在新能源與材料科學(xué)高速發(fā)展的今天，太陽(yáng)光模擬器作為精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)太陽(yáng)光譜的核心設(shè)備，正成為多領(lǐng)域技術(shù)突破的關(guān)鍵助力。LuminBox核心產(chǎn)品3A AAA 級(jí)太陽(yáng)光模擬器，已深度融入光伏效率優(yōu)化、智能汽車光感測(cè)試、航空航天環(huán)境模擬等關(guān)鍵場(chǎng)景。本文將聚焦太陽(yáng)光模擬器的核心評(píng)價(jià)體系——AAA 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，解析其技術(shù)內(nèi)涵與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，揭示如何以精準(zhǔn)光源驅(qū)動(dòng)科研突破與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

太陽(yáng)光模擬器的AAA級(jí)標(biāo)準(zhǔn)由 ASTM、IEC 和 JIS 等管理機(jī)構(gòu)制定，用于確定太陽(yáng)光模擬器設(shè)備照明的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。管轄太陽(yáng)光模擬的具體標(biāo)準(zhǔn)是JIS-C8912、IEC 60904-9 和 ASTM-E927-10。“AAA級(jí)”是標(biāo)準(zhǔn)中三個(gè)不同參數(shù)的簡(jiǎn)寫，分別表示A 級(jí)光譜匹配、A 級(jí)空間均勻性和A 級(jí)時(shí)間穩(wěn)定性。

雖然 ASTM、IEC 和 JIS 標(biāo)準(zhǔn)略有差異，但每個(gè)等級(jí)重疊的最低要求如下表所示：

太陽(yáng)光模擬器的等級(jí)最低要求

A 級(jí)光譜匹配

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光譜匹配評(píng)估的波段劃分示意圖

光譜匹配是衡量太陽(yáng)光模擬器輸出與目標(biāo)光譜之間準(zhǔn)確度的指標(biāo)，通過(guò)比較特定波長(zhǎng)波段內(nèi)產(chǎn)生的光量與標(biāo)準(zhǔn)光譜的量來(lái)評(píng)估，然而，在不同環(huán)境中進(jìn)行的研究各自具有不同的光譜分布。為了計(jì)算太陽(yáng)光模擬器與AM1.5G 光譜的光譜匹配度，將 400 nm – 1100 nm 區(qū)域劃分為六個(gè)波長(zhǎng)波段。每個(gè)波段必須包含 400 nm 至 1100 nm 之間總積分輻照度的特定百分比。

光譜匹配度(SM) 的計(jì)算公式為：測(cè)量區(qū)間內(nèi)實(shí)際輻照度百分比除以所需輻照度百分比。根據(jù)該公式獲得的光譜匹配度值，太陽(yáng)光模擬器在光譜匹配方面可被分類為A 級(jí)、B 級(jí)或 C 級(jí)。A 級(jí)光譜匹配要求人工光源與每個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)光譜之間的比例因子在0.75 – 1.25 之間。

A 級(jí)空間均勻性

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空間均勻性描述輻照度在一個(gè)區(qū)域上的分布和一致性，根據(jù)一個(gè)區(qū)域內(nèi)最大和最小輻照度值的差值計(jì)算得出?？臻g均勻性對(duì)于確保整個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域光線均勻分布至關(guān)重要。A 級(jí)要求空間非均勻性小于2%。

為了量化太陽(yáng)光模擬器的空間非均勻性，需要測(cè)繪測(cè)試區(qū)域內(nèi)模擬器光束的輻照度。將測(cè)試區(qū)域劃分為測(cè)量點(diǎn)網(wǎng)格，并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中提供的以下公式計(jì)算非均勻性（以百分比表示）：

測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量取決于測(cè)試區(qū)域的大小和所使用的標(biāo)準(zhǔn)。

(注：不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試網(wǎng)格的定義和面積可能不同，ASTM E927 要求對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，如 30cm x 30cm 或直徑 30cm 圓內(nèi)的非均勻性 ≤2% 才算 A 級(jí)。)

A 級(jí)時(shí)間穩(wěn)定性

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不同光源的時(shí)間穩(wěn)定性對(duì)比圖

時(shí)間穩(wěn)定性體現(xiàn)光輸出的持續(xù)一致性。傳統(tǒng)光源（如氙燈、金屬鹵化物燈、鎢絲燈）存在光譜漂移和強(qiáng)度波動(dòng)，而LED 技術(shù)穩(wěn)定性更優(yōu)、壽命更長(zhǎng)。不同光源在時(shí)間尺度上表現(xiàn)差異明顯：

分鐘級(jí)：氙燈、金屬鹵化物燈穩(wěn)定性低，LED 穩(wěn)定；

亞秒級(jí)：氙燈表現(xiàn)較好，金屬鹵化物燈極不穩(wěn)定，LED 始終穩(wěn)定。

時(shí)間穩(wěn)定性通過(guò)短期不穩(wěn)定性（STI）和長(zhǎng)期不穩(wěn)定性（LTI）衡量：

STI與電流-電壓 (I-V) 測(cè)量期間數(shù)據(jù)集（輻照度、電流、電壓）的采樣時(shí)間有關(guān)。關(guān)注毫秒至分鐘級(jí)波動(dòng)（如I-V 曲線測(cè)試中的實(shí)時(shí)穩(wěn)定性）；

LTI與關(guān)注的時(shí)間段有關(guān)。（如I-V 測(cè)量中整個(gè) I-V 曲線所需的時(shí)間）。確定輻照度的時(shí)間不穩(wěn)定性（百分比）時(shí)使用以下公式：

隨著LED 技術(shù)的成熟與光學(xué)系統(tǒng)的迭代升級(jí)，現(xiàn)代太陽(yáng)光模擬器正突破傳統(tǒng)光源的局限性，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室中對(duì)微納材料的精密表征，還是工業(yè)場(chǎng)景下對(duì)整艙設(shè)備的耐候性測(cè)試，符合AAA 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的光源都在推動(dòng)著跨領(lǐng)域研究向高效化、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)。

Luminbox3A AAA 級(jí)太陽(yáng)光模擬器

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Luminbox 3A AAA 太陽(yáng)光模擬器采用先進(jìn)光束準(zhǔn)直技術(shù)與高均勻光斑設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)AM1.5G太陽(yáng)光譜，輻照輸出穩(wěn)定，為實(shí)驗(yàn)室提供高效可靠的光照測(cè)試解決方案。

AAA級(jí)性能：光譜匹配度符合IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)AAA級(jí)，可達(dá)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)精度；

長(zhǎng)效穩(wěn)定：優(yōu)化光源設(shè)計(jì)大幅降低維護(hù)頻率，減少校準(zhǔn)與停機(jī)時(shí)間，提升實(shí)驗(yàn)效率；

應(yīng)用場(chǎng)景：可選配光學(xué)濾鏡，靈活模擬室內(nèi)外日光環(huán)境，滿足多元測(cè)試需求。

從材料光催化效率的精準(zhǔn)評(píng)測(cè)，到航天器極端光照環(huán)境的地面復(fù)現(xiàn)，AAA 級(jí)太陽(yáng)光模擬器的技術(shù)嚴(yán)苛性貫穿科研與產(chǎn)業(yè)全鏈條。LuminBox憑借對(duì)LED 光源動(dòng)態(tài)調(diào)控、光學(xué)系統(tǒng)精密設(shè)計(jì)的核心優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)光譜匹配、空間均勻性的超嚴(yán)苛指標(biāo)，重新定義高效測(cè)試體驗(yàn)。為行業(yè)提供從單光源到全場(chǎng)景的定制化解決方案。