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(kāi)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(gè)例證是早在1918年，人類(lèi)就發(fā)明了**臺(tái)實(shí)驗(yàn)室光老化耐候試驗(yàn)箱：內(nèi)置式碳弧燈試驗(yàn)箱。然而人們知道這種光源制造出來(lái)的光老化箱與實(shí)際地表的太陽(yáng)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(jìn)設(shè)備的設(shè)計(jì)，硬件構(gòu)造原理也從旋轉(zhuǎn)式到*新的平板式設(shè)計(jì)。氙燈老化箱的購(gòu)置成本也從過(guò)去近乎天價(jià)的旋轉(zhuǎn)機(jī)型（如美國(guó)Atlas的Ci系列氙燈老化箱）到性?xún)r(jià)比極高的平板式機(jī)型（如美國(guó)Q-Lab的Q-SUN氙燈老化箱）。自此，氙燈老化箱的普及率也越來(lái)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(gòu)買(mǎi)氙燈老化箱或準(zhǔn)備購(gòu)買(mǎi)的客戶(hù)技術(shù)人員交流時(shí)，發(fā)現(xiàn)大家對(duì)人工氙燈光譜和標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜之間的概念還是不夠清晰。以下，我們將結(jié)合國(guó)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(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜的優(yōu)勢(shì)。

 

首先，大家必須要知道什么是標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜。依據(jù)國(guó)際照明協(xié)會(huì)CIE刊物No.85：1989表4對(duì)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜的規(guī)范和描述（表4的B1海平面處的太陽(yáng)光譜輻照度）。人工加速老化試驗(yàn)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(duì)空氣質(zhì)量=1；

水蒸氣含量=1.42cm沉積水（PW）；

臭氧含量=0 .34cmSTP(標(biāo)準(zhǔn)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(jì)的波長(zhǎng)；

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(jì)；

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

 

 

以上280nm（或290、295nm）到3000 nm就是我們常說(shuō)的實(shí)際可到達(dá)地球表面的光譜范圍。實(shí)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(duì)紫外光等吸收過(guò)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(jiàn)”光，光合作用

UV-A      = 315 – 380 nm             

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

UV-C      = 100 – 280 nm 

 

實(shí)際上，小于290nm的太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)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(dá)地球表面。 這也就說(shuō)明為何我們的人工氙燈老化箱在模擬日光直射耐候測(cè)試時(shí)，通常以290nm為截至點(diǎn)（cut-on point）。

 

那么經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)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(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜非常接近（如下），這是其他光源所做不到的。

 

 

說(shuō)到這里，大家就明白氙燈光譜在模擬自然界太陽(yáng)光老化的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，細(xì)心的人仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)，800nm以外的人工氙燈光譜即紅外光波段對(duì)太陽(yáng)光相應(yīng)波段良好模擬的缺失，繼而人們會(huì)懷疑以上以上論斷的可靠性。事實(shí)上，從以上表2對(duì)太陽(yáng)光的分類(lèi)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(guò)空氣加熱等手段達(dá)到模擬的效果，問(wèn)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(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜的優(yōu)勢(shì)了。

實(shí)際上，要做出好的氙燈老化箱，光有氙燈那是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)橐粋€(gè)真正滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室人工加速老化測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)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(guò)濾器、光輻照強(qiáng)度的連續(xù)和**控制、光與其它控制參數(shù)（黑板/黑標(biāo)溫度、空氣溫度、濕度）的配合控制等等。