UV燈原理

導(dǎo)讀：UV燈，乍一看很神奇的樣子，估計(jì)很多同學(xué)都沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)，但如果說(shuō)中文名“紫外線燈”，相信大家都知道，根據(jù)常識(shí)，紫外線燈應(yīng)該就是紫外線可以殺菌消毒的。比如紫外線在水處理中已得到了廣泛的應(yīng)用，如今國(guó)外的紫外線殺菌技術(shù)取締了傳統(tǒng)的氯化消毒，而且價(jià)格低于傳統(tǒng)氯化消毒。今天小編帶大家來(lái)認(rèn)識(shí)一下UV燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理以及市面上那些常用的UV燈。。。

1. UV燈原理—簡(jiǎn)介

　　UV(Ultra-Violet)燈，即紫外線燈，UV是紫外線的英文縮寫(xiě)。這種燈管主要用來(lái)利用紫外線的特性進(jìn)行光化反應(yīng)、產(chǎn)品固化、殺菌消毒、醫(yī)療檢驗(yàn)等。UV燈在光盤(pán)生產(chǎn)中起著非常重要的作用，如果沒(méi)有UV燈，光盤(pán)的保護(hù)膠、印刷層就不會(huì)迅速烘干(1秒以內(nèi))，光盤(pán)也就不會(huì)快速大量復(fù)制生產(chǎn)。

　　UV燈是有輻射的紫外線殺菌燈，可以根據(jù)一些生物的效應(yīng)不相同，將紫外線按照波長(zhǎng)來(lái)劃分為四個(gè)階段：

　　1) UVA波段，波長(zhǎng)是三百二十到四百nm，又稱為波長(zhǎng)黑斑效應(yīng)紫外線，具有很大的穿透力，可以穿透很多的透明的玻璃以及塑料袋，還可以破壞我們的皮膚膠原蛋白，將皮膚徹底曬黑。

　　2) UVB波段，波長(zhǎng)是二百七十五到三百二十nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線，其波長(zhǎng)較短的部分很是容易被透明的玻璃給吸收，像這種的UVB波段它在夏天和中午的時(shí)候會(huì)很強(qiáng)烈。

　　3) UVC波段，波長(zhǎng)是兩百到七百七十五nm，又稱為短波滅菌紫外線，對(duì)于大部分的塑料袋和透明的玻璃是沒(méi)有辦法穿透的。

　　4) UVD波段，波長(zhǎng)是一百到兩百nm，又稱為真空紫外線。它是相對(duì)其上三種波段來(lái)說(shuō)，它是很低的，基本上是不具備輻射。

　　盡管UV燈有很多的好處，但它對(duì)我們的眼睛和皮膚是有傷害的，為了健康著想所以應(yīng)該避免與UV燈的直接照射。

2. UV燈原理—內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　UV燈主要結(jié)構(gòu)包括：磁控管、光敏電阻、啟輝器、UV燈管(安裝在導(dǎo)波罩內(nèi))、燈絲變壓器、導(dǎo)波罩、RF微波屏蔽網(wǎng)、冷卻風(fēng)管及風(fēng)量壓力開(kāi)關(guān)等。

　　1) 磁控管——產(chǎn)生2.45GHZ微波，功率有上百瓦，一定要防止泄漏。磁控管被激勵(lì)，啟輝器截得足夠的能量形成電離，產(chǎn)生少量的紫外線輻射以使UV燈管可靠地點(diǎn)亮。當(dāng)UV燈管滿功率時(shí)，點(diǎn)亮裝置中的能量等級(jí)被降低，這樣便能延長(zhǎng)UV燈管的使用壽命。

　　2) 光敏電阻——對(duì)UV燈的亮度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

　　3) 啟輝器——起引導(dǎo)作用，用來(lái)提供主燈管的完全瞬時(shí)點(diǎn)亮。

　　4) 導(dǎo)波罩——將磁控管產(chǎn)生的微波局限在小范圍內(nèi)，避免對(duì)人體造成危害。

　　5) RF微波屏蔽網(wǎng)——起屏蔽作用，防止RF微波泄漏對(duì)人體造成危害。

　　6) UV燈管——為無(wú)極UV燈管，分為H型和D性兩種。H型燈管在短、中波段強(qiáng)度較強(qiáng)，D型燈管在長(zhǎng)波段強(qiáng)。使用哪種類型的燈管要與相應(yīng)的油墨配合，達(dá)到最佳的烘干效果。半導(dǎo)體行業(yè)一般選用H型燈管。

　　7) 燈絲變壓器——提供UV燈所需的電壓，燈絲變壓器工作時(shí)輸入為85V，待機(jī)時(shí)為115V。

　　8) 冷卻風(fēng)管及風(fēng)量壓力開(kāi)關(guān)——對(duì)UV燈進(jìn)行冷卻，同時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)的冷卻風(fēng)壓力進(jìn)行檢測(cè)，保證UV 系統(tǒng)部件的使用壽命。

3. UV燈原理—工作原理

　　所謂UV是英文Ultra-Violet的縮寫(xiě)，即紫外線。要想理解UV燈的工作原理，首先要了解紫外線殺菌原理：紫外線殺菌就是通過(guò)紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA(脫氧核糖核酸)結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因?yàn)镃波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外線最佳。

　　紫外線殺菌燈(UV燈)與節(jié)能燈、日光燈發(fā)光原理一樣，其工作原理是：在真空的石英管中加入定量的高純汞(水銀)，通過(guò)對(duì)兩端電極提供電壓差(壓降)，產(chǎn)生離子放電，從而產(chǎn)生紫外線輻射。日光燈、節(jié)能燈燈管采用的是普通玻璃，紫外線不能透出來(lái)，被熒光粉吸收后發(fā)出可見(jiàn)光;而殺菌燈燈管則用透紫錢(qián)玻璃或石英玻璃生產(chǎn)，因?yàn)槭⒉Ａ?duì)紫外線各波段都有很高的透過(guò)率，達(dá)80%-90%，是做殺菌燈的最佳材料。紫外線穿過(guò)玻管壁透射出來(lái)， 254nm波長(zhǎng)的紫外線很易被生物體吸收，作用于生物體的遺傳物質(zhì)DNA，使DNA遭到破壞而導(dǎo)致細(xì)菌死亡;185nm波長(zhǎng)紫外線與空氣作用可產(chǎn)生有強(qiáng)氧化作用的臭氧，可有效地殺滅細(xì)菌。

　　UV燈隨著使用時(shí)間的增加，燈管內(nèi)汞原子會(huì)產(chǎn)生損耗從而使發(fā)出的光線功率減弱，當(dāng)它的功率減弱到不能穿透墨層時(shí)，便不能完全固化油墨或保護(hù)膠(與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān))，這時(shí)就需要更換燈管了。

4. UV燈原理—分類用途

　　目前，常用的固化UV燈主要包括汞蒸氣燈、金屬鹵化物燈、氙燈、無(wú)極燈以及新型UV LED燈等類型。從UV燈的結(jié)構(gòu)上看，可將其分為兩種不同類型的UV燈系統(tǒng)即：有電極燈具(弧燈)和無(wú)電極燈具(無(wú)極燈)。

　　1) 金屬鹵化物燈

　　為了變更和調(diào)整輸出光譜，得到更適合于特定用途的UV燈，燈管內(nèi)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(fā)射的波長(zhǎng)會(huì)朝長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)。例如，使用碘化鎂時(shí)，鎂輸出280NM、310NM和385的譜線，能增高固化速率。

　　2) 汞蒸氣燈

　　目前，最常用的UV燈就是汞蒸氣燈，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(yīng)指出的是，高、中、低壓汞燈是按照國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)定義的，與國(guó)內(nèi)的稱謂有所不同。早期的UV固化加工過(guò)程使用低壓來(lái)固化含苯乙烯的聚酯。由于這種燈源輸出功率很小，很快就被中壓汞燈所取代。國(guó)內(nèi)一般將上述中壓汞燈稱為高壓汞燈。

　　盡管石英比較昂貴，但是所有用于UV聚合反應(yīng)的汞蒸氣燈管都由石英制成。主要原因是，石英有三個(gè)重要的性質(zhì)很適合于制作UV燈管：(1)對(duì)紫外線透明，不吸收或很少吸收UV;(2)是熱的不良導(dǎo)體;(3)熱膨脹系數(shù)低，石英的純度和其他微量化合物的存在會(huì)影響燈的發(fā)射特性。燈管是一個(gè)熔融石英管，管壁厚度大約為1MM，外徑為20~25MM，弧燈總長(zhǎng)達(dá)2M，復(fù)雜的電極布局(電子發(fā)射器、基座、導(dǎo)體等)密封于石英管的兩端，石英管含有用于發(fā)射能量的汞以及啟動(dòng)氣體，通常是氬氣。

　　3) 氙燈

　　氙燈最初是為攝影領(lǐng)域的應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的，但近年來(lái)，人們己將注意力移向在UV固化領(lǐng)域的應(yīng)用。氙是氣體，因此它既可作連續(xù)光源，也可作脈沖光源。作為連續(xù)性光源時(shí)它的氙電弧本質(zhì)上是連續(xù)的，紫外輸出低而紅外區(qū)較高。在脈沖氙氣閃光燈中，由于氣體壓力增高和等離子區(qū)溫度上升使UV輸出提高。等離子區(qū)的溫度與電流密度和燈管直徑的平方根成正比。

　　4) 無(wú)極燈

　　無(wú)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于無(wú)電極,電能通過(guò)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(zhǎng)度為15-20CM。無(wú)極燈是微波啟動(dòng)燈管，可以即時(shí)開(kāi)關(guān)，平均壽命可達(dá)3000小時(shí)。有電極汞燈的一個(gè)缺點(diǎn)，需要幾分鐘來(lái)預(yù)熱，而關(guān)機(jī)又需要幾分鐘來(lái)啟動(dòng)，而無(wú)極燈系統(tǒng)冷啟動(dòng)所花的時(shí)間小于9S，熱啟動(dòng)所花時(shí)間小于15S。

　　5) UV LED燈

　　UV LED燈應(yīng)屬于LED的一種，是單波長(zhǎng)的不可見(jiàn)光，一般在400nm以下。通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)使UV LED能發(fā)出一個(gè)完整連續(xù)的紫外光帶，滿足封邊，印刷等領(lǐng)域的生產(chǎn)需要。UV LED燈與普通UV燈相比有超長(zhǎng)的壽命，并且屬于冷光源，無(wú)熱輻射、壽命不受開(kāi)閉次數(shù)影響、能量高、不含有毒物物質(zhì)，相對(duì)更安全、更環(huán)保。

　　UV燈原理相關(guān)文章推薦閱讀：

　　1.鹵素?zé)簟狤EPW百科

　　2.高壓汞燈—EEPW百科

　　3.大功率UV燈用的漏磁變壓器