Sciencetech太阳光模拟器介绍
sciencetech太阳光模拟器可在目标区域产生高强度，均匀的照明。通常高功率太阳光模拟器使用椭圆形反射镜来捕获来自反射镜内部弧光灯源的光，这种布置会产生具有明亮外部区域和黑暗中心的光图案。这种不均匀性在许多太阳能模拟器应用中是不可接受的，因此，迫使我们的许多太阳能模拟器竞争对手使用涉及扩散器的设计来减少不均匀性。这导致目标区域上的强度降低和光谱失真。
针对这些问题，sciencetech的解决方案是使用*的反射镜系统，将光“折叠”到目标平面上，从而有效地减少损失的光，而几乎不会出现光谱畸变，还可以确保输出光束中没有色差。
此外，每个sciencetech的太阳能模拟器均可定制，以*适合您的要求。全反射太阳模拟器的设计允许在功率和均匀性之间进行权衡。较低的功率可以实现较高的均匀性；或当降低均匀性时可以增加功率。
介绍具有iv测试设备的sciencetech超高效太阳模拟器uhe-nl-150。我们制造了许多其他种类的太阳能模拟器，并且此演示也适用于我们的其他太阳能模拟器类型。
sciencetech公司设计和制造了三十多种太阳模拟器，如下表所示。
solar simulator
target size
working distance
uniformity
collimation
half angle
square side
circ. diameter
inches
cm
inches
cm
inches
cm
class
degrees
steady-state
sf300a
0.7
1.8
1
2.5
3-4
13
a
1
sf150b
0.7
1.8
1
2.5
3-4
7.5
b
1
sf150c
0.7
1.8
1
2.5
3-4
7.5
c
1
sf300b
1.4
3.6
2
5
3-4
13
b
1
sf300c
1.4
3.6
2
5
3-4
7.5
c
1
slb-150a
1
2.5
1
2.5
4
10
a
12
slb-150b
1.5
3.8
1.5
3.8
6
15
b
12
slb-300a
1.5
3.8
1.5
3.8
6
15
a
12
slb-300b
2
5
2
5
8
20
b
12
ss150
1.4
3.6
2
5
27
68
a
2.5
ss0.5kw
2.1
5.2
3
7.5
18
45
a
3
ss1.0kw
3.5
8.8
5
12.5
30
75
a
3
ss1.6k
4.3
11
6.2
16
36
90
a
3
ss2.5k
5.6
14
7.8
20
42
105
a
3
ss0.5kw-uv
2.1
5.3
3
7.5
18
45
a
3
ss1.0kw-uv
3.5
8.8
5
12.5
35.2
88
a
3
ss1.6kw-uv
4.5
11.3
6.4
16
50
125
a
3
ss2.5kw-uv
5.6
14.1
8
20
42
105
a
3
sfr1.6k
6.3
16
8.5
21.5
~12
30
b
0.7
sfr3.0k
8.4
21
11.5
29.5
~12
30
b
0.7
uhe-15a
3
7.6
3
7.6
22
55
a
5
uhe-15-i
5
12.7
5
12.7
22
55
b
5
uhe-15-ii
4
10
4
10
18
45
b
5
uhe-15-iii
6
16
6
16
24
60
b
5
uhe-15-iv
5
12.7
5
12.7
24
60
b
5
uhe-16
6.3
16
6.3
16
23
58
a
5
uhe-33
12
33
12
33
44
110
a
5
uhe-45
18
45
18
45
44
110
a
5
solar lightline a1
1
2.5
1
2.5
4
10
a
10
solar lightline a4
1
2.5
1
2.5
4
10
a
10
sl-38a-ws
1.5
3.8
1.5
3.8
10
25
a
10
sl-50a-ws
2.0
5.0
2.0
5.0
10
25
a
10
sl-60a-ws
2.4
6.0
2.4
6.0
10
25
a
10
lasi
20
50
20
50
40
100
c
10
tops
8.4
21
12
30
25
72
b
~20
flash
pss1
40
100
40
100
40
100
a
not collimated
pss1.5
60
150
60
150
40
100
a
not collimated
pss2
80
200
80
200
40
100
a
not collimated
flash
concentrator
fssc 200-4000 suns
2
5
2
5
~0.5
~1.2
a
15
太阳常数和太阳模拟
在各种研究领域中，以两种方式测量了来自太阳的辐射。太阳常数是在垂直于入射角的平面上入射到地球大气表面的光的辐照度或强度。
世界气象组织已将该值定义为大气外1366.7w/m2。
由于大气中的吸收和散射效应，太阳在地球表面的辐照度在不同条件下会发生变化，因此，关于太阳模拟器的辐照度，许多其他常数很重要。
solar spectrum *
filter
power density
(mw/cm2)
transmission %
in space
am0
137
61.3%
direct solar spectrumat 0ozenith angle
am1.0d
104
67%
global solar spectrumat 0ozenith angle
am1.0g
100
66.7%
direct solar spectrumat 48.2ozenith angle
am1.5d
93
65%
global solar spectrumat 48.2ozenith angle
am1.5g
100
58.5%
direct solar spectrumat 60.1ozenith angle
am2.0d
71
57.3%
* all measurements are at sea level, excluding am0
在大气层以下，太阳发出的辐射可分为两个部分：来自太阳本身的直接辐射，以及来自天空其余部分的散射辐射，包括从地面反射回来的一部分。调整太阳模拟器以模仿各种环境下的太阳光谱分布；为此，可使用空气质量（am）滤镜更改和完善来自氙弧灯光源的光谱分布。
在讨论滤镜时，使用直接（d）滤镜模仿直接辐射光谱，并通过使用将两个分量一起模仿的全局（g）滤镜来匹配包括散射的天空和地面辐射在内的总辐射。
上表给出了在许多可以模拟的常见条件下两种sciencetech滤光片类型的1 sun辐照度值，以及相对于250-2500nm之间未滤光的近似透射率值。
sciencetech的am滤波器设计为可在标准条件下单独使用，尽管它们也可以串联排列以产生其他光谱分布。我们比赛使用的许多太阳模拟器系统都要求串联使用滤波器以达到与sciencetech滤波器相同的性能，例如，串联使用am0和am1.0滤波器以获得am1.0光谱分布，而scientifictech的am1.0滤波器可以单独使用以获得相同的结果，从而减少了功率损耗并减少了其他滤波器的成本。
大多数sciencetech太阳模拟器都使用氙弧灯，这使系统能够产生强烈的准直光束，类似于5.8k黑体。两者之间大的区别是氙弧线出现在电弧光谱中，而大气吸收则在太阳光谱中，这在800-1100nm范围内尤为突出，这是因为灯的线输出强度很高。am0滤光片可以降低这种影响，从而使特定频段的平均水平与大气层上方的太阳水平相匹配，优于±25％，尽管使用实用的滤光片不可能*消除氙气线，同时保留光谱的其余部分。am1.0、1.5和2.0滤光片还可以针对不同的海平面条件修改光谱的可见光和紫外线部分，
左图显示了sciencetech全反射太阳能模拟器的典型输出光谱。这些光谱辐照度曲线结合了氙弧灯光源，空气质量过滤器和太阳模拟器光束均化器内部使用的反射镜的光谱曲线。
实际输出光谱可能会因灯的状况和空气过滤器的制造公差而有所不同。为了简化我们的太阳模拟器的光谱曲线与astm e927-10标准曲线的直观比较，将模拟器的输出归一化为相应的标准光谱。
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针对这些问题，sciencetech的解决方案是使用*的反射镜系统，将光“折叠”到目标平面上，从而有效地减少损失的光，而几乎不会出现光谱畸变，还可以确保输出光束中没有色差。
此外，每个sciencetech的太阳能模拟器均可定制，以*适合您的要求。全反射太阳模拟器的设计允许在功率和均匀性之间进行权衡。较低的功率可以实现较高的均匀性；或当降低均匀性时可以增加功率。
介绍具有iv测试设备的sciencetech超高效太阳模拟器uhe-nl-150。我们制造了许多其他种类的太阳能模拟器，并且此演示也适用于我们的其他太阳能模拟器类型。
sciencetech公司设计和制造了三十多种太阳模拟器，如下表所示。
solar simulator
target size
working distance
uniformity
collimation
half angle
square side
circ. diameter
inches
cm
inches
cm
inches
cm
class
degrees
steady-state
sf300a
0.7
1.8
1
2.5
3-4
13
a
1
sf150b
0.7
1.8
1
2.5
3-4
7.5
b
1
sf150c
0.7
1.8
1
2.5
3-4
7.5
c
1
sf300b
1.4
3.6
2
5
3-4
13
b
1
sf300c
1.4
3.6
2
5
3-4
7.5
c
1
slb-150a
1
2.5
1
2.5
4
10
a
12
slb-150b
1.5
3.8
1.5
3.8
6
15
b
12
slb-300a
1.5
3.8
1.5
3.8
6
15
a
12
slb-300b
2
5
2
5
8
20
b
12
ss150
1.4
3.6
2
5
27
68
a
2.5
ss0.5kw
2.1
5.2
3
7.5
18
45
a
3
ss1.0kw
3.5
8.8
5
12.5
30
75
a
3
ss1.6k
4.3
11
6.2
16
36
90
a
3
ss2.5k
5.6
14
7.8
20
42
105
a
3
ss0.5kw-uv
2.1
5.3
3
7.5
18
45
a
3
ss1.0kw-uv
3.5
8.8
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35.2
88
a
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ss1.6kw-uv
4.5
11.3
6.4
16
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a
3
ss2.5kw-uv
5.6
14.1
8
20
42
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a
3
sfr1.6k
6.3
16
8.5
21.5
~12
30
b
0.7
sfr3.0k
8.4
21
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~12
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b
0.7
uhe-15a
3
7.6
3
7.6
22
55
a
5
uhe-15-i
5
12.7
5
12.7
22
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b
5
uhe-15-ii
4
10
4
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18
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b
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uhe-15-iii
6
16
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5
uhe-15-iv
5
12.7
5
12.7
24
60
b
5
uhe-16
6.3
16
6.3
16
23
58
a
5
uhe-33
12
33
12
33
44
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a
5
uhe-45
18
45
18
45
44
110
a
5
solar lightline a1
1
2.5
1
2.5
4
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a
10
solar lightline a4
1
2.5
1
2.5
4
10
a
10
sl-38a-ws
1.5
3.8
1.5
3.8
10
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a
10
sl-50a-ws
2.0
5.0
2.0
5.0
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a
10
sl-60a-ws
2.4
6.0
2.4
6.0
10
25
a
10
lasi
20
50
20
50
40
100
c
10
tops
8.4
21
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b
~20
flash
pss1
40
100
40
100
40
100
a
not collimated
pss1.5
60
150
60
150
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100
a
not collimated
pss2
80
200
80
200
40
100
a
not collimated
flash
concentrator
fssc 200-4000 suns
2
5
2
5
~0.5
~1.2
a
15
太阳常数和太阳模拟
在各种研究领域中，以两种方式测量了来自太阳的辐射。太阳常数是在垂直于入射角的平面上入射到地球大气表面的光的辐照度或强度。
世界气象组织已将该值定义为大气外1366.7w/m2。
由于大气中的吸收和散射效应，太阳在地球表面的辐照度在不同条件下会发生变化，因此，关于太阳模拟器的辐照度，许多其他常数很重要。
solar spectrum *
filter
power density
(mw/cm2)
transmission %
in space
am0
137
61.3%
direct solar spectrumat 0ozenith angle
am1.0d
104
67%
global solar spectrumat 0ozenith angle
am1.0g
100
66.7%
direct solar spectrumat 48.2ozenith angle
am1.5d
93
65%
global solar spectrumat 48.2ozenith angle
am1.5g
100
58.5%
direct solar spectrumat 60.1ozenith angle
am2.0d
71
57.3%
* all measurements are at sea level, excluding am0
在大气层以下，太阳发出的辐射可分为两个部分：来自太阳本身的直接辐射，以及来自天空其余部分的散射辐射，包括从地面反射回来的一部分。调整太阳模拟器以模仿各种环境下的太阳光谱分布；为此，可使用空气质量（am）滤镜更改和完善来自氙弧灯光源的光谱分布。
在讨论滤镜时，使用直接（d）滤镜模仿直接辐射光谱，并通过使用将两个分量一起模仿的全局（g）滤镜来匹配包括散射的天空和地面辐射在内的总辐射。
上表给出了在许多可以模拟的常见条件下两种sciencetech滤光片类型的1 sun辐照度值，以及相对于250-2500nm之间未滤光的近似透射率值。
sciencetech的am滤波器设计为可在标准条件下单独使用，尽管它们也可以串联排列以产生其他光谱分布。我们比赛使用的许多太阳模拟器系统都要求串联使用滤波器以达到与sciencetech滤波器相同的性能，例如，串联使用am0和am1.0滤波器以获得am1.0光谱分布，而scientifictech的am1.0滤波器可以单独使用以获得相同的结果，从而减少了功率损耗并减少了其他滤波器的成本。
大多数sciencetech太阳模拟器都使用氙弧灯，这使系统能够产生强烈的准直光束，类似于5.8k黑体。两者之间大的区别是氙弧线出现在电弧光谱中，而大气吸收则在太阳光谱中，这在800-1100nm范围内尤为突出，这是因为灯的线输出强度很高。am0滤光片可以降低这种影响，从而使特定频段的平均水平与大气层上方的太阳水平相匹配，优于±25％，尽管使用实用的滤光片不可能*消除氙气线，同时保留光谱的其余部分。am1.0、1.5和2.0滤光片还可以针对不同的海平面条件修改光谱的可见光和紫外线部分，
左图显示了sciencetech全反射太阳能模拟器的典型输出光谱。这些光谱辐照度曲线结合了氙弧灯光源，空气质量过滤器和太阳模拟器光束均化器内部使用的反射镜的光谱曲线。
实际输出光谱可能会因灯的状况和空气过滤器的制造公差而有所不同。为了简化我们的太阳模拟器的光谱曲线与astm e927-10标准曲线的直观比较，将模拟器的输出归一化为相应的标准光谱。
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