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以LED 光源制作太陽模擬器有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
閱讀：3051 發(fā)布時(shí)間：2021-6-15
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(duì)氙燈光源設(shè)計(jì)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(qiáng)穩(wěn)定、可控制、近似點(diǎn)光源等優(yōu)勢(shì)。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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，并逐漸成為眾多科研單位或生產(chǎn)企業(yè)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。
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(shí)，電子就會(huì)移動(dòng)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(duì)于白光LED，通常是由藍(lán)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(diǎn)：
光譜范圍廣，目前市場(chǎng)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(gè)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(dòng)，相對(duì)于氙燈采用高壓脈沖啟動(dòng)，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(shí)，遠(yuǎn)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(huì)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(diǎn)：
單個(gè) 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(jìn)行組合，因此需要對(duì)各種 LED 進(jìn)行獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，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(dòng)電源會(huì)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。