Una guía completa para la selección de la fuente de luz LED para los simuladores del espectro solar

Una guía completa para la selección de fuentes de luz LED para simuladores de espectro solar

Principios básicos de selección: no existe una solución óptima absoluta. La selección deberá coincidir plenamente con los grados del equipo (grado AAA/A/B), área de irradiación, distancia de trabajo, arquitectura óptica, cobertura espectral y requisitos de operación a largo plazo. A continuación se muestran las conclusiones de la selección específica y los desgloses detallados de los requisitos principales de los simuladores solares, incluido el grado de coincidencia espectral, la uniformidad de la irradiación, la estabilidad a largo plazo y la tasa de utilización de la energía luminosa.

一,Selección de embalaje principal: Cerámica 3535 (cristal único/cristal doble) frente a 5050 (cristal único/cristal cuádruple)

Los requisitos básicos obligatorios para las lámparas utilizadas en los simuladores solares incluyen baja resistencia térmica, alta densidad de potencia, alta consistencia en la longitud de onda y el flujo luminoso, y ningún cambio espectral durante el funcionamiento a largo plazo. Los envases cerámicos son la única solución básica adecuada (los envases de plástico PLCC no cumplen los requisitos de resistencia a los rayos UV y disipación de calor a largo plazo). Los criterios de selección para los dos tipos de embalaje son los siguientes:
Comparación de parámetros básicos

Presupuesto	Rango de potencia típico	Resistencia térmica típica	Tamaño de la superficie emisora de luz	Ventajas principales	Limitaciones principales
3535 Cerámica Monocristal	1-3W	3-8℃/W	0,8-1,2 mm	Pequeña superficie luminosa, precisión de distribución de luz óptica extremadamente alta, sin imágenes fantasma y excelente rendimiento de disposición de matriz densa	Baja potencia máxima por unidad, alta densidad de corriente al mismo nivel de potencia y mayor fluctuación de temperatura de unión.
3535 Bicristal Cerámico	3-6W	5-10℃/W	1,0-1,5 mm	Potencia duplicada en tamaño compacto, menor densidad de corriente con el mismo nivel de potencia, temperatura de unión más estable, ideal para diseños compactos	El límite de disipación de calor es inferior al de 5050, lo que reduce la confiabilidad durante el funcionamiento a largo plazo.
5050 Cerámica Monocristal	3-5W	2-5℃/W	1,2-1,8 mm	Gran área de disipación de calor, resistencia térmica extremadamente baja, temperatura de unión estable y excelente controlabilidad óptica	La potencia máxima de una sola perla es menor que la de la solución de cuatro chips, por lo que se requieren más perlas de lámpara para la irradiación de áreas grandes.
Chip cuádruple de cerámica 5050	5-20W	3-6℃/W	2,0-2,5 mm	Maximice la densidad de potencia en el mismo tamaño con una densidad de corriente extremadamente baja por chip, con menor atenuación de la luz, mayor vida útil y excelente uniformidad de la superficie luminosa.	En los caminos ópticos con luz colimada de ángulo ultrapequeño tienden a producirse ligeras imágenes fantasma, lo que impone ciertos requisitos al diseño óptico.

Conclusión sobre la selección precisa

Solución preferida: Simulador solar de estado estacionario Clase AAA (para pruebas fotovoltaicas IV y caracterización de materiales de alta precisión, que cumple plenamente con todos los requisitos de Clase A de IEC 60904-9 y ASTM E927)

Prioridad: Cerámica 5050 Quad-Crystal

Razones principales: La ventaja clave de los equipos de grado AAA radica en su estabilidad espectral a largo plazo. El paquete 5050 presenta un área de disipación de calor más grande y una resistencia térmica más baja, lo que mantiene la fluctuación de la temperatura de la unión dentro de ±5°C. Esto previene eficazmente el desplazamiento al rojo de la longitud de onda y la atenuación luminosa causada por el aumento de la temperatura de la unión, lo que garantiza una coincidencia espectral constante a largo plazo. El diseño de cuatro chips ofrece mayor potencia por unidad de chip, lo que requiere menos perlas para lograr la irradiancia estándar de 1000 W/㎡. También simplifica el diseño óptico del conjunto y facilita la regulación de la uniformidad de la luz.

Solución preferida: Simuladores miniaturizados, portátiles y transitorios, así como dispositivos de escritorio para irradiación de áreas pequeñas (≤100 cm²)

Se recomiendan como primera opción los chips cerámicos 3535 de doble chip o de un solo chip.

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Razones principales: el paquete 3535 presenta un tamaño más pequeño y una mayor densidad de diseño de matriz, lo que lo hace adecuado para estructuras de dispositivos compactos. Para escenarios que requieren irradiación a corta distancia en un área pequeña, las perlas de lámpara de cristal único o doble con una pequeña superficie emisora de luz pueden producir puntos de luz con alta uniformidad sin sistemas sofisticados de homogeneización de la luz. La solución de doble cristal ofrece suficiente energía en un espacio compacto para cumplir con el requisito de irradiancia de 1 sol.

Reglas de selección suplementarias para monocristal frente a policristal

Monocristal: Recomendado exclusivamente para trayectorias ópticas colimadas con un ángulo de haz ultraestrecho e imágenes de campo lejano de alta precisión. Tiene una pequeña superficie emisora de luz, una curva de distribución de luz suave sin imágenes fantasma y una excelente controlabilidad óptica.
Policristal (doble cristal/cuádruple cristal): ideal para más del 90 % de las aplicaciones de simuladores de estado estacionario. Al mismo nivel de potencia, tiene una densidad de corriente más baja, una temperatura de unión más estable, una atenuación de la luz reducida y una vida útil más larga, lo que constituye la opción óptima para equilibrar rendimiento y confiabilidad.

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