通过透过率检测对太阳镜及有色玻璃进行质量评估

通过透过率检测对太阳镜及有色玻璃进行质量评估

背景

尽管太阳镜的崛起从上个世纪20年代已经开始，但是仍有实验证据显示人类是为了保护眼睛不受太阳伤害而设计了太阳眼镜。手机、建筑上使用的有色玻璃膜发展，也从上个世纪60年代开始被使用。

太阳镜的UV防护也被应用于棱镜中，主要是在反射镀膜之后进行。然而，这些镀膜不真正对组个UV辐射有效，另外一方面，建筑和手机玻璃膜（我们接下来的实验所使用的样品）是主要薄膜应用的地方，例如一些手机应用中，玻璃膜在生产过程中主要是作为一种染色步骤。

太阳镜和汽车玻璃UV&Vis-NIR波段的透过率指标在许多国家都是有法规标准的，对于太阳镜，主要关注点在于镜片对人眼有害的UV辐射的吸收。既然大多数UVC辐射（100-280nm）已经被大气臭氧层阻隔了，那我们关注的波段就剩下UVA（315-400nm）和UVB（280-315nm）。

另外，汽车的有色玻璃膜在一些国家也是有法规的，尽管这些法规主要是基于对可见光的透过率降低，而对于紫外保护方面相对比较少，因为减少可见光的透过可以一定程度上减少汽车内部变热和晚间可视性的变少。但是，我们下面的实验是对有色玻璃的防紫外特性进行检测。

实验条件

 图1，使用光谱仪、光源及附件搭建透过率测试系统。（搭配有很多种，这只是其中一种）

我们使用同样的搭建系统对镜片和有色玻璃进行测试

• FLAME-S-XR1光谱仪，覆盖200-1000nm波段

• DH-2000-BAL平衡型氘卤灯光源，提供230-2500nm波段紫外-可见-近红外连续光谱

• QP-450-XSR抗紫外光纤，芯径450μm

• FOIS-1积分球，透射式积分球，可以测量弯曲、不规则表面的透过率

• 74-ACH可调节支架，固定采样样品并保证光的准直透过性

两个测试中，积分球固定在74-ACH支架上，积分球和光谱仪使用光纤连接，样品的透过光使用积分球接收，再到光谱仪(图1)。两个测试中，积分球固定在74-ACH支架上，积分球和光谱仪使用光纤连接，样品的透过光使用积分球接收，再到光谱仪(图1)。

积分球用来接收透过光，并可以获得更为准确、精确的透过光谱，特别是针对于不是平面的样品。

太阳眼镜的透过率

为了评估一系列的太阳镜，我们测试了6中样品，从打折商品到奢侈品商品都囊括了。

表1-太阳眼镜样品

眼镜镜片的外部边缘与积分球采光口连接，实验者观察测试样品的定位是否与积分球有效连接，连接点不能影响测试。

使用74-ACH可以调整积分球的位置，从而便于测试不同外形的镜片，使用黑色遮光布，可以防止自然光对测量结果的影响。

通过测试不同类型的镜片（玻璃或者塑料的，不同颜色涂层，有无偏振镀膜），太阳镜在UVB波段的透过率都非常低（~0.5%），见图2。UVA波段（~380nm）的透过率测量结果见图3，从图中看出，实验室普通防护镜在380nm之后的透过率逐渐提高，而太阳眼镜、化学防护镜等等则没有。

图2. UVB波段（280-315nm）各镜片的透过率

图3. UvA波段（315-400nm）镜片的透过率

基本所有的太阳镜都在~400nm之后的透过率增加，只是在不同波段有不同程度的衰减(见图4)。有趣的是，所测量的太阳眼镜都有类似的透过率曲线，所以可以基本判断太阳眼镜的材质或者镀膜技术都基本相似。

图4. Vis-NIR波段的透过率图

通过简单测量和已有的认知，我们可以基本可以判断防护眼镜和太阳眼镜都可以有效地吸收UVA和UVB辐射。另外，越昂贵的太阳镜由于应用了更有效的过滤可见光镀膜技术，所以价格上要高于其他产品。但是，即使是普通的太阳眼镜，也能很有效地防止过多的可见光透过。

汽车玻璃窗透过率

为了验证汽车车窗玻璃的透过率，我们测试同一种汽车的3种不同有色玻璃和不同汽车的无色玻璃。

为了评估汽车有色玻璃的性能，我们使用同样的检测系统（氘钨灯光源、74-ACH支架，积分球，光谱仪）对其进行测量。同样适用黑色遮光布防止环境光 对测试的干扰。

不像眼镜样品，是为了保护眼睛并提高眼睛在强太阳光下的观察能力，有色车窗玻璃有很多作用。我们给汽车玻璃上色是为了保护隐私，保证汽车玻璃的温度足够稳定，同时也能抗UV辐射。有色车窗玻璃可以有效降低可见光（VLT）传输到汽车内部，这就是为什么很多国家需要针对VLT制定法规标准的原因。

有色玻璃材料对于UV-Vis-NIR波段的阻隔效率测试结果对比图见图5，普通的无色玻璃只阻隔~325nm以下的UV光，325nm以上有非常高的透过率；有色玻璃可以阻隔<350nm的UV光，并且能很好地降低可见光波段的透过量。

与眼镜相比，有色和无色玻璃都能很好地阻隔UVA和UVB。

由于汽车玻璃还需保证汽车内部低温度的稳定(汽车制冷时，外界的高温需要很好的阻隔，保证汽车制冷的最佳低效能)，我们通过是测量了>780nm波段的透过率情况，有色玻璃相对于无色玻璃具有更好的阻隔功能，见图6。

图5. 不同汽车玻璃在UV-Vis-NIR波段的透过率

图6. 不同汽车玻璃在近红外波段的透过率

结论

在大多数情况下，太阳眼镜都有防UV辐射危害的作用；另外，车窗有色玻璃可以阻隔UV辐射，但是也同时减少了Vis-NIR波段的传输。

该实验使用的测试搭建，也可以通用用于其他透过率的测量，而74-ACH作为可调节的样品支架，自带准直镜，可以提高透射率的准确度。而积分球的应用，同样可以提高实验测量的精确度。