UV燈原理

導讀：UV燈，乍一看很神奇的樣子，估計很多同學都沒聽說過，但如果說中文名“紫外線燈”，相信大家都知道，根據常識，紫外線燈應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用，如今國外的紫外線殺菌技術取締了傳統(tǒng)的氯化消毒，而且價格低于傳統(tǒng)氯化消毒。今天小編帶大家來認識一下UV燈的內部結構、原理以及市面上那些常用的UV燈。。。

1. UV燈原理—簡介

　　UV(Ultra-Violet)燈，即紫外線燈，UV是紫外線的英文縮寫。這種燈管主要用來利用紫外線的特性進行光化反應、產品固化、殺菌消毒、醫(yī)療檢驗等。UV燈在光盤生產中起著非常重要的作用，如果沒有UV燈，光盤的保護膠、印刷層就不會迅速烘干(1秒以內)，光盤也就不會快速大量復制生產。

　　UV燈是有輻射的紫外線殺菌燈，可以根據一些生物的效應不相同，將紫外線按照波長來劃分為四個階段：

　　1) UVA波段，波長是三百二十到四百nm，又稱為波長黑斑效應紫外線，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，波長是二百七十五到三百二十nm，又稱為中波紅斑效應紫外線，其波長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候會很強烈。

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

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

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

2. UV燈原理—內部結構

　　UV燈主要結構包括：磁控管、光敏電阻、啟輝器、UV燈管(安裝在導波罩內)、燈絲變壓器、導波罩、RF微波屏蔽網、冷卻風管及風量壓力開關等。

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

　　2) 光敏電阻——對UV燈的亮度進行實時檢測。

　　3) 啟輝器——起引導作用，用來提供主燈管的完全瞬時點亮。

　　4) 導波罩——將磁控管產生的微波局限在小范圍內，避免對人體造成危害。

　　5) RF微波屏蔽網——起屏蔽作用，防止RF微波泄漏對人體造成危害。

　　6) UV燈管——為無極UV燈管，分為H型和D性兩種。H型燈管在短、中波段強度較強，D型燈管在長波段強。使用哪種類型的燈管要與相應的油墨配合，達到最佳的烘干效果。半導體行業(yè)一般選用H型燈管。

　　7) 燈絲變壓器——提供UV燈所需的電壓，燈絲變壓器工作時輸入為85V，待機時為115V。

　　8) 冷卻風管及風量壓力開關——對UV燈進行冷卻，同時對風機的冷卻風壓力進行檢測，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，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紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA(脫氧核糖核酸)結構，使細菌當即死亡或不能繁殖后代，達到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因為C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)，通過對兩端電極提供電壓差(壓降)，產生離子放電，從而產生紫外線輻射。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，被熒光粉吸收后發(fā)出可見光;而殺菌燈燈管則用透紫錢玻璃或石英玻璃生產，因為石英玻璃對紫外線各波段都有很高的透過率，達80%-90%，是做殺菌燈的最佳材料。紫外線穿過玻管壁透射出來， 254nm波長的紫外線很易被生物體吸收，作用于生物體的遺傳物質DNA，使DNA遭到破壞而導致細菌死亡;185nm波長紫外線與空氣作用可產生有強氧化作用的臭氧，可有效地殺滅細菌。

　　UV燈隨著使用時間的增加，燈管內汞原子會產生損耗從而使發(fā)出的光線功率減弱，當它的功率減弱到不能穿透墨層時，便不能完全固化油墨或保護膠(與時間長短無關)，這時就需要更換燈管了。

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、無極燈以及新型UV LED燈等類型。從UV燈的結構上看，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)和無電極燈具(無極燈)。

　　1) 金屬鹵化物燈

　　為了變更和調整輸出光譜，得到更適合于特定用途的UV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(fā)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。

　　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UV固化加工過程使用低壓來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。國內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于制作UV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(fā)射特性。燈管是一個熔融石英管，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(fā)射器、基座、導體等)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氣體，通常是氬氣。

　　3) 氙燈

　　氙燈最初是為攝影領域的應用而開發(fā)的，但近年來，人們己將注意力移向在UV固化領域的應用。氙是氣體，因此它既可作連續(xù)光源，也可作脈沖光源。作為連續(xù)性光源時它的氙電弧本質上是連續(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于無電極,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。有電極汞燈的一個缺點，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(tǒng)冷啟動所花的時間小于9S，熱啟動所花時間小于15S。

　　5) UV LED燈

　　UV LED燈應屬于LED的一種，是單波長的不可見光，一般在400nm以下。通過專門設計使UV LED能發(fā)出一個完整連續(xù)的紫外光帶，滿足封邊，印刷等領域的生產需要。UV LED燈與普通UV燈相比有超長的壽命，并且屬于冷光源，無熱輻射、壽命不受開閉次數影響、能量高、不含有毒物物質，相對更安全、更環(huán)保。

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