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氙灯试验基础知识及其应用 无锡 2014年9月 一、氙灯试验的原理 氙灯试验产生的背景 各类产品的老化，每年造成亿万美元的经济损失。造成的材料损害主要包括：变色、失光、强度下降、开裂、起皮、粉化和氧化等。导致上述损害的主要因素是光照（特别是紫外线）、高温以及雨水、露水和高湿度等潮湿条件。除此之外，光照和潮湿往往会产生协同作用。有些材料在光照或潮湿条件的单独作用下的耐久性好，但在光照和潮湿的协同作用下，往往会失效。 材料老化试验的常用方法 1、佛罗里达或亚利桑那的户外曝晒 是光照和潮湿测试的世界基准。为产品性能提供最真实的预测。然而，曝晒测试可能需要几年时间来完成。 材料老化试验的常用方法 2、Q-TRAC 自然太阳光跟踪聚能曝晒装置 可从早到晚自动跟踪太阳的户外曝晒装置，利用由10面镜子组成的装置，来反射高强度、全光谱自然太阳光，并会聚在被测试的样品上，可以最大程度接收到更多的太阳辐射（相当于在佛罗里达5倍的辐照量）。 材料老化试验的常用方法 3、模拟全光谱太阳光(氙灯试验箱) 通过将材料暴露于紫外光、可见光和红外线下来测试其光稳定性。它使用经过滤的氙弧灯来模拟全光谱太阳光。 日光过滤器用来模拟直接阳光曝晒。 窗玻璃过滤器用来模拟玻璃窗透射太阳光，用于室内光稳定性测试。 氙灯试验箱的工作原理示意图 二、氙灯试验的设备 氙灯老化试验箱 氙灯老化试验箱采用能模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波，可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验，又名“阳光辐射防护试验装置”。 根据冷却方式的不同，可分为： 1.空气冷却氙灯试验箱 2.水冷却氙灯试验箱 根据氙灯灯管位置的不同，可分为： 1.平板式氙灯试验箱 2.转鼓式氙灯试验箱 三、氙灯试验的标准 常用的试验标准 1. GB/T 2423.24-2013 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Sa：模拟地面上的太阳辐射 2. GB/T 16422.2-1999 塑料实验室光源暴露试验方法 第2部分：氙弧灯 常用的试验标准 GB/T 2423.24-2013 / IEC 60068-2-5:2010 试验Sa：模拟地面上的太阳辐射及其试验导则 在程序A和B的黑暗期，试验箱内温度应以小于1K/min的速率降温，并保持在25℃。 程序A中每天8h持续暴露于标准辐射条件下，模拟了最严酷的自然条件下每天的总辐射量，因此，暴露期超过8h会引起超过自然条件的加速。然而，程序C每天连续暴露24h，可能掩饰周期性热应力引起的劣化效应，因此，在这种情况下，一般不建议采用程序C。 常用的试验标准 GB/T 16422.2-1999 / ISO4892-2:1994 塑料实验室光源暴露试验方法 第2部分：氙弧灯 黑板温度：65℃±3℃或100℃±3℃ 相对湿度：（50±5）%或（65±5）% 喷水周期： 每次喷水时间：18 min±0.5 min 两次喷水之间的无水时间：102 min±0.5 min 以上条件为本标准推荐使用，也可根据客户要求自定义。 四、氙灯试验的实际运用 具体的试验参数 1. 长效滤光器 2. 辐照度 3. 黑板温度 4. 箱内空气温度 5. 相对湿度 6. 水喷淋 长效滤光器 氙弧灯光源必须经过适当过滤，才能得到特定需求的光谱。光谱的差异可能影响样品老化的速度和类型。 一般分为三类滤光器，可模拟样品的各种使用环境。滤光器的选择取决于具体应用和测试方法。 滤光器的分类 1.日光滤光器 日光滤光器用来模拟户外直射阳光。它与大多数的户外应用环境具有最佳的相关性。通常在户外使用的材料，如屋顶或户外涂料，应使用日光滤光器进行测试。 滤光器的分类 2.窗玻璃滤光器 窗玻璃滤光器模拟窗玻璃透射阳光。该光谱还可模拟一些室内照明，如典型的商业或办公场所的光照环境。窗玻璃滤光器用于测试室内材料，如印刷材料或纺织品。 滤光器的分类 3.紫外延展滤光器 紫外延展滤光器允许在自然太阳光正常截止点以下的紫外光通过。该滤光器用于提供更快更严酷的测试条件。紫外延展滤光器被指定用于一些汽车、航空领域的测试。 辐