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紫外線燈管的分類有哪些?

UV燈管可按每厘米燈管的能量(W/CM)來分類,商業化UV燈管分為80,100,120,150及240W/CM。UV輸出和固化速度之間往往並不是線性關系。二者之間的關系取決於多種因素,比如塗層、基材、反射器幾何形狀及燈的總效率數等,顏料材料對熱的敏感程度,顏料以及塗膜的厚度等都會影響到紫外光源的效能。

UV波段含蓋100-400NM範圍,但由於UV固化塗料壹般在200-450NM有活性,商用UV固化燈具也都圍繞此範圍設計,以便在此區域內產生高的UV光強。

目前,常用紫外固化光源主要包括汞蒸氣燈、金屬鹵化物燈、無極燈和氙燈等類型。從燈具結構上看,可將燈具分為兩種不同類型的UV燈具系統:有電極燈具(弧燈)和無電極燈具(無極燈)。

1、汞蒸氣壓燈

目前,最常用的UV光源是汞蒸氣燈,汞蒸氣燈可分成三種:低壓汞燈(10-100帕),中壓汞燈(~100000帕)和高壓汞燈(》100000帕)。應指出的是,高、中、低壓汞燈是按照國際通用標準定義的,與國內的稱謂有所不同。早期的紫外固化加工過程使用低壓來固化含苯乙烯的聚酯。由於這種燈源輸出功率很小,很快就被中壓汞燈所取代。國內壹般將上述中壓汞燈稱為高壓汞燈。汞蒸氣壓的燈管是壹根長度不等(最長可達120米)內部註有汞的密封透明石英管。電極壹般由鎢制成,位於兩端,當兩極間通過電流時便發電弧。

盡管石英比較昂貴,但是所有用於UV聚合反應的汞蒸氣燈管都由石英制成。主要原因是,石英有三個重要的性質很適合於制作紫外燈管:(1)對紫外線透明,不吸收或很少吸收UV;(2)是熱的不良導體;(3)熱膨脹系數低,石英的純度和其他微量化合物的存在會影響燈的發射特性。燈管是壹個熔融石英管,管壁厚度大約為1MM,外徑為20~25MM,弧燈總長達2M,復雜的電極布局(電子發射器、基座、導體等)密封於石英管的兩端,石英管含有用於發射能量的汞以及啟動氣體,通常是氬氣。

當給燈具通電以後,在兩極之間產生電弧。隨著電極間電壓的增加,氣體的溫度升高,使汞蒸發,產生汞蒸氣弧光並發射具有特征的紫外光。當全功率工作時,燈具還會發射可見光以及部分紅外光(IR)。

弧燈需要幾分鐘的預熱時間(從2~10分鐘不等),才能達到完整的光譜輸出,這是因為汞在石英管內必須完全被氣化。在開始的預熱期,輸入的功率較多地耗於預熱燈的電極部件,最後使管內存在的汞全部氣化。因此,誘導期長是這種燈的缺點之壹。此外,如果工作期間電源突然中斷,汞會迅速凝結,難以立刻重新啟動。而較重的熱載也要求有冷卻時間。通常關機後需要冷卻壹段時間(15-20MIN),然後才能再次啟動。因此,弧燈要安裝機械或電子光閘,以防止高強度的IR燒壞介質,同時也能使燈管產生最小的熱量及能量消耗。

燈管中的電極和填充物之間會產生化學反應,隨著時間的推延,會逐漸減少UV輸出。此外燈具的每壹次開關都可能引起填充物在石英管上的沈積,而縮短燈具的壽命。燈的平均壽命為1000-1500小時。

2、金屬鹵化物燈

為了變更和調整輸出光譜,得到更適合於特定用途的燈,燈管內可加入其他材料。將金屬鹵化物如鋁、鍺、鎂、鉈和其他金屬的碘化物加在汞中,發射的波長會朝長波長方向移動。例如,使用碘化鎂時,鎂輸出280NM、310NM和385的譜線,能增高固化速率。

我公司生產的填充碘化亞鐵的高壓汞燈,由於在燈中填充了不同量的碘化亞鐵,得到了比較理想的光譜分布,鐵譜線(358NM,372NM,37.37NM,374.5NM,382NM等等)增強活力了紫外區的輻射能量,是高壓汞燈能量輸出的3-4倍.該燈是在強紫外高壓汞燈的基礎上添加金屬鹵化使其在有效光譜350nm-450nm之間的輻射增強。適用於幹膜、濕膜、綠色阻焊劑的曝光和紫外油墨的固化,該燈的最大特點是紫外強度高。

3、無極燈

無極燈的燈管直徑比較小,只有9-13MM.與其他商品化燈具的不同之處在於無電極,電能通過電磁輻射的方式,耦合到含汞以及其他添加劑的真空石英管中,燈管總長度為15-20CM.無極燈是微波啟動燈管,可以即時開關,平均壽命可達3000小時。有電極汞燈的壹個缺點,需要幾分鐘來預熱,而關機又需要幾分鐘來啟動,而無極燈系統冷啟動所花的時間小於9S,熱啟動所花時間小於15S。

4、氙燈

氙燈最初是為攝影領域的應用而開發的,但近年來,人們己將註意力移向在UV固化領域的應用。氙是氣體,因此它既可作連續光源,也可作脈沖光源。作為連續性光源時它的氙電弧本質上是連續的,紫外輸出低而紅外區較高。在脈沖氙氣閃光燈中,由於氣體壓力增高和等離子區溫度上升使UV輸出提高。等離子區的溫度與電流密度和燈管直徑的平方根成正比。