Ein umfassender Leitfaden zur Auswahl von LED-Lichtquellen für Solarspektrumsimulatoren

Ein umfassender Leitfaden zur Auswahl von LED-Lichtquellen für Sonnenspektrum-Simulatoren

Eine vollständige Anleitung zur Auswahl von LED-Lichtquellen für Sonnenspektrum-Simulatoren

Kernauswahlprinzipien: Es gibt keine absolut optimale Lösung. Die Auswahl muss vollständig mit den Geräteklassen (AAA/A/B-Klasse), dem Bestrahlungsbereich, dem Arbeitsabstand, der optischen Architektur, der spektralen Abdeckung und den Anforderungen an den Langzeitbetrieb übereinstimmen. Nachfolgend finden Sie die Schlussfolgerungen zur gezielten Auswahl und detaillierte Aufschlüsselungen für die Kernanforderungen von Sonnensimulatoren, einschließlich des spektralen Anpassungsgrads, der Gleichmäßigkeit der Strahlung, der Langzeitstabilität und der Lichtenergienutzungsrate.

一,Auswahl der Kernverpackung: Keramik 3535 (Einkristall/Doppelkristall) vs. 5050 (Einkristall/Quadkristall)

Zu den wichtigsten zwingenden Anforderungen an Lampenperlen, die in Sonnensimulatoren verwendet werden, gehören ein geringer Wärmewiderstand, eine hohe Leistungsdichte, eine hohe Konstanz bei Wellenlänge und Lichtstrom sowie keine spektrale Verschiebung im Langzeitbetrieb. Keramikverpackungen sind die einzig geeignete Grundlösung (PLCC-Kunststoffverpackungen erfüllen nicht die Anforderungen an UV-Beständigkeit und langfristige Wärmeableitung). Die Auswahlkriterien für die beiden Verpackungsarten lauten wie folgt:
Vergleich der Kernparameter

Spezifikationen	Typischer Leistungsbereich	Typischer Wärmewiderstand	Größe der lichtemittierenden Fläche	Kernvorteile	Kerneinschränkungen
3535 Keramik-Einkristall	1-3W	3-8℃/W	0,8–1,2 mm	Kleine Leuchtfläche, extrem hohe optische Lichtverteilungsgenauigkeit, keine Geisterbilder und hervorragende Leistung bei der Anordnung dichter Arrays	Geringe maximale Leistung pro Einheit, hohe Stromdichte bei gleichem Leistungsniveau und größere Schwankungen der Sperrschichttemperatur.
3535 Keramik-Bikristall	3-6W	5-10℃/W	1,0–1,5 mm	Doppelte Leistung bei kompakter Größe, geringere Stromdichte bei gleichem Leistungsniveau, stabilere Sperrschichttemperatur, ideal für kompakte Designs	Die Wärmeableitungsgrenze ist niedriger als bei 5050, was zu einer geringeren Zuverlässigkeit im Langzeitbetrieb führt.
5050 Keramik-Einkristall	3-5W	2-5℃/W	1,2–1,8 mm	Große Wärmeableitungsfläche, extrem niedriger Wärmewiderstand, stabile Sperrschichttemperatur und hervorragende optische Steuerbarkeit	Die maximale Leistung einer einzelnen Perle ist geringer als die der Vier-Chip-Lösung, sodass für eine großflächige Bestrahlung mehr Lampenperlen erforderlich sind.
5050 Keramik-Quad-Chip	5-20W	3-6℃/W	2,0–2,5 mm	Maximieren Sie die Leistungsdichte bei gleicher Größe mit extrem niedriger Stromdichte pro Chip, mit geringerer Lichtdämpfung, längerer Lebensdauer und hervorragender Gleichmäßigkeit der leuchtenden Oberfläche.	In Strahlengängen mit kollimiertem Licht mit extrem kleinem Winkel kommt es tendenziell zu leichten Geisterbildern, was bestimmte Anforderungen an das optische Design stellt.

Fazit zur präzisen Auswahl

Bevorzugte Lösung: Steady-State-Solarsimulator der Klasse AAA (für Photovoltaik-IV-Tests und hochpräzise Materialcharakterisierung, vollständig konform mit allen Klasse-A-Anforderungen von IEC 60904-9 und ASTM E927)

Priorität: Keramik 5050 Quad-Kristall

Hauptgründe: Der Hauptvorteil von AAA-Geräten liegt in ihrer langfristigen spektralen Stabilität. Das 5050-Gehäuse verfügt über eine größere Wärmeableitungsfläche und einen geringeren Wärmewiderstand, wodurch die Schwankung der Sperrschichttemperatur innerhalb von ±5 °C bleibt. Dies verhindert effektiv eine Rotverschiebung der Wellenlänge und eine Lichtdämpfung, die durch eine steigende Sperrschichttemperatur verursacht wird, und sorgt so für eine konsistente spektrale Anpassung auf lange Sicht. Das Vier-Chip-Design liefert eine höhere Leistung pro Chipeinheit und erfordert weniger Perlen, um die Standardbestrahlungsstärke von 1000 W/㎡ zu erreichen. Es vereinfacht auch das optische Array-Design und erleichtert die Regulierung der Lichtgleichmäßigkeit.

Bevorzugte Lösung: Miniaturisierte, tragbare und transiente Simulatoren sowie Tischgeräte für kleinflächige Bestrahlung (≤100cm²)

Als erste Wahl werden Keramik-3535-Dual-Chip- oder Single-Chip-Chips empfohlen.

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Hauptgründe: Das 3535-Gehäuse zeichnet sich durch eine kleinere Größe und eine höhere Array-Layoutdichte aus, wodurch es für kompakte Gerätestrukturen geeignet ist. Für Szenarien, die eine Bestrahlung aus kurzer Entfernung über eine kleine Fläche erfordern, können einkristalline oder zweikristalline Lampenperlen mit einer winzigen lichtemittierenden Oberfläche Lichtpunkte mit hoher Gleichmäßigkeit ohne hochentwickelte Lichthomogenisierungssysteme erzeugen. Die Dual-Kristall-Lösung liefert auf kompaktem Raum ausreichend Leistung, um den Strahlungsbedarf einer Sonne zu decken.

Ergänzende Auswahlregeln für Einkristall vs. Polykristall

Einkristall: Ausschließlich empfohlen für kollimierte Strahlengänge mit ultraschmalem Strahlwinkel und hochpräziser Fernfeldabbildung. Es verfügt über eine kleine lichtemittierende Oberfläche, eine gleichmäßige Lichtverteilungskurve ohne Geisterbilder und eine hervorragende optische Steuerbarkeit.
Polykristall (Dualkristall/Quadkristall): Ideal für über 90 % der stationären Simulatoranwendungen. Bei gleichem Leistungsniveau weist es eine geringere Stromdichte, eine stabilere Sperrschichttemperatur, eine geringere Lichtdämpfung und eine längere Lebensdauer auf und ist somit die optimale Wahl für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Zuverlässigkeit.

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