為什麼氙燈是最佳模擬光源？ 氙燈的特色有哪些？ 老化測試對光伏器件的重要性 光老化是造成戶外材料、產品受到破壞的主要因素；因此，想要了解材料、器件、太陽能電池在戶外使用壽命，可透過氙燈光源模擬太陽光進行老化測試。 Enli Tech LH-300研究型氙燈光源採用300 W氙燈燈泡，光譜範圍300~1100 nm，接近真實太陽光光譜；LH-300擁有高光強、自由調整出光方向的高穩定光源系統，可結合單光儀輸出單色光源，進行多方研究整合。

1. 光伏器件老化測試首選
氙燈 Xenon Lamp
光焱科技
ENLI TECHNOLOGY CO., LTD.
為 什 麼 氙 燈 是 最 佳 模 擬 光 源 ？
氙 燈 的 特 色 有 哪 些 ？
老 化 測 試 對 光 伏 器 件 的 重 要 性

2. Introduction
⚫ 氙燈光譜分布寬廣（典型氙燈光譜300-1100 nm），涵蓋紫外、可見光和近紅外波段，
常應用於螢光光譜技術、生物和醫學影像研究之光源。
⚫ 氙燈色溫高達6000 K接近真實太陽，常應用於太陽光模擬，進行老化測試、光催化實驗。
1

3. 2
氙燈的基礎原理與特色01
氙燈的分類02
主要光電參數說明03
氙燈老化測試應用04
Outline

4. 1-1 氙燈的基礎原理
◥ 氙燈 (Xenon lamp, Xenon arc lamp)是在石英玻璃管內填充氙氣，利用高壓電離
氙氣產生光源。
• 管內的氙氣屬惰性氣體中原子序數較大的元素，原子半徑較大；在弧光放電中，電
子和氣體發生彈性碰撞損失的能量同氣體的原子量呈反比，因此，和其他惰性氣體
相比，氙氣弧光放電時損失較小，發光效率高。
• 氙氣的電離電勢較低，放電時電極附近的電壓降小，可延長電極壽命，使用壽命大
約1500-2000小時。
• 氙燈的光譜能量穩定，光譜分佈與日光光譜接近，波長範圍為300-1100 nm，涵蓋
紫外、可見光和進紅外波段，但氙燈在紫外光區的發射強度較低。
3

5. 4
• 氙燈的光譜能量穩定，光譜分佈與日光光譜接近，波長範圍為300-1100 nm
• 涵蓋紫外、可見光和進紅外波段，但氙燈在紫外光區的發射強度較低
➢ 典型氙燈光譜

6. • 具備以下特點，氙燈在太陽光模擬、標準日光輻射光源等領域被廣泛的應用
5
➢ 氙燈主要特點
• 接近於日光的光譜特性
• 色溫（5500~6000 K）與日光相近
• 具備良好的光學特性。
• 連續光譜分布和燈輸入功率變化無關，在燈泡壽命期間，光譜能量分布亦不
亦變化。
• 氙燈的光電參數一致性佳，不易受外界環境影響。
• 具備穩定的光輸出：在點燃瞬間，即可瞬時達到穩定的光輸出。
• 具備良好的觸發性能及熱觸發特性
• 燈泡壽命長

7. 6
氙燈的基礎原理與特色01
氙燈的分類02
主要光電參數說明03
氙燈老化測試應用04
Outline

8. 2-1 氙燈的分類
7
• 氙燈依照燈泡結構可分為：長弧氙燈、短弧氙燈和脈衝氙燈
種類 主要性能 常見應用
長弧氙燈
( Xenon long- arc lamp )
紫外可見連續光譜，光色接近太陽光 大面積照明、材料老化測試
短弧氙燈
( Xenon short- arc lamp )
高亮度點光源，光色接近太陽光
太陽光模擬器等光學儀器、
材料老化測試
脈衝氙燈
( Xenon pulsed lamp )
連續光譜，脈衝閃光0.2~1 ms 雷射光泵、光信號、高速攝影

9. 8
➢ 長弧氙燈 Xenon long-arc lamp
◥ 長弧氙燈又稱管型氙燈，其輻照光譜能量分布、色溫等參數與真實太陽光相近，故又被
稱為人造小太陽。
• 長弧氙燈電極間距大於100 mm，工作氣壓一般為一個大氣壓，發光效率25~301 m/W
• 具有大功率、長壽命、高亮度和顯色性佳、照射面積大等特優點，在許多產業中可做為
不同的應用。
◼ 小功率_長弧氙燈：常用於學校教學試驗
◼ 大功率_長弧氙燈：常應用太陽能電池老化測試、太陽光光譜分析、可見光響應光解
水制氫、光催化降解汙染物等光化學、光老化等研究領域。
上圖為長弧氙燈基本結構，依據不同的應用其結構設計亦會不同。

10. 9
➢ 短弧氙燈 Xenon short-arc lamp
◥ 短弧氙燈又稱球型氙燈，亮度高、顯色性佳、光色穩定且接近日光，具有瞬態的光學啟
動特性。
• 短弧氙燈電極間距小於10 mm，燈內氙氣氣壓約為1~2 MPa（10~20大氣壓）。
• 短弧氙燈乃由高電壓觸發而點亮，高電壓脈衝通過電極後，使氣體游離而放電產生電弧。
• 一旦電弧產生後，隨後僅需較低電壓來持續維持電弧的放電。
• 在電弧放電期間，電弧的針尖產生的等離子雲將會發出高亮度的光，是目前氣體放電燈
中顯色性最佳的光源，常用於太陽光模擬器之光源。
上圖為短弧氙燈基本結構，依據不同的應用其結構設計亦會不同。

11. 10
➢ 脈衝氙燈 Xenon pulsed lamp
◥ 脈衝氙燈為高閃光頻率，用高壓電脈衝激發產生光脈衝，能在短時間內發出強光。
• 管內氣壓均在100 Pa以下（約一個大氣壓），其結構有管形、螺旋形和Ｕ形。
• 脈衝光源的閃光持續是指1/3峰值光強所對應的時間間隔，稱為脈衝寬度。它主要由光
源的結構和點燈決定。
• 脈衝氙燈廣泛用於固體雷射的光泵、照相製版、高速攝影和光信號源等。

12. 11
氙燈的基礎原理與特色01
氙燈的分類02
主要光電參數說明03
氙燈老化測試應用04
Outline

13. 12
➢ 色溫(T)／黑體輻射
• 黑體是吸收所有入射電磁輻射（例如: 光）的物體：沒有光通過或反射。但其實黑體也
會發出電磁輻射。根據普朗克定律所描述了熱平衡狀態下黑體的輻射如下：
• 透過測量黑體輻射的光譜，計算出此黑體的溫度。下圖為在不同溫度下單位面積輻射功
率隨波長變化的曲線。
◼ ΦBB是在溫度為T下，每單位波長
發射表面單位面積下的輻射功率
◼ K為波茲曼常數
◼ h為普朗克常數
◼ c為光速。
• 藉由比較光源和給定溫度下的理
想黑體輻射，表徵出該光源且和
此溫度黑體輻射有相同的顯色性，
此即該光源的色溫，用T表示，
單位K。

14. 13
◼ 顯色指數(Ra)
指光源的光照射到物體上所產生的客觀效果，如果效果與標準光源（黑體或日光）照
射時一樣，則認為該光源顯色性好，反之即受照後物體顏色失真，則該光源顯色性差。
◼ 光通量(Φ)
光源在單位時間內所發出的光量；單位lm (流明)
◼ 發光效率(η)
，單位lm／W
指一個光源所發出的光通量Φ和該光源所消耗的電功率PL之比。
η=
Φ
PL

15. 14
◼ 光強度(Iv)
指光源在給定方向的單位立體角中發射的光通量，定義為光源在該方向的光強度。
◼ 輝度(Lv)
表示光源在給定方向上單位投影面上的光強度。
◼ 光照度(Ev)
，單位cd (坎德拉)
指物體表面被照明的程度，以每單位面積上受到的光通量表示。
Iv=
Iv
Ω
，單位lux、lm/m2Ev=
Φ
S
，單位cd/m2Lv=
Iv
S

16. 15
氙燈的基礎原理與特色01
氙燈的分類02
主要光電參數說明03
氙燈老化測試應用04
Outline

17. 4-1 氙燈老化測試應用
16
• 光老化是造成戶外材料、產品受到破壞的主要因素，光老化造成損害可能包含以下：
<https://www.freepik.com/free-vector/infographic-template-design_975343.htm>Designed by Katemangostar

18. • 欲了解材料、器件、太陽能電池在戶外使用壽命，可透過氙燈光源模擬太陽光進行
老化測試。
• 氙燈光源進行老化測試，能為科研界或產業材料開發、品質管理提供光照環境模擬
和時間加速的測試
• 縮短光老化時間：通常進行老化測試實驗的光強度比實際戶外光照強度更大；可透
過氙燈進行老化測試，縮短材料產生光老化所需的實際時間。
• 產業應用重點測試項目：氙燈光源老化測試，常被應用在材料測試，例如太陽能電
池，用以評估電池的耐用性等測試，供研究人員觀察、了解材料和產品在模擬太陽
光照射下產生老化的情形。
17
➢ 氙燈光源模擬太陽光進行老化測試

19. 4-2 進行老化測試最佳光源
• Enli Tech LH-300研究型氙燈光源採用300 W氙燈燈泡，光譜範圍300~1100 nm
• 高光強、自由調整出光方向的高穩定光源系統，可結合單光儀輸出單色光源，進行
多方研究整合。
18
可調整出光方向
水平、上下、左右
光強調變功能
冷卻風扇
準直透鏡
可調整高度腳座

20. • 獨家設計的燈源箱結構，包含冷卻風扇、氙燈調節窗口、可調整高度腳座、準直透鏡，
以及可搭配調整出光方向等相關配件，以利研究人員在不同測試條件下進行操作。
19
左右出光方向
示意圖
光強調變功能
冷卻風扇
準直透鏡
可調整高度腳座
➢ LH-300氙燈光源

21. ➢ 準直光束光學原理
20
• 氙燈燈泡設置於燈箱內部，準直透鏡的焦點上；電弧的長軸會與透鏡平面呈現平行狀態，
以產生準直光束。凹面反射鏡為將燈泡背面放射出去的光，反射回原發光處後再被前置透
鏡所收集，而前置透鏡將氙燈發出的光產生準直光束。

22. 4-3 LH-300氙燈光源特點
21
• 高自由度出光：水平、上下、左右
• 多方研究整合：整合積分球測定吸收度、穿透率；搭載太陽光光譜濾片做為光觸媒
光源；整合量子效率量測系統測定各式太陽能電池
• 高光強：提供高吸收度樣品的有效吸收光譜測定
• 光穩定度高：無論在長時間、短時間測定都具有一樣效果
• 自由調整出光模式：可形成平行光、聚焦光、發散光，應用於多方研究領域
• 光強調變功能：搭配不同的光強衰減片，進行樣品對光強反應的試驗
• 電流光強線性調節：標準配備即配有50% ~ 100%的光強線性調節，可不需額外花
費來達到簡易的光強調變
• 自由導光功能：可搭配光纖，將光導到所需的實驗空間，利於實驗空間的活用
• 高光纖出光光強：可高達2 suns。(依不同光纖core而異)
• 搭配偏振光源：可添加偏振片配件, 成為具有偏振行為的光源，可提供線偏、圓偏、
橢圓偏振光

23. • 量子效率/光譜響應/IPCE 測量科學儀器研發生產
• 鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite Solar Cell)應用服務
• ISO/IEC 17025 (TAF) 校正實驗室QE/SR/Jsc認證服務
• 太陽能電池、發光材料/器件測樣服務
• R&D 創新研發、技術整合、客戶端解決方案
Visit our website: www.enlitechnology.com
台灣總公司：高雄市路竹區路科五路96號1樓
TEL/ +886-7-6955669
qeservice@enli.com.tw