大面积太阳光模拟器主要由光学积分镜、椭球形反射器、快门、滤光片、准直透镜、灯源等部件组成。其工作原理是：氙灯位于太阳光模拟器的中心位置，发射出的光线经过一个45?的平面镜翻转90?，落在置于椭球焦点的积分镜上，使光分散均匀，然后光束经过滤光片，将该波段多余的红外辐射滤除；再经过第二个45?的平面镜翻转90?；落到准直透镜上。一般太阳光模拟器会设定系统所需的光学参数，进行光的收集、光束均匀化、过滤和准直。太阳光模拟器通过准直透镜后以平行光的形式输出。

大面积太阳光模拟器广泛应用于材料老化性能测试，太阳能电池特性测试，特殊照明，光电材料特性测试，生物化学相关测试，光学催化降解加速研究，皮肤化妆用品检测，环境研究等。作为衡量产品的技术指标，光源与真实阳光的一致性从光谱分布、积分强度均匀性，和光辐射状态的稳定性三个方面考量。