脉冲强光
脉冲紫外光源和连续紫外光源的对比
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2024.04.29


UV紫外线也属于电磁波,波长低于可见光波长(<400nm, >3 eV),但是比X光波长(<10nm, >120 eV)长。它分为五个分区:

100 -- 170 nm (120-8 eV): 真空紫外DUV, 发光窗熔凝石英(170 nm)

170 - 200 nm (8-5.8 eV): 深紫外UVC, 或臭氧产生UV;

200 - 280 nm (5.8–4.4 eV): UVC, 或杀菌区域,

280 - 310 nm (4.4-3.9 eV): UVB, 有限的灭菌作用,生物效应,

310 - 400 nm (3.9-3.1 eV): UVA, 生物效应, 医学应用, UV固化, 太阳辐射紫外线的一小部分。

1 eV = 1.6 x 10-9 焦耳


连续的气体放电紫外线汞灯:

自1920年以来开始广泛应用

UV紫外线

主要的紫外线输出能量在少数几个固定的光谱。

中、高压灯必须有空气冷却,因为其表面温度高(200-600℃)

                             灯负载w/cm            紫外线输出%

低压                         1-5                       20-30

中压                         10-50                     8-12

高压                         50 10                     5-8

准分子紫外灯           10-50                     5-8


操作:(CWUV:连续UV) 

为CWUV光源包括DC电源控制或连续波电源,镇流器和紫外线灯的开关提供直流或连续的正弦波电流(由一点点到10´s,在电压从10伏至最大1000伏时)


CWUV灯的优势:

- 简单,成本低

- 254 nm的线路输出为20%至25%表现最佳(低压)

- 硬件/运营成本对许多应用非常适用

- 低压灯灯泡寿命时间可以达到一年不间断运行,中压灯高达3个月


CWUV灯的局限性:

- 紫外线输出低至4%到8%,除高压低压灯外

- 如果灯破碎,汞会很危险

- 紫外线功率往往对传送流水线灭菌不充分

- 需预热时间和对环境温度的依赖

- 固定UV线谱不允许通过许多包装材料消毒

- 不能完全灭活抗紫外线的微生物


脉冲紫外线灯

自1930年推出并广泛的使用


脉冲紫外线灯其主要特点:

脉冲放电有宽广的光谱输出,其形状完全取决于脉冲放电电路,灯的气体种类和压力


两种紫外线辐射的主要类型:

1, Bremsschtrahlung – UV连续光谱是通过离子电场中电子的连续减速形成;最大光谱输出的位置可通过脉冲形成电路PFN(见下文)调节

2,重组谱线由电子,离子转换成中性原子或分子完成,这些线的位置是固定的


脉冲灯发射光谱在:

1) 7 kA/cm²;

2) 1.5 kA/cm²。


脉冲灯可以空气或水冷却。

脉冲紫外线灯电力负荷变化从10到50焦耳/ 脉冲 / 1厘米的灯长,导致PUV辐射强烈的UVC + UVB的量从15%到35%,而75%至85%的LAMP输出是一种白色(太阳状)光。


 


操作:

脉冲放电(等离子)由一个由该高压电能与脉冲形成电路(PFN的)两个基本循环生成:

A:电容充电通过S1为开,S2为关

B:释放存储的能量到一个脉冲灯,S2为开启,S1为关闭

脉冲形成电路PFN提供脉冲从几百安培到几百K安培,持续时间从(10-6)秒到(10-3)毫秒。在电流脉冲峰值时,等离子体温度可从约6000°K到20000°K


PUV(脉冲紫外)优势:

- 高 -紫外输出高达30%

- 紫外输出可调 - 由脉冲形成网络PFN调整

- 最高紫外线强度 - 一个脉冲可达千瓦/平方厘米级别

- 不需预热:瞬间动作调节到一个产品流

- 无汞!环保!

- 运营成本低


PUV局限性:

- 它的使用寿命依赖于它的操作参数,单位时间内脉冲次数越少,它持续的时间越长,通常在1 Hz从1千万至12-16千万次,大约是一个中压和高压连续紫外线灯的平均寿命。

-以其灯和电路复杂、昂贵的设计,达到长寿命,高紫外线输出。

- 价格是几倍,它的驱动电路是CWUV汞灯的10倍到100倍多。


- 在同样的辐射强度下,依靠节电和环保取得优势,使用成本比较低。