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氙弧輻射試驗被認為是最能模擬全太陽光譜的試驗，因為它能產生紫外光、可見光和紅外光。正因為如此，在國內外被認為是最廣泛采用的方法。GB/T1865-1997（等同于IS0113411:1994）詳細地介紹了這種方法。
但這種方法也有它的局限性，即氙弧燈光源穩定性及由此帶來的試驗系統的復雜性。氙弧燈光源必須經過過濾以減少不期望的輻射。為達到不同的輻照度分布可有多種過濾玻璃類型供選擇。選用何種玻璃取決于被測試材料類型及其最終用途。改變過濾玻璃可以改變透過的短波長紫外光類型，從而改變材料遭受破壞的速度和類型。通常運用的過濾有3種類型：日光、窗玻璃和擴展的紫外光類型（國標GB/T1865-1997中提到的方法1和方法2對應于前兩種類型）。
典型的氙弧輻射都配備一個輻照度控制系統。輻照度控制系統在氙弧輻射試驗中很重要，因為氙弧燈光源的光譜自身內在穩定性就比熒光紫外燈光的光譜差。國外有人考察了一盞新氙弧燈和一盞用過1000h的舊氙弧燈光譜的區別。結果發現，光譜能量分布不但在光源的長波長范圍隨燈的使用時間延長變化顯著，而且在短波長的范圍內也有明顯變化。這種變化引起的原因是氙弧燈的老化，是它的自身內在特性。
對這種變化也可采取多種補救措施。例如提高更換燈管的頻度以減輕燈光老化的影響。或者可用傳感器控制輻照度。盡管存在因燈老化引起的光譜能量分布變化，氙弧燈仍不失作為耐候性和耐日光照射試驗的一種可靠的和反映實際的光源。
大多數氙弧輻射試驗在模擬潤濕條件時采用水噴淋和/或溫度自動控制系統（國標GB/T1865-1997提出的"表面用水噴淋"）。水噴淋方法的局限是當溫度相對較低的水噴到溫度相對較高的試板上時，試板會冷卻下來，這會使材料遭破壞的過程減緩。
在氙弧輻射試驗中，要求使用高純度的水以防止試板表面形成沉積物。因此運行費用較高。