LED太阳模拟器的设计

。
。
,
。
并 给顶 面 上 每 支
,
管配 以 椭 球 面 反 光 罩
只
。
,
其最 大 截 面 直 径 为
间距 为
。
。
其余 四 种各
,
支管 均匀排列 于 侧 面 红 线框 中央
。
,
每面排
,
图示 红 线 框 的 面 积
。
由顶 面 积与灯 室 高决定
,
优 化结 果 将在 下 文讨 论
任相 邻两 支管 为不 同波 长 管
光伏 系统及 工程
太 阳 模拟 器 的 设 计
高亮 川
’
,
李果 华 【” 孟 昭 渊 【”
,
,
江 【 〕 南大学
〔
尚德能 源 工 程 有 限公 司
摘
要
太 阳模拟器是 太 阳能光伏产业 研 究 生产过程 中必不可少的关键设 备 现在实等特性 但其 同时也有体积 大 价 格 高 能耗 高等缺陷 正因如此小型光伏组件 的检测一 般采用 卤钨灯替代标准太 阳模拟器 卤钨灯辐 照光谱分布
数目
优 化后 采 用
波段 辐 服 童
管毅 目
,
叨
占全 波段 百 分 比 例 光 语 失误 差
灯室 的设计
采用 小功 率
管 先分 离
。
、
Hale Waihona Puke Baidu
、
再合并
、
直接 照 射 的方 法
、
、
,
最 终确 定
的
、
太 阳模 拟器灯室 的设计
。
具
体做法 如扼 要 图
将
支 白光
,
管与峰值波 长 分别为
各
下底 面 为
,
支共 安 装 在 五 块 反 上 五 块
图
面
邻 面 印 排 列方式
灯 室 最 终 规格 的确 定 取 决 于 辐 照 面 积 及 不 均匀 度 灯 室 有
,
效 辐 照面积 由顶 面 面 管排 列 在 同一 平 面 内
图所示 距 离为
。
,
决定
,
这 里取
。
。
灯 室的不 均匀
,
次 翔 公 例 谷 盆 ） （
度 与光 源 到待测 平 面 距离
面 积 及光 源 与待测 平 面 距离
在 以 后 的工 作 中将认 真学 习 仿真软件
第十届 中 国 太 阳能光伏会议论 文集
参考文献
一
一 八如 ｝ ,二 , , ‘工
孟 昭 渊 太 阳能绿色照 明的 门槛
,
光源 与照 明
, ,
,
以拓
,
一犯 一
,
刘洪波 太 阳模拟技术 田 光学 精密工 程
厅
一
太 阳模拟 器通用 规范
北 京 国家技术监 督局
在有效辐 照 面 内任 意 给定 位 置上 在 规 定 的时 间间隔 内 辐 照 度 随 时 间 变化 的最 大 相对 偏 差 用 辐照不稳 定度表 示 辐 照 不 稳 定 度 用下 式表示
卫 迎 厂 止互 远
。
、
,
,
旦
、
一
一 一一 一
一一
光伏 系 统 及 工程
式中
’
而 ’
— 效辐照 面 的给定位置上 在有 —
所 以 一 种 高效 便 携 廉价
,
的太 阳模 拟器 正 在 急需 当中 在小 型 微 型 组 件 的测量 中一 般用 卤钨灯代替标 准太 阳模 拟 器 而 卤钨灯的光谱 分布与太 阳光谱分 布相 差甚远 微 型 组 件 的一 种 混 乱 局 面
。
,
如 下 图所 示
。
况 且 各个 光 伏 企业 也 都 有 自己 的标 准
,
、
、
,
我 国产 量 最大的太 阳 能光伏 照 明装置
它 的产量远远超 过 其他太 阳 能光伏 照 明装 置 的 总 和
, ,
。
年出口 近
,
、
亿 只 消耗太 阳能 电池
。
左右 制造 这些 产 品所 用 的太 阳 能 电池
、
。
目前 还 没 有 一 种 合 理 的测试定 标设 备
、
,
这 主 要 是 因 为传 统 的太 阳模 拟器无论是 结构 上 还 是 在价 格 上 都 不 能 够 满 足 其需 要
、
有关
为确定 其关 系
。
取若 干
用 辐 照 计 量 仪测 量辐 照 不 均 匀度 与光 源
关系
实验测 得其关 系 曲线如下
、
并最 终确定 光 源 规格为
上顶 面
下底面为
距离
高为
。
检测 平 台
待测 平 面
与 光 源 出光 面
。
图
不 均匀 度与辐 照 面 到灯室 顶 面 距 离 及 灯室 顶 面 积 之 间 的关系图
,
、
板 构成灯室顶 面面 底 面 为 出光 口
由于
与 四 个 侧面
,
如面
。
其 中灯 室上 顶 面
,
高为
。
下
采用 高效率散热片
故 可 将检测 台与 出光 面 距 离 很 近
这 里 检测 台与光源 出光 面 距
离为
。
圈
灯室 扼要 图
光伏 系统 及 工程
曰曰曰
在其上 共 置
只 白光排 六 排 六 列 两 灯 中心 之 间间距为
。
管 波长类 型 较 少及
以 后 这 可 以 通 过 增加
窄 所 以 具体 到每一 波段 内的辐 照 度分布则 与真实太 阳光谱有一 定 差 异
在 仿 真 模 拟 的过 程 中 结 果 存 在一 定 的误 差
, ,
管波长类
各 种材料及光 源 的定义 相对 比较粗糙
。
,
造成 用
的 均 匀性 的仿真模 拟
,
,
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,
,
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护
甲
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么
幼
故
多
图
尚德 多晶硅太 阳 电池 的光谱 响应
图
。
。
太 阳模拟器具有
使用 方便 特别适用 于小型光伏组 件检测等特点 该
。
太 阳模拟器的整 体概念及 设计方法将在正 文
中给予讨论
关键 词
太 阳模 拟 器
、
、
标准
、
肠
引
言
、
太 阳 能 草 坪灯
,
太 阳 能手 电筒 太 阳 能 工 艺灯 太 阳 能 门牌灯 是 我 国 目前 最 大 的 太 阳 电池 应 用项 目 也 是
耐
辐 照面 上 的辐照 分 布
所示
。
面积 为
全 波长
占总辐 照 量百 分 比 实 际辐 照 量 助
的
将 所 采用 的 四 种
管光 电性 能 归 纳 到 表
中
表
。
各 印 管数 据
辐照量 半峰值 宽 度 半 角 宽度
土
管子型号
白光
压
峰值 波长
度
土
士
一
士
白光光 谱谱 线较 宽
、
一
,
如下 图所 示
,
,
从 白光
。
其距离为
、 、
相 同颜 色管
。
不 加 任何光学 装 置
、
直接辐 照 在 辐 照 面 上
管在各 面 排 列 方式 如 图
了 生
口 土 。 口 。口 土 昌 不必 区 呈
、
。 土 口 。 。。 土
斗 一
欠 口 欠 口欠 了
·
口
、
口
、
口不
、
’
日 不
。
图 灯室优 化
顶 面 印 排 列 方式
图
面
及 其 对面 印 排 列方 式
数提 高不 均匀性
。
因
所 以 散 热 性 能 良好 的铝 制散
热片使 得辐 照 稳 定 性 不 再是 问 题
下 几个方 面 提 高
整 体分析
,
该
太 阳模 拟器均 匀性 可 达 到 太 阳 模 拟器 但其 有 待改 进 之 处 也 很 明显
,
级标 准 要 求
。
虽 然 本设 计各项 指 标理 论 上 都 能达 到标 准
所 以 造成 了 市场 上 小 型
、
” 哪 比
侣 的 毕 侧 长 价 贫比
刃 叭 树 拐 峨 禽 葵
枷
的
枷
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川比
枷
枷
的
枷
以细
图
某 国产 碘 钨灯的相对光 讲辐照分 布
图
某进 口 的碘 钨 灯 的相 对光谱 辐 照分 布
第 十届 中 国 太阳能 光伏会议论 文集
限
份 贫 暇 班 十 撰
卜口
、 「
·
一
一
“
一。
八 知
注
有效波段 为
“
,
胡
有效波 段为
辐 照 不 均 匀度
辐 照 不 均匀度 用 下 式 表 示
哩 互
石
丛画 一
凡
,
…… …
单位 是
。
,
式中
— 有 效 辐 照 面 全 部范 围内测得 的最 小 辐 照 度 —
, ,
有效 辐 照 面 全 部范 围内测 得 的 最 大辐 照 度
单位是
辐 照 不 稳 定度
。
标 准 即要 求 太 阳模 拟器 的光
条件 下 标 准光谱辐 照 度
谱辐 照 分 布 匹 配 相对 分布
。
表
为
条件与
表 波长间隔
一 一
·
标准 光 谱辐 照 度相 对 分 布 波长间隔
阿
占有效波段 内总 辐 照 度的百 分 比 条件 件 条件
脚
占有 效波段 内总辐 照 度的百 分 比 条件 条件
。 。
,
以 后 工 作将 主 要 从 以
,
太 阳模 拟 器 性 能
光 源 辐 照 均 匀性 好
。
,
为使侧 面
照 量 存 在 略微 下 降
,
未 加 任何灯 具修 饰
导 致在有效 辐 照 面 个存在杂散 光
从 而使辐 光 谱较
光 谱 匹 配 问题 虽 然 理 论 上 已 满 足 标 准
型 改善
。
级要 求
,
由 于 所选择 的
光 谱 图 中取采 样 点
,
将 白光 分 为
最 后 计算 每 一 波段
一
、
一
三段
,
然后 利 用三 次 样条插 值 法在
软 件 中绘 制 曲线 图
,
面 积 百 分 比 把 每 一 段看 成一 支单独 的
,
管 取辐 照 面上 的 每 一 段 实际 辐 照 量 与 白光 管数 目 表
。 。
,
管 在 该段辐 照 量
辐 照 不均 匀度 度 辐 照 不 稳 定度 度
光 谱 失 配误 差
蕊
土
蕊
土
土
落
土
土
鉴
感
蕊
士
注
光谱 失配 误 差
波段 占全光 谱实 际 百 分 比
波 段 占全 光 谱标准 百 分 比
方法与实施
光 谱 及 光 强 匹 配 问题
在 本 设 计 中 有 效 辐 照 面 积 暂 拟 定采用
表 波段
·
,
, 该 面积上 标准太 阳光 的辐 照 度如表
一
公川
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,
一
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、 、
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,
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、
面
、 、
,
、
、
。
、
、
。
与太 阳辐照 光谱分 布差 异明显 具有较大的误差 这使得 小型 光伏组 件 的生 产处 于一 种无标准 混 乱 的状 态 一
,
。
、
。
种高效 便携 廉价 的太 阳模拟器正 在急需当中 本文首先通 过背影 阐述市 对新 型 太 阳模拟 器 的需 求 然后 对 场 太 阳模拟器的设计标准及分类标准做 了相关介绍 最后 本文详尽 阐述 了
标 准太 阳 模 拟器 的光谱辐照分 布
设计标准与指导
光谱 辐 照 度 分 布 太 阳光 谱 辐 射分布 的 匹 配 程度 是评 价太 阳模 拟器 的重 要 指标 之 一
总 辐射 和
。
。
太 阳谱 总辐射分 为
,
标 准太 阳 光 谱
标 准 太 阳光 谱 总辐 射等 光 伏 产业 中的太 阳 模拟器 采 用 标 准 下 的太 阳 光 光 谱 辐 照 分 布
。
比值 和 的平 均 匀 值
,
从 而 算得 所需 白光
列 出所 需 每 种
管 数 目及 光 谱 失 配 误 差
从表
中可 得 到理论 上 满 足
级 标 准 的光 谱失 配 误 差
第十届 中 国 太阳能光伏会议论文案
图
白光光谱 分 布图
衰
波段 标 准辐 照 童
,
、
。配 光数据 表
、
例 〕
乃
单支
所禽
管辐 照 全
,
、
、
。
,
太 阳模拟器的设计方法及实施 过程
红光
,
。
本设计 中的
、
而
、
肠以北
太 阳模拟器的光 源 采用 白光
、
、
红外等
管
,
通 过各波段辐照
量对 比计算 灯室设计及优化
光学仿真软件 公即
。
仿真模拟等步骤 使其辐 照 出均匀光通量 且 辐照 光谱分
、 、
布在标准规定 的范 围 内满 足
造价低
、 、
标准光谱分布 本设计 的宗 旨是便携 高效 廉价 该
,
在有 效 辐 照 面 的 给定位 置上 在 规 定 的时间 间 隔 内测得 的 最 大 辐 照 度 单位 是
, , ,
在 规 定 的时 间 间隔 内测 得 的 最 小辐 照 度
,
单 位是
太 阳 模 拟 器 的 等级
太 阳模 拟 器 分 为 三 个 等级
如表
。
表
太 阳 模 拟器 的级 别
试誉才式 式
总结 与讨论
数 据 显示 经 优化后 的
内
经 介
,
太 阳模拟器 可 以 达 到辐 照 光 谱 匹 配 度为
,
,
在
,
一
级
规 范要 求
仿 真分析 的不 均 匀度 的值较大
级要 求 为小 于 等 于
。
但仿 真过 程 中的参数设 置 的较粗 糙
在 常温 下 发 光稳定 的特点 级要 求
, ,
而 且 可 以 过 修 改灯 室 参