UV灯管知识.doc

UV灯管知识
       UV灯管可按每厘米灯管的能量(W/CM)来分类，商业化UV灯管分为80，100，120，150及240W/CM。UV输出和固化速度之间往往并不是线性关系。二者之间的关系取决于多种因素，比如涂层、基材、反射器几何形状及灯的总效率数等，颜料材料对热的敏感程度，颜料以及涂膜的厚度等都会影响到紫外光源的效能。
UV波段含盖100-400NM范围，但由于UV固化涂料一般在200-450NM有活性，商用UV固化灯具也都围绕此范围设计，以便在此区域内产生高的UV光强。
目前，常用紫外固化光源主要包括汞蒸气灯、金属卤化物灯、无极灯和氙灯等类型。从灯具结构上看，可将灯具分为两种不同类型的UV灯具系统：有电极灯具（弧灯）和无电极灯具（无极灯）。
1、汞蒸气压灯

目前，最常用的UV光源是汞蒸气灯，汞蒸气灯可分成三种：低压汞灯（10-100帕），中压汞灯（~100000帕）和高压汞灯（》100000帕）。应指出的是，高、中、低压汞灯是按照国际通用标准定义的，与国内的称谓有所不同。早期的紫外固化加工过程使用低压来固化含苯乙烯的聚酯。由于这种灯源输出功率很小，很快就被中压汞灯所取代。国内一般将上述中压汞灯称为高压汞灯。汞蒸气压的灯管是一根长度不等（最长可达120米）内部注有汞的密封透明石英管。电极一般由钨制成，位于两端，当两极间通过电流时便发电弧。
尽管石英比较昂贵，但是所有用于UV聚合反应的汞蒸气灯管都由石英制成。主要原因是，石英有三个重要的性质很适合于制作紫外灯管：（1）对紫外线透明，不吸收或很少吸收UV；（2）是热的不良导体；（3）热膨胀系数低，石英的纯度和其他微量化合物的存在会影响灯的发射特性。灯管是一个熔融石英管，管壁厚度大约为1MM，外径为20~25MM，弧灯总长达2M，复杂的电极布局（电子发射器、基座、导体等）密封于石英管的两端，石英管含有用于发射能量的汞以及启动气体，通常是氩气。
当给灯具通电以后，在两极之间产生电弧。随着电极间电压的增加，气体的温度升高，使汞蒸发，产生汞蒸气弧光并发射具有特征的紫外光。当全功率工作时，灯具还会发射可见光以及部分红外光（IR）。
弧灯需要几分钟的预热时间（从2~10分钟不等），才能达到完整的光谱输出，这是因为汞在石英管内必须完全被气化。在开始的预热期，输入的功率较多地耗于预热灯的电极部件，最后使管内存在的汞全部气化。因此，诱导期长是这种灯的缺点之一。此外，如果工作期间电源突然中断，汞会迅速凝结，难以立刻重新启动。而较重的热载也要求有冷却时间。通常关机后需要冷却一段时间（15-20MIN），然后才能再次启动。因此，弧灯要安装机械或电子光闸，以防止高强度的IR烧坏介质，同时也能使灯管产生最小的热量及能量消耗。
灯管中的电极和填充物之间会产生化学反应，随着时间的推延，会逐渐减少UV输出。此外灯具的每一次开关都可能引起填充物在石英管上的沉积，而缩短灯具的寿命。灯的平均寿命为1000-1500小时。
2、金属卤化物灯
为了变更和调整输出光谱，得到更适合于特定用途的灯，灯管内可加入其他材料。将金属卤化物如铝、锗、镁、铊和其他金属的碘化物加在汞中，发射的波长会朝长波长方向移动。例如，使用碘化镁时，镁输出280NM、310NM和385的谱线，能增高固化速率。
我公司生产的填充碘化亚铁的高压汞灯，由于在灯中填充了不同量的碘化亚铁，得到了比较理想的光谱分布，铁谱线（358NM，372NM，37.37NM,374.5NM,382NM等等）增强活力了紫外区的辐射能量,是高压汞灯能量输出的3-4倍.该灯是在强紫外高压汞灯的基础上添加金属卤化使其在有效光谱350nm-450nm之间的辐射增强。适用于干膜、湿膜、绿色阻焊剂的曝光和紫外油墨的固化，该灯的最大特点是紫外强度高。
3、无极灯
无极灯的灯管直径比较小,只有9-13MM.与其他商品化灯具的不同之处在于无电极,电能通过电磁辐射的方式,耦合到含汞以及其他添加剂的真空石英管中,灯管总长度为15-20CM.无极灯是微波启动灯管,可以即时开关，平均寿命可达3000小时。有电极汞灯的一个缺点，需要几分钟来预热，而关机又需要几分钟来启动，而无极灯系统冷启动所花的时间小于9S，热启动所花时间小于15S。
4、氙灯
氙灯最初是为摄影领域的应用而开发的，但近年来，人们己将注意力移向在UV固化领域的应用。氙是气体，因此它既可作连续光源，也可作脉冲光源。作为连续性光源时它的氙电弧本质上是连续的，紫外输出低而红外区较高。在脉冲氙气闪光灯中，由于气体压力增高和等离子区温度上升使UV输出提高。等离子区的温度与电流密度和灯管直径的平方根成正比。
5、LED-UV灯
通过电→光能量的转换使LED大功率紫外线二极管芯片产生的高纯度365nm单色紫外光（属冷光源），能量高度集中在紫外胶固化所需要的波长段。产品使用寿命长、固化时间快、成本低不含汞、只需普通电缆、温度低被照射加工件不会受热变形；
是传统光纤高压汞灯式点光源机的换代产品、完全取代同类进口产品
1、该产品不同于传统的高压汞灯式固化设备；传统固化机产生的UV光看上去亮度很亮，热量很高，其实它的光谱很宽，真正在有效固化作用的某紫外光谱段只占其一部分的能量，有相当大一部分是在可见光段（杂光）和产生热量，对操作者的眼睛损伤严重并且容易使加工工件受热变形。采用LED
点光源照射方式，发出的是高纯度365nm单色紫外光，它属于冷光源；工件温度只上升3度左右，加工件不会变形，其能量高度集中在具有有效固化作用的某紫外光谱段，但其实际使用效果和光强1000-2000mw的高压汞灯固化效果不相上下的主要原因，通常使固化时间缩短到0.5到5秒。
2、低生产成本
A：由于采用LED的发光方式，寿命长达25000小时以上（持续点燃寿命）采用节能设计，只有在需要照射时才点亮，耗电量低功率：约50W。
UV是英文Ultraviolet Rays的缩写,即紫外光线.紫外线(UV)是肉眼看不见的,是可见紫色光以外的一段电磁辐射,波长在10~400nm的范围.通常按其性质的不同又细为多个波段:
a 真空紫外线（Vacuum UV）， 波长为10--200nm
b 短波紫外线（UV-C），波长为200--290nm
c 中波紫外线（UV-B），波长为290--320nm
d 长波紫外线（UV-A），波长为320--400nm
e 可见光（Visible light），波长为400--760nm
UV (紫外线)工业应用一般使用的是长波UV即UVA波段，UV光源采用：汞灯、无极灯、氙灯。（详见介绍）
◆UV波长衡量单位：纳米
“纳米”是英文namometer（缩写：nm）的译名，是一种度量单位，一纳米为百万分之一毫米，亦是十亿分之一米，约相当于45个原子串在一起的长度。
◆UV光照度衡量指标
功率密度： w/cm
UV能量： mj/cm2
UV光强： mw/cm2
◆UV固化原理
在特殊配方的树脂中加入光引发剂（或光敏剂），经过吸收紫外线（UV）光固化设备中的高强度紫外光后，产生活性自由基或离子基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使树脂(UV涂料、油墨、粘合剂等)在数秒内（不等）由液态转化为固态。(此变化过程称之为＂UV固化＂)。
◆UV固化技术
UV固化技术是一项节能和环保型新技术，亦称‘4E’技术（4E：Energy---节能；Ecology---环保；Economy---经济；Excellent---优质）。与传统的热固化技术相比，UV固化技术能耗低，固化速度快，效率更高，无热后效应，且固化后产品即可使用，所需场地小，操作简便，UV固化产品的物理性能、耐腐蚀性、耐溶济性能得到改善。
◆UV固化涂料
UV固化工艺可应用于涂料、油墨、粘合剂及其它特定领域。其中在涂料和印刷油墨方面应用最广泛，尤以涂料的产量最多。按照使用的的不同，可将UV固化涂料的应用领域概括为以下几个方面：
（1）木材加工---填充腻子，表面涂层；装饰纸贴的涂层。
（2）纸张、印刷品加工---纸张防水涂层；印刷品上光涂层；高级纸张制造；
（3）塑料加工----PVC地板表面耐磨涂层；有机玻璃板，聚碳酸酯板材表面增硬涂层；塑料件表面蒸铝的预处理层。塑料件表面装饰涂层；增强塑料件表面装饰涂层。
（4）金属加工----防锈涂层；干法电镀的低层；金属制品的装饰涂层。
（5）光导纤维的增强涂层
此外，UV固化涂料还广泛地应用于电子工业（半导体管芯、集成电路芯片、电子元器件等的制造）、医学等领域。
◆UV固化技术应用领域
涂料：木材、金属、塑胶、纸张、镀膜、无机材料.
油墨：丝印、胶印、凹印、凸印.
粘合剂：层压、压敏、封装、剥离涂层.
电子工业：抗蚀、印制线路板、其它.
信息技术：光纤涂料、光纤着色、磁介质、光介质.
快速成型：模型制作.
光铸.