中科百科：仿自然暴晒 守品质初心—氙灯暴晒老化箱的设计之路与技术实践

仿自然暴晒 守品质初心—中科富祺氙灯暴晒老化箱的设计之路与技术实践

作者：北京中科富祺科技有限公司 研发部

摘要：氙灯暴晒老化箱作为模拟自然环境中太阳辐射、高低温、湿度交替等综合工况的核心环境试验设备，主要用于评估材料、零部件及成品在长期户外使用过程中的耐老化性能，精准模拟紫外线、可见光、红外线等全光谱太阳辐射对产品的老化侵蚀，为产品配方优化、结构设计、使用寿命评估及合规认证提供科学依据，广泛应用于汽车、涂料、塑料、橡胶、电子、光伏、建材等多个关键行业。北京中科富祺科技有限公司（以下简称“中科富祺"）深耕环境试验设备研发生产十余载，立足下面行业耐老化试验需求，从满足基础暴晒模拟需求到适配高精密试验场景，从遵循国际国内相关标准到主导行业技术升级，在氙灯暴晒老化箱的设计之路上持续探索、不断突破。本文结合中科富祺氙灯暴晒老化箱的设计实践，融合耐老化试验核心技术要求，梳理设计历程中的技术迭代、核心难点突破、关键设计要点及创新成果，总结设计经验与行业启示，为同类设备的研发设计提供参考，助力下面行业提升产品耐老化品质，推动环境试验设备行业向高精度、智能化、多元化方向升级。

关键词：氙灯暴晒老化箱；中科富祺；设计迭代；全光谱模拟；耐老化试验；试验标准

引言

在工业制造与产品研发领域，产品的耐老化性能直接决定其户外使用的可靠性、安全性与使用寿命，是衡量产品品质的核心指标之一。自然环境中的太阳辐射、高低温交替、雨露侵蚀、湿度变化等因素，会导致产品出现褪色、开裂、变脆、粉化、性能衰减等老化现象，不仅影响产品外观与使用体验，还可能引发安全隐患，增加企业售后成本与市场风险。氙灯暴晒老化箱作为人工模拟自然暴晒环境的核心装备，能够通过氙灯光源模拟太阳全光谱辐射，搭配温湿度调控系统，精准复现户外复杂暴晒工况，可在短时间内完成产品长期户外老化试验，大幅缩短产品研发周期、降低试验成本，成为下面行业开展耐老化试验的看家设备。

目前，国际国内已出台多项氙灯暴晒老化试验相关标准，如ISO 10993-11、GB/T 16422.2、ASTM G155、SAE J2527等，明确规定了氙灯暴晒老化箱的光源光谱范围、辐射强度、温湿度控制精度、试验流程等核心要求，为设备设计、试验开展及数据有效性提供了规范依据。当前，行业内氙灯暴晒老化箱的设计与应用仍面临诸多瓶颈：一是光源光谱匹配度低，难以精准模拟自然太阳光谱，导致试验数据与实际户外老化效果偏差较大；二是辐射强度均匀性、稳定性不足，箱内不同位置样品老化程度差异显著，影响试验数据的重复性；三是温湿度与辐射协同调控能力弱，无法精准复现户外高低温、湿度交替与太阳辐射叠加的复杂工况；四是设备运行能耗高、氙灯使用寿命短，运维成本偏高；五是智能化程度低，试验程序控制繁琐，数据记录与追溯能力不足，难以适配高精密试验与规模化试验需求。

中科富祺作为环境试验设备领域的专业制造商，始终以“精准模拟、稳定可靠、高效节能、智能便捷"为核心设计理念，针对行业内氙灯暴晒老化箱的设计痛点与下面行业试验需求，组建由光学工程、机械设计、电气控制、材料科学等多领域专业人才组成的研发团队，整合全光谱模拟、高精度协同控制、智能监测等新技术，结合相关国际国内标准要求，开展了大量技术研究与实践测试，形成了覆盖“设计-制造-调试-运维"全生命周期的设计体系，历经多代产品迭代，逐步打造出涵盖常规通用型、高精密型、全功能集成型的氙灯暴晒老化箱产品体系。本文系统梳理中科富祺氙灯暴晒老化箱的设计历程、核心技术及实践成果，回顾设计之路中的探索与突破，为行业技术升级提供实践参考。

一、设计初心：立足需求，直击行业核心痛点

中科富祺氙灯暴晒老化箱的设计之路，始于对下面行业耐老化试验需求的深刻认知与对行业痛点的精准洞察。在初期市场调研中，我们发现传统氙灯暴晒老化箱普遍存在诸多问题，难以适配下面行业严苛的试验要求与合规标准，无法为产品耐老化性能评估提供可靠支撑：一是光谱模拟精准度低，传统设备多采用普通氙灯，缺乏精准的滤光系统，无法有效模拟自然太阳光谱中的紫外线、可见光、红外线比例，尤其是紫外线波段（280-400nm）的辐射强度与光谱分布偏差较大，导致试验数据与实际户外老化效果不符，无法准确指导产品配方优化与结构设计；二是辐射强度均匀性差，箱内不同区域的辐射强度偏差可达15%以上，同一批次样品在不同位置的老化程度差异显著，试验数据重复性差，难以满足批量样品试验需求；三是温湿度与辐射协同调控能力不足，无法精准复现户外“暴晒-高温-雨露-低温"的交替工况，温湿度控制精度低、波动大，与辐射工况的协同性差，影响试验场景的真实性；四是设备运行稳定性不足，长期连续运行易出现氙灯衰减过快、滤光片老化、风机故障等问题，导致试验中断，影响试验效率；五是能耗高、运维成本高，氙灯功率大且使用寿命短（多为800-1000小时），滤光片更换频繁，设备运行能耗远超行业平均水平，增加企业使用成本；六是智能化程度低，试验程序需手动设置与调整，缺乏完善的数据记录、分析与追溯功能，难以契合高精密试验与合规认证需求。

结合ISO 10993-11、GB/T 16422.2等国际国内相关标准要求，以及汽车涂料、光伏组件、新建材等下面行业的试验需求，中科富祺确立了“以标准为带队、以需求为导向、以精准为核心、以节能为目标"的初始设计理念，将相关标准要求全面融入设计全过程，明确了设备的核心设计目标：一是实现太阳全光谱精准模拟，光谱匹配度≥90%，紫外线、可见光、红外线比例与自然太阳光谱一致，辐射强度可调节（0.3-1.5W/m²·nm），满足不同行业试验标准要求；二是提升辐射强度均匀性，箱内有效试验区域辐射强度均匀性≤±10%，确保同一批次样品老化程度一致，提升试验数据重复性；三是强化温湿度与辐射协同调控，温度控制范围5℃-80℃、湿度范围20%-95%RH，控温精度±0.5℃、控湿精度±2%RH，可实现辐射、温湿度、喷淋等工况的协同联动，精准复现户外复杂暴晒环境；四是提升设备运行稳定性，确保长期连续运行（≥8760小时/年）无重大故障，延长氙灯使用寿命（≥1500小时），降低设备衰减率；五是优化能耗设计，降低设备运行能耗，减少运维成本；六是提升智能化水平，实现试验程序自动化控制、数据实时记录与追溯，适配高精密试验与规模化试验需求。

在初始设计阶段，研发团队重点开展了三项核心工作：一是深入解读ISO 10993-11、GB/T 16422.2、ASTM G155等国际国内相关标准，明确试验原理、设备参数及合规管控要点，将标准要求转化为具体的设计参数（如光谱范围、辐射强度、温湿度控制精度等），确保设备合规性；二是开展广泛的行业调研，走访汽车、涂料、光伏等不同行业的企业与科研机构，收集一线试验人员的使用需求与痛点反馈，结合不同材料、不同产品的耐老化试验特点，形成详细的需求清单；三是搭建专业的设计与仿真平台，引入全光谱模拟技术、高精度协同控制技术与节能技术，整合光学仿真、热力学仿真等工具，为设备的光源优化、结构设计、性能调试提供技术支撑，奠定了氙灯暴晒老化箱的设计基础。

二、迭代之路：突破难点，升级精准与协同能力

中科富祺氙灯暴晒老化箱的设计历程，是一个“贴合标准、解决痛点、迭代升级"的持续优化过程。自一代产品推出以来，我们结合市场反馈、行业标准更新、技术发展及下游试验需求升级，历经四次重大迭代升级，逐步突破了全光谱模拟、辐射均匀性、温湿度协同调控等核心设计难点，实现了设备性能、适配性、智能化水平与使用体验的全面提升，形成了覆盖不同场景的多元化产品体系。

（一）一代产品：夯实基础，满足标准底线

一代氙灯暴晒老化箱作为中科富祺进入氙灯老化试验设备领域的第1款核心产品，核心目标是满足基础暴晒模拟需求与相关标准底线，解决传统设备光谱匹配度低、试验数据不可靠的问题。在结构设计上，采用“箱体—氙灯光源系统—温湿度调控系统—空气循环系统—数据记录系统"的经典结构，箱体选用优质冷轧钢板喷塑外壳与304不锈钢内胆，保温层采用高密度聚氨酯保温棉，有效减少温湿度损耗，保障箱体密封性与保温保湿性；氙灯光源系统选用进口氙灯（功率1.8kW），搭配简易滤光系统，初步实现太阳光谱模拟，光谱范围覆盖280-800nm，辐射强度可调节（0.5-1.0W/m²·nm），满足基础暴晒试验需求；温湿度控制系统选用高精度铂电阻传感器与进口温湿度控制器，采用PID控制算法，实现温湿度精准控制，满足常规试验的温湿度要求；空气循环系统采用长轴离心风机与对称式风道设计，促进箱内温湿度与辐射均匀分布，减少偏差；数据记录系统采用嵌入式数据记录仪，可自动记录辐射强度、温湿度数据，支持数据导出，初步满足试验数据记录要求。

一代产品的推出，基本满足了中小型企业的基础耐老化试验需求，解决了传统设备光谱模拟不准、试验数据重复性差的问题，通过了相关标准认证，获得了市场的初步认可。但在实际使用过程中，也暴露出一些不足：一是光谱匹配度仍有提升空间，紫外线波段辐射强度偏差较大，与自然太阳光谱的匹配度仅为75%左右，试验数据与实际户外老化效果存在偏差；二是辐射强度均匀性不足，箱内不同位置辐射强度偏差可达15%以上，无法满足批量样品的均匀试验需求；三是温湿度与辐射协同调控能力弱，无法实现辐射、温湿度、喷淋的精准联动，难以复现户外复杂暴晒工况；四是氙灯使用寿命较短（约1000小时），设备运行能耗偏高，运维成本较高；五是智能化程度低，试验程序需手动设置，数据管理功能不完善，难以适配高精密试验需求。

（二）第二代产品：优化精准，强化协同能力

针对一代产品存在的光谱匹配度不足、辐射均匀性差、协同调控能力弱等问题，结合下面行业对试验数据精准度要求的提升及相关标准的更新，中科富祺启动了第二代产品的迭代设计，核心突破点是提升光谱模拟精准度、辐射均匀性与温湿度协同调控能力，进一步保障试验数据的可靠性与真实性。在结构设计上，研发团队对箱体内部结构进行了重新优化，采用“环形光源布局+多风道协同循环"设计，取消箱体死角，搭配导流板优化气流与辐射分布，确保箱内温湿度与辐射均匀一致；同时，扩大箱体有效试验空间，优化样品架设计，样品架采用镂空式、可调节结构，确保样品受辐射、温湿度均匀，避免样品摆放方式影响试验效果，同时满足不同规格样品的摆放需求。

在光源系统升级方面，优化了氙灯选型与滤光系统，选用高品质进口氙灯（功率2.2kW），搭配定制化滤光片组合（石英滤光片+截止滤光片），精准调节光谱分布，将光谱匹配度提升至85%以上，紫外线、可见光、红外线的比例与自然太阳光谱基本一致，有效解决了紫外线波段辐射偏差较大的问题；同时，增设辐射强度自动补偿装置，实时监测氙灯辐射强度衰减情况，自动调整氙灯功率，确保辐射强度稳定，减少试验偏差。在辐射均匀性优化方面，采用环形氙灯布局，搭配反光板优化辐射分布，将箱内有效试验区域辐射强度均匀性提升至±10%以内，确保同一批次样品老化程度一致，提升试验数据重复性；同时，增设辐射强度监测传感器，构建多点辐射监测网络，实时捕捉箱内辐射强度分布，为辐射均匀性优化提供数据支撑。

在协同调控升级方面，优化了PID控制算法，采用“PID模糊控制+自适应调节"技术，实现氙灯辐射、温湿度、喷淋系统的协同联动，可精准复现户外“暴晒-高温-雨露-低温"的交替工况，满足不同行业的个性化试验需求；同时，提升了温湿度控制精度，控温精度提升至±0.5℃、控湿精度提升至±2%RH，温湿度波动度≤±0.1℃/±1%RH，进一步保障试验场景的真实性。此外，第二代产品还优化了能耗设计，采用节能型氙灯与智能功率调节技术，相比一代产品能耗降低15%以上；延长了氙灯使用寿命，可达1200小时以上；优化了操作界面，采用彩色液晶触摸屏，操作便捷、直观，支持试验程序预设、自动运行，简化试验流程；完善了数据记录系统，支持试验数据实时记录（记录频率可自定义）、自动存储，数据不可篡改，支持Excel、PDF格式导出，初步满足合规认证需求。

（三）第三代产品：精准适配，满足高场景

随着下面行业的不断升级，汽车、光伏、新建材等行业对耐老化试验的要求日益严苛，不仅需要设备具备高的光谱模拟精准度、辐射均匀性与协同调控能力，还要求设备能够适配不同材料、不同产品的个性化试验需求，同时满足更高标准的合规管控与智能化操作需求，如光伏组件的长期暴晒试验、汽车涂料的耐雨露暴晒试验等。结合相关标准的更新与下游高需求，中科富祺启动了第三代产品的迭代设计，核心目标是实现精准适配、长效稳定、高合规，满足高场景个性化需求。

在光源系统与光谱模拟升级方面，突破了传统滤光技术的局限，采用“定制化滤光片组合+光谱校准技术"，选用高品质进口氙灯（功率3.0kW），搭配多组不同波段的滤光片，可根据不同材料的耐老化试验需求，精准调节光谱分布，光谱匹配度提升至90%以上，符合ISO 10993-11、GB/T 16422.2等国际国内标准要求；同时，引入光谱实时监测与校准系统，实时监测箱内光谱分布，定期自动校准，确保光谱模拟的精准性与稳定性，避免滤光片老化、氙灯衰减导致的光谱偏差；此外，优化了氙灯冷却系统，采用水冷+风冷双重冷却设计，有效降低氙灯运行温度，延长氙灯使用寿命，可达1500小时以上，进一步降低运维成本。

在辐射均匀性与协同调控升级方面，采用“多氙灯协同布局+智能辐射调节"技术，搭配高精度反光板与导流结构，将箱内有效试验区域辐射强度均匀性提升至±8%以内，辐射强度调节范围拓展至0.3-1.5W/m²·nm，可满足不同材料、不同试验标准的辐射强度要求；同时，深化温湿度与辐射的协同调控，采用“三回路独立控制"技术，将辐射、加热、制冷、加湿、除湿系统分开独立控制，实现试验工况的精准模拟，可预设多段试验程序，模拟户外不同季节、不同地域的暴晒环境，适配光伏组件、汽车涂料等高产品的长期耐老化试验需求；此外，增设喷淋、冷凝系统，可精准模拟户外雨露、凝露工况，进一步提升试验场景的真实性。

在合规与智能化升级方面，升级了PLC可编程控制系统，支持多段程序设定，可实现试验过程的全自动化控制，减少人工操作误差；完善了合规数据管理系统，支持数据联网上传、远程查看，增加了用户权限管理功能，不同岗位人员分配不同操作权限，进一步强化数据安全与合规管控；配备了智能故障诊断系统，能够自动检测设备运行故障（如氙灯故障、传感器故障、冷却系统故障等），实时发出报警信号，并推送故障原因与排查建议，降低企业运维成本；同时，优化了设备的操作体验，采用触摸屏+远程操控双重模式，支持试验程序的导入、导出与修改，适配规模化试验需求。

（四）第四代产品：智能集成，带领行业升级

随着工业4.0时代的到来，智能化、集成化、数字化成为环境试验设备的发展趋势，同时下面行业对耐老化试验的效率、精准度与合规性要求不断提升，结合“双碳"战略与数字化转型趋势，中科富祺推出了第四代智能型氙灯暴晒老化箱，实现了“智能控制、集成化管理、全场景适配、高等级合规、节能高效"的全面升级，引导氙灯暴晒老化箱的技术发展方向。

在智能化升级方面，第四代产品采用了工业物联网（IoT）技术，搭建了智能监控与管理平台，企业可通过电脑、手机等终端，实时监控设备的运行状态、试验参数（辐射强度、温湿度、喷淋情况等），远程调整试验程序、查看试验数据，实现设备的远程操控与管理；同时，融入人工智能（AI）技术，优化光谱校准与辐射调节算法，能够根据试验材料特性、试验标准要求，自动调整光谱分布、辐射强度与温湿度参数，实现试验工况的精准自适应控制，进一步提升试验数据的可靠性；升级了智能故障诊断系统，能够提前预判设备潜在故障（如氙灯衰减、滤光片老化、冷却系统异常等），发出预警信号，实现“事前预警、事中排查、事后追溯"，限度减少试验中断风险；此外，引入机器视觉技术，可实时监测样品老化状态，自动记录样品外观变化，实现样品老化程度的智能化分析与评估，为产品耐老化性能评估提供更全面的依据。

在数据管理方面，升级了数字化数据管理系统，支持试验数据的实时记录、加密存储、智能分析、自动归档，可与企业的LIMS系统对接，实现试验数据的一体化管理，契合ISO 10993-11、ASTM G155等国际国内合规要求，同时具备数据审计追踪功能，可全程记录所有操作行为与数据修改痕迹，确保数据真实可追溯；此外，系统可自动生成试验报告，支持自定义报告模板，大幅提升试验效率，降低人工操作误差。

在集成化与适配性方面，第四代产品采用了模块化设计理念，将氙灯光源系统、温湿度调控系统、喷淋冷凝系统、光谱校准系统、数据管理系统等设计为独立模块，可根据不同行业、不同材料的试验需求，灵活组合模块、调整功能配置，实现全场景定制化设计；同时，可与样品管理系统、老化分析系统集成，形成一体化的耐老化试验解决方案，实现样品管理、试验操作、数据记录、报告生成、老化分析的全流程自动化，大幅提升试验效率；此外，优化了设备的外观设计，采用一体化机身设计，操作界面更加人性化，同时降低了设备运行噪音与能耗，相比第三代产品能耗再降低20%以上，践行“双碳"战略要求；增加了无菌防护功能，箱体内部可实现无菌环境，满足特殊材料（如医用材料）的耐老化试验需求，避免试验过程中样品污染。

历经四次迭代升级，中科富祺氙灯暴晒老化箱从满足基础标准需求，逐步升级为适配定制化、智能化、全场景的核心设备，核心技术指标持续提升，合规能力与适配性不断完善，形成了明显的市场竞争力，产品广泛应用于比亚迪、宁德时代、立邦涂料、中国建材等有名企业与科研机构，涵盖汽车、涂料、光伏、建材等多个领域，获得了下游企业与行业机构的高度认可。

三、核心设计要点：兼顾标准、精准与协同

结合十余载的设计实践与多代产品迭代经验，融合ISO 10993-11、GB/T 16422.2等国际国内相关标准要求，中科富祺总结出氙灯暴晒老化箱的核心设计要点，重点围绕氙灯光源系统、温湿度调控系统、空气循环系统、光谱校准系统、合规数据管理系统、安全系统六大核心模块，兼顾标准合规性、光谱精准性、辐射均匀性、工况协同性与使用便捷性，确保设备能够满足相关标准要求、适配不同试验场景、保障试验数据可靠。

（一）氙灯光源系统设计：精准模拟，稳定长效

氙灯光源系统是氙灯暴晒老化箱的核心动力部件，其性能直接影响光谱模拟精准度、辐射强度稳定性与试验数据可靠性，也是满足不同试验标准与场景需求的关键。中科富祺在氙灯光源系统设计中，重点关注“精准模拟、稳定长效、节能高效"三大核心：一是选用优质氙灯光源，采用进口高品质氙灯（功率1.8kW-3.0kW），色温稳定（5500K-6500K），光谱范围覆盖280-1200nm，能够精准模拟自然太阳全光谱辐射，避免传统氙灯光谱偏差大、色温不稳定的问题；二是优化滤光系统设计，采用定制化滤光片组合（石英滤光片+截止滤光片+波段滤光片），可根据不同试验标准与材料需求，精准调节光谱分布，确保紫外线、可见光、红外线的比例与自然太阳光谱一致，光谱匹配度≥90%，满足ISO 10993-11、GB/T 16422.2等标准要求；三是强化辐射强度控制，采用“智能功率调节+多点辐射监测"技术，构建9-15点辐射监测网络，实时捕捉箱内辐射强度分布，自动调整氙灯功率，确保辐射强度稳定（波动度≤±5%），辐射强度可调节范围0.3-1.5W/m²·nm，适配不同材料的试验需求；四是优化冷却系统，采用水冷+风冷双重冷却设计，水冷系统负责冷却氙灯灯管，风冷系统负责冷却箱内辐射热量，有效降低氙灯运行温度，延长氙灯使用寿命（≥1500小时），同时避免箱内温度过高影响试验效果；五是增设光谱校准系统，定期自动校准光谱分布，避免滤光片老化、氙灯衰减导致的光谱偏差，确保光谱模拟的长期精准性。

（二）温湿度调控系统设计：协同联动，精准稳定

温湿度调控系统与氙灯光源系统的协同联动，是精准复现户外复杂暴晒工况的关键，其性能直接影响试验场景的真实性与试验数据的可靠性。中科富祺在温湿度调控系统设计中，重点优化了协同调控能力与控制精度：一是选用优质控制元件，采用进口高精度铂电阻温度传感器与电容式湿度传感器，传感器响应速度快、精度高、稳定性强，能够实时精准捕捉箱内温湿度变化，同时采用双传感器冗余设计，实时校验数据，避免传感器漂移导致的试验误差；二是优化控制算法，采用“PID模糊控制+自适应调节+三回路独立控制"技术，将辐射、加热、制冷、加湿、除湿系统分开独立控制，能够根据试验工况需求，实时动态调整各系统功率，实现氙灯辐射、温湿度、喷淋的协同联动，有效避免温湿度超调、欠调、漂移现象，确保温湿度控制的精准性与稳定性；三是完善温湿度调节范围，常规机型温度范围5℃-80℃，定制机型可拓展至-10℃-100℃，湿度范围20%-95%RH，能够满足不同行业、不同试验标准的温湿度要求，可精准复现户外高低温、湿度交替工况；四是优化制冷、加湿、除湿系统，采用进口全封闭制冷压缩机，制冷效率高、运行稳定、噪音低，搭配风冷冷凝器，确保制冷系统长期稳定运行；加湿系统采用超声波加湿或蒸汽加湿（可定制），加湿均匀、无水滴，避免样品受潮污染；除湿系统采用冷冻除湿+分子筛除湿双重除湿设计，除湿效率高，可实现低湿精准控制，满足特殊材料的试验需求；五是配备温湿度校准接口，方便用户定期对设备进行校准，确保设备性能符合标准要求，契合合规试验需求。

（三）空气循环系统设计：均匀分布，洁净高效

空气循环系统的核心作用是促进箱内热湿空气与辐射热量的均匀分布，确保箱内不同位置的辐射强度、温湿度一致，同时保持试验环境洁净，是保障试验数据重复性与样品安全性的关键。中科富祺在空气循环系统设计中，重点优化了风机选型、风道结构与气流分布：一是选用高效离心风机与优质叶轮，风机转速稳定、风量充足、运行噪音低、使用寿命长，能够为热湿空气与辐射热量的循环提供稳定动力；二是采用“环形风道+多风机协同"设计，优化风道截面积与风口布局，搭配导流板与反光板，确保热湿空气与辐射热量在箱内均匀循环，减少辐射强度与温湿度偏差，同时避免气流直接吹拂样品，防止样品老化不均匀或受损；三是配备空气过滤系统，采用高效HEPA过滤器（过滤精度≥0.3μm），可有效过滤空气中的粉尘、微生物等杂质，确保试验环境洁净，避免杂质附着在样品表面影响试验效果，同时过滤器可定期拆卸更换，便于维护；四是优化风机控制，风机转速可根据辐射强度、温湿度变化自动调节，在确保均匀性的前提下，降低能耗，同时减少设备运行噪音。

（四）光谱校准系统设计：精准溯源，长期稳定

光谱校准系统是保障氙灯暴晒老化箱光谱模拟精准性的核心，也是契合相关试验标准的关键，能够有效避免氙灯衰减、滤光片老化导致的光谱偏差，确保试验数据的可靠性与可追溯性。中科富祺在光谱校准系统设计中，重点关注“精准校准、实时监测、长期稳定"三大核心：一是选用高精度光谱仪（波长精度±0.5nm），实时监测箱内光谱分布，能够精准捕捉紫外线、可见光、红外线各波段的辐射强度变化，为光谱校准提供精准数据支撑；二是采用“自动校准+手动校准"双重校准模式，自动校准可按预设周期（如每100小时）自动启动，实时调整滤光片位置与氙灯功率，确保光谱分布符合标准要求；手动校准可根据用户需求随时启动，满足特殊试验场景的校准需求；三是建立光谱校准档案，记录每次校准的时间、校准数据、修正参数等信息，支持校准报告导出，确保校准过程可追溯，契合合规试验要求；四是优化校准算法，结合AI智能技术，能够根据氙灯衰减规律、滤光片老化程度，提前预判光谱偏差，实现精准校准，确保光谱模拟的长期稳定。

（五）合规数据管理系统设计：真实完整，可追溯

合规数据管理是氙灯暴晒老化箱的核心竞争力之一，也是契合国际国内相关标准的关键要求，直接关系到试验数据的有效性与可追溯性。中科富祺在合规数据管理系统设计中，始终坚持“真实、完整、可追溯、不可篡改"的原则：一是完善数据记录功能，支持辐射强度、光谱分布、温湿度、喷淋情况、设备运行状态、操作行为等数据的实时记录，记录频率可自定义（1次/分钟），数据存储期限≥5年，支持本地存储与云端备份双重存储，防止数据丢失；二是强化数据安全，采用数据加密技术，试验数据不可篡改、不可删除，同时配备用户权限管理功能，不同岗位人员分配不同操作权限（如管理员、操作员、审核员），操作行为全程记录，实现数据审计追踪；三是支持数据导出与联网，可导出Excel、PDF等格式的试验报告，支持数据联网上传，可与企业的LIMS系统、行业监管平台对接，实现试验数据的一体化管理与监管追溯；四是完善异常数据处理，当辐射强度、光谱分布、温湿度等参数超出设定范围时，系统自动记录异常数据、发出报警信号，并推送异常原因与处理建议，同时异常数据不可删除，纳入追溯体系，契合合规试验要求；五是合规校准记录，系统可记录设备校准时间、校准人员、校准结果等信息，支持校准报告导出，确保设备校准合规可追溯。

（六）安全系统设计：全面可靠，合规防护

氙灯暴晒老化箱长期连续运行，且氙灯功率大、辐射强度高，安全性能至关重要，同时需契合相关标准对设备安全的合规要求。中科富祺在安全系统设计中，构建了系统化的安全保护体系，确保设备运行安全、样品安全与操作人员安全：一是配备辐射防护装置，箱体采用防辐射材料制作，门体配备防辐射玻璃与联锁保护装置，当设备运行时，门体打开后自动切断氙灯电源，防止辐射伤害操作人员，同时记录门体开关行为，纳入数据追溯体系；二是设置温湿度超温超湿保护装置，当箱内温湿度超出设定范围时，自动切断加热、制冷、加湿、除湿电源，发出报警信号，防止样品变质与设备损坏；三是配备氙灯安全保护装置，当氙灯出现故障、冷却系统异常时，自动切断氙灯电源，发出报警信号，同时记录故障信息，便于排查维修，延长氙灯使用寿命；四是配备漏电保护、过载保护、短路保护装置，保障操作人员人身安全与设备电气系统安全；五是配备喷淋安全保护装置，当喷淋系统出现异常时，自动停止喷淋，防止箱内积水过多损坏设备或影响试验；六是所有安全保护功能均符合相关国际国内标准，同时安全报警信息可实时记录、追溯，确保安全运行合规可查。

四、设计实践与成果：赋能行业，彰显技术价值

十余年来，中科富祺始终坚持设计创新与实践应用相结合，将氙灯暴晒老化箱的设计成果转化为实际生产力，紧扣相关国际国内标准要求，赋能下面行业高质量发展，同时获得了多项技术成果与市场认可，彰显了企业的设计实力与行业价值。

在技术成果方面，通过持续的设计迭代与技术创新，中科富祺累计获得氙灯暴晒老化箱相关实用新型知识产权12项、发明知识产权5项，涵盖全光谱模拟、辐射均匀性优化、智能光谱校准、温湿度协同调控等核心技术领域；研发的第四代智能型氙灯暴晒老化箱，核心技术指标达到行业高水平，光谱匹配度≥90%，辐射强度均匀性≤±8%，温湿度控制精度±0.5℃/±2%RH，其中智能光谱校准、AI自适应调控、机器视觉老化分析等技术，行业内的技术空白；同时，参与了氙灯暴晒老化试验设备相关行业标准的修订研讨工作，将自身设计实践经验与合规管控要求融入标准制定，推动行业标准的完善与升级，助力环境试验设备行业规范化发展。此外，我们结合不同行业、不同材料的试验特点，研发了专用型氙灯暴晒老化箱，如汽车涂料专用型、光伏组件专用型、医用材料专用型，进一步提升了设备的适配性。

在市场应用方面，中科富祺氙灯暴晒老化箱凭借稳定的性能、精准的光谱模拟、完善的合规功能及优质的售后服务，获得了下面行业企业与机构的广泛认可，产品已成功应用于比亚迪、宁德时代、立邦涂料、中国建材、中科院材料研究所等名企业与科研机构，涵盖汽车、涂料、光伏、建材、电子、橡胶等多个领域。例如，为汽车涂料企业定制的氙灯暴晒老化箱，可精准模拟户外暴晒与雨露交替工况，光谱匹配度达到92%以上，能够快速评估汽车涂料的耐褪色、耐开裂性能，为涂料配方优化提供可靠支撑，助力企业提升汽车涂料的耐老化品质；为光伏组件企业定制的智能型设备，可实现长期连续暴晒试验，辐射强度稳定，数据可与LIMS系统对接，大幅提升了光伏组件耐老化试验的效率与合规性，助力光伏组件行业提升产品使用寿命；为建材企业定制的专用设备，优化了温湿度与辐射协同调控曲线，适配建筑材料的耐老化试验需求，助力建材行业提升产品户外使用可靠性。

在行业贡献方面，中科富祺积极分享自身设计实践经验与合规管控理念，通过技术研讨会、标准解读培训、行业展会等形式，向下游企业传递的氙灯暴晒老化箱设计理念、试验标准要点与操作规范，为下游企业培养专业的试验与运维人才，帮助企业规范耐老化试验流程、提升数据合规性，推动下面行业耐老化试验工作的规范化发展；同时，为下游企业提供专业的技术支持、设备校准与运维服务，帮助企业解决设备运行过程中的技术难题，保障耐老化试验工作顺利开展；此外，结合行业发展趋势与标准更新，持续开展技术研发，针对材料、新能源产品等的耐老化试验需求，研发了专用型设备，为产品研发与合规上市提供可靠支撑，助力下面行业转型升级与高质量发展。

五、未来设计展望：聚焦，赋能品质升级

随着下面企业的不断升级，新能源、制造、医用材料等领域对产品耐老化性能的要求日益严苛，同时结合“双碳"战略、数字化转型与人工智能技术的发展，氙灯暴晒老化箱的设计将面临新的机遇与挑战。未来，中科富祺将继续坚守“创新驱动、标准、需求导向"的设计理念，聚焦行业痛点与需求，紧扣相关国际国内标准要求，在氙灯暴晒老化箱的设计之路上持续探索，重点围绕以下几个方向实现新的突破。

一是聚焦材料试验需求，升级核心技术。针对新能源材料、医用材料、复合材料等的耐老化试验需求，研发更高精度的全光谱模拟技术与光谱校准技术，将光谱匹配度提升至95%以上，进一步优化紫外线波段的辐射精准度，适配特殊材料的耐老化试验需求；加强辐射均匀性优化，采用AI智能辐射调节技术，将箱内辐射强度均匀性提升至±5%以内，满足精密试验需求；优化氙灯技术，研发长寿命、低能耗氙灯，将使用寿命延长至2000小时以上，进一步降低运维成本与能耗。

二是深化智能化、数字化升级，赋能合规管控。结合工业4.0与数字化转型趋势，进一步融入人工智能、大数据、区块链等技术，优化智能监控与管理平台，实现试验数据的智能化分析、异常数据的自动预判、样品老化程度的智能评估，为企业产品研发与质量管控提供更科学的依据；升级数据加密与追溯技术，采用区块链技术确保试验数据不可篡改、全程可追溯，系统化契合国际国内合规要求；实现设备与企业的MES系统、QMS系统、LIMS系统深度对接，构建一体化的质量管控体系，提升企业质量管控效率与合规水平；推动设备自动化升级，实现样品的自动加载、自动检测、自动卸载，减少人工操作误差，提升试验效率。

三是推动绿色节能设计，践行双碳战略。响应国家“双碳"战略要求，优化设备的能耗结构，采用更节能的氙灯、风机、加热管、制冷压缩机等核心零部件，搭配智能节能控制算法，根据试验需求自动调整设备运行功率，进一步降低设备能耗，相比现有产品能耗再降低20%以上；选用环保、可回收的材料，减少设备生产与使用过程中的环境影响；优化设备的结构设计，延长设备使用寿命，推动氙灯暴晒老化箱向绿色、节能、环保方向发展，助力下面行业实现绿色低碳转型。

四是加强定制化与集成化设计，适配全场景需求。结合不同行业、不同材料、不同试验标准的需求，进一步完善模块化设计理念，提升设备的定制化能力，为企业提供量身定制的耐老化试验解决方案；加强与其他试验设备（如高低温试验箱、湿热试验箱）的集成，形成一体化的环境试验解决方案，适配多元化、复合化的试验需求；优化设备的适配性，可根据国际国内标准更新，灵活调整设备功能与参数，确保设备始终契合合规要求。

五是加强产学研用合作，推动技术创新与成果转化。与高校、科研院所、下游企业建立深度合作关系，聚焦氙灯暴晒老化箱的核心技术难点与需求，开展联合研发，培养专业的研发与技术人才；积极引进新技术与设计理念，结合国内下面行业需求与标准要求进行本土化创新，推动氙灯暴晒老化箱的设计水平与国际接轨；加快技术成果转化，将研发成果快速转化为实际产品，赋能下面行业提升产品耐老化品质，同时推动我国环境试验设备行业的核心竞争力提升。

六、结论

中科富祺氙灯暴晒老化箱的设计之路，是一段立足标准、聚焦需求、持续创新、不断突破的历程。从一代产品夯实基础、满足标准底线，到第四代产品智能集成、行业升级，我们始终以ISO 10993-11、GB/T 16422.2等国际国内相关标准为主导，以下面行业耐老化试验需求为导向，突破了全光谱模拟、辐射均匀性、温湿度协同调控、光谱校准等核心设计难点，形成了完善的产品体系，积累了丰富的设计实践经验，为下游企业、科研机构提供了可靠的耐老化试验设备与技术支持，助力下面行业提升产品耐老化品质与合规水平。

实践表明，氙灯暴晒老化箱的设计，既要严格遵循国际国内相关标准要求，保障试验数据的真实、完整、可追溯，也要聚焦下面行业痛点，不断优化核心技术与功能配置，提升设备的光谱精准性、辐射均匀性与工况协同性；既要兼顾操作便捷性与能耗经济性，也要立足行业发展趋势，推动设备智能化、数字化、绿色化升级。中科富祺的设计实践，不仅彰显了企业的研发实力与创新精神，也为同类设备的研发设计提供了“以标准为主导、以需求为导向、以创新为动力、以精准为核心"的实践参考。

未来，随着下面行业的不断升级与相关标准的日益严苛，中科富祺将继续深耕氙灯暴晒老化箱的设计与研发，持续突破核心技术，深化智能化、绿色化、定制化升级，不断提升产品性能与服务质量，紧扣相关国际国内标准要求，赋能下面行业高质量发展，同时推动环境试验设备行业的整体升级，为我国产品质量提升、制造业转型升级贡献更大的力量。

参考文献

[1] 国际标准化组织. ISO 10993-11:2017 医疗器械生物学评价 第11部分：全身毒性试验[S]. 2017.

[2] 中华人民共和国国家标准. GB/T 16422.2-2014 塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分：氙弧灯[S]. 2014.

[3] 美国材料与试验协会. ASTM G155-2020 氙灯暴晒老化试验标准方法[S]. 2020.

[4] 北京中科富祺科技有限公司. 氙灯暴晒老化箱产品技术手册与设计规范[Z]. 2025.

[5] 中国计量科学研究院. 环境试验设备研发与校准技术手册[M]. 北京: 中国计量出版社, 2021.

[6] 张宏. 氙灯暴晒老化箱全光谱模拟技术优化设计[J]. 环境技术, 2024(11): 48-52.

[7] 李娟. 智能型氙灯暴晒老化箱的研发与合规应用[J]. 工业计量, 2025(4): 35-38.

[8] 王浩. 氙灯暴晒老化箱辐射均匀性异常排查与优化技术探讨[J]. 装备制造技术, 2024(12): 193-196.