【湛臨小科普】光照強(qiáng)度≠黑板溫度信號 ｜ 拆解Q-SUN氙燈老化箱的兩套控制回路

湛臨儀器小科普

光照強(qiáng)度≠黑板溫度信號

拆解Q-SUN氙燈箱的控制回路

在材料耐候性評估中，有些新接觸老化測試的工程師有這類疑問：“氙燈老化箱的光照強(qiáng)度與黑板傳感器（黑板溫度計(jì)）的信號數(shù)據(jù)有關(guān)嗎？”

湛臨儀器首先宣布結(jié)論：不是。

在Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱中，光照強(qiáng)度與黑板溫度（BPT/BST）由兩套彼此獨(dú)立的測量與控制回路負(fù)責(zé)——前者由輻照度傳感器閉環(huán)控制，后者由黑板溫度計(jì)閉環(huán)控制熱環(huán)境。

在加速老化測試中，將“光”和“溫度”分開控制更為科學(xué)。材料的光化學(xué)反應(yīng)主要由光譜組成與輻照劑量驅(qū)動(dòng)，而熱氧化與熱老化則取決于溫度水平與熱史；把兩者獨(dú)立設(shè)定與閉環(huán)控制，才能更清晰地識別失效機(jī)理、避免變量耦合帶來的判斷偏差。

與此同時(shí)，行業(yè)與國家標(biāo)準(zhǔn)通常會(huì)同時(shí)規(guī)定光強(qiáng)控制點(diǎn)及黑板溫度的類型/設(shè)定值，只有按標(biāo)準(zhǔn)分別控制，測試結(jié)果才能與歷史數(shù)據(jù)和跨實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)保持可比與可追溯。

當(dāng)然，在黑板溫度之外，同步管控艙內(nèi)空氣溫度（CAT）與相對濕度（RH），并按需疊加噴水/冷凝等水分程序，有助于把“光-熱-濕”三要素穩(wěn)定在目標(biāo)窗口內(nèi)，提升試驗(yàn)過程的穩(wěn)健性與復(fù)現(xiàn)性。

首先，光照強(qiáng)度＝輻照度閉環(huán)（不是黑板信號）

Q-SUN 采用專用輻照度傳感器，在目標(biāo)波段（如 340 nm、420 nm 或 TUV 300–400 nm）實(shí)時(shí)采樣光強(qiáng)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)燈功率，把光強(qiáng)穩(wěn)穩(wěn)鎖在設(shè)定值（如 0.35 W/m²/nm@340 nm 等）。

也就是說，你在觸控界面設(shè)置的“光強(qiáng)值”，由光學(xué)傳感器閉環(huán)維持；黑板溫度計(jì)不參與光強(qiáng)閉環(huán)。

其次，黑板溫度＝表面溫度代表值（獨(dú)立溫控回路）

黑板溫度計(jì)反映樣品在強(qiáng)光下趨于最高的表面溫度趨勢，設(shè)備據(jù)此調(diào)節(jié)熱平衡以維持 BPT/BST 設(shè)定。所以，黑板溫度計(jì)用于溫度控制，而非光強(qiáng)控制；它與輻照度傳感器是兩種不同的計(jì)量裝置。

定義與原理方面，BPT/BP屬于未絕緣黑板：背面不絕熱，易與艙內(nèi)空氣換熱；升降溫快。而BST/IBP屬于絕緣黑板/黑標(biāo)準(zhǔn)：背面加絕熱層，更“保溫”；更接近樣品表面最高溫趨勢。

在同等條件下，BST 讀數(shù)通常高于 BPT（工程中常見高出數(shù)℃至十多℃，受風(fēng)速、裝載量、光強(qiáng)、艙溫影響）。而BPT 對氣流/散熱更敏感、響應(yīng)更快；BST 熱慣量大、峰值更高。

在常見國際標(biāo)準(zhǔn)中，ASTM路線多用 BPT，ISO路線多用 BST/IBP；所以兩者不可直接互比或簡單換算。不過一般來說，薄片/高導(dǎo)熱/金屬基材、背面易散熱的樣品優(yōu)先 BPT。而厚片/絕緣/3D 結(jié)構(gòu)、背面不易散熱的樣品則可以優(yōu)先 BST/IBP。

1. 光強(qiáng)閉環(huán)

Q-SUN 氙燈試驗(yàn)箱在所選控制點(diǎn)（如 340 nm、420 nm 或 TUV 300–400 nm）由輻照度傳感器實(shí)時(shí)采樣光強(qiáng)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)燈功率，使輻照度穩(wěn)定在設(shè)定值。這樣可消除燈衰、濾光變化等因素帶來的漂移，確保不同批次、不同實(shí)驗(yàn)間的光照劑量一致可比。

2. 溫度閉環(huán)

Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱以黑板溫度計(jì)（BPT 或 BST）的讀數(shù)作為反饋量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)熱平衡以維持目標(biāo)黑板溫度；對于部分方法或循環(huán)，還可同時(shí)控制艙內(nèi)空氣溫度（CAT），在黑板溫度之外進(jìn)一步穩(wěn)定整體熱場，使樣品處于更可復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下。

3. 濕度與水分

按標(biāo)準(zhǔn)或方法要求，可啟用相對濕度（RH）控制，并疊加噴水、冷凝等水分程序，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)構(gòu)建更接近戶外的“光-熱-濕-水”耦合環(huán)境。這有助于揭示材料在真實(shí)氣候下可能出現(xiàn)的失效模式。

4. 數(shù)據(jù)追溯

Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱的系統(tǒng)可對關(guān)鍵環(huán)境量（如光強(qiáng)、黑板溫度、CAT、RH 以及時(shí)間/循環(huán)程序）進(jìn)行在線記錄與導(dǎo)出，便于質(zhì)量審查、方法復(fù)核與跨實(shí)驗(yàn)室比對；同時(shí)也為異常分析與長期趨勢評估提供可追溯的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

Q-SUN 系列氙燈試驗(yàn)箱

· 全光譜太陽模擬：覆蓋 UV–可見–近紅外，貼近自然日光分布。

· 輻照度閉環(huán)：340/420/TUV 控制點(diǎn)可選，自動(dòng)穩(wěn)態(tài)控制，降低燈衰與濾光變化帶來的漂移。

· 雙黑板選件：支持BPT未絕緣黑板與 BST/IBP絕緣黑板，順應(yīng)ASTM/ISO等不同標(biāo)準(zhǔn)路線。

· 多要素同步：可同步控制黑板溫度、艙內(nèi)空氣溫度（CAT）與相對濕度（RH），并支持噴水/冷凝等水分程序。

· 追溯與合規(guī)：關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)記錄，便于質(zhì)量體系審核與跨實(shí)驗(yàn)室對比。

· 多型號覆蓋：臺式與落地式機(jī)型可選，滿足研發(fā)驗(yàn)證、小批量配方篩選到量產(chǎn)質(zhì)控的不同場景。