高辐照太阳光模拟器发展概况

光斑直径：10mm-300mm实际上光斑可以做无限大

光强：10sun-3000sun  

光源：氙灯或者金属卤素灯

调节：可单灯单独使用，单独调节输出功率，也可一起调节

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太阳光模拟器最早用于模拟大气层外表面的空间太阳辐射,这种模拟器设计较为复杂，包括聚光系统、光学积分器组件、准直镜组件、冷却学系统、光学系统机械结构、电源及控制系统及水冷用于人造卫星等航天器的测试实验。美国很早开始研制大型空间太阳光模拟器，之后，欧空局、日本、俄罗斯、印度等国先后建立了太阳光模拟器并对氙灯点燃技术、积分器形状和准直镜加工技术进行了改进。其中，欧空局建立的ESTEC模拟器均匀辐照为中6000mm×5000mm，它代表了大型空间太阳模拟器的水平。

太阳光模拟器除用于航天领域外,集聚式太阳光模拟器也用于高温材料的测试，为模拟太阳能热发电吸热器环境提供条件，并为太阳能热化学研究提供反应所需的光照及温度环境。

瑞士苏黎世联邦理工学院D.Hirsch等用200KW高压氙灯作为光源，采用2D-CPC及其渐开线的椭圆槽式反射器的聚光系统，高压氙弧灯置于椭圆横截面的槽式聚光镜水平轴上,模拟器的焦平面垂直于椭圆的主轴，包含第二个线性焦点。为了保证反射光线的角度在45度范围内，聚光镜在距焦平面上9.2cm以下被截断。系统通过调节目标沿主轴的距离或灯的电功率，来调节能量,能流密度以及温度。模拟器辐射功率75kW,辐照度峰值超过4250 kW/m²，温度将近3000K。

瑞士保罗谢勒研究所J.Petrasch等用10支15KW短弧氙灯作为光源，每个氙灯均用回转椭球镜进行聚光,将聚光镜汇聚的光线叠加的到一个区域内获得高辐照强度。J.Petrasch 等利用CCD相机及辐照度测试仪对焦平面的辐照度分布进行了测试，焦平面辐射功率50KW，辐射强度成高斯分布，辐照度峰值达到11MW/m²，平均辐照强度为6.8MW/m²。

Daniel s. Codd等研制了低成本太阳光模拟器。该模拟器用7个1.5KW体育场用金属卤化物灯作为光源，并选用原厂配备的标准聚光镜进行一次汇聚，由于该聚光镜杂散光较多，模拟器安装了二次聚光系统。二次聚光系统由六块抛光铝板围成锥形结构，每块铝板的加工成双曲渐近线形状，光线通过铝板的反射汇聚到孔径为380mm的输出面上。输出面辐照度峰值大于60 kW/m²，平均辐照度为45 kW/m²。这种新型设计、高热流的太阳光模拟器来研究熔盐的光学融合和光的吸收性能。

我国于1965年开始研制太阳光模拟器，先后研制了KM2、KM3、KM4和KM6大型空间太阳光模拟器和KFTA小型高精太阳光模拟器，并于2013年开始建设国内*大的空间太阳能模拟器KM8。空间太阳光模拟器的辐射强度较低一般为1670W/m²。

努美科技于2024年为国内高校制造的100KW聚光太阳光模拟器系统，核心区峰值能流密度达到12MW/㎡以上。

国外高辐照度太阳光模拟器技术发展较为成熟，且焦平面功率、辐照度值及最高温度均较高，而国内现有太阳光模拟器主要为平行光全光谱太阳光模拟器，高辐照度太阳光模拟器应用较少，且其设计参数与国际相比存在一定的差距，为满足太阳光高温热利用研究的需求，需设加大对高辐照度太阳光模拟器研发。高辐照太阳光模拟器发展概况