LED 太阳能模拟器：用于匹配 AM1.5 太阳光谱的多波长阵列

太阳能模拟器通过重现阳光的光谱、强度与均匀性，使光伏（PV）电池和材料能够在受控、可重复的条件下完成测试。LED 太阳能模拟器通过将多个 LED（发光二极管）波长组合成可调阵列，在约 300–1200 nm 范围内（若需完整光谱匹配分级则延伸至 SWIR 短波红外）逼近标准 AM1.5G 参考光谱。与传统模拟器所用的氙弧灯相比，LED 可实现逐通道光谱控制、更长的使用寿命、即开即稳的输出以及无需灯管预热——这正是 LED 如今主导新型光伏测试设备的原因。性能依据 IEC 60904-9 从三个维度分级（光谱匹配、空间均匀性、时间稳定性），形成常见的 A/B/C 等级，三项全优则为"AAA"。

光谱波段	在模拟器中的作用	Tech-led LED 产品
紫外（UV，350–400 nm）	AM1.5 短波端；紫外耐久性测试	UV LED（365 nm / 405 nm）
可见光（400–700 nm）	太阳辐照度主体；硅基光伏响应	可见光 LED
近红外（NIR，700–1100 nm）	硅电池响应拖尾；光谱匹配关键	红外 / 近红外 LED
短波红外（SWIR，1100–1700 nm）	延伸叠层/薄膜电池的匹配范围	SWIR LED

LED 太阳能模拟器的工作原理

AM1.5G 光谱是标准地面参考光谱：定义气团条件下到达地面的阳光，归一化至 1000 W/m²（"一个太阳"）。该光谱并非平坦——其强度从可见光段上升，在绿红波段达到峰值，随后穿越近红外时因大气吸收而逐渐衰减，并形成特征性吸收凹陷。

LED 模拟器通过组合多个窄带 LED 通道重现上述光谱形状——每个通道在其波段内贡献能量——并调节各通道驱动电流，使叠加输出逐波段匹配参考光谱。由于每个通道均可独立控制，光谱可进行调谐、调光，甚至调制以模拟不同条件（云遮、不同时段、AM0 空间光谱）。阵列经过布局与匀光处理，以在测试面上实现空间均匀性，并由稳定的恒流驱动电路保证时间稳定性——这正是其余两项分级指标。

应用场景

光伏电池与组件测试

这是最主要的应用。模拟器在标准一太阳照度下测量电池或组件的效率、I-V 曲线、填充因子和温度系数。准确的光谱匹配至关重要，因为电池响应具有波长依赖性——模拟器的光谱偏蓝或偏红都会引入效率测量偏差。多结和叠层电池对此要求更为严格，因为每个子电池响应不同波段，这正是宽光谱 LED 阵列（紫外至短波红外）的用武之地。

材料耐久性与老化测试

涂层、纺织品、聚合物和塑料暴露于模拟阳光下，以评估紫外耐受性、色牢度及热 / 光老化性能。光谱中的紫外与近红外（NIR）部分驱动了大部分降解测试。

太阳能系统与组件验证

完整系统——面板、逆变器、电池——在动态高强度光照下进行压力测试，在现场部署前验证各条件下的响应表现。

标准与光谱匹配等级

LED 太阳能模拟器依据 IEC 60904-9（以及相关的 ASTM E927 和 JIS C 8912）从三项独立指标进行分级：

• 光谱匹配 — 输出在规定波长区间内与 AM1.5G 的符合程度。
• 空间不均匀性 — 测试面上辐照度的均匀程度。
• 时间不稳定性 — 输出随时间的稳定程度。

每项指标各评定 A、B 或 C 级，因此顶级模拟器为"AAA"（三项全部达到 A 级）。得益于 LED 单个通道可微调以填充或拉平各波段区间，Class A 光谱匹配比固定光谱的氙灯更易实现；恒流驱动也使时间稳定性轻松达标。

LED 取代氙弧灯的原因

对比因素	LED 模拟器	氙弧灯
光谱控制	逐通道可调	固定光谱，含强氙气特征峰（需滤光）
使用寿命	20,000–50,000+ 小时	约 1,000–2,000 小时（灯管）
预热 / 稳定性	即开即稳	需预热；随灯管老化产生漂移
调制能力	快速逐通道调光	受限
光谱峰值	平滑可构建	尖锐近红外氙气谱线导致匹配失真

Tech-led 供应用于构建多波长模拟器阵列的 UV、可见光、红外 / 近红外 和 SWIR LED 发射器。如需元器件选型、规格书及样品，请联系 Tech-led 工程团队。

常见问题

什么是太阳能模拟器？

太阳能模拟器是一种重现阳光（光谱、强度与均匀性）的装置，使光伏电池和材料能够在受控、可重复的条件下完成测试，而无需依赖变化无常的真实阳光。其目标是在一个太阳强度（1000 W/m²）下重现标准 AM1.5G 参考光谱。

LED 太阳能模拟器如何重现阳光？

通过组合多个涵盖紫外至近红外（以及用于完整分级的 SWIR 短波红外）的窄带 LED 通道，并平衡各通道输出，使叠加光谱逐波段匹配 AM1.5G 参考光谱。独立通道控制支持调谐、调光和动态条件模拟。

什么是 AM1.5 光谱？

AM1.5G（"气团 1.5，全局"）是标准地面太阳参考光谱——阳光穿过 1.5 个大气层后到达地面，归一化至 1000 W/m²。光伏电池的额定参数即以此光谱为基准，因此模拟器的任务就是匹配它。

太阳能模拟器 A、B、C 等级是什么？

依据 IEC 60904-9，模拟器从三项指标进行分级——光谱匹配、空间不均匀性和时间不稳定性——各评定 A、B 或 C 级。三项全部达到 A 级的模拟器称为"AAA"，为最高等级。由于单个 LED 通道可微调，LED 模拟器更易达到 Class A 光谱匹配。

为什么太阳能模拟器用 LED 而非氙灯？

LED 可实现逐通道光谱控制（主动构建 AM1.5 形状，而非过滤固定光谱），寿命达 20,000–50,000+ 小时（氙灯约 1,000–2,000 小时），即开即稳无需预热，且支持快速调制。氙灯存在尖锐近红外特征峰导致匹配失真，并随老化产生漂移。

LED 太阳能模拟器需要哪些波长？

需要覆盖整个太阳光谱：紫外（约 350–400 nm）、全可见光范围（400–700 nm）以及近红外（700–1100 nm，对应硅电池响应），并延伸至 SWIR 短波红外（1100–1700 nm）以满足完整 IEC 光谱匹配分级要求，以及响应范围超出硅基极限的叠层 / 薄膜电池需求。

LED 太阳能模拟器能测试多结电池吗？

可以——这正是其关键优势。多结和叠层电池各子电池响应不同波段，因此跨整个范围的光谱匹配至关重要。宽光谱 LED 阵列（紫外至短波红外）配合逐通道控制，可精确平衡各子电池所需的各波段能量。

相关指南

• 工业紫外 LED 指南 — 光谱的紫外部分
• SWIR LED 照明指南 — 将光谱匹配延伸至硅基范围之外
• LED 波长指南：从紫外到红外 — 完整光谱图谱
• 机器视觉光源 — 相关多波长照明应用

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