¿Cómo la lámpara de simulación solar de la Serie P&X garantiza la precisión del punto de luz a través de la estabilidad estructural?

Como dispositivo clave para probar dispositivos de respuesta fotovoltaica, fotocatalítica y fotoeléctrica, la función central de la lámpara de simulación solar es reproducir el espectro solar y emitir una mancha de luz estable. Sin embargo, los sistemas de fuente de luz tradicionales a menudo hacen que los componentes ópticos se cambien debido a la vibración mecánica (como el manejo de equipos, la vibración de la mesa de laboratorio) o los cambios de temperatura (como el aumento de la temperatura ambiente, el calentamiento de la fuente de luz), lo que a su vez causa problemas como la distorsión de la mancha de luz y la reducción de la uniformidad. La serie P&X resuelve este punto de dolor de la industria desde la raíz a través del diseño fijo integrado del reflector y la lente, proporcionando garantía confiable para pruebas ópticas de alta precisión.

La ventaja central del diseño fijo integrado
La serie P&X utiliza aleación de aluminio de grado de aviación como material principal del soporte fijo. El módulo de su joven (rigidez) es 40% más alto que el de la aleación de aluminio ordinaria, lo que puede resistir efectivamente la deformación causada por la vibración mecánica. Al mismo tiempo, la superficie del soporte está recubierta con un recubrimiento de cerámica con un bajo coeficiente de expansión térmica (CTE), de modo que el valor general de CTE se controla dentro de 2.5 × 10⁻⁶/℃, que es mucho más bajo que el CTE de vidrio óptico (7 × 10⁻⁶/℃), lo que reduce los cambios dimensionales causados ​​por los cambios de temperatura.

Los anillos de fijación de la lente y el reflector están hechos de aleación de titanio, que tiene una mejor resistencia y rigidez que el acero inoxidable tradicional, y a través del procesamiento de precisión, la planitud de la superficie de contacto con el elemento óptico se garantiza que sea ≤0.01 mm, evitando la desviación óptica causada por el estrés de ensamblaje.

El soporte fijo adopta una estructura de armadura, y la distribución de tensión de los nodos clave se optimiza a través del análisis de elementos finitos (FEA), lo que aumenta la rigidez general en un 30%. En la prueba de vibración, la estructura puede resistir el impacto de la aceleración de 10 g, y el desplazamiento del elemento óptico es ≤0.02 mm, que es mucho más alto que el estándar de la industria de 0.1 mm.

Además, la conexión entre el soporte y el elemento óptico adopta un diseño de "soporte flotante de tres puntos", lo que permite que el elemento se mueva ligeramente en una dirección específica durante la expansión y contracción térmica, mientras mantiene la precisión de posicionamiento a través de la precarga elástica. Este diseño no solo evita la concentración de estrés causada por una conexión rígida, sino que también garantiza la estabilidad en el uso a largo plazo.

La generación de calor a partir de fuentes de luz es el factor principal que causa cambios de temperatura. La serie P&X integra un disipador de calor de grafeno de alta conductividad térmica en la parte posterior de la fuente de luz, y coopera con un sistema de enfriamiento de agua circulante para controlar la fluctuación de temperatura de la fuente de luz dentro de ± 1 ° C. Al mismo tiempo, el interior del soporte se llena con material de aislamiento de aerogel para bloquear la conducción de calor al elemento óptico, de modo que el gradiente de temperatura de la lente y el reflector es ≤0.5 ° C/cm.

Para compensar aún más la deformación térmica, el soporte adopta una estructura de compensación bimetálica. Cuando la temperatura aumenta, la hoja de compensación ajusta automáticamente el espacio del anillo de fijación para compensar los cambios dimensionales causados ​​por la expansión térmica. Los experimentos han demostrado que esta tecnología puede reducir la compensación de elementos ópticos en un 60%.

Ruta de implementación de tecnología: control de proceso completo desde el diseño hasta la verificación
Los anillos de fijación de la lente y el reflector se fabrican mediante un centro de mecanizado CNC (CNC), con una rugosidad de la superficie RA≤0.4 μm, asegurando que no haya deformación microscópica en la superficie de contacto con el elemento óptico. Durante el proceso de ensamblaje, el interferómetro láser monitorea la planitud y el paralelismo de los componentes en tiempo real, y se alarma automáticamente cuando la desviación excede 0.005 mm.

El ensamblaje del soporte fijo integrado adopta un diseño modular, y cada componente está conectado por un pasador de posicionamiento y perno de alta precisión, y el error de ensamblaje es ≤0.02 mm. Una vez que se completa el ensamblaje, se realiza una prueba de envejecimiento de 24 horas para garantizar que la estabilidad estructural cumpla con los requisitos de diseño.

Para verificar la estabilidad estructural, la serie P&X ha pasado una serie de pruebas rigurosas:
Prueba de vibración: simule el entorno de vibración durante el transporte, el rango de frecuencia es de 5-200Hz, la aceleración es de 10 g y dura 1 hora. El desplazamiento del elemento óptico es ≤0.02 mm;
Prueba del ciclo de temperatura: ciclo de temperatura extrema de -40 ℃ a 80 ℃, cada ciclo es de 24 horas, un total de 10 ciclos y la uniformidad de la mancha cambia ≤2%;
Prueba de calor húmedo: 1000 horas en un entorno de 85 ℃/85%HR, sin corrosión o desplazamiento de componentes ópticos.

La uniformidad spot de la serie P&X se evalúa cuantitativamente mediante una cámara CCD de alta resolución y un software de análisis SPOT. Los experimentos muestran que a una distancia de trabajo estándar (500 mm), la diferencia de intensidad en cada punto del punto es ≤5%, y después de 1000 horas de operación continua, el cambio de uniformidad es ≤1%, superando con creces el estándar de la industria del 10%.

Valor de la industria y escenarios de aplicaciones
En las pruebas de eficiencia de las células solares, la uniformidad del punto afecta directamente la precisión de la curva I-V. La estabilidad puntual de la serie P&X puede reducir el error de prueba de eficiencia a ± 0.5%, proporcionando una base confiable para la investigación y el desarrollo de materiales y la optimización de procesos.

Los experimentos de fotodegradación son altamente sensibles a las condiciones de iluminación. La estabilidad estructural de la serie P&X garantiza la repetibilidad de los resultados experimentales, evita los errores causados ​​por el desplazamiento de la fuente de luz y proporciona una plataforma estable para la evaluación del rendimiento de los fotocatalizadores.

En la detección de defectos de superficie sin contacto, la uniformidad del punto de la Luz de simulador de sol de la serie P&X puede mejorar la precisión de la identificación de defectos. Por ejemplo, en la detección EL de módulos fotovoltaicos, las grietas a nivel de micrones se pueden distinguir claramente para ayudar al control de calidad del producto.