自然界的太陽光，是眾多科研實驗、工業(yè)產(chǎn)品驗證過程中不可少的環(huán)境條件。但自然光照會被天氣、季節(jié)、地域、時間所約束，無法滿足實驗室標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)的測試要求。陽光模擬技術(shù)的出現(xiàn)，為行業(yè)提供了在實驗室內(nèi)復(fù)現(xiàn)太陽光環(huán)境的路徑，逐步成為不少科研與工業(yè)場景的重要支撐手段。

一、什么是陽光模擬（定義）

陽光模擬，即通過陽光模擬器（太陽光模擬器）設(shè)備，在室內(nèi)環(huán)境中復(fù)現(xiàn)太陽光光譜、輻照度、光線角度等特征，構(gòu)建穩(wěn)定可控的人工日光環(huán)境。區(qū)別于普通照明燈具，它的核心目標(biāo)不是環(huán)境照明，而是復(fù)刻真實太陽光的光學(xué)特征，以此替代不可控的自然太陽光，完成各類測試、試驗工作，讓實驗可以不受外界天氣條件限制反復(fù)開展。

二、行業(yè)發(fā)展趨勢

隨著光伏、航天航空、自動駕駛、汽車材料等產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，市場對于光環(huán)境試驗的需求持續(xù)釋放。過去很多試驗依賴戶外自然曝曬，存在試驗周期漫長、環(huán)境變量不可控、試驗數(shù)據(jù)難以復(fù)現(xiàn)等現(xiàn)實問題。

國內(nèi)光源儀器行業(yè)也在逐步推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的落地，國產(chǎn)太陽光模擬相關(guān)裝備不斷投入各行業(yè)的實際項目中。一方面，不同場景的差異化需求增多，從小型臺式設(shè)備到大尺寸、大功率、高準(zhǔn)直的定制化系統(tǒng)需求持續(xù)增長；另一方面，行業(yè)更加看重光譜仿真程度、輻照均勻性、輸出穩(wěn)定性等核心指標(biāo)，定制化解決方案的需求占比提升，國產(chǎn)化設(shè)備在科研和工業(yè)試驗場景的應(yīng)用場景持續(xù)拓寬。努美（天津）科技有限公司作為 2021 年成立的高新技術(shù)企業(yè)，深耕光學(xué)檢測領(lǐng)域，依托光學(xué)工程、電子工程、機(jī)械工程團(tuán)隊，開發(fā)國產(chǎn)太陽光模擬光源，適配國內(nèi)多行業(yè)的試驗需求。

三、工藝原理

陽光模擬器核心依靠光源單元、光學(xué)調(diào)校組件、控制系統(tǒng)共同協(xié)作完成日光復(fù)刻。多數(shù)設(shè)備選用氙燈、金鹵燈作為發(fā)光源，光源發(fā)出原始光線后，經(jīng)過濾光組件對光譜做修正，濾除不符合太陽光譜的波段，匹配真實太陽光的光譜分布；再通過反光、透鏡等光學(xué)結(jié)構(gòu)，調(diào)整光線的準(zhǔn)直度、光斑大小，實現(xiàn)輻照度的均勻輸出；配套電控系統(tǒng)，對輸出功率、光照時長進(jìn)行調(diào)控，以此得到穩(wěn)定、可重復(fù)輸出的模擬太陽光環(huán)境，復(fù)現(xiàn)地面 AM1.5 或者太空 AM0 等不同太陽環(huán)境條件，滿足不同試驗標(biāo)準(zhǔn)的要求。

整套系統(tǒng)需要平衡光譜匹配度、輻照面均勻性、時間穩(wěn)定性三項關(guān)鍵指標(biāo)，以此保障試驗數(shù)據(jù)的可靠程度。

四、主要應(yīng)用場景

1. 光伏行業(yè)：用于光伏電池、光伏組件性能標(biāo)定測試，檢測光電轉(zhuǎn)換相關(guān)性能，規(guī)避戶外陰晴變化帶來的數(shù)據(jù)漂移問題。
2. 航空航天領(lǐng)域：復(fù)現(xiàn)太空無大氣的太陽光環(huán)境，對衛(wèi)星、探測器相關(guān)零部件開展光照環(huán)境模擬測試，完成地面預(yù)驗證工作。
3. 汽車與自動駕駛：用于車載激光雷達(dá)、人臉識別器件、汽車內(nèi)飾、涂料材料的耐光老化、光學(xué)性能檢測，評估日曬條件下器件、材料的變化情況。
4. 材料科學(xué)：各類戶外建材、涂層、高分子材料開展光老化試驗，加速模擬長期日曬帶來的褪色、開裂等老化現(xiàn)象，縮短試驗周期。
5. 其他領(lǐng)域：也可以服務(wù)于光化學(xué)實驗、生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)相關(guān)研究，構(gòu)建可控的光照試驗條件。

五、FAQ 問答

Q1：陽光模擬器是不是普通強(qiáng)光照明燈？ A：不是。普通照明燈以室內(nèi)照明為目的，光譜、輻照均勻性并不對標(biāo)太陽光；陽光模擬器重點復(fù)刻太陽光譜特征、輻照參數(shù)，用于試驗檢測，二者設(shè)計目標(biāo)與技術(shù)指標(biāo)差異很大。

Q2：陽光模擬器可以完全等同于真實太陽光嗎？ A：設(shè)備是對太陽光特征做仿真復(fù)刻，通過光學(xué)濾光、調(diào)校盡可能貼近真實太陽光譜，受器件技術(shù)條件限制，和自然太陽光會存在小幅偏差，設(shè)備會按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制偏差范圍，滿足試驗使用要求。

Q3：陽光模擬器都為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格嗎？ A：不是。根據(jù)使用場景不同，分為小型臺式設(shè)備、大功率聚光設(shè)備、大面積模擬系統(tǒng)、高準(zhǔn)直系統(tǒng)等，部分場景需要根據(jù)樣品尺寸、試驗條件做定制開發(fā)。

Q4：哪些行業(yè)需要用到陽光模擬相關(guān)設(shè)備？ A：光伏、航天航空、汽車、自動駕駛、材料研發(fā)、光化學(xué)實驗、部分農(nóng)業(yè)與醫(yī)學(xué)科研場景均會用到，主要用于需要可控日光環(huán)境的測試實驗。