太陽模擬器利用人工光源模擬太陽光輻照，能提供與太陽光譜分布相匹配的、均勻的、準(zhǔn)直穩(wěn)定的光輻照，在航空航天、氣象、民用等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前，國內(nèi)外使用的大部分太陽模擬器的光學(xué)系統(tǒng)仍是針對氙燈光源設(shè)計的，雖然氙燈的光譜線較接近自然太陽光照，但采用氙燈光源，仍具有壽命短、產(chǎn)熱高、體積大、能量利用率低等缺陷。發(fā)光二極管（LED）是繼白熾燈、熒光燈之后的第3次光源革命。相比傳統(tǒng)光源，具有壽命長、發(fā)光效率高、光強穩(wěn)定、可控制、近似點光源等優(yōu)勢。因此，研制以LED為光源的太陽模擬器具有低碳環(huán)保、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點，并逐漸成為眾多科研單位或生產(chǎn)企業(yè)競相研究的熱點。
LED 全稱是發(fā)光二極管，是一種能夠發(fā)光的半導(dǎo)體器件，LED 的主要發(fā)光部件是由 PN 結(jié)組成的，PN 結(jié)由電子（帶負(fù)電）多的 N 型半導(dǎo)體和空穴（帶正電）多的 P 型半導(dǎo)體結(jié)合而成，當(dāng)向 PN 結(jié)施加正向電壓時，電子就會移動并在結(jié)合部再次結(jié)合，在結(jié)合的過程中產(chǎn)生的能量，而這些能量以光的形式釋放出來。LED 的發(fā)光是自發(fā)輻射的過程，其發(fā)光的波長僅僅與 PN 的材料有關(guān)，而與電流的大小無關(guān)。對于白光LED，通常是由藍光 LED 激發(fā)黃色熒光粉從而形成白光。
利用 LED 作為太陽光模擬器的光源具有如下優(yōu)點：
光譜范圍廣，目前市場上已有多種波長的 LED 成熟產(chǎn)品，通過不同波長的 LED 組合，可覆蓋太陽光的整個光譜范圍；
安全穩(wěn)定可控，LED 工作的電壓很低，使用低壓恒流源驅(qū)動，相對于氙燈采用高壓脈沖啟動，更加安全穩(wěn)定可控；
使用壽命長，LED 光源的壽命約為幾萬小時，遠比鹵鎢燈氙燈等光源壽命長；
亮度調(diào)節(jié)范圍廣，LED 的亮度可以通過電流來控制，電流的大小僅僅影響 LED 發(fā)光的亮度，不會影響 LED 發(fā)光的波長，因此LED 太陽光模擬器的總輻照度調(diào)節(jié)范圍很大。
利用 LED 光源制作太陽光模擬器也有一些缺點：
單個 LED 的發(fā)光光譜范圍十分有限，為了與太陽光光譜匹配，需要用很多 LED 進行組合，因此需要對各種 LED 進行獨立的驅(qū)動，終組合成太陽光，因此采用 LED 光源制作的太陽光模擬器的驅(qū)動電源會比較復(fù)雜。另外，多種不同 LED 光線之間的混光，以及 LED 的散熱等問題也是需要考慮到的缺陷。
掃一掃，關(guān)注微信
