紫外線燈管

紫外線燈管是利用紫外線的特殊作用製成的燈管。廣泛用於竹木地板、家具、裝飾材料、印刷、印鐵制罐、塑膠塗裝、標牌、電路板、光碟等行業；紫外線燈管也是半導體、電子元件、液晶等粘接固化的理想光源。

基本介紹

• 中文名：紫外線燈
• 外文名：uv lamp
• 組成：紫外線 、燈管
• 用途：家具、印刷、電路、等

定義

紫外線即Ultraviolet，簡稱UV，其中按波段的不同，紫外線燈管分為UV-A，UV-B，UV-C UV-V 各具有不同的用途。

1、低壓紫外線燈管即殺菌燈、汞齊燈則主要用於殺菌消毒，油煙淨化，污水處理，廢氣處理等，另外UV-B還主要用於紫外線檢驗，醫療治療等。

2、強紫外線高壓紫外線燈管由高品質的純石英管材製造而成，使紫外線能高程度及大量的穿透，其弧長度(發光長度)可由5厘米至300厘米不等，常見功率為每厘米30W至200W，超大功率UV燈一般在每厘米200W或以上操作，該燈光譜有效範圍在350-450nm之間，主波峰為365nm，有700多個品種，功率由100w-25kw。

紫外線燈管的壽命一般指其能維持足夠的能量進行操作的時間，在此期間其能量逐漸衰減直至低於可接受的範圍為止，一般情況標準的UV燈能放射足夠的UV能量達800小時，進口的UV燈可達1500小時以上。

分類

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, 160及240W/CM。UV輸出和固化速度之間往往並不是線性關係。二者之間的關係取決於多種因素，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固化塗料一般在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。

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）。

汞蒸氣壓燈

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。國內一般將上述中壓汞燈稱為高壓汞燈。汞蒸氣壓的燈管是一根長度不等（最長可達120米）內部注有汞的密封透明石英管。電極一般由鎢製成，位於兩端，當兩極間通過電流時便發電弧。

儘管石英比較昂貴，但是所有用於UV聚合反應的汞蒸氣燈管都由石英製成。主要原因是，石英有三個重要的性質很適合於製作紫外燈管：（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）熱膨脹係數低，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，複雜的電極布局（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。

紫外光固燈(汞)

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徵的紫外光。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，最後使管記憶體在的汞全部氣化。因此，誘導期長是這種燈的缺點之一。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一段時間（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。此外燈具的每一次開關都可能引起填充物在石英管上的沉積，而縮短燈具的壽命。燈的平均壽命為1000-1500小時。

小功率殺菌燈(消費產品用)

毛細管汞燈(PCB產業用)

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。

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，373.7nm,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。金屬鹵素燈適用於乾膜、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。

金屬鹵化物燈

無極燈

無極燈的燈管直徑比較小，只有9-15mm。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15-25cm.無極燈是微波啟動燈管，可以即時開關，平均壽命可達6000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，而無極燈系統冷啟動所花的時間小於9s，熱啟動所花時間小於15s。

無極燈

氙燈

氙燈最初是為攝影領域的套用而開發的，人們己將注意力移向在UV固化領域的套用。氙是氣體，因此它既可作連續光源，也可作脈衝光源。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。在脈衝氙氣閃光燈中，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。

壽命

一般來說，紫外線燈管不會象日常用的日光燈那樣會燒毀。 反而，特殊的石英套管材料會出現一種光化學老化過程叫老化作用。這個變化會減少輻射到水中的紫外線能量。參考圖B顯示了一個典型的紫外線強度下降和點亮時間的相對關係。

一般的國產燈管的有效使用壽命在500小時左右（進口燈管壽命1600～1800小時）

光譜曲線圖

傳導

紫外線在穿透物體的時候，能量會被吸收。 超過95%的紫外線能量會穿過質量好的石英套管。紫外線在水中的穿透率會因水中未溶解物和懸浮固體的類型和數量的不同而變化。通過取樣和測試，液體對254納米紫外線能量的吸收能力參數-稱作有效吸收值（C of A）可以被測定。

其它因素
水流模式：為了取得最大的紫外線殺菌效果，紫外線殺菌裝置設計上應該沒有死角和取得最大的照射時間。 渦流流動設計比層狀流動設計好。
紫外線裝置外殼：外殼的材料應該是抗紫外線的。在特定的超純水系統運用中，在紫外線裝置內部的涉水部分的材料應該是電鍍拋光的316L不鏽鋼。
溫度：紫外線燈管的工作溫度會影響燈管的效率。 水溫會影響紫外線的穿透率。

注意

1、嚴禁頻繁啟動紫外線燈管，特別是在短時間內，以確保紫外燈管壽命。

2、定期清洗：根據水質情況，紫外線燈管和石英玻璃套管需要定期清洗，用酒精棉球或紗布擦試燈管，去除石英玻璃套管上污垢並擦淨，以免影響紫外線的透過率，而影響殺菌效果。

3、更換燈管時，先將燈管電源插座拔掉，抽出燈管，再將擦淨的新燈管小心地插入殺菌器內，裝好密封圈，檢查有無漏水現象，再插上電源。注意勿以手指觸及新燈管的石英玻璃，否則會因污點影響殺菌效果。

4、預防紫外線輻射：紫外線對細菌有強大的殺傷力，對人體同樣有一定的傷害，啟動消毒燈時，應避免對人體直接照射，必要時可使用防護眼鏡，不可直接用眼睛正視光源，以免灼傷眼膜.

長弧氙燈

單端四針紫外線燈管