金屬鹵化物工作原理

金屬鹵化物燈中除了填充汞外還填充一些有色彩如黃、藍(lán)色的金屬鹵化物材料。其實(shí)真正在UV燈內(nèi)發(fā)光的是金屬原子（或分子），充入燈內(nèi)的不是純金屬而是金屬鹵化物。這樣做的原因有兩個，第一，在相同的溫度下金屬本身的蒸氣壓比該金屬的鹵化物蒸氣壓低得多，蒸氣壓低熔點(diǎn)高，例如鏑（Dy)的熔點(diǎn)為1409°C，而碘化鏑（DyI₂)的熔點(diǎn)僅為955°C。金屬鹵化物蒸氣壓比純金屬高而熔點(diǎn)卻低，則在相同溫度下金屬鹵化物在燈管內(nèi)粒子濃度高，參與發(fā)射的粒子就多，輻射能量就強(qiáng)。第二個原因就是金屬與石英玻璃起化學(xué)反應(yīng)，而它們的碘化物則不與石英玻璃起反應(yīng)。在高溫時金屬元素與石英玻璃起化學(xué)反應(yīng)使金屬被消耗掉導(dǎo)致燈提前壽終。

金屬鹵化物在燈內(nèi)的工作過程是受熱分解和再復(fù)合的循環(huán)過程。具體過程為，在未啟動的冷的燈管內(nèi)部，金屬鹵化物總是沉淀在管壁上，在UV燈管壁上會看到黃色的一片小顆粒。當(dāng)燈管啟動后，電極發(fā)射電子轟擊啟動氣體如氬氣，氬氣再轟擊汞，此時燈管發(fā)出輝光，燈內(nèi)溫度逐漸升高，金屬鹵化物開始蒸發(fā)，并向燈內(nèi)高溫區(qū)即電弧中心擴(kuò)散，在電弧髙溫作用下分解為金屬原子和鹵素原子。金屬原子被激發(fā)產(chǎn)生輻射，當(dāng)金屬原子向管壁擴(kuò)散時與鹵素原子相遇，它們在管壁附近低溫區(qū)又重新復(fù)合形成金屬鹵化物分子，純金屬不會碰到石英玻璃，就不會發(fā)生反應(yīng)。金屬鹵化物在燈管內(nèi)部就這樣地循環(huán)工作。

金屬鹵化物燈的特點(diǎn)

其特點(diǎn)是UV輻射強(qiáng)度大，波長范圍可以選擇在低氣壓、小功率時UV輻射效率高達(dá)60%，而在高氣壓、大功率時UV輻射效率只有17%-25%。金屬鹵化物燈不但功率密度大，而且它的UV輻射效率可達(dá)近40%，比汞燈的高一倍。

圖1 UV銻燈的光譜分布

金屬鹵化物燈可以通過選擇不同的金屬而改變輸出波長。如用于油墨固化和油漆聚合及滅菌的銻燈，用碘化銻燈，內(nèi)充氖氣，光譜能量分布如圖1所示，它的主要能量集中在200-330nm波長范圍。當(dāng)涂料中用二苯甲酮作光引發(fā)劑時，二苯甲酮的吸收光譜與銻燈輻射光譜恰好對應(yīng)，固化效率非常高。

深色或厚油墨固化時需要長波UV光，而UV鉛-汞燈的輻射光譜能量恰恰分布在這區(qū)域，如圖2所示為鉛-汞燈光譜能量分布。

圖2 UV鉛-汞燈光譜能量分布

鉛的譜線能量集中在近紫外區(qū)，3659?(1?=1X10^-10m)、3683?、4057?。從圖2中可看出鉛-汞燈輻射能量主要集中在350-420nm波長圍，而在可見光、紅外線波長范圍內(nèi)輻射能量很少。大功率密度鉛-汞燈溫度過高，需要水冷套冷卻燈管，印刷中曬版燈、不干膠印刷和光盤印刷常用此燈。