有客户问我，你们家AAA级模拟器和别人家看起来差不多，凭啥价格差那么多？
我说你把两台设备并排打开，肉眼看光斑，可能真看不出太大区别。但用探头一测，数据就露馅了。有的号称AAA级，实际上只在中间巴掌大一块区域达标，边上早掉到B级了。有的刚开机那几分钟稳得很，跑一小时以后光强开始慢慢往下滑，测出来的数据一天一个样。
这些差距不是靠运气产生的，是设备内部一个环节一个环节累积出来的。今天聊聊一台正经的AAA级太阳光模拟器，从零件到出货，中间要过哪几道关。
模拟器的心脏是灯。市面上主流是用氙灯，分两种：高压短弧和长弧。
短弧灯的好处是电弧集中在一个小点上，发光效率高，光谱连续性好，尤其是紫外到可见光这一段，跟真实太阳光贴合得比较好。坏处是贵，寿命一般也就一两千小时。
长弧灯便宜一些，寿命稍微长点，但原始光斑天生不均匀，后端光学系统要花更多力气去抹匀。
选哪种灯，看设备定位。做小面积高精度测试的，比如钙钛矿电池研发，多半用短弧。做大面积辐照的，比如整车光老化，长弧更常见，因为面积大成本敏感。
不管用哪种，有一件事是共通的：灯本身的光谱质量决定了上限。如果灯在某个波段就是缺的，后面加再多滤光片也补不回来。这就好比做饭，食材不行，调料再好也救不了。
灯选好了，怎么让它稳定工作？靠电源。
氙灯不是灯泡，拧上去就能亮。它是气体放电光源，启动的时候需要高压引弧，正常工作以后要恒流驱动。而且随着灯管温度升高，管内气压和电弧特性会变，同样的电流下光通量会漂。
解决这个问题有两种思路。
一种是比较基础的，恒流电源。电流锁死了，不管灯怎么变，给的电流都一样。但这没法完全解决光强漂移的问题，因为灯热了以后发光效率会下降，电流一样光还是变暗。
另一种带闭环。光路里埋一个监测探头，实时读数，发现光强掉了就自动增加一点电流，发现高了就降一点。这种就能把光强真正稳住。
做长时间老化测试的时候，有没有闭环控制，数据质量差别很大。没有闭环的系统，跑24小时下来光强可能掉了三四个点，你都不知道测出来的衰减是材料的问题还是灯的问题。
灯点亮了，光也稳了，但照出来的光斑长什么样？大概率是中间亮、四周暗，而且不同角度的光线强度也不一样。
要把这个不均匀的光变成均匀的，得靠光学系统。
现在比较成熟的技术是双复眼透镜。听起来很高大上，说白了就是两片布满小透镜的板子叠在一起，把原来一束不均匀的光拆成无数小光束，再重新叠成一块均匀的光斑。
小面积光斑做到均匀不难。100毫米乘100毫米，稍微用点心就能把不均匀度压到2%以内。但面积一放大，难度指数级上升。做到米级甚至两米多乘两米多还能保持均匀，那光学设计、透镜加工、装配精度都得跟上。有些设备宣称大面积AAA级，实际边缘比中心暗了5%以上，那就是匀光系统没做好。
氙灯光谱虽然接近太阳，但不是完美复制。800纳米到1000纳米附近有几个尖峰，短波紫外区也有些特征谱线。要让它符合AM1.5G标准，得加滤光片。
滤光片的作用是有选择地衰减某些波段。听起来简单，做起来很烦。因为调整一个波段会影响相邻波段，经常是这里按下去那里又翘起来。要达到A级标准（每个波段比值0.75到1.25之间），往往要反复试不同的滤光片组合，一次不行拆了重来。
而且不同批次的氙灯光谱会有轻微差异，所以每台设备出厂前都得单独校调，不能批量复制。这也是为什么大厂和小厂的产品一致性有差距——小厂可能抽检几台代表一批，大厂每台都过一遍。
设备组装完就算完了？远着呢。
正规流程是这样的：设计出图→审图→买零件→来料检验→组装→调试→性能校正→QC测试→老化测试→外观检查→打包。
中间性能校正最花时间。要用光谱仪测每个波段匹配度，用二维扫描台满光斑跑一遍测均匀性，用数据记录仪连续监测几个小时看稳定性。每一项都得记录在案，最后出一份实测报告。
老化测试也不能省。新灯管前几个小时性能不太稳定，一般先连续点亮一两天让灯管进入稳定期，然后再做校准。设备整机组装完还要再跑一次老化，确认所有指标在长时间运行后仍然合格。
有的客户收到设备发现光强偏了，问能不能自己调。理论上可以，但如果你没有标准溯源的光谱辐射计和校准程序，调完可能更偏。所以正规厂家都会派技术人员上门安装调试，顺便把操作人员培训一遍。
市面上AAA级模拟器价格从几万到几十万不等，差这么多，不是品牌溢价那么简单。贵的那些，在光源、电源、光学、滤光、校准五个环节上都花了成本，便宜的往往在某个或某几个环节上打了折扣。
所以选设备的时候，别看宣传页上印的几个A，要一份实测报告，看看在你自己需要的光斑尺寸下，三项指标具体是多少。
上面说的这些，不是什么机密。搞光学的人都知道。但知道归知道，做到位做不到位，就是另一回事了。
