Анализ конструкции оптической системы светодиодных солнечных имитаторов

Конструкция оптической системы светодиодного солнечного имитатора должна пройти обработку. “система источника света – конденсатор – оптический интегратор – коллимирующее зеркало”. Благодаря сотрудничеству нескольких компонентов, он имитирует солнечное излучение и балансирует коллимацию, однородность и спектральное согласование. В системе источника света используется специальная коллимирующая линза, позволяющая уменьшить угол расхождения до 2° и согласовать спектр в соответствии с AM1.5.. В конденсаторе используется параболическое зеркало для уменьшения потерь., оптический интегратор использует отражение для выравнивания света, и коллимирующее зеркало излучает параллельное световое пятно. Опираясь на почти 20 многолетний опыт исследований и разработок высококачественного испытательного оборудования, Luminbox компании Zicuang Measurement and Control обеспечил покрытие трех технических маршрутов.: ВЕЛ, галогенные лампы, и ксеноновые лампы. В следующем тексте подробно описана конструкция оптической системы светодиодного солнечного имитатора..
Состав и принцип работы светодиодного солнечного симулятора

1_upscayl_3x_high-fidelity-4x.png
Принципиальная схема оптической структуры светодиодного солнечного имитатора
Светодиодный солнечный симулятор в основном состоит из светодиодного источника света., малоугольная коллимирующая линза, параболическое зеркало, оптический интегратор и так далее. Когда работает светодиодный солнечный симулятор, Ламбертовский свет, излучаемый светодиодным источником света, после прохождения через коллимирующую линзу преобразуется в параллельный световой луч.. Этот световой луч сходится параболическим зеркалом и попадает в оптический интегратор., где происходят множественные отражения. Каждое отражение образует виртуальный источник света., а равномерный свет в конечном итоге достигается за счет суперпозиции нескольких виртуальных источников света.. Затем однородный световой луч параллельно выходит через параболическое зеркало и образует однородную поверхность облучения на испытательной поверхности на определенном расстоянии.. Если смотреть со стороны падающего света, кажется, что оно исходит из “бесконечное расстояние” солнца, тем самым имитируя солнечное излучение.
Проектирование системы источника света

Коллимированный световой дизайн
Коллимированная кривая пост-распределения 2_upscayl_3x_high-fidelity-4x.png
Свет, излучаемый светодиодом, имеет распределение Ламберта и имеет большой угол расхождения. (полуугол обычно превышает 60°.), таким образом, требуется вторичное оптическое распределение для достижения коллимации светового пути.. В дизайне, принята малоугловая коллимирующая линза, основанная на теории поверхностных источников света и краевых лучей.. Материал линз изготовлен из полиметилметакрилата с показателем преломления 1.49, который имеет высокий коэффициент пропускания света и низкую стоимость обработки. За счет регулирования преломления света линзой., угол расхождения (полуугол) света можно уменьшить с точностью до 2°.. Такая конструкция гарантирует, что свет концентрируется внутри апертуры оптического интегратора., значительно улучшая коэффициент использования световой энергии и закладывая основу для последующего равномерного распределения и коллимации света.

2. Спектральный дизайн
Спектральное соответствие — основной индикатор имитации естественного света.. Выбор и комбинация светодиодных чипов должны основываться на стандартном солнечном спектре AM1.5.. Конструкция охватывает спектральный диапазон от 300 до 1100 нм., и однополосные светодиодные чипы выбраны в восьми ключевых полосах (300-400нм, 400-500нм, 500-600нм, 600-700нм, 700-800нм, 800-900нм, 900-1000нм, 1000-1100нм) и расположены в виде массива на подложке. Путем точного контроля тока возбуждения и интенсивности света светодиодных чипов каждой полосы., может быть достигнуто высокое сходство со спектром AM1.5, удовлетворение спектральных требований различных сценариев применения.
Конструкция конденсорной линзы

3_upscayl_3x_high-fidelity-4x.png
Моделирование концентрации параболического зеркала
В конденсаторе используется параболическое зеркало., чьи оптические характеристики следующие:: лучи света параллельны оси симметрии, после размышления, все могут сходиться в одном фокусе без геометрических аберраций, и это также удовлетворяет обратимости оптического пути (Световые лучи, испускаемые из фокуса, после отражения могут образовывать параллельный свет.). Параметры конструкции должны быть согласованы с матрицей коллимирующих линз, чтобы гарантировать, что параллельный световой поток коллимирующей линзы может эффективно сводиться к положению фокуса., и положение фокуса точно соответствует входному порту последующего компонента гомогенизации света, минимизация потерь световой энергии.

Проектирование оптического интегратора

В качестве основного компонента однородного света, оптический интегратор преобразует неоднородный свет после сходимости в однородный луч посредством многократного полного отражения от его внутренних стенок.. Принцип его равномерного света заключается в том, что при отражении падающего света от внутренней стенки светосмешивающего стержня, несколько “виртуальные источники света” формируются, а однородность излучаемого света в конечном итоге достигается за счет суперпозиции нескольких виртуальных источников света.. В дизайне, необходимо учитывать три параметра: первый, форма поперечного сечения, квадратное или правильное шестиугольное поперечное сечение позволяет добиться более высокой однородности освещения; второй, длина, слишком долгое время приведет к увеличению потерь световой энергии., и слишком короткий приведет к недостаточному равномерному освещению; третий, пространственное и угловое распределение падающего света.
Конструкция коллимирующего отражателя

Хотя свет после гомогенизации оптическим интегратором имеет превосходную однородность, ему необходимо пройти через коллимирующее зеркало, чтобы получить параллельный выход светового пятна большого размера.. Хотя система формирования изображения солнечного симулятора не направлена ​​на улучшение качества изображения., большие аберрации снизят коэффициент использования световой энергии поверхности облучения системы солнечного моделирования.. Поэтому, в дизайне, для коллимации можно использовать параболическое зеркало. Верхняя часть параболического зеркала открыта., а выходной порт оптического интегратора расположен в фокусе параболического зеркала..
В итоге, Проектирование оптической системы светодиодного солнечного имитатора — это инженерный проект, требующий точной координации между всеми основными компонентами.: Система источников света уменьшает угол расхождения за счет коллимирующей линзы., и многодиапазонные чипы соответствуют спектру AM1.5. Конденсаторная линза соединяет фокус, чтобы уменьшить потери энергии света.. Оптический интегратор обеспечивает равномерное распределение света с разумными параметрами.. Коллимирующий отражатель в конечном итоге обеспечивает создание параллельного светового пятна большого размера.. Каждое звено тесно соответствует цели “эффективная передача света и точное моделирование”, обеспечение оборудованием для экспериментальных исследований и технологических инноваций в смежных областях.

Модуль печатной платы светодиодного солнечного симулятора Heyi большой площади

Полноспектральный светодиодный солнечный симулятор Heyi большой площади от Heyi Measurement and Control достиг тройного прорыва в равномерном излучении, точный спектр и стабильная работа с комплексной производительностью A+AA+. Он прошел авторитетную сертификацию и представляет собой высоконадежное и стандартизированное осветительное решение полного спектра для испытаний материалов., содействие развитию тестирования фотокаталитической активности в сторону более высокой точности и повторяемости.