太陽(yáng)是地球最主要的能量來(lái)源，理解太陽(yáng)光的本質(zhì)特性，尤其是其光譜分布，對(duì)于太陽(yáng)能技術(shù)、材料研究、環(huán)境科學(xué)等眾多領(lǐng)域至關(guān)重要。而太陽(yáng)光模擬器，作為在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)太陽(yáng)光的關(guān)鍵設(shè)備，使試驗(yàn)研究能夠不受天氣、時(shí)間和地點(diǎn)限制地開展。下文，紫創(chuàng)測(cè)控luminbox將深入探討太陽(yáng)光譜的本質(zhì)，并解析太陽(yáng)光模擬器如何復(fù)現(xiàn)陽(yáng)光。

什么是太陽(yáng)光譜？

luminbox

太陽(yáng)光譜的波長(zhǎng)分布

太陽(yáng)光譜是指太陽(yáng)發(fā)射的完整電磁輻射分布，涵蓋從紫外線到紅外線的連續(xù)波長(zhǎng)范圍。當(dāng)太陽(yáng)光通過(guò)棱鏡或光柵時(shí)會(huì)發(fā)生色散，形成按波長(zhǎng)有序排列的特征光譜，自然界中的彩虹就是其直觀體現(xiàn)。太陽(yáng)光譜不僅包含可見(jiàn)光波段，其本質(zhì)是由連續(xù)譜和大量夫瑯和費(fèi)吸收線組成。這些譜線如同太陽(yáng)的獨(dú)特指紋，通過(guò)分析其特征，科學(xué)家能夠解析太陽(yáng)大氣的化學(xué)成分、溫度、壓力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)。

太陽(yáng)輻射能量主要分布在紅外區(qū)、可見(jiàn)光區(qū)和紫外區(qū)。受地球大氣中臭氧、水汽等分子的選擇性吸收影響，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射波段通常局限于0.295-2.5微米范圍，短于0.295微米和長(zhǎng)于2.5微米的輻射則難以穿透大氣層。

標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜

luminbox

AM0、AM 1.5示意圖和AM0、AM 1.5G光譜圖

太陽(yáng)輻射在穿越地球大氣層時(shí)會(huì)發(fā)生顯著變化，因此我們根據(jù)陽(yáng)光穿過(guò)大氣的路徑長(zhǎng)度，定義了不同的“大氣質(zhì)量”（Air Mass, AM）。為了建立統(tǒng)一的測(cè)試和比較基準(zhǔn)，科學(xué)界定義了幾種標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜。

1.地外太陽(yáng)光譜AM0

AM0光譜是指在地球大氣層之外接收到的太陽(yáng)光譜，這里的“0”表示陽(yáng)光沒(méi)有穿過(guò)任何大氣層。此光譜的總輻照度值約為1366 W/m2（或約136.1 mW/cm2），這個(gè)值也被稱為“太陽(yáng)常數(shù)”。AM0光譜是設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)航天器、衛(wèi)星以及國(guó)際空間站上太陽(yáng)能電池板的基準(zhǔn)。

2.標(biāo)準(zhǔn)地面光譜AM1.5G

在地球表面，最常使用的標(biāo)準(zhǔn)光譜是AM1.5G。

AM1.5：表示陽(yáng)光穿過(guò)大氣的路徑長(zhǎng)度是垂直穿過(guò)時(shí)的1.5倍（對(duì)應(yīng)太陽(yáng)與天頂夾角約48.2°），這是一個(gè)公認(rèn)的中緯度地區(qū)平均值。

G：代表“全球”，意味著該光譜包括了直射陽(yáng)光和經(jīng)過(guò)大氣散射的漫射天空光。

AM1.5G光譜的總輻照度為1000 W/m2（或100 mW/cm2），它是測(cè)試和評(píng)估地面光伏組件（如太陽(yáng)能電池板）性能的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)。諸如ASTM G-173和IEC 60904-3等權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)均定義了AM1.5G光譜，確保了全球測(cè)試結(jié)果的可比性。

如何在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)復(fù)現(xiàn)太陽(yáng)光？

luminbox

紫創(chuàng)測(cè)控luminbox太陽(yáng)光模擬器的光譜匹配圖

太陽(yáng)光模擬器是利用人工光源在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)復(fù)現(xiàn)太陽(yáng)光的設(shè)備，核心圍繞太陽(yáng)光的光譜分布、輻照度、光照均勻性三大關(guān)鍵特性展開。

首先明確目標(biāo)光譜，按需選擇AM0或 AM1.5G。再選用LED、鹵素?zé)艋螂療?/strong>作為光源；

接著通過(guò)定制濾光片模擬大氣中水分子、CO?的吸收效應(yīng)，搭配光譜儀實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，確保光譜匹配度符合標(biāo)準(zhǔn)；

隨后設(shè)定1000W/㎡標(biāo)準(zhǔn)輻照度，用功率反饋系統(tǒng)穩(wěn)定輸出，同時(shí)控溫防光源產(chǎn)熱干擾；

最后借積分球、透鏡組優(yōu)化光路，讓測(cè)試區(qū)域輻照度差異≤±5%，最終還原等效自然光。

綜上，太陽(yáng)光譜的精準(zhǔn)解析與模擬是新能源、材料科學(xué)等領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)。太陽(yáng)光模擬器通過(guò)復(fù)現(xiàn)AM0、AM1.5G等標(biāo)準(zhǔn)光譜及關(guān)鍵輻射參數(shù)，可突破自然條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的限制，為科學(xué)研究與工業(yè)測(cè)試提供關(guān)鍵平臺(tái)。該技術(shù)不僅推動(dòng)了光伏材料、光催化及環(huán)境模擬等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，也成為了太陽(yáng)輻射相關(guān)研究堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)支撐，助力相關(guān)領(lǐng)域的理論創(chuàng)新與技術(shù)突破。

Luminbox 全光譜小面積 LED 太陽(yáng)光模擬器

luminbox

紫創(chuàng)測(cè)控Luminbox 全光譜小面積 LED 太陽(yáng)光模擬器，憑借超寬光譜覆蓋與優(yōu)于ClassAAA 的性能，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)太陽(yáng)光照特性，為小面積實(shí)驗(yàn)測(cè)試提供高效可靠方案，適配多場(chǎng)景科研需求。

超寬光譜范圍:300nm-1200nm

支持AM1.5G, AM0及個(gè)性化光譜定制

A+級(jí)光譜，優(yōu)于ClassAAA的穩(wěn)態(tài)LED太陽(yáng)光模擬器

10000h超長(zhǎng)使用壽命，在100毫秒內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定的工作功率

方便拆卸安裝，適配多應(yīng)用場(chǎng)景

全光譜小面積LED 太陽(yáng)光模擬器已應(yīng)用于太陽(yáng)能、光催化等領(lǐng)域，紫創(chuàng)測(cè)控Luminbox將持續(xù)迭代技術(shù)，為科研提供更精準(zhǔn)的光照模擬支持。