UV灯原理

作者：zhuwei0710时间：2015-06-26来源：电子产品世界收藏

导读：UV灯，乍一看很神奇的样子，估计很多同学都没听说过，但如果说中文名“紫外线灯”，相信大家都知道，根据常识，紫外线灯应该就是紫外线可以杀菌消毒的。比如紫外线在水处理中已得到了广泛的应用，如今国外的紫外线杀菌技术取缔了传统的氯化消毒，而且价格低于传统氯化消毒。今天小编带大家来认识一下UV灯的内部结构、原理以及市面上那些常用的UV灯。。。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/276372.htm

1. UV灯原理—简介

　　UV(Ultra-Violet)灯，即紫外线灯，UV是紫外线的英文缩写。这种灯管主要用来利用紫外线的特性进行光化反应、产品固化、杀菌消毒、医疗检验等。UV灯在光盘生产中起着非常重要的作用，如果没有UV灯，光盘的保护胶、印刷层就不会迅速烘干(1秒以内)，光盘也就不会快速大量复制生产。

　　UV灯是有辐射的紫外线杀菌灯，可以根据一些生物的效应不相同，将紫外线按照波长来划分为四个阶段：

　　1) UVA波段，波长是三百二十到四百nm，又称为波长黑斑效应紫外线，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，还可以破坏我们的皮肤胶原蛋白，将皮肤彻底晒黑。

　　2) UVB波段，波长是二百七十五到三百二十nm，又称为中波红斑效应紫外线，其波长较短的部分很是容易被透明的玻璃给吸收，像这种的UVB波段它在夏天和中午的时候会很强烈。

　　3) UVC波段，波长是两百到七百七十五nm，又称为短波灭菌紫外线，对于大部分的塑料袋和透明的玻璃是没有办法穿透的。

　　4) UVD波段，波长是一百到两百nm，又称为真空紫外线。它是相对其上三种波段来说，它是很低的，基本上是不具备辐射。

　　尽管UV灯有很多的好处，但它对我们的眼睛和皮肤是有伤害的，为了健康着想所以应该避免与UV灯的直接照射。

2. UV灯原理—内部结构

　　UV灯主要结构包括：磁控管、光敏电阻、启辉器、UV灯管(安装在导波罩内)、灯丝变压器、导波罩、RF微波屏蔽网、冷却风管及风量压力开关等。

　　1) 磁控管——产生2.45GHZ微波，功率有上百瓦，一定要防止泄漏。磁控管被激励，启辉器截得足够的能量形成电离，产生少量的紫外线辐射以使UV灯管可靠地点亮。当UV灯管满功率时，点亮装置中的能量等级被降低，这样便能延长UV灯管的使用寿命。

　　2) 光敏电阻——对UV灯的亮度进行实时检测。

　　3) 启辉器——起引导作用，用来提供主灯管的完全瞬时点亮。

　　4) 导波罩——将磁控管产生的微波局限在小范围内，避免对人体造成危害。

　　5) RF微波屏蔽网——起屏蔽作用，防止RF微波泄漏对人体造成危害。

　　6) UV灯管——为无极UV灯管，分为H型和D性两种。H型灯管在短、中波段强度较强，D型灯管在长波段强。使用哪种类型的灯管要与相应的油墨配合，达到最佳的烘干效果。半导体行业一般选用H型灯管。

　　7) 灯丝变压器——提供UV灯所需的电压，灯丝变压器工作时输入为85V，待机时为115V。

　　8) 冷却风管及风量压力开关——对UV灯进行冷却，同时对风机的冷却风压力进行检测，保证UV 系统部件的使用寿命。

3. UV灯原理—工作原理

　　所谓UV是英文Ultra-Violet的缩写，即紫外线。要想理解UV灯的工作原理，首先要了解紫外线杀菌原理：紫外线杀菌就是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的DNA(脱氧核糖核酸)结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线，因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外线最佳。

　　紫外线杀菌灯(UV灯)与节能灯、日光灯发光原理一样，其工作原理是：在真空的石英管中加入定量的高纯汞(水银)，通过对两端电极提供电压差(压降)，产生离子放电，从而产生紫外线辐射。日光灯、节能灯灯管采用的是普通玻璃，紫外线不能透出来，被荧光粉吸收后发出可见光;而杀菌灯灯管则用透紫钱玻璃或石英玻璃生产，因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率，达80%-90%，是做杀菌灯的最佳材料。紫外线穿过玻管壁透射出来， 254nm波长的紫外线很易被生物体吸收，作用于生物体的遗传物质DNA，使DNA遭到破坏而导致细菌死亡;185nm波长紫外线与空气作用可产生有强氧化作用的臭氧，可有效地杀灭细菌。

　　UV灯随着使用时间的增加，灯管内汞原子会产生损耗从而使发出的光线功率减弱，当它的功率减弱到不能穿透墨层时，便不能完全固化油墨或保护胶(与时间长短无关)，这时就需要更换灯管了。

4. UV灯原理—分类用途

　　目前，常用的固化UV灯主要包括汞蒸气灯、金属卤化物灯、氙灯、无极灯以及新型UV LED灯等类型。从UV灯的结构上看，可将其分为两种不同类型的UV灯系统即：有电极灯具(弧灯)和无电极灯具(无极灯)。

　　1) 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UV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。

　　2) 汞蒸气灯

　　目前，最常用的UV灯就是汞蒸气灯，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UV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。

　　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UV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。

　　3) 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。

　　4) 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。

　　5) UV LED灯

　　UV LED灯应属于LED的一种，是单波长的不可见光，一般在400nm以下。通过专门设计使UV LED能发出一个完整连续的紫外光带，满足封边，印刷等领域的生产需要。UV LED灯与普通UV灯相比有超长的寿命，并且属于冷光源，无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、不含有毒物物质，相对更安全、更环保。