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紫外灯是一类可以产生有效范围较大的紫外光的光源。其实在较一般光源中也往往有紫外线,太阳是最显著的。紫外灯与可见光和红外线相同,都是由于原子外层电子受到激发而产生的。
现在所用的紫外光源绝大多数是汞弧灯(即通称的紫外灯或汞灯)。汞弧灯是封闭有汞的、两端有电极的透明石英管,通电加热灯丝时,管内的汞到激发态,由激发态回到基态时即发身紫外光。视管内汞蒸气压力的不同,所发射的紫外光也具有不一样的光谱,可分为3类。
汞蒸气压力为10~100Pa发射的紫外光呈线状的分立光谱,其主要发射波长为254nm和185nm,而前者又占了全部发射能量的95%以上(实际上在管内以185nm谱线为主,但石英对其有强烈吸收,因而有管外其所占比例很小)。
低压汞灯的功率较小,一般只有几十瓦,同时其发射波长很短,易产生臭氧,造成空气污染,在光固化中很少使用。低压汞灯的常规使用的寿命为200~4000h。
中压汞灯 我国习惯上曾将其称作高压汞灯,此灯中的汞蒸气压力为105Pa(约为1大气压)。由于在高压下汞蒸气在高温放电时发射谱线增加以及压力加宽现象,中压汞灯发射的谱线波长范围较宽并有重叠,在紫外区其主要发射波长为365nm,其次是313nm、303nm。中压汞灯的常规使用的寿命约为1000~1500h。
我国习惯上称之为超高压汞灯,汞蒸气压力为105~106Pa,即1~10大气压。它可提供最强的紫外和可见光,其输出功率可达普通中压汞灯的十倍,工作时其电极温度可达2000℃,而灯管温度即可达600℃,因此就需要加以冷却,灯的功率与冷却效率有关。高压汞灯的常规使用的寿命较短,约75~100h。
汞灯的一个重要指标是单位弧长的能量输出,或称线功率,以W/cm表示。线功率直接与照射光强相联系,在光固化中为客服氧的阻聚、提高固化速率,加大照射光强是最有效的办法,因此怎么样提高汞灯线功率是灯具制造商的重要目标。
目前使用的中压汞灯的线W/cm,而高压汞灯的线W/cm。在辐照装置中常采用多根灯管并用,以达到所需要的辐照光强。
无极灯与传统的白炽灯或荧光灯截然不同,它不用灯丝和电级,而用一个高频的感应系统来激发其内部的汞蒸气放电,由此产生出大量紫外线。如果在玻璃内壁涂上荧光粉,则荧光粉受紫外光激发发光。其构造格外的简单,典型的灯长约为25cm,管中部稍细,内装有汞及少量其他为改变发射光谱而添加的金属如锡、铁、铅等。用由磁控管产生的微波来激活。
无极灯的功率受磁控管技术的限制,目前最高的线W/cm。无极灯的初次投入成本比较高,对于国内众多的光固化材料用户小厂来说,要采用无极灯需要下较大的决心,这是妨碍其普及的重要的因素。其实,无极灯由于寿命比普通的紫外光源长得多,因此实际使用成并不比采用其他光源高,甚至更低,并且由于输出功率稳定,这给生产控制带来非常大的方便,所以优势还是很明显的。
氙灯也是一种电弧灯,氙气压力约为2MPa(20大气压),连续氙弧灯的紫外输出功率低,故主要以脉冲光源形式使用,其发射光谱在250~1200nm,常规使用的寿命依照结构的不同,可为200~2000h。
氙灯在光固化中基本上没有正真获得应用,而大多数都用在大气老化机中作为模拟日光的光源(因其光谱分布与日光相似)以及作为闪光光解研究的光源。
在普通汞灯灯管中加入少量的金属卤化物可使其发射光谱发生显著变化、改善其辐射效率。一般均使用碘化物,因其易于挥发而且化学性质不甚活泼。常用的金属是钠、镁、铝、镓、铟、铊等。
LED是单波长的不可见光,一般在400nm以下。主要有365nm和395nm。UV胶固化通常用365nm波长。通过专门设计使UVLED能发出一个完整连续紫外光带,满足封边,印刷等领域的生产要。LED光源有超长的寿命、冷光源、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、照射均匀提高生产效率,不含有毒物物质比传统的光源更安全、更环保。
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