基于单色LED的太阳光谱合成方法

王宏民; 唐帆; 薛萍

doi:doi:10.3788/LOP57.093004

激光与光电子学进展, 2020, 57 (9): 093004, 网络出版: 2020-05-06

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A Solar Spectrum Synthesis Method Based on Monochrome LED

王宏民 ^**唐帆 ^*薛萍

作者单位

哈尔滨理工大学自动化学院LED光电工程研究中心, 黑龙江哈尔滨 150080

图 & 表

图 1. 光谱辐射模型拟合的460 nm LED光谱

Fig. 1. 460 nm LED spectra fitting by spectral radiation model

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图 2. 光谱辐照强度随驱动电流变化的实验结果

Fig. 2. Experimental results of spectral irradiance as a function of drive current

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图 3. 实验选取的11种单色LED光谱图

Fig. 3. Spectra of 11 monochrome LEDs chosen to be used in the experiment

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图 4. 实验选取的11种单色LED光谱合成结果

Fig. 4. Experimental result for 11 monochrome LED spectrum synthesis

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图 5. 使用不同等间隔LED合成AM1.5光谱。(a) 15 nm;(b) 20 nm;(c) 30 nm

Fig. 5. Realizations of AM1.5 spectral distributions by different equal intervals. (a) 15 nm; (b) 20 nm; (c) 30 nm

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图 7. 递减实验中不同LED组合的混合光谱与目标光谱的相关指数R²随使用的LED数量的变化关系

Fig. 7. Relationship between the used-LED number of different LED combinations and evaluation parameter R²

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图 8. 两组优化的17种单色LED光谱合成结果。(a) Group Ⅰ;(b) group Ⅱ

Fig. 8. Spectral synthesis results of two optimized groups including 17 monochrome LEDs . (a) Group Ⅰ; (b) group Ⅱ

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表 1最优组合的27种单色LED的中心波长和半峰全宽(FWHM)

Table1. Central wavelength and full width at half maximum (FWHM) of optimal group with 27 monochromatic LEDs

Central wavelength /nm	FWHM /nm	Central wavelength /nm	FWHM /nm
380	18	590	15
400	20	600	18
420	15	610	15
435	20	625	16
450	21	635	18
460	22	650	20
480	20	660	18
495	30	680	25
505	30	700	21
525	33	720	20
540	36	740	21
550	23	750	28
570	15	780	30
580	15

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表 2混合光谱匹配情况

Table2. Matching distribution of mixed spectra

Wavelength range /nm	Standard percentage of AM1.5 /%	Percentage of mixed spectrum /%	Matching degree
400-500	18.5	17.4	0.9405
500-600	20.1	19.3	0.9468
600-700	18.3	16.9	0.9235
700-800	14.8	13.3	0.8986

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表 3两组优化的17种单色LED的中心波长和半峰全宽

Table3. Central wavelength and full width at half maximum in two optimized groups including 17 monochrome LEDs

Group Ⅰ		Group Ⅱ
Central wavelength /nm	FWHM /nm	Central wavelength /nm	FWHM /nm
380	18	385	20
400	20	405	15
420	15	435	20
450	21	455	22
480	20	480	28
505	30	510	33
540	36	535	30
570	15	560	25
590	15	585	30
625	16	615	20
650	20	640	23
660	18	660	18
680	25	675	20
700	21	695	25
720	20	720	20
740	21	745	22
780	30	780	30

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王宏民, 唐帆, 薛萍. 基于单色LED的太阳光谱合成方法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(9): 093004. Hongmin Wang, Fan Tang, Ping Xue. A Solar Spectrum Synthesis Method Based on Monochrome LED[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(9): 093004.

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图 1. 光谱辐射模型拟合的460 nm LED光谱

Fig. 1. 460 nm LED spectra fitting by spectral radiation model

图 2. 光谱辐照强度随驱动电流变化的实验结果

Fig. 2. Experimental results of spectral irradiance as a function of drive current

图 3. 实验选取的11种单色LED光谱图

Fig. 3. Spectra of 11 monochrome LEDs chosen to be used in the experiment

图 4. 实验选取的11种单色LED光谱合成结果

Fig. 4. Experimental result for 11 monochrome LED spectrum synthesis

图 5. 使用不同等间隔LED合成AM1.5光谱。(a) 15 nm;(b) 20 nm;(c) 30 nm

Fig. 5. Realizations of AM1.5 spectral distributions by different equal intervals. (a) 15 nm; (b) 20 nm; (c) 30 nm

图 7. 递减实验中不同LED组合的混合光谱与目标光谱的相关指数R²随使用的LED数量的变化关系

Fig. 7. Relationship between the used-LED number of different LED combinations and evaluation parameter R²

图 8. 两组优化的17种单色LED光谱合成结果。(a) Group Ⅰ;(b) group Ⅱ

Fig. 8. Spectral synthesis results of two optimized groups including 17 monochrome LEDs . (a) Group Ⅰ; (b) group Ⅱ

表 1最优组合的27种单色LED的中心波长和半峰全宽(FWHM)

Table1. Central wavelength and full width at half maximum (FWHM) of optimal group with 27 monochromatic LEDs

表 2混合光谱匹配情况

Table2. Matching distribution of mixed spectra

表 3两组优化的17种单色LED的中心波长和半峰全宽

Table3. Central wavelength and full width at half maximum in two optimized groups including 17 monochrome LEDs

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图 1. 光谱辐射模型拟合的460 nm LED光谱

Fig. 1. 460 nm LED spectra fitting by spectral radiation model

图 2. 光谱辐照强度随驱动电流变化的实验结果

Fig. 2. Experimental results of spectral irradiance as a function of drive current

图 3. 实验选取的11种单色LED光谱图

Fig. 3. Spectra of 11 monochrome LEDs chosen to be used in the experiment

图 4. 实验选取的11种单色LED光谱合成结果

Fig. 4. Experimental result for 11 monochrome LED spectrum synthesis

图 5. 使用不同等间隔LED合成AM1.5光谱。(a) 15 nm;(b) 20 nm;(c) 30 nm

Fig. 5. Realizations of AM1.5 spectral distributions by different equal intervals. (a) 15 nm; (b) 20 nm; (c) 30 nm

图 7. 递减实验中不同LED组合的混合光谱与目标光谱的相关指数R2随使用的LED数量的变化关系

Fig. 7. Relationship between the used-LED number of different LED combinations and evaluation parameter R2

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Fig. 8. Spectral synthesis results of two optimized groups including 17 monochrome LEDs . (a) Group Ⅰ; (b) group Ⅱ

表 1最优组合的27种单色LED的中心波长和半峰全宽(FWHM)

Table1. Central wavelength and full width at half maximum (FWHM) of optimal group with 27 monochromatic LEDs

表 2混合光谱匹配情况

Table2. Matching distribution of mixed spectra

表 3两组优化的17种单色LED的中心波长和半峰全宽

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Fig. 7. Relationship between the used-LED number of different LED combinations and evaluation parameter R²