太阳光模拟器丨辐照不均匀度的定义和标准

在材料光电性能表征、新能源器件研发及空间环境模拟等前沿领域，太阳光模拟器已成为模拟真实光照环境的核心工具。辐照不均匀度作为衡量太阳光模拟器性能的关键指标，直接影响测试结果的准确性与可靠性。本文将结合Luminbox的技术实践，系统解析辐照不均匀度的技术、影响因素及优化策略。

太阳模拟器辐照不均匀度三维分布图

辐照不均匀度的定义与标准

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辐照不均匀度是指太阳光模拟器有效辐照面内辐照度的空间分布差异，通常以公式：

计算。国际电工委员会（IEC）在60904-9 标准中明确要求，AAA 级太阳光模拟器的辐照不均匀度需≤2%，这是确保测试数据一致性的基础。

辐照不均匀的原因

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光源特性与排列方式

LED 太阳模拟器的不均匀度常源于芯片排列密度差异与光衰问题。例如，多芯片阵列若间距不均，易导致局部光强过高或过低。氙灯模拟器则因灯泡老化或光学元件污染，导致光谱分布与光强稳定性下降。

辐照不均匀度的影响因素

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准直性与匀光结构是影响均匀度的关键。传统氙灯模拟器采用抛物面镜聚光，易产生边缘光强衰减；而LED 模拟器通过混光棒与微结构复眼透镜的协同作用，可将不均匀度降至 0.9%。

如何优化太阳光模拟器的辐照不均匀度

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一种辐照不均匀度优化方法

优化光学系统设计：采用先进的光学元件和结构，如复眼透镜、混光棒、积分球等，通过多次反射和折射来均化光斑。同时，通过光学仿真软件对光路进行模拟和优化，调整透镜曲率、间距等参数，提升光线分布的均匀性。

精确控制光源输出：针对LED 光源，可采用动态反馈调节技术，实时监测各LED 通道的光强输出，结合多路独立可调光源设计，对光强进行精准均衡控制。对于氙灯光源，通过智能温控系统减少热效应引起的光强波动，定期维护和更换灯泡，保证光源稳定性。

完善系统校准与监测：建立高精度的校准流程，利用标准探测器在有效辐照面内进行多点采样测量，根据测量结果对模拟器进行微调。同时，引入实时监测系统与PID 算法，实现光强的动态调节。

创新结构设计与材料应用：开发新的结构设计，如采用对称式光源布局、优化光腔结构等，减少因光路差异导致的不均匀性。此外，探索新型光学材料的应用，利用高透光率、低散射的材料降低光能损耗，进一步提升辐照均匀度。

辐照不均匀度的测量与评估方法

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太阳模拟器辐照不均匀度测试图

1.多点采样法

在有效辐照面均匀布置25-100 个测试点，通过硅太阳电池或热释光剂量计（TLD）采集数据。

2.光学仿真与优化

利用LightTools 等软件进行蒙特卡罗光线追迹，模拟光路分布并优化设计。

3.动态监测与反馈控制

结合实时监测系统与PID 算法，实现光强的动态调节。

辐照不均匀度作为衡量太阳光模拟器性能的核心参数，其优化需整合光源工程、光学设计与测试方法的跨学科创新。Luminbox 始终以用户需求为核心,针对不同应用场景优化辐照不均匀度，为客户提供定制化解决方案。未来，Luminbox太阳光模拟器也将持续深化多学科交叉融合，以高精度光模拟技术驱动材料科学、新能源等领域的协同创新与产业升级。

Luminbox大面积LED太阳模拟器

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全光谱大面积LED太阳模拟器以A+AA+综合性能，实现辐照均匀、光谱精准与运行稳定的三重突破，通过权威认证，为科研与工业测试提供高可靠、标准化的全光谱光照解决方案，推动精密光学实验迈向更高精度与可重复性。

A+级光谱匹配：300-1200 nm全覆盖，误差≤1%（IEC标准）。

高均匀辐照：45cm×45cm区域不均匀度仅1.8%（A级）。

超稳运行：20分钟波动≤0.5%（A+级）。

权威认证：国家计量院校准，国际标准合规。

工业级设计：适配光伏、材料、光催化等多场景。

Luminbox凭借对光谱匹配度、辐照均匀性等核心指标的极致追求，已构建起覆盖LED/氙灯/卤素灯全技术路线的产品矩阵，技术持续创新、关键性能指标表现出色，为客户提供了优质的产品和全场景太阳光环境模拟解决方案。