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Simulador solar con control de irradiancia y espectro óptico variable utilizando diodos emisores de luz

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dc.contributor.author Castillo Flores, Alí
dc.date.accessioned 2022-05-02T14:47:52Z
dc.date.available 2022-05-02T14:47:52Z
dc.date.created 2019-05-23
dc.date.issued 2022-05-02
dc.identifier.citation Castillo Flores, Alí. (2019). Simulador solar con control de irradiancia y espectro óptico variable utilizando diodos emisores de luz. (Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/30324
dc.description Tesis (Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIME, Unidad Zacatenco, 2019, 1 archivo PDF, (100 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: En el presente trabajo se presenta el diseño y se construye un simulador solar utilizando Diodos Emisores de Luz (LEDs) como fuente de luz alternativa a las tradicionales lámparas de arco de xenón o mercurio que se utilizan para fabricar este tipo de simuladores. Debido a que los LEDs son dispositivos que hoy en día son más eficientes y que ofrecen ventajas tales como una vida de operación de hasta 50, 000 horas, un control preciso de la potencia radiante y una amplia variedad de longitudes de onda disponibles en el mercado, son ideales para el diseño de un simulador solar. La respuesta espectral cuasi monocromática de los LEDs ofrece la posibilidad de construir una lámpara de luz artificial que sea capaz de imitar el espectro de radiación solar, con una combinación apropiada de diferentes longitudes de onda. La irradiancia de salida del prototipo construido tiene como objetivo reproducir diferentes estándares de radiación solar tales como el AM1.5E, AM1.5G y AM1.5D publicados por la American Society for Testing and Materials ASTM (donde un estándar de radiación solar corresponde a un espectro que se ha definido para normar la radiación solar). Se desarrolló un método de aproximación y optimización de espectros que tiene la versatilidad de imitar espectros de radiación de cualquier tipo y que no necesariamente sean estándares. Estos pueden ser espectros que reproduzcan la radiación solar en diferentes puntos del planeta o inclusive para reproducir el espectro de radiación electromagnética de varias fuentes de luz tales como lámparas incandescentes o lámparas fluorescentes. Se realizó un control para variar la irradiancia del simulador. El método que se utilizó se basa en obtener una expresión matemática que relaciona la potencia radiante que emite cada grupo de LEDs con una señal de control modulada por ancho de pulso (PWM). Finalmente se trabajó en un método para simular la distribución sobre un plano de la irradiancia emitida por todos los LEDs utilizados. Este método se basa en aproximar el perfil de intensidad radiante de cada LED a una función Lambertiana y obtener una expresión matemática que considere las variables que podrían afectar la distribución de la irradiancia como son la altura, la posición y el ángulo de inclinación de cada LED con respecto al área que se desea iluminar. También se muestra una comparación entre los resultados con simulaciones y las mediciones obtenidas experimentalmente del prototipo del simulador solar construido. ABSTRACT: In this paper the design and construction of a sun simulator using Light Emitting Diodes (LEDs) as an alternative light source to the traditional xenon or mercury arc lamps is presented. LEDs are more efficient light sources than xenon or mercury arc lamps and offer several benefits such as an operating life up to 50,000 hours, precise control of intensity and a wide range of wavelengths available in the market. LEDs are very suitable devices for the design of a sun simulator. The quasi-monochromatic spectral emission of LEDs offers the possibility of designing an artificial light lamp that is able to match to the solar spectrum, with an appropriate selection and combination of different wavelengths. The output beam of the sun simulator aims to match different solar radiation standards such as AM1.5G, AM1.5D and AM1.5E given by the American Society for Testing and Materials ASTM (where a solar radiation standard is a spectrum that has been developed to provide a basis for theoretical evaluation of the effects of solar radiation). A spectral control was developed using an optimization method that has the versatility to simulate radiation spectra that are not necessarily a standard. These can be solar spectra of different points of the planet or even spectrums of several light sources such as incandescent lamps or fluorescent lamps. Another important feature that a solar simulator should have is to have the possibility of dimming the irradiance. A control to dime the intensity of light was developed. The method used is based on getting a mathematical expression that relates the radiant flux emitted by each group of LEDs with a pulse width modulated control signal. Finally, a method to predict the behavior of the irradiance pattern emitted by all the LEDs used was developed. This method is based on the radiant intensity pattern approximation of each LED to a Lambertian function and obtaining a mathematical expression that considers the variables that could affect the shape of the profile such as the height, position and inclination’s angle of each LED with respect to the objective area . A comparison between simulated results and experimental measurements on a solar prototype is presented. es
dc.language.iso es es
dc.subject Simulador solar es
dc.subject Diodos emisores es
dc.subject Luz alternativa es
dc.title Simulador solar con control de irradiancia y espectro óptico variable utilizando diodos emisores de luz es
dc.contributor.advisor Stolik Isakina, Suren
dc.contributor.advisor Velázquez Lozada, Erick
dc.programa.academico Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica es


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