太阳光模拟器的光谱国际标准和等级划分

作为精准复现太阳光谱与辐照条件的关键设备，太阳光模拟器的性能需以国际标准为基准，等级划分则为其应用场景提供清晰指引。厘清这套标准与等级体系的核心内容及内在逻辑，既是设备研发的技术纲领，也是行业规范化应用的实践指南。紫创测控Luminbox专注于太阳光模拟器技术创新与精密光学测试系统开发，为材料化学、绿色能源等领域提供全流程太阳光环境模拟解决方案。本文基于相关研究成果，系统梳理太阳光模拟器的国际标准与等级划分规则。

太阳光谱标准

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自然太阳光与人工光源的核心差异体现在光谱组成与辐照度，这一差异可通过滤光片修正（如氙灯配光技术）实现光谱逼近。20 世纪 70 年代，ERDA 与 NASA 针对地面光伏测试建立基础标准，1975 年与 1977 年的研究进一步形成太阳模拟器及光伏测量的规范流程。

太阳模拟器国际标准

当前通用的标准测试条件（STC）明确：辐照度 1000 W/m²、光谱采用 AM 1.5、环境温度 25°C，商用设备主要遵循ASTM 标准，应用场景涵盖地面与空间辐射模拟。国际公认的地面光伏测试标准包括ASTM E927-05、JIS C 8912、IEC 60904-9，均围绕光谱匹配、空间不均匀性、时间不稳定性三大指标展开评估。其中，IESNA 将光谱功率分布（SPD）定义为光源在可见光区各波长的辐射功率分布，单位为 W/nm。

太阳辐照度的地表分布受地理与时间因素影响，其传播路径通过大气质量系数（AM）量化，公式为：

AM=L/L0=1/cosθZ（θ_Z 为天顶角）

当太阳位于天顶时，AM=1.0；天顶角 48° 时 AM=1.5，60° 时 AM=2.0，该系数是光谱校准的核心参数。

太阳光谱按波长分为紫外（<400 nm）、可见光（400-760 nm）、红外（>760 nm），CIE 进一步将紫外细分为UV-A（315-400 nm）、UV-B（280-315 nm）、UV-C（100-280 nm），为光源选择提供明确依据。

太阳模拟器的等级划分

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ASTM E927 与 IEC 60904-9将太阳模拟器分为A、B、C 三类，以光谱匹配、空间不均匀性、时间不稳定性为核心划分依据，A 类为最高等级，C 类为基础等级。

光谱匹配（SM）衡量实际光谱与标准光谱的接近程度，公式为：

该指标直接影响测试与实际工况的一致性。

空间不均匀性（SNU）评估辐照度分布均匀性，公式为：

 

（E_max 为最大辐照度，E_min 为最小辐照度）

其核心作用是避免光伏电池因局部光聚集产生“热点”，尤其在大面积模拟器中对测试重复性至关重要。

时间不稳定性（TIS）反映测试期间辐照度波动，计算方式与空间不均匀性类似，但针对固定点的时间序列数据，虽对测量结果影响较小，仍是等级划分的必要参数。

等级指标范围：

太阳能模拟器按性能分类

A 类：光谱匹配 0.75-1.25，空间不均匀性≤2%，时间不稳定性≤2%，适用于高精度校准与研发测试；

B 类：光谱匹配 0.6-1.4，空间不均匀性≤5%，时间不稳定性≤5%，满足常规组件量产测试；

C 类：光谱匹配 0.4-2.0，空间不均匀性≤10%，时间不稳定性≤10%，适用于初步评估或教学演示。

等级体系为设备选型提供明确指引，例如A 类设备需通过精密光学设计实现宽光谱高精度匹配，而不同等级设备的技术路线选择需与应用场景深度适配。

太阳光模拟器的光谱国际标准与等级划分为行业规范化发展奠定基础，紫创测控Luminbox作为太阳光模拟器技术创新企业，其全光谱LED、卤素灯、氙灯系列产品严格遵循上述标准，覆盖 A、B、C 各级性能需求，为多领域提供可控的太阳光模拟环境，助力各行业在技术革新中实现高效化发展。

紫创Luminbox3A AAA 级太阳光模拟器

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紫创Luminbox 3A AAA 太阳光模拟器采用先进光束准直技术与高均匀光斑设计，精准复现AM1.5G太阳光谱，辐照输出稳定，为实验室提供高效可靠的光照测试解决方案。

AAA级性能：光谱匹配度符合IEC60904-9标准 AAA级，可达实验室校准精度；

长效稳定：优化光源设计大幅降低维护频率，减少校准与停机时间，提升实验效率；

应用场景：可选配光学滤镜，灵活模拟室内外日光环境，满足多元测试需求。

作为光源校准领域的创新者，紫创Luminbox 3A AAA 级太阳光模拟器采用光束准直技术，已应用于光伏实验室、航空航天等高端场景。未来，Luminbox 将构建多物理场协同校准平台，通过机器学习优化流程，缩短校准周期，确保光谱匹配度等核心指标维持在IEC 60904-9 标准的AAA级水平。

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原文参考：《Light sources selection for solar simulators: A review》

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