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High power led-based light engine with double linear fresnel lenses for solar simulators

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Faghih, Ali (2021). High power led-based light engine with double linear fresnel lenses for solar simulators. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

As the use of solar power is growing, performance testing has become one of the main themes to guarantee the safety of photovoltaic instruments. Light sources are the most critical components of sun simulators used for experiments with solar cells. Rapid developments in light-emitting diodes (LEDs) have provided sufficient tools for designing LED solar simulations to imitate the sun accurately. LEDs have many benefits over presently used lampsbased technology. But these advantages were not harnessed due to the specific spectrum matching standards, Temporal instability, and uniform output light on a test area. Secondary optics are used to collimate the light rays into a controlled beam that will bring that full intensity to the needed area.

The main purpose of this study is to design and fabricate a high-power light engine for solar simulators based on LED integrated with a light concentrator using Fresnel lenses to reach more than one sun output. To aim, this objective main part of the research focused on selecting appropriate high-power Cheap On Board (COB) LED with the utilization of lower quantity of light sources while the specification of American Society for Testing Materials (ASTM) standards meets. The other important component considered to fabricate the device was the Fresnel lens to match with COBs and other component dimensions. The experimental results have been obtained and presented in a separate chapter. The overall objective of the research is to design and fabricate a LED-Based high-power light engine for solar simulators achieved with almost 5 sunlight output. The performed light engine could be used to construct a highflux solar simulator in the future.

Résumé traduit

Alors que l'utilisation de l'énergie solaire se développe, les tests de performance sont devenus l'un des thèmes principaux pour garantir la sécurité des instruments photovoltaïques. Les sources lumineuses sont les composants les plus critiques des simulateurs solaires utilisés pour les expériences avec les cellules solaires. Les développements rapides des diodes électroluminescentes (LED) ont fourni des outils suffisants pour concevoir des simulations solaires à LED pour imiter le soleil avec précision. Les LED présentent de nombreux avantages par rapport à la technologie à base de lampes actuellement utilisée. Mais ces avantages n'ont pas été exploités en raison des normes de correspondance de spectre spécifiques, de la stabilité temporelle et de la lumière de sortie uniforme sur une zone de test. Des optiques secondaires sont utilisées pour collimater les rayons lumineux en un faisceau contrôlé qui apportera cette pleine intensité à la zone requise.

L'objectif principal de cette étude est de concevoir et de fabriquer un module d'éclairage haute puissance pour simulateurs solaires basé sur des LED intégrées avec un concentrateur de lumière utilisant des lentilles de Fresnel pour atteindre plus d'un rayonnement solaire. Pour atteindre cet objectif, la partie principale de la recherche s'est concentrée sur la sélection de LED Cheap On Board (COB) haute puissance appropriées avec l'utilisation d'une plus faible quantité de sources de lumière tout en respectant les spécifications des normes de l'American Society for Testing Materials (ASTM). L'autre composant important considéré pour fabriquer le dispositif était la lentille de Fresnel pour correspondre aux COB et aux autres dimensions des composants. Les résultats expérimentaux ont été obtenus et présentés dans un chapitre séparé. L'objectif global de la recherche est de concevoir et de fabriquer un moteur d'éclairage haute puissance à base de LED pour simulateurs solaires atteint avec près de 5 rayons solaires. Le moteur d'éclairage réalisé pourrait être utilisé pour construire un simulateur solaire à haut flux dans le futur.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in electrical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 105-112).
Mots-clés libres: énergie solaire, diode électroluminescente, pas cher à bord, effets photovoltaïques, simulation, moteur lumineux, lentille de Fresnel
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Izquierdo, Ricardo
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 17 janv. 2022 19:23
Dernière modification: 17 janv. 2022 19:23
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2843

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