newport太阳光模拟器氙灯(模拟太阳灯原理)

太阳模拟器是用来模拟太阳光的设备，基本原理是利用人工光源模拟太阳光辐射，以克服太阳光辐射受时间和气候影响，并且总辐照度不能调节等缺点，包含光源、供电及控制电路、计算机等组成部分，广泛用于航空航天、光伏、农业等领域。
卤钨灯是对白炽灯的一种改进，在玻璃外壳中充有碘或者溴等卤族元素气体，工作原理为与白炽灯类似通过灯丝发热而发光。
不同的是卤钨灯的灯丝在发热时，部分钨原子受热蒸发，移动到玻璃外壳附近后，由于外壳温度较低钨原子又降温和卤素原子结合在一起，形成卤化钨。
卤化钨在高温时并不稳定，在随着热流回到灯丝附近后，卤化钨遇热分解，又重新分离为钨原子和卤素蒸汽，这样钨原子又重新回到了灯丝上，弥补被蒸发的部分。
这种钨原子循环往复运动使得卤钨灯的寿命比白炽灯更长，而且由于工作温度更高，发光的亮度、色温以及发光效率都高于白炽灯。
图1：卤素灯光谱图。
利用卤钨灯作为太阳光模拟器光源，在可见光至近红外范围内具有连续稳定的发光光谱，发光强度也比较高，但也存在以下问题：一是与太阳光光谱匹配度低，上图可以看出卤钨灯发出的光线大部分是红外光，红外波段能量远大于太阳光，缺少蓝紫光，可见光波段能量占比也很少；二是亮度调节范围较窄，卤钨灯可以调光，但是调光范围十分有限，因为卤钨灯是通过发热来发光，必须保证灯丝足够高的温度，因为温度过低时，不仅仅会使得色温更低，还可能终止卤钨循环，影响灯泡正常工作；三是虑光系统设计复杂，需设计虑光系统，过滤掉能量过多的红外辐射光线；四是稳定性差，卤钨循环过程中，一些卤化钨会附着在灯泡内壁导致卤钨灯泡发黑，影响卤钨灯的光输出；五是使用寿命短，卤钨灯的失效原因和白炽灯类似，主要是灯丝蒸发后逐渐变细，时间长后可能会熔断，虽然卤钨灯的寿命相较白炽灯有所提高，但是相较 LED 等其他光源，寿命仍然偏低；六是发光效率低，与白炽灯类似大部分电能转化为了热能，只有少部分能量转化为了光能，发光效率远低于氙灯和LED 灯；七是预热时间长，卤钨灯是通过灯丝发热来发光，在灯丝温度低时发光色温也低，必须等待灯丝温度足够高时，才有足够高的色温。