haute précision; Les matrices LED ont une longue durée de vie et une faible consommation d'énergie, mais nécessitent une combinaison multicolore pour obtenir une correspondance spectrale.

- jeu de filtres: la correction de la distribution spectrale, telle que la norme am1.5g, nécessite l'affaiblissement du rayonnement excédentaire dans la bande proche infrarouge des lampes au xénon par un filtre infrarouge.

- système d'homogénéisation de la lumière: optimisez l'uniformité de l'intensité lumineuse avec une sphère d'intégration, un réseau en nid d'abeille ou un ensemble de lentilles, l'exigence d'uniformité typique est de ± 5% (zone ≥ 20cm × 20cm).

2. Système de contrôle

- régulation de l'intensité d'irradiation: commande de la matrice LED par régulation de la luminosité de la lampe au xénon en courant / tension ou par modulation de largeur d'impulsion (PWM), généralement de 10 à 1500 W / m².

- surveillance de la température: le capteur pt100 ou thermocouple intégré surveille la température de la cavité de l'appareil en temps réel, empêchant la surchauffe d'atténuer la source lumineuse.

- module d'étalonnage Spectral: certains appareils sont équipés d'un monochromateur ou d'un spectromètre pour surveiller l'adéquation spectrale en temps réel.

3. Composants auxiliaires

- système de refroidissement: le dispositif de refroidissement par eau ou par air maintient la température de la Chambre de la source lumineuse, la température de fonctionnement de la lampe au xénon doit être contrôlée en dessous de 80 ℃.

- table de préhension des échantillons: inclinaison et position réglables, certains appareils prennent en charge le Mouvement à quatre dimensions (axe X / y / z + rotation), s'adaptent aux échantillons de différentes tailles.

- pare - soleil de protection: empêche les interférences de la lumière dispersée et doit masquer les zones non irradiées lors de l'essai.

II. Processus opérationnels et étapes clés

1. Préparation avant le démarrage

- contrôle de l'environnement: Assurez - vous que la température de laboratoire 25 ± 3 ℃, humidité ≤ 60%, évitez la formation de particules optiques.

- connexion électrique: vérifiez le niveau d'eau de la machine de refroidissement par eau, le circuit de gaz (si nécessaire pour purger le gaz de protection) et la mise à la terre de l'alimentation électrique pour éviter le risque de fuite à haute tension de la lampe au xénon.

- programme de préchauffage: préchauffer pendant 10 - 15 minutes après avoir allumé la source lumineuse pour que la lampe au xénon émette de la lumière stable et évite les fluctuations d'intensité lumineuse de la phase initiale.

2. Calibration des paramètres

- étalonnage de l'intensité d'irradiation: utilisez une cellule au silicium de référence étalonnée (par exemple, la norme ASTM e927) pour ajuster l'intensité lumineuse à la valeur cible (par exemple, 1000 W / m² ± 2%).

- vérification de l'uniformité: placer le réseau de détecteurs dans le plan de l'échantillon, analyser la distribution de l'intensité du spot et ajuster la distance focale de l'absorbeur ou la position de la source lumineuse si nécessaire.

- adaptation spectrale: contraste le spectre solaire standard (par exemple ASTM g173), ajuste le courant de commande du filtre ou de la LED pour assurer une déviation < 15% de la bande 400 - 1100nm.

3. Exécution des essais

- positionnement de l'échantillon: fixez l'échantillon au Centre du spot, utilisez l'indication laser ou l'imagerie CCD pour confirmer la position, l'erreur d'angle d'inclinaison doit être < ± 0,5 °.

- surveillance dynamique: enregistrement en temps réel de l'intensité lumineuse, des données de température, le test photovoltaïque nécessite une acquisition synchrone de la courbe IV; La stabilité de l'intensité lumineuse est réexaminée toutes les 30 minutes pour des expériences de longue durée.

- contrôle du mode intermittent: lors de la simulation d'un cycle de lumière naturelle, réglez le programme de gradation de l'intensité lumineuse (par exemple, montée et descente linéaires jusqu'à la valeur de consigne en 1 seconde) pour éviter que des mutations ne frappent l'échantillon.

4. Arrêt de maintenance

- Éteignez progressivement la source lumineuse: réduisez d'abord la puissance à 50% pendant 5 minutes, puis éteignez - la pour éviter que la lampe au xénon ne se fissure.

- nettoyage et entretien: essuyez la fenêtre de la boule d'intégration avec un chiffon sans poussière et vérifiez que le filtre ne vieillit pas et ne change pas de couleur (par exemple, le filtre en verre jaunâtre doit être remplacé).

- sauvegarde des données: exportez les paramètres de test (intensité lumineuse, spectre, température et humidité) et les données d'échantillon pour les archiver pendant au moins 3 ans.

Iii. Questions fréquemment posées et stratégies de résolution

1. Dépassement des fluctuations d'intensité lumineuse

- causes: dérive d'Arc de lampe au xénon, débit insuffisant de refroidisseur d'eau, interférence ondulée de puissance.

- contre - mesures: augmentation de l'alimentation régulée, nettoyage des filtres à eau froide, remplacement régulier des lampes au xénon (durée de vie d'environ 500 à 1000 heures).

2. Inadéquation spectrale

- causes: décalage angulaire du filtre, dérive de longueur d'onde de la matrice LED, vieillissement de la source lumineuse.

- contre - mesures: Calibration trimestrielle avec un spectromètre, marquage des séquences de montage des filtres, établissement d'un modèle de compensation du vieillissement de la source lumineuse.

3. Diminution de l'uniformité

- causes: écaillage du revêtement de boule d'intégration, pollution de lentille d'absorption de lumière, interférence de réflexion d'échantillon.

- contre - mesures: nettoyer la paroi interne de la sphère d'intégration, ajuster la réflectivité de l'échantillon (par exemple, appliquer une peinture noire mate) et remplacer les composants homogènes si nécessaire.

Iv. Protection de sécurité et entretien à long terme

- mesures de protection: porter des lunettes anti - UV, interdire la vision directe des sources lumineuses; Vérifiez régulièrement l'étanchéité du bouclier pour éviter les fuites laser.

- maintenance périodique: inspection mensuelle des conduites de refroidissement par eau, des interfaces des voies de gaz; Calibration semestrielle du spectre et de l'intensité lumineuse; Remplacez les pièces d'usure (p. ex. filtres, bagues d'étanchéité) lors d'un gros entretien annuel.

- traitement anormal: face à la forte chute de lumière, hétéronomie ou odeur de pâte brûlée, immédiatement hors tension et vérifier les problèmes de fuite d'air de la lampe au xénon, court - circuit, etc.