懸掛式大面積紅外太陽能模擬器

該太陽模擬器可提供具有高空間均勻性和景深的紅外波長照明

Ceiling mounted Large Area IR solar simulator

This solar simulator provides illumination in the Infrared wavelengths with high spatial uniformity and depth of field

客戶要求

在先前系統(tǒng)完成幾個(gè)月后下了第二個(gè)訂單。客戶與Sciencetech聯(lián)絡(luò)，以定制建造第二臺(tái)太陽模擬器，并將其安裝在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室中。要求將第二個(gè)系統(tǒng)懸掛在天花板上，以適應(yīng)終用戶的測(cè)試設(shè)置，該設(shè)置占用了實(shí)驗(yàn)室的占地面積。而且，他們要求針對(duì)目標(biāo)三維體積實(shí)現(xiàn)更高的空間均勻性。

因此，對(duì)初始系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以使模擬的陽光從2m距離的頂部以30度角向下指向垂直的目標(biāo)平面。

該光源經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，具有光學(xué)校正功能，可以克服對(duì)稱性的不足。它是對(duì)先前系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)的修訂和改進(jìn)解決方案。

目標(biāo)地區(qū)：照亮1.5mx1.5m

工作距離：太陽模擬器在地面上方2.1m，在目標(biāo)平面中心上方0.8m

光譜：*（ASTM）

波長范圍：700nm至1100nm

強(qiáng)度：在700nm至1100nm波長范圍內(nèi)相當(dāng)于0.6太陽的輻照度

均勻度：1m x 1m：±5％（ASTM）

1.5mx 1.5m：±30％（ASTM）

景深：±15厘米，變化≤±5％強(qiáng)度（ASTM）

衰減：10步，0.1到0.6太陽

時(shí)間不穩(wěn)定：*（ASTM）

系統(tǒng)熱身：≤15秒

原型設(shè)計(jì)實(shí)施

提出了各種新的設(shè)計(jì)來改善輸出光的空間均勻性。這還要求光源的光軸與目標(biāo)平面成一定角度并橫向位于目標(biāo)平面上方，這使任務(wù)更加復(fù)雜。

集思廣益，對(duì)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了性能評(píng)估。每個(gè)想法都經(jīng)過原型設(shè)計(jì)，并更改了各種參數(shù)以評(píng)估對(duì)空間均勻性的影響。*有前途的想法是改變系統(tǒng)輸出鏡頭的橫向和角度位置。然后使用光學(xué)建模軟件對(duì)該思想進(jìn)行建模，以更好地了解對(duì)空間均勻性的影響。一旦更好地理解了這個(gè)想法，便可以使用光學(xué)建模軟件對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，以滿足系統(tǒng)的特殊需求。

然后，這個(gè)想法進(jìn)入了機(jī)械設(shè)計(jì)階段。需要一種易于再現(xiàn)地調(diào)整輸出鏡頭的方法。研究了各種方法，并開發(fā)了具有特定橫向和角度調(diào)節(jié)功能的定制透鏡架，以便可以實(shí)現(xiàn)輸出透鏡的精細(xì)調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生不垂直于太陽模擬器光軸的空間均勻的目標(biāo)平面。

終用戶設(shè)施中設(shè)想的懸垂式太陽模擬器系統(tǒng)

指向目標(biāo)平面的六個(gè)懸垂投影儀單元的機(jī)械圖

投影機(jī)的光線追蹤模型

制造系統(tǒng)

這個(gè)新系統(tǒng)結(jié)合了五臺(tái)投影儀系統(tǒng)，可以根據(jù)終用戶的功率要求將其升級(jí)到6臺(tái)。每個(gè)投影儀系統(tǒng)均包含2 kW QTH燈，并帶有濾光片，以創(chuàng)建必要的光譜輸出。

目標(biāo)區(qū)域由1m x 1m組成，不均勻度為+/- 5％。景深為+/- 15厘米，變化不大，非均勻性規(guī)格為+/- 5％。

和以前一樣，終用戶只需要在終結(jié)果中達(dá)到*光譜匹配的太陽光譜的IR部分即可。太陽光譜的IR波長部分從700-1100nm提供。終用戶要求輸出功率對(duì)應(yīng)于0.6太陽。因此，輻照度可以在0-0.6個(gè)太陽之間進(jìn)行至少10步的調(diào)整。

產(chǎn)生紅外的太陽模擬器的光譜輸出，疊加在AM1.5G太陽光譜上

時(shí)間穩(wěn)定性被歸類為ASTM *，其設(shè)計(jì)經(jīng)過改進(jìn)以降低過去系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲水平。該系統(tǒng)中還包括一個(gè)帶有科學(xué)技術(shù)校準(zhǔn)的太陽能電池的反饋系統(tǒng)，以控制和監(jiān)視光源內(nèi)的強(qiáng)度變化。

安裝和支持服務(wù)

Sciencetech成功完成了太陽能模擬器的所有要求。終驗(yàn)收測(cè)試已在終用戶的工廠進(jìn)行并獲得批準(zhǔn)，并且系統(tǒng)由我們的支持工程師團(tuán)隊(duì)成功安裝。終用戶對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行印象深刻。

近，我們從相同的客戶那里收到了類似太陽能模擬器系統(tǒng)的第三筆訂單。

終產(chǎn)品包含六個(gè)QTH投影儀單元，可照亮1.5mx 1.5m目標(biāo)區(qū)域

六個(gè)投影儀單元組件安裝在懸垂的架子上以進(jìn)行照明