阳光辐射试验研究

太阳辐射试验是一种人工模拟环境试验,它模拟产品在地面或较低大气层中使用或无遮
蔽贮存期间暴露在日辐射条件下受到的影响。太阳辐射对产品的影响主要是由加热效应和光
化学效应产生的。
加热效应主要是由太阳辐射能中红外光谱部分产生的,主要引起产品短时高温和局部过
热,造成一些对温度敏感的元器件失效,结构材料的机械破坏和绝缘材料的过热损坏等。
光化学效应主要是由太阳辐射能中紫外光谱部分产生的,紫外光谱提供的光能量足以激
发有机材料分子使其健断裂、降解或交互,从而使材料老化变质。当太阳辐射与温度、湿度
等气候因素综合作用时,它的破坏更为明显。zui易发现的损坏是变形、变色、失去光泽、粉
化、开裂等表面损坏,同时,其内在的机械性能和电气性能也会随之降低,从而使材料的使用
价值降低,甚至报废。
一般加热效应多采用循环方式：8小时连续照射，16小时保持黑暗，此24小时为一个循
环。而光化学效应多采用连续照射，光化学效应试验用于研究长期暴露于日照对试验样品的
影响。通常试验样品表面接收大量日光(以及热和湿气) 后才开始产生光化学效应。因此,
该试验是一种加速试验,试验温度及辐射强度均采用热气候极值条件,每循环照射时间(20h
以上) 远远高于每天太阳照射的实际时间(约12h) 。若采用热效应循环来考核试品的光化学
效应,可能要进行数月之久才能见效。因此,采用加速的方法,可以缩短再现长期暴晒累积效
应的时间。上海长肯设备针对太阳辐射试验中的光化学效应进行解读。帮您了解更多的专业知识。

1  术语
1.1 辐照度 E Irradiance
也称为辐照强度，所有波长入射辐照的总量，以W/m 2 表示，因为辐照是按不同的波长
分布的，不同的光谱造成的光化学效应差异很大，所以不应采用不同的光源做比较。
也可以理解为：就是指地面上的单位面积单位时间内接收到的太阳辐射。
1.2 室内光 Indoor light
采用可减少波长 320nm 以下光谱辐照度的滤光器来模拟透过玻璃滤光后的日光。
1.3 室外光 Outdoor light
为了模拟直接的自然暴露，辐射光源必须经过过滤，以便提供与地球上的日光相似的光
谱能量分布。
1.4 黑标温度 Black panel temperature
是指黑标表面所测到的温度，它表示产品表面可能达到的zui高温度。
1.5 暴露辐射能 H The Energy of Irradiance
试样已经受暴露的辐射能的一种量度，可以由下式算出：
H=E*dt
式中：E—辐照度，W/m 2 ；
t—暴露时间，s；
H—暴露辐射能，J/m 2 ；
如果产品受辐射时，辐射度不变，则辐射能等于辐射度乘以辐射时间。

2  暴露光源选择

2.1 辐射光源的种类
太阳辐射试验主要有氙灯、荧光紫外灯（荧光灯）、碳弧灯三种类型的试验设备，他们
都是从光能、温度、降雨或凝露这几种主要气候因素进行模拟和强化的试验。
2.2 三种光源的优缺点
1） 氙灯可以很方便地模拟白天光照，夜间凝露或降雨的反复交变试验条件，其中氙
灯模拟太阳光谱较佳（见图 1）；
2） 荧光灯也可以很方便地模拟白天光照，夜间凝露或降雨的反复交变试验条件，荧
光灯气候老化是模拟太阳光紫外光谱较接近的设备，加速老化效果更显著；
3） 碳弧灯在某些情况下，经滤光器校正紫外辐射后，碳弧灯的辐射光谱分布可以接
近地表的自然光谱，但是碳弧灯的定位性差和寿命较短，并且存在碳弧体容
易烧毁的缺陷，即使采取先进的碳弧体移动机构，连续点燃时间仍低于 5h，因
此此方法将逐渐被淘汰。
2.3 辐射光源过滤
直接从氙灯、碳弧灯和紫外荧光灯发出的辐射中含有大量的自然阳光中所没有的短波紫
外辐射，那就需要选择合适的滤光器进行滤光，有下图可以看出氙灯的光谱zui为接近自然阳
光，故一般选用氙灯进行光照老化试验。
M=空气质量；M=1（当太阳在头顶时）
图 1 典型高压氙灯辐射和太阳辐射比较

2.4 氙灯试验光谱选择
氙灯光谱范围包括波长大于 270 nm 的紫外光、可见光和红外辐射。
为了模拟直接的自然暴露，氙灯辐射经适当滤光后，以减少紫外短波辐射，并尽可能去
掉红外辐射，其光谱能量分布与阳光中紫外、可见部分zui相似，可模拟室外光，见表 1；也
可以进一步滤掉短波，采用可减少波长 320nm 以下光谱辐照度的滤光器来模拟透过玻璃滤光
后的日光，可模拟室内光。