追光小课堂 | 稳态氙灯光源：复刻日光的“光学明星”

稳态氙灯光源又称短弧氙灯、球形氙灯或超高压短弧氙灯，是在高压惰性气体氙（Xe）内形成持续电弧的气体放电光源。核心特点：灯内氙气压强1~2MPa（10~20个大气压），电极间距<10mm，点燃后毫秒级进入光学稳态，光谱和光色与自然日光高度相似，是太阳模拟器、光谱仪等精密光学系统的“核心动力"。

• 高压点火：启动的“钥匙" 氙气电离需5~12kV、几微秒的高压脉冲，在电极间形成强电场激发氙原子转化为等离子体，为发光奠基。

• 短弧形成：亮度的“核心" 氙气电离后，电弧长度被限制在<10mm的电极间距内，电弧核心的针尖等离子云释放高亮度光辐射，是高亮度的关键。

• 稳态维持：持续的“保障" 电弧形成后，300~600V、0.5~2A低电压电流即可维持放电，1秒内光通量达80%，随后稳定在100%，实现长时间稳定发光。

• 光谱产生：复刻日光的“秘诀" 受激发氙原子返回基态时，释放180nm~2500nm连续光谱及特征谱线，与AM 1.5（约6000K，接近正午日光）高度接近，光色寿命期内基本稳定。

稳态氙灯光源的技术特性精准匹配精密场景需求：

• 结构与功率：球形/卵形石英壳承高压，功率30W~5000W，75W、100W、150W、300W为常用规格；发光效率约40lm/W，峰值亮度5×10⁷~6.5×10⁸cd/m²，远超普通光源。

• 启动与光谱：1秒内达80%光通量，瞬时点亮；300~1200nm 6个关键波段比例稳定在16.6%±0.2%，符合IEC 609049 C级标准；寿命500~1500小时（取决于功率与散热），散热适配：≤150W自然冷却、150~300W风冷、>300W水冷。

核心标准共三项，且各标准均划分了多个等级以适配不同场景需求，常见的等级有A+、A、B、C，不同等级在关键参数上有明确界定，具体参数如下表所示：

注：IEC 60904-9（2020）对等级参数界定更严苛，A+和A指标显著高于其他两项标准。三者核心考核指标统一为光谱匹配度、不均匀度和时间不稳定性，等级越高参数要求越严，适配的精密场景也越多。

凭借高光谱相似度、高亮度、高稳定性，稳态氙灯光源广泛应用于多领域：

要让稳态氙灯光源发挥优秀性能，选型、系统设计及安全防护需注意以下要点：

• 选型与设计技巧：按目标辐照度（1 Sun≈1000W/m²）和照射面积算功率（如0.25m²需250W，可选4盏150W组合）；匹配散热方式；光学布局用椭球面背反射镜聚焦积分器入口（焦距偏差≤0.5mm、反射率≥98%）；选专用驱动电源（纹波≤0.5%）；A/B级性能需加光谱滤片或双灯叠加，并用光谱仪校验。

• 安全防护要点：配备防爆灯盒、UV阻挡玻璃；按散热方式装风扇/水泵；做好接地保护，操作前检查气压标记。