一、 核心部件：紫外燈管的工作原理

燈管是系統(tǒng)的能量源，其工作原理基于 “氣體放電發(fā)光”。

1. 基本結(jié)構(gòu)：在一個(gè)充滿特定惰性氣體（如氬氣）和微量汞的石英玻璃管內(nèi)，兩端裝有鎢電極。

2. 發(fā)光過程：

• 通電后，電極產(chǎn)生電子。

• 電子在電場中加速，與管內(nèi)的汞原子發(fā)生碰撞。

• 汞原子吸收能量后，其核外電子被激發(fā)到高能級。

• 當(dāng)電子從高能級躍遷回低能級時(shí)，便會(huì)以紫外光子的形式釋放出能量。

3. 光譜形成：發(fā)射出的紫外光波長由燈管內(nèi)填充物質(zhì)的種類、比例和壓力決定。通過調(diào)整這些參數(shù)，并配合石英玻璃管的摻雜技術(shù)（例如摻入不同金屬元素以過濾或透過特定波段），制造商可以設(shè)計(jì)出具有特定光譜分布的燈管。

二、 不同類型燈管的光譜特性與選擇原理

這是光源系統(tǒng)的核心選擇，直接決定了測試的意圖。

核心原理總結(jié)：選擇UVA還是UVB，本質(zhì)上是選擇 “模擬真實(shí)性” 還是追求 “大加速性”。

三、 輻照度閉環(huán)控制系統(tǒng)：穩(wěn)定與精確的“大腦”

這是現(xiàn)代紫外老化箱技術(shù)的精髓。其工作原理是一個(gè)典型的負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。

目標(biāo)：在樣品表面維持一個(gè)恒定且均勻的紫外輻照度。

工作流程與原理：

1. 設(shè)定基準(zhǔn)值：用戶根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 4892-3規(guī)定0.76 W/m2 @ 340nm）設(shè)定目標(biāo)輻照度。

2. 實(shí)時(shí)監(jiān)測：位于樣品架平面的紫外輻照度傳感器（如以340nm或313nm為中心的窄帶探頭）持續(xù)、精確地測量樣品接收到的實(shí)際輻照度。

3. 比較與計(jì)算：控制器將測量值與設(shè)定值進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，計(jì)算出偏差。

4. 反饋調(diào)節(jié)：

• 如果測量值 < 設(shè)定值（燈管老化導(dǎo)致輸出下降），控制器自動(dòng)增大對燈管的供電功率，提升其輸出。

• 如果測量值 > 設(shè)定值（新燈管或環(huán)境波動(dòng)），則自動(dòng)降低功率。

5. 動(dòng)態(tài)平衡：此過程每秒進(jìn)行多次，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，確保在整個(gè)測試周期（數(shù)百至數(shù)千小時(shí)）內(nèi)，無論燈管如何衰減，樣品受到的紫外輻照能量恒定不變。

技術(shù)意義：

• 取代傳統(tǒng)“燈管計(jì)時(shí)法”：老式方法需定期手動(dòng)旋轉(zhuǎn)或更換燈管以“平均”衰減，條件不穩(wěn)定。

• 保證結(jié)果可重復(fù)性：這是實(shí)驗(yàn)室間測試數(shù)據(jù)可比對的基礎(chǔ)。

• 實(shí)現(xiàn)精確加速：老化速率與輻照強(qiáng)度直接相關(guān)，恒定輻照度意味著可控、可量化的加速因子。

四、 均勻性保障：機(jī)械與光學(xué)設(shè)計(jì)原理

為了保證所有樣品都在同等條件下測試，光源系統(tǒng)還需解決均勻性問題。

1. 燈管排列與距離：

• 多根燈管（通常4-8根）在樣品上方平行等距排列。

• 通過精密計(jì)算燈管與樣品表面的最佳距離（通常幾厘米），使整個(gè)樣品區(qū)域落在輻照度的“均勻區(qū)”內(nèi)。

2. 反射器設(shè)計(jì)：在燈管背后安裝耐腐蝕的鋁制反射板。其作用是將原本向背部發(fā)射的紫外線反射向樣品區(qū)，這不僅能提高能量利用率，更有助于改善均勻性。

3. 樣品旋轉(zhuǎn)（可選）：在一些高要求設(shè)備中，樣品架會(huì)緩慢旋轉(zhuǎn)，以進(jìn)一步平均化微小的輻照度差異。

總結(jié)：光源系統(tǒng)工作原理全景

紫外老化試驗(yàn)箱的光源系統(tǒng)，是一個(gè)集物理、光學(xué)、電子與控制于一體的精密系統(tǒng)：

1. 氣體放電產(chǎn)生特定光譜的紫外光（能量源）。

2. 光譜選擇（UVA/UVB）決定了測試是偏重“真實(shí)性”還是“加速性”（測試邏輯）。

3. 閉環(huán)反饋控制通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)調(diào)節(jié)功率，維持輻照度恒定（精度核心）。

4. 機(jī)械與光學(xué)設(shè)計(jì)確保輻照度在三維空間中的均勻分布（可靠性保障）。

理解這一原理，就能從根本上把握紫外老化試驗(yàn)的核心，從而正確選擇燈管類型、設(shè)置測試參數(shù)，并科學(xué)解讀試驗(yàn)結(jié)果。