合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法技術

本發明專利技術合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，涉及專用于光譜學的光源裝置，是用高斯光譜代替LED發光單元的光譜，是用六種光源產生六種高斯光譜，經過反射鏡反射合成得到全波段匹配太陽模擬器光譜，該全波段匹配太陽模擬器光譜在AM1.5G標準中的每一個波段光譜輻照度百分比與AM1.5G標準全波段完全匹配，即該合成光譜與AM1.5G標準中每一個波段光譜輻照度所占整個六個波段總光譜輻照度的百分比完全相同，該方法克服了現有技術所采用的合成光譜與AM1.5G標準中光譜失配度偏差的缺陷。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術的技術方案涉及專用于光譜學的光源裝置，具體地說是合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法。
技術介紹
太陽模擬器是采用現有人們制備的可控光源，例如汞燈、氙燈、鹵素燈以及發光二極管(LED)等，經過光波的變換以及合成，達到太陽發光的效果。太陽模擬器的出現為全天候及任意位置需要太陽照射條件下的實驗提供了模擬太陽光源，在光伏太陽電池發電的性能檢查、植物的生長、半導體芯片老化以及醫療保健等領域得到了應用。在實現太陽模擬器中，能夠與太陽光譜匹配是關鍵，為此出現了AM1.5G標準、AM1.5D標準和AM0標準，并且定義太陽模擬器分為A、B和C三個級別。在發光二極管(LED)的出現后，采用了不同數量的LED來合成太陽模擬器的光譜，LED固體光源的太陽模擬成為研究的方向。CN104457981A公開了一種新穎的LED太陽模擬器光譜匹配方案，其采用五種LED來合成太陽模擬器光譜，但是其存在合成光譜與AM1.5G標準中光譜失配度偏差的缺陷，需要進一步地減小光譜失配度。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：提供合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，是用高斯光譜代替LED發光單元的光譜，是用六種光源產生六種高斯光譜，經過反射鏡反射合成得到全波段匹配太陽模擬器光譜，該全波段匹配太陽模擬器光譜在AM1.5G標準中的每一個波段光譜輻照度百分比與AM1.5G標準全波段完全匹配，即該合成光譜與AM1.5G標準中每一個波段光譜輻照度所占整個六個波段總光譜輻照度的百分比完全相同，該方法克服了現有技術所采用的合成光譜與AM1.5G標準中光譜失配度偏差的缺陷。本專利技術解決該技術問題所采用的技術方案是：合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，使用高斯光譜代替LED光譜，用六種光源產生六種高斯光譜，該六種高斯光譜的中心波長分別落在根據AM1.5G標準的全波段400nm～1100nm中被劃分成的第一波段400nm～500nm、第二波段500nm～600nm、第三波段600nm～700nm、第四波段700nm～800nm、第五波段800nm～900nm和第六波段900nm～1100nm這六個波段的中間位置，即上述六種高斯光譜是中心波長分別為450nm、550nm、650nm、750nm、850nm和1000nm，將上述六種高斯光譜經過反射鏡聚焦實現光譜的合成得到全波段匹配太陽模擬器光譜，該全波段匹配太陽模擬器光譜在AM1.5G標準的六個波段中的光譜輻照度所占整個六個波段總光譜輻照度的百分比與AM1.5G標準完全匹配，光譜失配度為0。上述合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，所述六種高斯光譜的標準偏差分別為60nm、60nm、60nm、60nm、60nm和120nm。上述合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，所述六種高斯光譜的幅度分別為1.238W/m2/nm、0.941W/m2/nm、0.999W/m2/nm、0.669W/m2/nm、0.527W/m2/nm和0.581W/m2/nm。上述合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，所用的光源和反射鏡是本領域公知的設備部件，由公知途徑獲得；六種高斯光譜經過反射鏡聚焦的方式是本領域的技術人員所能掌握的。本專利技術的有益效果是：與現有技術相比，本專利技術的突出的實質性特點和顯著進步如下：(1)現有技術中，滿足AM1.5G標準的A級太陽模擬器的光譜匹配度75％下限和125％上限的范圍，而本專利技術合成的全波段匹配太陽模擬器光譜的光譜匹配度100％，與AM1.5G標準中全波段完全匹配。(2)現有技術中采用了認為在400nm～700nm均勻分布的白光LED，而本專利技術采用高斯光譜模型，調整光譜匹配更靈活。(3)現有技術中，在700nm～900nm、800nm～900nm和900nm～1100nm采用單一譜線較窄的LED光譜匹配，所合成的光譜在這三個波段的邊界會較大變化，而本專利技術方法采用六種高斯光譜的半寬分別為對應波段寬度的1.4倍，每種高斯光譜覆蓋對應該波段外，還延伸到近鄰的波段，本專利技術合成的全波段匹配太陽模擬器光譜更平滑。(4)現有技術中，調節了400nm～600nm光譜匹配后，再調節在600nm～700nm光譜匹配，最后分別調節700nm～900nm、800nm～900nm和900nm～1100nm光譜匹配，而本專利技術方法采用六種高斯光譜在400nm～1100nm中整體實現光譜匹配，更加方便快捷。(5)現有技術中，700nm～900nm、800nm～900nm和900nm～1100nm的LED會不交疊，本專利技術方法中采用的六種高斯光譜，每一種高斯光譜對其中心波長所在的波段中產生主要的光譜輻照度，也會對該波段相鄰的波段中產生一定的光譜輻照度，但是對于更遠的波段中產生的光譜輻照度已經很小，有利于實現合成全波段匹配太陽模擬器光譜。(6)本專利技術采用AM1.5G標準作為太陽模擬器進行計算，同樣的方法可以推廣到AM1.5D標準，具有通用性。本專利技術所具有的突出的實質性特點和顯著的進步在下面的具體實施方式中得到進一步說明。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1為本專利技術方法用六種光源產生六種高斯光譜進行光譜合成的示意框圖。圖2為本專利技術方法的六種高斯光譜與其合成的全波段匹配太陽模擬器光譜之間關系的λ-I曲線圖。圖3為本專利技術方法所產生的全波段匹配太陽模擬器光譜與AM1.5G標準光譜比較的λ-I曲線圖。圖中，101.產生第一種高斯光譜的光源，102.產生第二種高斯光譜的光源，103.產生第三種高斯光譜的光源，104.產生第四種高斯光譜的光源，105.產生第五種高斯光譜的光源，106.產生第六種高斯光譜的光源，107.反射鏡，S.合成光譜接收點，201.第一種高斯光譜，202.第二種高斯光譜，203.第三種高斯光譜，204.第四種高斯光譜，205.第五種高斯光譜，206.第六種高斯光譜，207.全波段匹配太陽模擬器光譜，301.AM1.5G標準光譜；圖中，坐標單位的含義是：λ為輻射波長，μm為波長單位，I為光譜輻照度，W/m2/nm為光譜輻照度的單位。具體實施方式圖1所示實施例顯示用六種光源產生六種高斯光譜進行光譜合成的方法，用六種光源產生六種高斯光譜，分別是：產生第一種高斯光譜的光源101，產生第二種高斯光譜的光源102，產生第三種高斯光譜的光源103，產生第四種高斯光譜的光源104，產生第五種高斯光譜的光源105，產生第六種高斯光譜的光源106，上述六種光源產生的六種高斯光譜經過反射鏡107聚焦在合成光譜接收點S，實現光譜的合成。圖2所示實施例表明，第一種高斯光譜201的中心波長λ01＝450nm，標準偏差σ1＝60nm，幅度A1＝1.238W/m2/nm；第二種高斯光譜202的中心波長λ02＝550nm，標準偏差σ2＝60nm，幅度A2＝0.941W/m2/nm；第三種高斯光譜203的中心波長λ03＝650nm，標準偏差σ3＝60nm，幅度A3＝0.999W/m2/nm；第四種高斯光譜204的中心波長λ04＝750nm，標準偏差σ4＝60nm，幅度A4＝0.669W/m2/nm；第五種高斯光譜205的中心波長λ05＝850nm，標準偏差σ5＝60nm，幅度A5＝0.527W/m2/n本文檔來自技高網...

【技術保護點】
合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，其特征在于：使用高斯光譜代替LED光譜，用六種光源產生六種高斯光譜，該六種高斯光譜的中心波長分別落在根據AM1.5G標準的全波段400nm～1100nm中被劃分成的第一波段400nm～500nm、第二波段500nm～600nm、第三波段600nm～700nm、第四波段700nm～800nm、第五波段800nm～900nm和第六波段900nm～1100nm這六個波段的中間位置，即上述六種高斯光譜是中心波長分別為450nm、550nm、650nm、750nm、850nm和1000nm，將上述六種高斯光譜經過反射鏡聚焦實現光譜的合成得到全波段匹配太陽模擬器光譜，該全波段匹配太陽模擬器光譜在AM1.5G標準的六個波段中的光譜輻照度所占整個六個波段總光譜輻照度的百分比與AM1.5G標準完全匹配，光譜失配度為0。

【技術特征摘要】
1.合成全波段匹配太陽模擬器光譜的方法，其特征在于：使用高斯光譜代替LED光譜，用六種光源產生六種高斯光譜，該六種高斯光譜的中心波長分別落在根據AM1.5G標準的全波段400nm～1100nm中被劃分成的第一波段400nm～500nm、第二波段500nm～600nm、第三波段600nm～700nm、第四波段700nm～800nm、第五波段800nm～900nm和第六波段900nm～1100nm這六個波段的中間位置，即上述六種高斯光譜是中心波長分別為450nm、550nm、650nm、750nm、850nm和1000nm，將上述六種高斯光譜經過反射鏡聚焦實現光譜的合成得到全波段匹配太陽模擬器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙紅東，楊志明，王敬，朱勝銀，
申請(專利權)人：河北工業大學，
類型：發明
國別省市：天津;12