太陽光模擬器是實驗室中模擬太陽輻射的設備，核心目標是復現太陽光的光譜、輻照度、空間分布及時間穩定性等特征，以替代自然光開展可控、可重復的科研與測試。紫創測控Luminbox專注太陽光模擬器技術創新及精密光學測試系統開發，產品服務多領域，提供全場景太陽光環境模擬解決方案。下文將詳細介紹太陽光模擬器的工作原理。

太陽光模擬器的工作原理

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太陽模擬器的核心是復現標準太陽光譜，并控制光的分布與穩定性，主要由光源系統、光學處理系統和光路設計三部分構成。

1.光源系統

可監控光源光譜的太陽光模擬器光學系統

光源是模擬器核心，需滿足寬光譜、高穩定性及長壽命要求，主流技術路線有三類：

氙燈光源：150-3000W 短弧氙燈光譜覆蓋 200-2500nm，300-800nm 可見光波段與太陽光譜匹配度超 85%，色溫約 6000K。但 0.8-1.0μm 紅外波段有特征尖峰，需砷化鎵濾光片壓制，配套水冷系統（流量≥2L/min）散熱。壽命 1000-2000 小時，適用于高精度光伏測試。

鹵素燈光源：基于鎢絲- 碘蒸氣循環，光譜覆蓋 300-2600nm，600nm 以上紅外能量占比 60%，適合高溫日照模擬。成本為氙燈 1/5，但紫外波段能量不足，需紫外增強模塊彌補，多用于低精度耐候性實驗。

LED 陣列光源：由20-50 種特定波長 LED（300-1800nm）組成，通過獨立驅動實現波段功率調節，光譜匹配度達A 級（偏差≤20%）。壽命超 10 萬小時，能耗僅為氙燈 30%，響應≤1ms，是定制化場景主流方向。

2.光學處理系統

太陽光譜的精準復現需依托光學濾波與動態校準系統協同實現：

AM 系列濾光片作為核心修正元件，可將光源光譜校準至標準太陽光譜（典型如AM1.5G）。該標準對應晴天地面正午日照光譜，總輻照度為 1000W/m2，是光伏性能測試的國際通用基準。

光譜校準通過高分辨率光譜儀實時監測輸出光譜，動態調整濾光片組合或光源功率輸出，以精準匹配目標光譜特征曲線。

3.光路設計

太陽光模擬器的光路系統設計

光路系統需實現光束均勻化、準直化及熱管理：

光束均勻化

積分球勻光：300-1000mm PTFE 涂層積分球（反射率≥98%），光斑均勻性達 ±1.5%，適合小面積樣品。

透鏡陣列勻光：10×10 單元微透鏡分割疊加，實現≥1m×1m 大面積輻照，邊緣與中心偏差≤±5%。

光束準直：焦距500-1000mm 消色差透鏡組，將光束發散角控制在±0.5°內，確保大尺寸樣品受光一致。

熱管理：氙燈用水冷循環（溫差≤5℃）控溫 ±0.5℃；LED 用微通道散熱（熱阻≤0.8℃/W），避免影響溫度敏感實驗。

太陽光模擬器的性能核心指標

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依據IEC 60904-9 與 ASTM E927，模擬器分A、B、C 級，核心指標：

1. 光譜匹配度：紫外、可見、紅外三段能量比，A 級 0.75-1.25，B 級 0.6-1.4，C 級 0.4-1.6。

2. 空間均勻性：A 級中心≤±2%、全區域≤±5%；B 級 ±5%/±10%；C 級 ±10%/±20%。

3. 時間穩定性：A 級短期≤±1%、長期≤±2%；B 級 ±2%/±5%；C 級 ±5%/±10%。

太陽光模擬器的工作原理貫穿于光源選型、光譜匹配、光路調控等核心技術環節，其精準度直接決定了實驗數據的可靠性與產業應用的落地效率。未來，隨著智能反饋控制與自適應光譜調節技術的融合，太陽光模擬器的工作原理將持續迭代，而紫創測控Luminbox也將憑借對核心技術的深度掌控，為新能源、航空航天等領域提供更貼合真實太陽輻射特性的實驗載體，推動可控光環境研究邁向更高精度維度。

紫創測控 Luminbox 3A AAA 級太陽光模擬器

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紫創測控Luminbox3A AAA 太陽光模擬器采用先進光束準直技術與高均勻光斑設計，精準復現AM1.5G太陽光譜，輻照輸出穩定，為實驗室提供高效可靠的光照測試解決方案。

AAA級性能：光譜匹配度符合IEC60904-9標準 AAA級，可達實驗室校準精度；

長效穩定：優化光源設計大幅降低維護頻率，減少校準與停機時間，提升實驗效率；

應用場景：可選配光學濾鏡，靈活模擬室內外日光環境，滿足多元測試需求。

作為光源校準領域的創新者，紫創Luminbox 3A AAA 級太陽光模擬器采用光束準直技術，已應用于光伏實驗室、航空航天等高端場景。未來，Luminbox 將構建多物理場協同校準平臺，通過機器學習優化流程，縮短校準周期，確保光譜匹配度等核心指標維持在IEC 60904-9 標準的AAA級水平。