產(chǎn)品和材料的抗光老化以及整體耐候性能一直備受關(guān)注。從民企到**單位、從沿海地區(qū)到高原、從熱帶到高寒地域……所有這一切都離不開光老化。人們很早就關(guān)注如何提高產(chǎn)品和材料這些方面的性能。一個例證是早在1918年，人類就發(fā)明了**臺實驗室光老化耐候試驗箱：內(nèi)置式碳弧燈試驗箱。然而人們知道這種光源制造出來的光老化箱與實際地表的太陽光光譜差異巨大，于是大家繼續(xù)尋找更合適的光源，終于在1954年，人們制造出使用氙燈光源的氙燈老化箱，并不斷改進設(shè)備的設(shè)計，硬件構(gòu)造原理也從旋轉(zhuǎn)式到*新的平板式設(shè)計。氙燈老化箱的購置成本也從過去近乎天價的旋轉(zhuǎn)機型（如美國Atlas的Ci系列氙燈老化箱）到性價比極高的平板式機型（如美國Q-Lab的Q-SUN氙燈老化箱）。自此，氙燈老化箱的普及率也越來越高！人們真正用得起，科研水平也大幅提高。然而，筆者因從事氙燈老化箱業(yè)務(wù)多年，和許多已購買氙燈老化箱或準備購買的客戶技術(shù)人員交流時，發(fā)現(xiàn)大家對人工氙燈光譜和標準太陽光光譜之間的概念還是不夠清晰。以下，我們將結(jié)合國外的技術(shù)信息，淺析利用氙燈老化箱的氙燈光譜模擬地表標準太陽光光譜的優(yōu)勢。

 

首先，大家必須要知道什么是標準太陽光光譜。依據(jù)國際照明協(xié)會CIE刊物No.85：1989表4對標準太陽光光譜的規(guī)范和描述（表4的B1海平面處的太陽光譜輻照度）。人工加速老化試驗所用到的氙燈光源老化箱，其光譜應(yīng)遵照表4執(zhí)行。

 

參數(shù)：

相對空氣質(zhì)量=1；

水蒸氣含量=1.42cm沉積水（PW）；

臭氧含量=0 .34cmSTP(標準溫度與壓力)；

空氣溶膠消光的光譜學(xué)深度（在λ=500nm處）=0.1 ；

地表反射率=0.2；

λ=以納米計的波長；

E_{G（0～λ）}——從0～λ積分得到的輻照度，以每平方米的瓦數(shù)計；

E_{G（0～∞）}——從0～∞積分得到的輻照度，以每平方米的瓦數(shù)計。

 

 

以上280nm（或290、295nm）到3000 nm就是我們常說的實際可到達地球表面的光譜范圍。實際上，大氣層外的光譜比以上的范圍更廣一些，這是大氣層未對紫外光等吸收過濾前的結(jié)果，如下：

 

* 這里面，包括：

IR-A/IR-C   = 800 – 4000 nm    …………   熱輻射

UV-VIS     = 780 – 380 nm    …………  “可見”光，光合作用

UV-A      = 315 – 380 nm             

UV-B      = 280- 315 nm       …………    對聚合物、涂料等的有害光波范圍

UV-C      = 100 – 280 nm 

 

實際上，小于290nm的太陽光經(jīng)過大氣層時已經(jīng)被吸收掉了（主要是臭氧吸收）。僅僅約有6%的UV輻照可以到達地球表面。 這也就說明為何我們的人工氙燈老化箱在模擬日光直射耐候測試時，通常以290nm為截至點（cut-on point）。

 

那么經(jīng)過過濾器過濾的氙燈的光譜情況又是如何啦？以Q-Lab公司的Q-Sun氙燈老化箱設(shè)備為例，他們獲取的光譜與標準太陽光譜非常接近（如下），這是其他光源所做不到的。

 

 

說到這里，大家就明白氙燈光譜在模擬自然界太陽光老化的優(yōu)勢。不過，細心的人仍然會發(fā)現(xiàn)，800nm以外的人工氙燈光譜即紅外光波段對太陽光相應(yīng)波段良好模擬的缺失，繼而人們會懷疑以上以上論斷的可靠性。事實上，從以上表2對太陽光的分類可以知道，紅外光（IR： Infra-Red）主要就是產(chǎn)生熱輻射，也就是產(chǎn)生熱量（溫度），作為氙燈老化箱，完全可以通過空氣加熱等手段達到模擬的效果，問題也就**解決了。

現(xiàn)在，大家就應(yīng)該明白利用氙燈老化箱的氙燈光譜模擬全球標準太陽光光譜的優(yōu)勢了。

實際上，要做出好的氙燈老化箱，光有氙燈那是遠遠不夠的，因為一個真正滿足實驗室人工加速老化測試標準要求的氙燈老化箱，還需要其他很多核心的技術(shù)，比如合適的光過濾器、光輻照強度的連續(xù)和**控制、光與其它控制參數(shù)（黑板/黑標溫度、空氣溫度、濕度）的配合控制等等。