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      高輻照太陽光模擬器發展概況

      簡要描述:高輻照太陽光模擬器發展概況,國外高輻照太陽光模擬器技術發展較為成熟,且焦平面功率、輻照度值及最高溫度均較高,而國內現有太陽光模擬器主要為平行光全光譜太陽光模擬器

      • 產品型號:HISS-2
      • 廠商性質:生產廠家
      • 更新時間:2023-09-19
      • 訪  問  量:142
      詳細介紹

      高輻照太陽光模擬器發展概況


      光斑面積1cm-30cm實際上光斑可以做無限大

      光強:10sun-3000sun  

      光源:氙燈或者金屬鹵素燈

      調節:可單燈單獨使用,單獨調節輸出功率,也可一起調節。


      太陽光模擬器最早用于模擬大氣層外表面的空間太陽輻射,為平行光全光譜太陽能模擬器,這種模擬器設計較為復雜,包括聚光系統、光學積分器原件、準直鏡組件、冷卻學系統、光學系統機械結構、電源及控制系統及水冷用于人造衛星等航天器的測試實驗。美國早在1959年開始研制大型空間太陽光模擬器,并進行了改造,用離軸光學系統代替了同軸光學系統,之后,歐空局、日本、俄羅斯、印度等國先后建立了太陽光模擬器并對氙燈點燃技術、積分器形狀和準直鏡加工技術進行了改進。其中,歐空局建立的ESTEC模擬器均勻輻照為中6000mm×5000mm,輻照面不均勻度為±4%、體不均勻度為±6%,光譜為未經過濾光的氙燈光譜,輻照度為1625W/m2,它代表了大型空間太陽模擬器的先進水平。

      太陽光模擬器除用于航天領域外,集聚式太陽光模擬器也用于高溫材料的測試,為模擬太陽能熱發電吸熱器環境提供條件,并為太陽能熱化學研究提供反應所需的光照及溫度環境。

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      瑞士蘇黎世聯邦理工學院D.Hirsch等用200KW高壓氙燈作為光源,采用2D-CPC及其漸開線的橢圓槽式反射器的聚光系統,高壓氙弧燈置于橢圓橫截面的槽式聚光鏡水平軸上,模擬器的焦平面垂直于橢圓的主軸,包含第二個線性焦點。為了保證反射光線的角度在45度范圍內,聚光鏡在距焦平面上9.2cm以下被截斷。系統通過調節目標沿主軸的距離或燈的電功率,來調節能量,能流密度以及溫度。模擬器輻射功率75kW,輻照度峰值超過4250 kW/m2,溫度將近3000K。

      瑞士保羅謝勒研究所J.Petrasch等用1015KW短弧氙燈作為光源,每個氙燈均用回轉橢球鏡進行聚光,將聚光鏡匯聚的光線疊加的到一個區域內獲得高輻照強度。J.Petrasch 等利用CCD相機及輻照度測試儀對焦平面的輻照度分布進行了測試,焦平面輻射功率50KW,輻射強度成高斯分布,輻照度峰值達到11MW/m2,平均輻照強度為6.8MW/m2。


      2011年,瑞士保羅謝勒研究所對原有太陽光模擬器進行了評估和改造,氙燈在長時間使用后最大功率由15KW降低為12.2KW;聚光鏡靠近氙燈的部分表面鍍膜剝落,主要原因是局部熱負荷過大;系統在焦點附近增加了勻光裝置,使焦平面輻照度分布更加均勻。


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      Daniel s. Codd等研制了低成本太陽光模擬器。該模擬器用71.5KW體育場用金屬鹵化物燈作為光源,并選用原廠配備的標準聚光鏡進行一次匯聚,由于該聚光鏡雜散光較多,模擬器安裝了二次聚光系統。二次聚光系統由六塊拋光鋁板圍成錐形結構,每塊鋁板的加工成雙曲漸近線形狀,光線通過鋁板的反射匯聚到孔徑為380mm的輸出面上。輸出面輻照度峰值大于60 kW/m2,平均輻照度為45 kW/m2。這種新型設計、高熱流的太陽光模擬器來研究熔鹽的光學融合和光的吸收性能。


      我國于1965年開始研制太陽光模擬器,先后研制了KM2、KM3、KM4KM6大型空間太陽光模擬器和KFTA小型高精太陽光模擬器,并于2013年開始建設國內*大的空間太陽能模擬器KM8??臻g太陽光模擬器的輻射強度較低一般為1670W/m2。努美科技于2022年為某光熱發電企業制造的65KW聚光式太陽光模擬器系統,最大能流密度≤1MW/m2,光電轉化效率不低于40%。


      國外高輻照度太陽光模擬器技術發展較為成熟,且焦平面功率、輻照度值及最高溫度均較高,而國內現有太陽光模擬器主要為平行光全光譜太陽光模擬器,高輻照度太陽光模擬器應用較少,且其設計參數與國際相比存在一定的差距,為滿足太陽光高溫熱利用研究的需求,需設加大對高輻照度太陽光模擬器研發。高輻照太陽光模擬器發展概況

       


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