UV燈罩的光學原理分析

反射UV光的材料要求對固化段uv光反射效率高,表1列出幾種材料對UV光的反射系數(shù)。

表1 某些材料對紫外線和可見光的反射系數(shù)

某些材料對紫外線和可見光的反射系數(shù)

表2所示經(jīng)拋光氧化后的鋁表面對不同波長光的反射率。

表2 經(jīng)過氧化拋光的鋁表面對不同波長的紫外線反射率經(jīng)過氧化拋光的鋁表面對不同波長的紫外線反射率

從表1看出氧化鎂表面對UV光反射系數(shù)最髙,處理過的鋁表面次之,而鎳(不銹鋼的主要材料)對UV光反射率很低。氧化鎂很不穩(wěn)定,不能用于制造UV光反射板材。最實用的是經(jīng)處理過的鋁表面,經(jīng)酸氧化鋁表面硬度髙、表面粗糙度低、耐氧化等特性。從表2看出經(jīng)拋光氧化的鋁表面對長波長光反射效率高。

鋁、氧化鋁、氧化鎂等金屬,用電子顯微鏡觀察是晶體結構。所謂“晶體”是組成分子的原子或離子按固定的點陣結構排列,就好像用同樣的磚碼起來的房子。每塊磚相當于一個原胞,是構成晶體的最基本單元,在固態(tài)條件下,每個晶格形狀不變,而晶體是無數(shù)小晶格的堆積。圖1所示 為尖晶石型鐵氧體結構。

MgAl2O4晶體結構中的小單元? ? ? ? ? ? ? ? ?(a)甲型立方單元 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (b)乙型立方單元

圖1 MgAl2O4晶體結構中的小單元

從圖中看出同樣的分子組成都是MgAl2O4,但由于形成晶體的外界條件不同,其晶體結構不相同。同種材料的同一種晶體結構熔點相同,而同種材料不同晶體結構熔點不相同。例如鋁、鑄鋁、一般鋁材和鍛壓后的鋁材晶體結構不完全相同,其熔點也不同,鍛壓或碾壓后的鋁更耐溫。經(jīng)氧化后的鋁表面有氧原子摻在鋁晶體結構中間,其晶體結構與純鋁晶體結構差異較大。

金屬表面對某一波長的光波的作用由金屬表面晶體結構和光波的波長共同決定的。光射到金屬表面會發(fā)生三種現(xiàn)象,反射、吸收、穿入產(chǎn)生衍射。從能量守恒原理分析,入射光能量等于反射光能量加透射光能量。從上述分析得出結論,金屬表面對某一種光波的反射決定于金屬表面晶體結構和光波波長,而與金屬表面粗糙度無直接關系。選擇反光材料時正確地選擇與某光波對應的材料及表面晶體結構最重要。從表1看出氧化鋁表面比未處理鋁表面UV光反射率髙很多。因此材料通過表面改性提高反射率也很重要。

反射板表面平滑反射光效率高的原理是,其實反射板某一微小面積可視為小平面,但是無數(shù)微小平面反射光的角度不同,如果是雜亂無章地反射,我們稱之為漫反射;如果每個小平面按規(guī)則排列例如排列成橢圓柱形,則每個小平面將光反射到橢圓焦點,若將測量表對準焦點測量則光強度較大,如圖2所示。而漫反射情況,同樣的能量被反射板反射出來,只是沒有集中在某一點上,但總能量沒有改變。

反射板反射UV光示意圖

圖2 反射板反射UV光示意圖

上述意思是說,光滑的反光板和不光滑的反射板對光能量的反射效率是相等的,光能量的反射只與材料性質有關,而與材料表面幾何性質無關。但反射區(qū)域某一點光強與材料表面曲率有關系。

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發(fā)布日期:2017年05月13日  所屬分類:UV基礎知識