太阳光模拟器的光源选择指南

太阳光模拟器作为能够在地面实验室环境中复现太阳辐射的设备，已成为新能源、材料科学及航空航天等领域不可或缺的研究工具。其性能核心取决于人工光源，光源的选择直接决定太阳光模拟器的精度、效率、成本与适用范围。下文，紫创测控luminbox将基于对光源技术的系统综述，为用户提供清晰、实用的太阳光模拟器的光源选择与决策依据。

一、光源选择核心原则

1. 标准合规性要求

太阳模拟器国际标准

太阳光模拟器光源需符合国际标准，关键参数需满足：

光谱质量：以ASTM G173-03标准规定的 AM1.5 太阳光谱为参考，被测区域任意点辐照度与平均辐照度偏差不超过 ±15%；

准直性：太阳光模拟器常规测试中，≥80% 模拟辐照需来自张角≤60° 的区域；入射角修正系数（IAM）测试时，该要求提升为≥90% 辐照来自张角≤20° 的区域；

通量大小：平均辐照度需≥700W/m²，专项测试可放宽至 300-1000W/m²，且实测值与平均值偏差需控制在 ±50W/m² 内；

通量范围：有效辐照面积需覆盖被测样品全尺寸，即宽度、高度均≥样品对应维度。

2. 核心性能考量

不同光源太阳光模拟器的光谱匹配度偏差

光谱匹配度：优先选择色温接近太阳（5800K）的光源，减少红外区域光谱失配对热辐射模拟的影响；

转换效率：以 “总输出辐射功率 / 灯具总耗电功率” 为指标，效率越高，能耗成本越低；

经济性：含灯具本体及附加设备（如镇流器、点火器）的总成本，需结合寿命综合测算；

安全性：高强度气体放电灯（HID）需重点评估高压爆炸、紫外线（UV）臭氧危害等风险。LED 光源无高压结构，需关注驱动电源稳定性。

二、光源选择流程

LED 光源太阳光模拟器

1. 明确需求

确定输出通量、被测样品尺寸（确定有效辐照面积）、光谱敏感度（如是否需精准模拟红外热辐射、是否需灵活调节光谱）及运维预算；

2. 初步筛选

根据标准合规性要求排除不符项，如高光谱要求场景可初步排除卤钨光源；需灵活调光谱时，可将 LED 光源纳入候选；

3. 综合评估

对比太阳光模拟器候选光源的光谱匹配度、转换效率、寿命与成本。如：需灵活调节光谱场景时，可选择多波段 LED 光源，通过组合不同波长芯片优化光谱，适配特定热辐射模拟需求；应用于低成本临时场景时，卤钨灯可作为备选，需核算频繁更换的隐性成本；

4. 适配验证

确认光源附加设备（如氙弧灯专用镇流器、LED 驱动电源）与模拟器光学系统（反射镜、透镜）兼容，避免色温偏移或效率损耗。

太阳光模拟器的光源选择是需要系统权衡的决策。合适的选型始于对实验需求的精准剖析：包括目标通量、照射面积、光谱匹配精度及预算等核心参数。关键在于将具体需求与各光源的技术特性进行科学匹配，既要考虑初始投入，也要评估长期运营成本。最终方案应是性能、成本、安全性与可维护性之间的最优平衡，而非单一指标的简单比较。这种基于系统分析的决策方法，能够为特定应用场景提供最适宜的光源配置方案。