光催化氙灯光源 AM1.5G 怎么装、怎么调、怎么用？从开箱到出光一篇讲透（CME-Xe300F 实操版）-中科微能

首页

产品中心

光谱电池系统

光热催化系统

光电化学测试系统

光源

激光器

光机械及光学平台

光学元器件

运动控制

资讯中心

行业动态

公司新闻

光催化氙灯光源 AM1.5G 怎么装、怎么调、怎么用？从开箱到出光一篇讲透（CME-Xe300F 实操版）

光催化实验里，光源本身很少出问题，让人头疼的几乎都是装配和标定：

光合光斑没有覆盖反应器受光面，边缘一大圈低光强区在"拖后腿"，表观速率天然偏低；

AM1.5G 滤光片装偏、装斜，短波截止边平移，光谱已经不是你以为的那个 AM1.5G；

光强没标定就上样，两组数据从一开始就不可比，审稿人一问"你的光强怎么定的"就答不上来；

换完灯泡没做同轴校正，光斑偏心，实测光强直接掉一档。

氙灯光源中科微能 CME-Xe300F / CME-Xe300UV 为对象，按"开箱验收 → 就位与电气安装 → 灯泡安装 → 光路与 AM1.5G 滤光片装配 → 对光与光斑整形 → 光强标定 → ***点亮与老化 → 实验使用 → 关机与维护 → 安全与故障排查"的顺序，逐步讲清每一步做什么、怎么判断做对了、做错会出现什么现象。***次装机照着走一遍，可以独立完成并留一份可复现的光强标定记录。

一、先给结论：这台光源适合谁

一台为"小空间、多方向、要可比"设计的光催化光源。

CME-Xe300F / CME-Xe300UV 属 300 W 级光催化氙灯光源，整机重量约 10 kg、风冷散热，采用紧凑一体化灯箱结构。相比传统需要固定安装的大体积汞灯或长弧氙灯系统，它的箱体可单人搬移，在光学平台、通风橱内、手套箱旁等有限空间就地布置，也便于在多台反应装置之间轮换供光——对需要在多个课题、多个反应体系之间复用同一台光源的实验室，这是刚需，而不是加分项。

多方向照射不是"摆法灵活"，而是标配硬件。 标准配置中即包含 360° 光路转向器，出光方向可按实验需要调整到顶照、侧照、斜照，配合出光口前端可串接的反射片、光阑、滤光片，把小体积箱体的通用性真正转化为"同一光源适配多种反应器"的能力：

slurry 体系顶照：需保证液面光斑均匀，工作距离一旦锁定就不再动；

膜 / 片式催化剂侧照或双面照：靠转向器换向，不必搬动整机；

多通道平行实验：要求光源能快速切换到不同工位，且每个工位都要有独立的标定值。

型号选择一句话：做太阳光模拟、AM1.5G 相关（光解水、CO₂ 还原、VOCs 降解）选 F；需要强紫外连续谱（紫外光催化、光诱导合成）选 UV。 若需更高光强（5–80 Sun），可考虑同系列 CME-Xe1000F（1000 W 级）。

二、光学性能：决定实验能否定量

参数	CME-Xe300F（模拟太阳光）	CME-Xe300UV（紫外增强）
光谱范围	300–2500 nm（UV-VIS-IR 连续）	200–2500 nm
紫外区输出<390 nm	2.6 W	6.6 W
可见区输出 390–770 nm	18.6 W	16.6 W
红外区输出 >770 nm	28.8 W	26.8 W
总光功率	50 W	50 W
色温	5600–6500 K	5050 K
光功率密度	5–20 Sun 连续可调（1 Sun = 1000 W/m²）	5–20 Sun 连续可调
工作光斑直径	Ø30–Ø60 mm（随照射距离变化）	同左
平行光发散角	平均 5°	平均 5°

对光催化而言，这张表里有三条直接可用的信息：

1）5–20 Sun 连续可调，即样品面光功率密度约 0.5–2 W/cm²（500–2000 mW/cm²）。

换算关系记住一条就够：1 Sun = 1000 W/m² = 100 mW/cm²。所以 5 Sun = 500 mW/cm²，10 Sun = 1000 mW/cm²，20 Sun = 2000 mW/cm² = 2 W/cm²。这意味着实验设计时"几个 Sun"可以直接作为变量写进方法学，不需要靠"把灯挪远一点"来间接换算——后者既不可复现，也没法写清楚。

2）恒光功率工作模式，不稳定度优于 ±1%。

长时间连续照射下光强漂移很小，这是不同批次、不同时间点数据可以横向比较的前提。但要注意这个指标成立的前提：散热正常、灯泡未老化。所以温控与风冷状态是必须监控的运行参数，而不是装完就可以忘掉的背景条件。

3）300–2500 nm 全光谱连续。

配合选配滤光片可切出紫外区、可见区、近红外区，乃至 20 nm 半波带宽的单色光；做太阳光模拟时用 AM1.5G 片（300–1100 nm）。

三、结构与光路：四件同轴，用户可自换灯泡

采用进口 PE300 灯泡并集成抛物面聚光镜，兼顾高能量输出与快速更换——灯泡由用户自行更换即可，不必整机返厂。

更关键的是精密光路结构设计保证了灯泡、散热片、隔离与法兰四件同轴。这是光斑居中、光强稳定的物理基础：一旦换灯时装配不到位（灯泡没坐到底、法兰没贴平、隔离环装反或偏斜），光斑就会偏心、边缘衰减，实测光强可能直接掉一档，而且这种衰减是"看起来灯还亮着"的隐性故障，光凭肉眼很难发现。

四、安全：把高压关进灯箱里

氙灯是高压点灯器件，点火瞬间脉冲电压高、灯室温度高、紫外辐射强，安全性必须由结构而不只是操作规范来保证。

触发器内置：电源与灯箱之间的连接线缆不再承载高压传输，从结构上切掉了一段***常见的触电路径；

高绝缘外壳 + 可靠接地：接地不是"建议项"，是装机必检项；

温度、过载、过流三重自动断电保护；

关机风扇延时 + 温控反馈：前者避免灯室余热积聚损伤灯泡和法兰，后者让风冷始终跟随实际温度——这两项直接对应灯泡寿命（标称 1000 h，极限可达 6000 h）。

说明书中建议一并写明的还有：更换灯泡时的高温与残余高压提示、紫外防护（选配紫外防护镜、手套）、长时间照射下的臭氧通风处理。

五、标配、选配与滤光片体系

标配：专用氙灯电源、灯箱、360° 光路转向器、电源线、电缆线、安装使用说明书。

选配：光功率计、光纤接口与光纤、紫外防护镜、手套、光学暗箱、标准太阳能电池、升降台、各类滤光片。

滤光片体系（M62 / M52 接口）：

类别	型号
常规片	AREF（全反射 200–2500 nm）、VisREF780、UVREF400、UVCut400/420/450/500/700、VisCut800、AM1.5G（300–1100 nm）
紫外带通	FB254–FB400（半波带宽 20 nm）
可见带通	FB405–FB800（半波带宽 20 nm）
近红外带通	FB850–FB1070（半波带宽 20 nm）
衰减片	AB25（透过 25%）、AB50（透过 50%）

六、电气参数：装机核对用

项目	参数
电源工作电压	AC 190–240 V / 50 Hz
保险	FUSE-5A
额定功率	300 W（可在 150–320 W 间设定）
工作电流	DC 21 A（10–22 A，数显）
工作电压	DC 14 V（13–16 V）

开机前务必核对现场电压与保险规格——这两项是装机阶段***容易忽略、也***容易烧机的点。

七、装机全流程：十二步走完

第 1 步｜开箱与验收

做什么对照标配清单逐件核对：电源、灯箱、360° 光路转向器、电源线、电缆线、说明书。检查灯箱外观有无磕碰变形，重点看法兰安装面与聚光镜有无运输位移、松动；转向器手动转一圈看是否顺畅、锁紧机构是否有效。滤光片、光功率计等选配件单独验收：滤光片对着光看有无划痕、崩边、霉斑；探头保护盖是否在位。包装箱与缓冲材料建议保留一段时间，便于万一返修。

怎么判断做对了清单逐项打勾无缺件；外观无变形；转向器 360° 无卡滞、锁紧后不回弹；法兰面平整、无划痕。

做错会出现什么现象运输位移是后面怎么调都调不回来的典型原因：光斑永远偏一点、边缘永远暗一圈，你会误以为是灯泡或滤光片的问题。缺件往往在装机当天才发现，白等一周。

第 2 步｜就位与环境

做什么台面承重核算：整机约 10 kg，加上电源、转向器、滤光片架、升降台，建议按 20 kg 预留承重。调水平（机身水平是光斑不"跑偏"的前提之一，反复挪动位置后要重新确认）。四周必须留出风冷进出风通道：不要贴墙、不要用挡板或防尘布遮住进出风口、不要紧贴其他发热设备。避免粉尘环境与强振动源（真空泵、离心机、超声机不要同台）。

在通风橱内使用时额外注意：柜内负压会改变风冷气流路径，散热条件往往比敞开台面差，装机后***周要重点观察温控表现。

怎么判断做对了手推机身不动、水平泡居中、风扇进出风无遮挡、开机后出风口有明显热风排出。

做错会出现什么现象散热不足 → 温控保护频繁跳闸、光强漂移超出 ±1%、灯泡寿命骤降。这类问题很容易被误判为"灯管质量不好"，实际是环境问题。

第 3 步｜电气安装

做什么① 核对现场电压在 AC 190–240 V 之间、频率 50 Hz；② 确认保险为 FUSE-5A 规格；③ 电源进线建议走独立回路，不与大功率设备共用插排；④ 可靠接地（黄绿接地线必须接，不可省略、不可借零线代替）；⑤ 电源与灯箱之间的电缆插头插到底并锁紧；⑥ ***通电只开电源、不点灯，观察数显是否正常、风扇是否运转、有无异响异味。

怎么判断做对了数显点亮、参数显示正常、风扇平稳运转、无跳闸、无焦糊味。

做错会出现什么现象电压偏低 → 点灯困难、电流升不到额定值；保险规格不符 → 要么频繁熔断，要么保护形同虚设；接地不良 → 外壳带电、测量时基线噪声大、干扰光功率计读数。

第 4 步｜灯泡安装

做什么全程佩戴无粉手套，严禁手指直接接触石英泡壳。将 PE300 灯泡装入灯室，确认灯泡、散热片、隔离、法兰四件同轴到位：灯泡坐到底不歪斜、隔离环方向正确、法兰贴合平整、紧固力矩均匀（对角交替、不要单侧一次拧死）。确认灯室内无碎屑、无异物、无遗留工具。

怎么判断做对了目视灯泡轴线与聚光镜中心重合；法兰面与灯箱贴合无缝隙；轻推灯泡无晃动；灯室内干净无杂物。

做错会出现什么现象

手指油脂留在石英泡壳上 → 高温下局部失透、局部过热，灯泡提前老化甚至炸灯；

四件不同轴 → 光斑偏心、边缘衰减，实测光强掉一档；

单侧过紧 → 法兰微翘，光轴偏移，越调越乱。

第 5 步｜光路与 AM1.5G 滤光片装配

做什么① 用 360° 光路转向器把出光方向调到实验需要的角度（顶照 / 侧照 / 斜照），调好后锁紧；② 把 AM1.5G 片（300–1100 nm）装入 M62 或 M52 接口，确认与光轴垂直、装夹均匀受力、不压片体；③ 若需叠加衰减片 AB25 / AB50，从光源侧往外按 "AM1.5G → 衰减片" 的顺序安装（让吸收型衰减片少受热，也便于单独更换），并把组合顺序写进实验记录；④ 检查接口处无漏光缝隙。

怎么判断做对了滤光片贴合平整无翘曲、无倾斜；光斑位置与装片前一致；接口无可见漏光；用手背感受滤光片支架温度在可接受范围内。

做错会出现什么现象

装偏 / 装斜 → 短波截止边平移，实际光谱已偏离 AM1.5G，而你还在按 AM1.5G 报数据；

装夹施压 → 片体应力双折射、局部镀膜损伤，长期还可能炸片；

叠加顺序不记录 → 三周后没人能复现同一组条件。

关于滤光片朝向：按片体上的方向标识安装；若无明确标识，一般将镀膜面朝向入射光，并以实测光谱确认——这条不确定时不要靠猜，装完先扫一次光谱。

第 6 步｜对光与光斑整形

做什么① 靶纸目视：在样品面位置放靶纸，观察光斑是否居中、边缘是否锐利、有无偏心亮环；② 光斑扫描：在十字两个方向测光斑直径与中心偏移量；③ 按反应器受光面确定工作距离并固定——用升降台或平台标尺把距离写成实验参数，此后不再变动；④ 需要时用光阑裁掉边缘低光强区。

这里有个必须算清楚的账：工作光斑 Ø30–Ø60 mm 随照射距离变化，发散角平均 5°。按几何估算，直径每增加 10 mm，大约只需后退 6 cm；从 Ø30 走到 Ø60，工作距离总共只差约 17 cm。但光斑面积是按平方涨的：Ø30 约 7.1 cm²，Ø60 约 28.3 cm²，同一档功率设定下，样品面功率密度相差近 4 倍。

结论很直接：工作距离不是"顺手摆一下"，它和功率设定一样是实验参数，必须锁定、必须记录。 标定值也永远只对"这一档距离 + 这一组滤光片 + 这一个功率设定"成立。

怎么判断做对了光斑完全覆盖反应器受光面、四边无截光；中心偏移小于光斑直径的 5%；工作距离已测量并记录；用手推升降台/支架不位移。

做错会出现什么现象

光斑大于受光面 → 大量光能浪费，同时边缘低光强区拉低表观速率；

光斑小于受光面 → 受光不均，同一样品不同位置活性差异被人为放大；

距离未固定 → 两次"相同条件"实验，光强其实差了一倍，数据无法对齐。

第 7 步｜光强标定（***不该省的一步）

做什么① 光功率计探头置于样品面——与样品同一平面、同一高度、同一倾角；② 探头受光面必须小于光斑，避免边缘漏光导致的低估；③ 灯预热 10–15 min、读数稳定后再取值；④ 换算：Sun = 读数(mW/cm²) ÷ 100；⑤ 建议至少在 1 Sun、5 Sun、10 Sun、20 Sun 四点留取标定曲线；⑥ 高光强档若超出探头量程，用 AB25 / AB50 或适当加大工作距离落到量程内，并把衰减倍数算回去；⑦ 记录：日期、工作距离、滤光片组合、功率设定值、实测 Sun 值、环境温度。

怎么判断做对了四点数据落在合理区间、趋势平滑；同一档位连续读三次偏差很小（建议控制在 2% 以内）；换回***档复测，读数能回到原值。

做错会出现什么现象

不在样品面标定（比如在出光口近处标）→ 记录的光强远高于样品实际接受的光强，全部数据系统性偏高；

未预热就读数 → 读值偏低，而且是"每次都偏得不一样"的低；

不记录滤光片组合与距离 → 半年后没有人能复现这篇数据。

第 8 步｜***点亮与老化

做什么新灯***使用先做低功率连续老化（时长按随机说明书的推荐值执行；若说明书未特别规定，工程上通常先以较低功率连续点亮数小时，让灯室、法兰、聚光镜完成***轮热稳定）。正式实验前必须预热至光强进入平台（一般 10–15 min）。避免频繁开关；热灯重启前留足冷却时间，等灯室温度明显下降后再点，具体间隔参照说明书。

怎么判断做对了预热后光强曲线进入平台、无持续爬升或抖动；灯室温度稳定；无异味、无异常声响。

做错会出现什么现象未老化就做正式实验 → 前几组数据系统性偏高或偏低，且这种偏差不可重复，是***难排查的一类"假结果"；热灯立即重启 → 点灯困难、灯泡寿命明显缩短。

第 9 步｜实验使用与记录

做什么开机顺序：风扇/冷却水 → 电源 → 点灯 → 预热 10–15 min → 复测光强 → 上样。关机顺序：关灯 → 保持风扇延时散热 → 延时结束后再断总电源。运行中监控：灯室温升、样品面温度（光催化常配水浴 / 循环冷却）、累计点亮小时数。建议同步设置暗态对照与纯热对照，把光热效应从光催化贡献里区分出来；同一批样品尽量在同一档光强、同一工作距离下完成。

参数记录模板（可直接抄进实验记录本）：

日期	功率设定(W)	滤光片组合	工作距离(mm)	光斑直径(mm)	实测光强(mW/cm²)	Sun	样品面温度(℃)	环境温度(℃)	累计点亮(h)	操作人
		AM1.5G
		AM1.5G + AB50

怎么判断做对了样品面温度稳定在设定值；同一档位下前后两次标定值一致；累计点亮小时数连续可追溯。

做错会出现什么现象无温控 → 热催化贡献混进表观活性，论文里***容易被质疑的一点；不记累计小时 → 灯泡衰减到什么程度、什么时候该换，全靠猜。

第 10 步｜关机与维护

做什么① 先关灯，让风扇延时按设计继续运转散热，不要为了"快点收工"直接拔总电源；② 待灯室冷却后再清洁灯室、法兰、聚光镜（无尘布 + 无水乙醇，镜面只可轻拭，不可用力蹭）；③ 滤光片按专用方式擦拭，不干擦、不长时间浸泡；④ 按点亮小时数跟踪灯泡寿命（标称 1000 h，极限 6000 h），接近 1000 h 时提前备灯，并在换灯后重做一次完整标定。

怎么判断做对了关机后风扇仍持续运转、延时结束后自动停止；镜面与法兰无积尘、无变色、无指纹；滤光片透光正常、无雾化。

做错会出现什么现象直接断电 → 灯室余热积聚，灯泡与法兰长期受热损伤，是"灯泡没用多久就坏"的常见原因；用脏布擦聚光镜 → 镀层划伤，光强***性下降且不可修复。

第 11 步｜安全须知

禁止直视出光口，包括间接反射光；调试光路时用靶纸/白卡观察，不要用眼睛"对光"；

紫外防护镜与手套必戴，尤其在 UV 型与拆装滤光片时；

开盖、换灯前必须断电，并等待残余高压泄放与灯室降温；

炸灯应急：立即断电 → 等待充分冷却 → 佩戴护目镜与手套清理石英碎片（用镊子与胶带，不用裸手）→ 检查聚光镜与法兰有无损伤 → 更换灯泡后重新做对光与标定；

长时间照射注意通风，避免臭氧积聚，尤其在密闭或通风橱内长时间运行时；

灯箱高绝缘外壳必须可靠接地，接地不良时禁止点亮。

第 12 步｜故障排查表

现象	可能原因	处理
点不亮	电压不足 / 电缆未插到位 / 灯泡寿命终结 / 触发器保护	核对 AC 190–240 V；重插并锁紧电缆；换灯；断电重启排除保护锁定
亮后自动断电	温度保护、过载、过流保护触发	检查进出风是否被挡、风扇是否运转、功率设定是否过高；待冷却后重启并观察温控
光强明显衰减	灯泡老化 / 四件同轴偏移 / 滤光片污染 / 聚光镜积尘	查累计点亮小时；重新对光；清洁或更换滤光片；轻拭聚光镜（冷却后）
光斑偏心、边缘不均	灯泡或法兰未同轴 / 转向器未锁紧 / 光路有遮挡	重新装配四件同轴；锁紧转向器；清理灯室与出光口
光斑直径异常变大或变小	工作距离变化 / 滤光片或光阑位置改变	复位工作距离并重新标定，不要用"调距离"补偿光强
读数抖动、不稳定	探头未稳定 / 环境气流扰动 / 接地不良 / 电源波动	延长预热；遮挡气流；检查接地与供电回路
风扇不转或延时失效	风扇故障 / 延时电路异常	立即停用，否则持续损伤灯泡与法兰
灯室异味、法兰变色	长期散热不良 / 泡壳被手指污染	停用检查风道；换灯时严格执行无粉手套操作

八、常见问题

Q1：AM1.5G 片装上去之后，实测光强为什么比算出来的低？先确认三件事：标定是不是在样品面做的、探头受光面是否完全落在光斑内、滤光片是否垂直且无污染。滤光片本身有透过损耗，叠加衰减片后还要把衰减倍数算回去。这三项排除后，再判断是否是灯泡老化或同轴偏移。

Q2：20 Sun 下样品会不会过热？会明显升温，光热效应不可忽略。建议配水浴或循环冷却控制样品面温度，并设置纯热对照（同等温度、无光照）把热贡献分离出来。这也是为什么每次实验都要记录样品面温度。

Q3：AM1.5G 和 AM1.5D 有什么区别？AM1.5G 是包含散射光的全球面（global）标准光谱，AM1.5D 只计直射（direct）分量。光催化里做太阳光模拟通常用 AM1.5G。

Q4：换灯泡后一定要重做标定吗？一定。换灯会改变灯泡与聚光镜的相对位置，即使装配到位，光强也可能与换灯前不同。换灯 = 重新对光 + 重新标定，这是***省事的做法。

Q5：F 型和 UV 型怎么选？做太阳光模拟、AM1.5G 体系（光解水、CO₂ 还原、VOCs 降解）选 F；需要强紫外连续谱（紫外光催化、光诱导合成）选 UV——UV 型 200 nm 起，紫外区输出 6.6 W，明显高于 F 型的 2.6 W，但可见区与色温相应降低。需要更高光强（5–80 Sun）则考虑 CME-Xe1000F。