led太阳模拟器光学系统与控制系统的研究与设计

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1、分类号密级＾１：冰义《硕：ｔ学位论文题目：ＬＥＤ太阳模拟器光学系统与控制系统的研究与设计ｉ英文并歹ｊ；Ｔｈｅｉｉａｔｉｏｎ题目ｎｖｅｓｔｇａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅｍｆｏｒＬＥＤｓｏｌａｒｉｍｕｌｙｓａ１：ｏｒｓ研巧生；朱孔硕专业：光学工程研巧方向：光电器件与系统导师；李果华指导小组成员：２０１６学位授予日期：年１月４曰答辩委员会主席：张逸新江南大学地址：无锡市證湖大道８００１号二〇—五年十二月

2、巧创性声巧本人多巧所呈交的学位论义是本人在导巧巧导下逢彷的研究王作义取巧的研究成果．尽我巧知．路：了文中特巧加Ｗ椿注和致谢的地方外，论文中不息含其化人经发表或巧写过的巧究成果，也不包含本人々获得江南欠学或其它教育抗构巧学位或巧书巧化用过的材料一巧工作的罔志．与我对本巧《所化的化何贡献均已在论义中作了明确巧说明并表示谢素？签名之＾户．／〇．衣《．：寺Ｗ吹日巧；关饼义使用搬的说巧本学位论文作者完全了解江南欠学有关保留、使巧学位论文的规义：江南大学有化保Ｗ并向目家有关部口或机冉送交论义巧ＪＩ印件和Ｗ金，乂许论义被奎巧和请巧，可

3、议脊李位论文的全部或部分巧客為入有关致振库逢彷接索，可巧采用巧巧、巧印義担描等义制手段保奋、汇学位论义，互本人电子义枯巧内容和化々论义的内《相一致并．保密巧学位论文在解巧后也遵守化规定．签义：导巧签义：日々：摘要巧要一太阳模拟器是种模抵太阳光照射特性的光源装置，广泛应用于光伏、航空等领域。太阳模拟器需要模拟太阳光的福射强度、光谱匹配度和均匀度。由于不受天气影响和辖射稳定的优点，太阳模拟器作为室内光源被广泛应用。本论文所设计的太阳模拟器主要用于太阳电池的测试。太阳模拟器Ｗ固体光源代替传统的发光二极管作为太阳

4、模拟器的光源。固体光源发光二极管具有低电压驱动、稳定性好、寿命长、响应时间短、低碳环保、频谱多样性等优点，并随着单光源功率的不断提高，利用ＬＥＤ作为太阳能模拟器的光源成为可能。本文主要从太阳模拟器的光学系统和控制系统两个方面进行了研究。详细探讨了利用不同波长的ＬＥＤ实现国家和国际标准中规定的Ａ级太阳模拟器光学系统和控制系统的设计■。在对太阳模拟器的光谱匹配研究中，详细讨论了如何选择ＬＥＤ峰值波长及发光二４００ｎｍ＾ｌｌ极管结构。在国家和国际标准中，将太阳模拟器００ｎｍ全波段的光谱福照度分布划分成六个部分，并规定了六个波段内的光谱

5、辖照度分布占全波段光谱箱照度的百分比照度的划分一，根据光谱福，课题中依次选取十种峰值波长的大功率ＬＥＤ作为ＬＥＤ太阳模拟器的光源。在光谱匹配中，首先根据标准计算得到各类ＬＥＤ需要在有效福照面上的光谱福照度，然后调整各类ＬＥＤ的驱动电流依次达到有效福照面上的标准箱照度，达到全波段的光谱匹配。在ＬＥＤ太阳模拟器的光学系统设计过程中，首先进巧ＬＥＤ光源阵列的排列设计，ｒｏ的仿真优化一然后进行光学软件Ｔｒａｃｅｐ，得到十类ＬＥＤ光源在福照面上各自的福照度情况，总，最后分析照度分布情况结得到賴照不均匀度的优化方法。通过软件的仿真模拟指导实验

6、的设计，得到局部驱动ＬＥＤ光源的控制方法。光学系统采用两次聚光的一方法，然后是采用高反射率材料的反射腔二，首先是小角度ＬＥＤ封装透镜的次聚光，次聚光。通过软件的仿真模拟，得到反射腔的长度为１５０ｍｍ。控制系统采用降压稳流模块作为ＬＥＤ的驱动电源，并且可Ｗ通过软件控制ＬＥＤ的光强。在辖照不均匀度的实验测试中，采用晶珪太阳电池作为探测器，并将有效辖照面１６０ｍｍＸ１６０ｍｍ划分为６４个区域进行测试，测试结果显示ＬＥＤ太阳模拟器的辖照不均匀度达到Ａ级标准。ＬＥＤ太阳模拟器的福照不均匀度为１．６１％，箱照不稳定度为０．５６％。最后还搭建了太阳电池

7、伏安特性测试系统，自己编写了测试软件，实现了对太阳电池的各项参数的测试。关巧词：ＬＥＤ太阳模拟器；ＡＭ１．５；光谱匹配；Ｔｒａｃｅｐｒｏ；福照不均匀度：辖照不稳定度ＩＡｂｓ化ａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔｌｉｍｕｌｉｋｉｎｄｏｆｌｉｈｉｎｉｃｈｓｉｎｕｌｉｉＳｏａｒＳａ化ｒｓａｇｔｓｏｕｒｃｅｓ仔ｕｍｅｎｔｗｈｉａｔｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｔｃｓｏｆｉｓｏｌａｒｌｉｇｈｔｉｒｒａｄｉａｔｉｏｉ％ａｎｄｉｓｗｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｈｏｌｘｗｏｌｔａｉｃａｖｉａｔｉｏ

8、ｎａｎｄｓｏｏｎ．