穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器主要由光學(xué)積分鏡、橢球形反射器、快門、濾光片、準(zhǔn)直透鏡、燈源等部件組成。在整個太陽模擬器中,其中的關(guān)鍵部件可以分成六個模塊,它們是:光源,儲能供電模塊,濾光系統(tǒng),勻光系統(tǒng),電子負(fù)載,軟件系統(tǒng)。
其工作原理是:氙燈位于太陽光模擬器的中心位置,發(fā)射出的光線經(jīng)過一個45°的平面鏡翻轉(zhuǎn)90°,落在置于橢球焦點的積分鏡上,使光分散均勻,然后光束經(jīng)過濾光片,將該波段多余的紅外輻射濾除;再經(jīng)過二個45°的平面鏡翻轉(zhuǎn)90°;落到準(zhǔn)直透鏡上。一般太陽光模擬器會設(shè)定系統(tǒng)所需的光學(xué)參數(shù),進(jìn)行光的收集、光束均勻化、過濾和準(zhǔn)直。通過準(zhǔn)直透鏡后以平行光的形式輸出。
穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器是可照射接近標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜的虛擬陽光,實際太陽光的特性有強(qiáng)度、光譜、空間均勻性。大家比較忽略的是模擬器光源的發(fā)散角度,太陽光是近平行光,發(fā)散半角在0.25度。太陽光模擬器在光學(xué)設(shè)計上要滿足前述光譜光強(qiáng)及均勻性三個要求達(dá)到3A等級,已屬不易,又要考慮發(fā)散角度就更加困難。
我們可以想像太陽距離我們數(shù)公里,對地面上來說已經(jīng)接近是無限遠(yuǎn)的距離,接近為一個理想的點光源?,F(xiàn)實中要創(chuàng)造一個高強(qiáng)度的無限小的點光源,是十分困難;燈泡功率越高,燈心就越大,除非把它光路拉到很長,像太陽一樣,但又會損失很光能量,難以讓照射面達(dá)到要求。而達(dá)到包含發(fā)散角度的這些要求后,成本又必須是要合理的,才能有實用的價值。
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