Na sunčevo zračenje tla uvelike utječu okolišni čimbenici kao što su atmosfera, vrijeme, geografija i klima. Teško je na vrijeme dobiti stabilnu, ponovljivu i kontroliranu sunčevu svjetlost i ne može zadovoljiti zahtjeve kvantitativnih eksperimenata, kalibracije instrumenata i ispitivanja performansi. Stoga se solarni simulatori često koriste kao eksperimentalna ili kalibracijska oprema za simulaciju fizičkih i geometrijskih svojstava sunčevog zračenja.
Svjetleće diode (LED diode) postupno su postale izvor vrućeg svjetla za solarne simulatore zbog svoje visoke učinkovitosti, zaštite okoliša, sigurnosti i stabilnosti. Trenutno LED solarni simulator uglavnom ostvaruje simulaciju 3A karakteristika na određenoj ravnini i promjenjivi podzemni solarni spektar. Teško je simulirati geometrijske karakteristike sunčeve svjetlosti pod zahtjevom osvjetljenja sunčeve konstante (100 mW/cm2).
Nedavno je tim Xiong Daxija s Instituta za biomedicinsko inženjerstvo i tehnologiju Suzhou, Kineska akademija znanosti, dizajnirao distribuirani paket s jednim kristalnim COB-om visoke toplinske vodljivosti temeljen na vertikalnoj strukturi uskog pojasa velike snage LED izvora svjetlosti kako bi se postigla stabilna proizvodnja visoke optičke gustoće snage.
Slika 1 Grafički sažetak solarnog simulatora
Istodobno se predlaže metoda koncentracije svjetlosti s punim otvorom LED-a velike snage pomoću super-polukružne leće za zvonjenje, a izgrađen je i skup zakrivljenog integralnog sustava kolimacije s više izvora kako bi se dovršila kolimacija i homogenizacija izvora svjetlosti punog spektra u rasponu volumenskog prostora. . Istraživači su koristili polikristalne silikonske solarne ćelije za provođenje kontroliranih eksperimenata na vanjskoj sunčevoj svjetlosti i solarnom simulatoru pod jednakim uvjetima, provjeravajući spektralnu točnost i azimuthalnu konzimutalnost solarnog simulatora.
Solarni simulator predložen u ovoj studiji postiže osvjetljenje klase 3A s 1 solarnim stalnim zračenjem u testnoj ravnini od najmanje 5 cm x 5 cm. U središtu grede, unutar radne udaljenosti od 5 cm do 10 cm, prostorna nehomogenost volumena zračenja manja je od 0,2%, kut divergencije kolimirane grede je ±3°, a nestabilnost vremena zračenja manja je od 0,3%. Ravnomjerno osvjetljenje može se postići unutar volumenskog prostora, a njegova izlazna zraka zadovoljava kosinusni zakon u ispitnom području.
Slika 2 LED polja s različitim vršnim valnim duljinama
Osim toga, istraživači su razvili i proizvoljni softver za ugradnju i kontrolu solarnog spektra, koji je prvi put realizirao istovremenu simulaciju zemaljskog solarnog spektra i sunčeve orijentacije u različitim uvjetima. Ove karakteristike čine ga važnim istraživačkim alatom u području solarne fotonaponske industrije, fotokemije i fotobiologije.
Slika 3 Raspodjela zračenja ciljne površine okomito na snop kada je radna udaljenost 100 mm. (a) Normalizirana raspodjela 3D modela izmjerenih vrijednosti struje; (b) Karta raspodjele klase A (manje od 2%) ozračenosti zračenja (žuto područje); (c) razred B (manje od 5%) zračenja nehomogenenosti Distribucijska karta ujednačenosti (žuto područje); (D) pravi snimak svjetlosne točke
Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Solar Energy pod nazivom solarnog simulatora temeljenog na LED-u za zemaljske solarne spektre i orijentacije.
