弧形光源有哪些不同的分类
自1918年以来，封闭的碳弧一直被用作加速风化和耐光测试的太阳模拟器。许多测试方法仍然指定它的使用。当这个装置的输出光与太阳光相比时，一些缺陷就变得明显了。图12.4比较了夏季太阳光(太阳最大值)与封闭碳弧的紫外光谱能量分布。封闭碳弧的UV输出主要由两个非常大的能量峰值组成，在350 nm以下的输出很少。因为最短的紫外线波长是最具破坏性的，封闭的碳弧对大多数材料的测试非常缓慢，对对短波紫外线敏感的材料相关性很差。
1933年引进的阳光碳弧比封闭碳弧有优势。图12.5绘制了夏季阳光的UV SED与阳光碳弧SED(用Corex D过滤器)的对比图。虽然与阳光的匹配优于封闭的碳弧，但仍然有一个非常大的能量峰值，远高于阳光，约390纳米。
阳光碳弧光谱的一个更严重的问题是在短波长中。 为了说明这一点，有必要扩大图表的低端。 图 12.6 显示了 260 到 320 nm 之间的太阳最大值与日照碳弧的关系。 碳弧在光谱的 UV-C 部分发射大量能量，远低于 295 nm 的正常太阳截止点。 这种类型的辐射对于外层空间来说是现实的，但在地球表面从未发现过。 与自然暴露相比，这些短波长会导致不切实际的退化。
图 12.5 阳光碳弧和阳光：260 到 400 nm
图 12.6 阳光碳弧和阳光：260 到 320 nm
1954年，在德国，氙弧被用于加速风化。氙弧测试仪，如Q-Sun氙测试室，适合于材料的光稳定性，因为它们提供了全光谱阳光的更佳模拟:紫外线，可见光和红外(IR)光。氙弧使用过滤器来获得适当的光谱(例如，室外阳光或通过窗户玻璃过滤的阳光)。
1）氙气滤光片的效果
氙弧需要组合过滤器来减少有害的辐射。常见的滤镜组合是“日光”滤镜。图12.7显示了与带有日光过滤器的氙弧相比，夏季正午阳光的光谱功率分布(SPD)。
图 12.7 带日光滤光片的氙弧灯与阳光
图 12.8 带有窗玻璃滤光片的氙弧灯与透过窗玻璃的阳光
另一种类型的氙弧过滤器，旨在模拟阳光通过窗户玻璃是窗户玻璃过滤器。它通常用于测试主要使用寿命在室内的产品。图12.8显示了正午阳光在玻璃后的防雷器，与带有窗玻璃过滤器的氙弧相比。
2）氙弧湿度
氙弧采用间歇喷水系统来模拟雨露的影响。水雾循环对引入热冲击和机械侵蚀特别有用。
3）辐照度设置的影响
现代氙弧模型，包括Q-Sun，有一个光监测系统，以补偿不可避免的光输出衰减由于灯老化。操作人员预先设定所需的辐照度或亮度。当光输出下降时，系统通过增加氙气燃烧器的瓦数进行补偿。常见的辐照度设置是0.35或0.55 W/m-/nm在340 nm。图12.9显示了这两个辐照度设置与夏季正午阳光的对比。
几种不同的传感器来测量和控制辐照度(取决于制造商):340 nm, 420 nm, TUV(总紫外线)，或总辐照度。这些传感器之间的区别是它们控制辐照度的波长或波段，以及它们被校准的波长或波段(通过nist可跟踪校准辐射计)。
图 12.9 辐照度设置的影响
340纳米传感器测量以340纳米为中心的窄带波长，半带宽为10纳米，应该用于测试主要受短波紫外线损伤的材料。这是因为即使灯老化和频谱转移，340纳米的设置仍将保持不变。一般情况下，这对于油漆、塑料、屋顶和其他耐用产品来说是一个很好的控制点。
420纳米测量以420纳米为中心的窄带波长，半带宽为10纳米，它应该用于测试主要被可见光损坏的材料，如纺织品、纸张和墨水中的染料和色素。一般情况下，不建议使用宽频带TUV和总辐照度传感器。
几个因素使氙气燃烧器的辐照度控制复杂化:滤光器的日晒和燃烧器的老化。这些因素中的任何一个都可能导致氙SPD的不均匀变化，短波长输出比长波长输出下降更快。
图12.10显示了一个燃烧器在其寿命中四个不同时间测量的SPD。辐照度的监测和控制只在340 nm。瓦数的增加足以维持340 nm的辐照度，但不足以弥补340 nm以下的衰减。与此同时，更高的瓦数会增加燃烧器的可见光输出。
这改变了灯的光谱功率分布。从图中可以看出，虽然辐照度控制器在340 nm处做得很好，但在光谱的短波紫外线部分辐照度有所下降。这种由于老化而引起的光谱变化是氙灯的固有特征。然而，这可以通过定期更换灯具来补偿。
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