湛臨儀器小科普

光照強度≠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度與黑板傳感器（黑板溫度計）的信號數據有關嗎？”

湛臨儀器首先宣布結論：不是。

在Q-SUN氙燈老化試驗箱中，光照強度與黑板溫度（BPT/BST）由兩套彼此獨立的測量與控制回路負責——前者由輻照度傳感器閉環控制，后者由黑板溫度計閉環控制熱環境。

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

與此同時，行業與國家標準通常會同時規定光強控制點及黑板溫度的類型/設定值，只有按標準分別控制，測試結果才能與歷史數據和跨實驗室數據保持可比與可追溯。

當然，在黑板溫度之外，同步管控艙內空氣溫度（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”三要素穩定在目標窗口內，提升試驗過程的穩健性與復現性。

首先，光照強度＝輻照度閉環（不是黑板信號）

Q-SUN 采用專用輻照度傳感器，在目標波段（如 340 nm、420 nm 或 TUV 300–400 nm）實時采樣光強，并自動調節燈功率，把光強穩穩鎖在設定值（如 0.35 W/m²/nm@340 nm 等）。

也就是說，你在觸控界面設置的“光強值”，由光學傳感器閉環維持；黑板溫度計不參與光強閉環。

其次，黑板溫度＝表面溫度代表值（獨立溫控回路）

黑板溫度計反映樣品在強光下趨于最高的表面溫度趨勢，設備據此調節熱平衡以維持 BPT/BST 設定。所以，黑板溫度計用于溫度控制，而非光強控制；它與輻照度傳感器是兩種不同的計量裝置。

定義與原理方面，BPT/BP屬于未絕緣黑板：背面不絕熱，易與艙內空氣換熱；升降溫快。而BST/IBP屬于絕緣黑板/黑標準：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 讀數通常高于 BPT（工程中常見高出數℃至十多℃，受風速、裝載量、光強、艙溫影響）。而BPT 對氣流/散熱更敏感、響應更快；BST 熱慣量大、峰值更高。

在常見國際標準中，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/高導熱/金屬基材、背面易散熱的樣品優先 BPT。而厚片/絕緣/3D 結構、背面不易散熱的樣品則可以優先 BST/IBP。

1. 光強閉環

Q-SUN 氙燈試驗箱在所選控制點（如 340 nm、420 nm 或 TUV 300–400 nm）由輻照度傳感器實時采樣光強，并自動調節燈功率，使輻照度穩定在設定值。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、不同實驗間的光照劑量一致可比。

2. 溫度閉環

Q-SUN氙燈試驗箱以黑板溫度計（BPT 或 BST）的讀數作為反饋量，動態調節熱平衡以維持目標黑板溫度；對于部分方法或循環，還可同時控制艙內空氣溫度（CAT），在黑板溫度之外進一步穩定整體熱場，使樣品處于更可復現實驗條件下。

3. 濕度與水分

按標準或方法要求，可啟用相對濕度（RH）控制，并疊加噴水、冷凝等水分程序，在實驗室內構建更接近戶外的“光-熱-濕-水”耦合環境。這有助于揭示材料在真實氣候下可能出現的失效模式。

4. 數據追溯

Q-SUN氙燈試驗箱的系統可對關鍵環境量（如光強、黑板溫度、CAT、RH 以及時間/循環程序）進行在線記錄與導出，便于質量審查、方法復核與跨實驗室比對；同時也為異常分析與長期趨勢評估提供可追溯的數據基礎。

Q-SUN 系列氙燈試驗箱

· 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：340/420/TUV 控制點可選，自動穩態控制，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ASTM/ISO等不同標準路線。

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

· 追溯與合規：關鍵參數實時記錄，便于質量體系審核與跨實驗室對比。

· 多型號覆蓋：臺式與落地式機型可選，滿足研發驗證、小批量配方篩選到量產質控的不同場景。