UV灯发光物质—金属卤化物

金属卤化物工作原理

金属卤化物灯中除了填充汞外还填充一些有色彩如黄、蓝色的金属卤化物材料。其实真正在UV灯内发光的是金属原子(或分子),充入灯内的不是纯金属而是金属卤化物。这样做的原因有两个,第一,在相同的温度下金属本身的蒸气压比该金属的卤化物蒸气压低得多,蒸气压低熔点高,例如镝(Dy)的熔点为1409°C,而碘化镝(DyI2)的熔点仅为955°C。金属卤化物蒸气压比纯金属高而熔点却低,则在相同温度下金属卤化物在灯管内粒子浓度高,参与发射的粒子就多,辐射能量就强。第二个原因就是金属与石英玻璃起化学反应,而它们的碘化物则不与石英玻璃起反应。在高温时金属元素与石英玻璃起化学反应使金属被消耗掉导致灯提前寿终。

金属卤化物在灯内的工作过程是受热分解和再复合的循环过程。具体过程为,在未启动的冷的灯管内部,金属卤化物总是沉淀在管壁上,在UV灯管壁上会看到黄色的一片小颗粒。当灯管启动后,电极发射电子轰击启动气体如氩气,氩气再轰击汞,此时灯管发出辉光,灯内温度逐渐升高,金属卤化物开始蒸发,并向灯内高温区即电弧中心扩散,在电弧髙温作用下分解为金属原子和卤素原子。金属原子被激发产生辐射,当金属原子向管壁扩散时与卤素原子相遇,它们在管壁附近低温区又重新复合形成金属卤化物分子,纯金属不会碰到石英玻璃,就不会发生反应。金属卤化物在灯管内部就这样地循环工作。

金属卤化物灯的特点

其特点是UV辐射强度大,波长范围可以选择在低气压、小功率时UV辐射效率高达60%,而在高气压、大功率时UV辐射效率只有17%-25%。金属卤化物灯不但功率密度大,而且它的UV辐射效率可达近40%,比汞灯的高一倍。

UV锑灯的光谱分布

图1 UV锑灯的光谱分布

金属卤化物灯可以通过选择不同的金属而改变输出波长。如用于油墨固化和油漆聚合及灭菌的锑灯,用碘化锑灯,内充氖气,光谱能量分布如图1所示,它的主要能量集中在200-330nm波长范围。当涂料中用二苯甲酮作光引发剂时,二苯甲酮的吸收光谱与锑灯辐射光谱恰好对应,固化效率非常高。

深色或厚油墨固化时需要长波UV光,而UV铅-汞灯的辐射光谱能量恰恰分布在这区域,如图2所示为铅-汞灯光谱能量分布。

UV铅-汞灯光谱能量分布

图2 UV铅-汞灯光谱能量分布

铅的谱线能量集中在近紫外区,3659Å(1Å=1X10-10m)、3683Å、4057Å。从图2中可看出铅-汞灯辐射能量主要集中在350-420nm波长围,而在可见光、红外线波长范围内辐射能量很少。大功率密度铅-汞灯温度过高,需要水冷套冷却灯管,印刷中晒版灯、不干胶印刷和光盘印刷常用此灯。

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发布日期:2017年04月15日  所属分类:UV基础知识