Pan fydd lamp UV 320nm yn arbelydru lens ddeunydd COP (Cyclo Olefin Polymer), mae'r egwyddor graidd sy'n achosi cynnydd mewn tymheredd yn gorwedd yn yr amsugniad trosiannol nad yw'n pelydrol o ynni ffoton. Yn syml, er bod gan ddeunyddiau COP drosglwyddiad golau uwchfioled ardderchog, ni allant ganiatáu i 100% o ffotonau 320nm basio drwodd. Ni all egni'r ffotonau hynny sydd wedi'u dal ddiflannu allan o aer tenau; maent yn gwrthdaro â moleciwlau materol, gan sbarduno dirgryniad moleciwlaidd dwys, a thrwy hynny yn trosi ynni golau yn ynni thermol yn uniongyrchol. Yn ogystal, bydd yr ymbelydredd is-goch sy'n cyd-fynd â'r ffynhonnell golau (os o gwbl) a dargludiad thermol y sglodion LED ei hun hefyd yn arosod i achosi tymheredd y lens i godi.
Ar ôl gweithio mewn labordai optegol am fwy na degawd, rwyf wedi gweld nifer o achosion lle digwyddodd anffurfiad lens a hyd yn oed crasboeth oherwydd esgeulustod o'r "effaith ffotothermol". Rwy'n cofio unwaith brofi dyfais halltu UV pŵer uchel; yn syml oherwydd bod y donfedd wedi gwyro gan 5nm, daeth y lens dryloyw wreiddiol yn sgaldio'n boeth ac yn felyn o fewn ychydig funudau. Dysgodd hyn i mi fod manylion yn pennu llwyddiant neu fethiant. Yn enwedig wrth ddelio â bandiau tonnau ynni uchel fel 320nm, mae deall y mecanweithiau ffisegol gwaelodol yn bwysicach nag edrych ar dablau paramedr yn unig.
Cynhyrchu Gwres trwy Ddirgryniad Moleciwlaidd: Mae moleciwlau COP yn amsugno rhan o'r ynni ffoton UV, gan sbarduno dirgryniad dellt, ac mae'r egni cinetig microsgopig yn cael ei drawsnewid yn wres macrosgopig.
Trosglwyddiad Golau Di-100%.: Mae 320nm ar ymyl y band UVB. Mae gan COP gyfernod amsugno cynhenid yn y band tonnau hwn; po fwyaf yw'r trwch, y mwyaf o wres sy'n cael ei amsugno.
Sifft Stokes: Nid yw rhan o'r egni golau, ar ôl cael ei gyffroi, yn cael ei ail-allyrru ar ffurf golau ond yn cael ei wasgaru fel gwres (llacio heb fod yn ymbelydrol).
Ffynhonnell Ysgafn Ymbelydredd Thermol: Os yw'r broses pecynnu gleiniau lamp UV yn wael, yn ogystal â golau uwchfioled, bydd gwres sy'n cyd-fynd (band tonnau isgoch) hefyd yn cael ei belydru.
Adborth Heneiddio Positif: Mae arbelydru-tymor hir yn arwain at heneiddio deunydd a melynu. Mae deunyddiau melynog yn amsugno mwy o olau uwchfioled, gan arwain at atal tymheredd pellach.
Canolbwyntio ar Dwysedd Ynni: Mae arbelydru uchel (mW / cm²) yn golygu bod yr egni a gronnir fesul cyfaint uned yn fwy na chyfradd afradu gwres dargludiad thermol y deunydd.
Mae llawer o ffrindiau peirianwyr yn gofyn, onid yw deunydd COP yn cael ei alw'n blastig "gradd optegol"? Pam ei fod yn dal i gynhyrchu gwres? Mewn gwirionedd, mae'n rhaid i hyn ddechrau o'r byd microsgopig.
Amsugno Ynni Ffoton a Dirgryniad Moleciwlaidd: Deall Cynhyrchu Gwres o Safbwynt Microsgopig
Gallwch ddychmygu pelydr golau UV fel "bwledi ynni" di-ri yn hedfan ar gyflymder uchel. Mae gan ffoton sengl gyda thonfedd o 320nm egni hynod o uchel. Pan fydd y "bwledi" hyn yn mynd trwy'r lens COP, mae'r rhan fwyaf ohonynt yn mynd trwodd yn esmwyth, ond mae nifer fach yn gwrthdaro â chadwyni polymer COP.
Mae'r moleciwlau hyn yr effeithir arnynt fel cael eu gwthio, gan ddechrau "ysgwyd" neu "rwbio" yn dreisgar. Mewn ffiseg, mae dwysáu mudiant afreolaidd gronynnau microsgopig o'r fath yn cael ei amlygu'n facrosgopig fel cynnydd tymheredd. Dyma'r broses fwyaf sylfaenol o drosi ynni golau yn ynni mewnol.
Perthynas rhwng Trosglwyddiad Ysgafn a Chyfernod Amsugno Deunyddiau COP yn y Band UVB
Er bod COP bron yn gwbl dryloyw i olau gweladwy, mae'r sefyllfa'n wahanol yn y band uwchfioled. 320nm yn perthyn i ymyl y band UVB (280nm - 315nm/320nm).
Yn y band tonnau hwn, nid yw deunyddiau COP yn gwbl "anweledig". Mae ganddo gyfernod amsugno penodol. Hyd yn oed os mai dim ond 5% yw'r gyfradd amsugno, ar gyfer lamp UV dwysedd pŵer uchel, mae'r 5% hwn o ynni a adneuwyd yng nghyfaint bach y lens yn ddigon i achosi cynnydd tymheredd o ddegau o raddau mewn amser byr.
Rōl Dominyddol Trawsnewid An-ymbelydrol mewn Cynnydd Tymheredd
Mae hwn yn gysyniad sy'n swnio'n academaidd ond mewn gwirionedd mae'n hawdd ei ddeall. Ar ôl i foleciwlau materol amsugno egni ffoton a neidio i "gyflwr cynhyrfus", rhaid iddynt ryddhau'r egni hwn i ddychwelyd i "gyflwr sefydlog" (cyflwr daear).
Tip: "Mewn systemau optegol, mae cadwraeth ynni yn gyfraith haearn. Os na chaiff yr egni golau sy'n cael ei amsugno ei ollwng fel fflworoleuedd (trawsnewidiad ymbelydrol), yna bydd bron i 100% ohono'n cael ei drawsnewid yn ynni thermol trwy ddirgryniad dellt. Dyma'r hyn a elwir yn drawsnewidiad nad yw'n ymbelydrol, a dyma hefyd y prif droseddwr sy'n achosi gwresogi lensys."
Nodweddion Tonfedd 320nm a Mecanwaith Rhyngweithio Optegol gyda Deunyddiau COP
Dadansoddiad Nodwedd Ffoton ynni uchel o'r Band UVB
Mae egni'r ffoton ar 320nm tua 3.88 eV (foltiau electron). Mae hyn yn llawer uwch nag egni golau glas neu wyrdd a welwn bob dydd. Mae gan ffotonau ynni mor uchel y potensial i dorri bondiau cemegol.
Ar gyfer lensys COP, mae hyn yn golygu eu bod yn destun nid yn unig "arbelydru ysgafn" ond hefyd peledu ynni dwysedd uchel. Os yw'r ffynhonnell golau yn amhur ac yn gymysg â golau tonfedd byrrach (fel llai na 300nm), bydd yr effeithiau gwresogi a heneiddio ar y deunydd yn cynyddu'n esbonyddol.
Ymateb Strwythur Moleciwlaidd COP (Polymer Cyclo Olefin) i Donfeddi Penodol
Mae deunyddiau COP yn boblogaidd oherwydd eu hamsugno dŵr isel a'u tryloywder uchel. Fodd bynnag, gall rhai bondiau cemegol yn eu strwythur moleciwlaidd "atseinio" gyda golau 320nm.
Unwaith y bydd amsugno soniarus yn digwydd, bydd egni golau yn cael ei ddal i raddau helaeth. Mae gwahanol raddau o COP (fel Zeonex neu Topas) yn perfformio ychydig yn wahanol ar 320nm, ond yn gyffredinol, wrth i'r donfedd symud i gyfeiriad y tonnau byr, bydd y trawsyriant golau yn gostwng yn sydyn, a bydd amsugno gwres yn codi'n sydyn yn unol â hynny.
Cymhwyso'r Cwrw-Deddf Lambert wrth Gyfrifo Trwch Lens ac Amsugno Gwres
Mae yna gyfraith ffisegol syml ar waith yma-the Beer-Lambert Law. Mae'n dweud wrthym fod amsugnedd yn gymesur â hyd llwybr treiddiad golau (hy, trwch y lens).
Yn syml, po fwyaf trwchus yw'ch lens, y lleiaf o olau y gall basio drwodd, a'r mwyaf o olau sy'n cael ei "amsugno" a'i drawsnewid yn wres. Felly, wrth ddylunio system optegol 320nm, mae gwneud y lens mor denau â phosibl yn ddull peirianneg syml ac effeithiol i leihau codiad tymheredd.
Newidynnau Corfforol sy'n Effeithio ar Gynnydd Tymheredd Cryn Lensys
Perthynas aflinol Rhwng Arbelydru a Chronni Ynni
Mae llawer o bobl yn credu'n anghywir bod cynnydd tymheredd yn llinol: po hiraf y mae'r lamp ymlaen, y poethaf y mae'n ei gael. Mewn gwirionedd, nid yw'n-llinol.
Pan fydd yr arbelydru (mW / cm²) yn cyrraedd trothwy penodol, ni ellir afradu'r gwres y tu mewn i'r deunydd trwy ddarfudiad arwyneb mewn amser, a bydd gwres yn "cronni" yng nghanol y lens. Bydd y cronni gwres hwn yn arwain at gynnydd sydyn yn y tymheredd lleol, gan ffurfio "mannau poeth", sy'n fwy peryglus na gwresogi unffurf a gallant achosi'r lens i gracio'n hawdd.
Effaith Modyliadau Tonnau Parhaus (CW) a Modyliad Lled Curiad (PWM) ar Amser Ymlacio Thermol
Os cedwir y lamp UV ymlaen yn barhaus (modd CW), ni fydd gan y lens amser "anadlu".
Yn ôl data prawf cymharol o labordai ffotothermol, o dan yr un pŵer cyfartalog, gall defnyddio modd gyrru pwls (PWM) gyda chylch dyletswydd 50% leihau tymheredd wyneb brig y lens 15% i 25% o'i gymharu â'r modd tonnau parhaus. Mae hyn oherwydd bod yr egwyl pwls yn rhoi amser "ymlacio thermol" i'r deunydd, gan ganiatáu i wres gael cyfle i ddargludo allan.
Stokes Shift: Cydran Colli Gwres yn yr Effaith Fflworoleuedd
Weithiau fe welwch fod lensys COP yn allyrru golau glas gwan o dan arbelydru UV dwys; dyma'r effaith fflworoleuedd. Ond nid yw hyn yn beth da.
Yr enw ar hyn yw Shift Stokes. Er enghraifft, mae'r deunydd yn amsugno golau 320nm ac yn allyrru fflworoleuedd 400nm. Ble mae'r gwahaniaeth ynni rhyngddynt (mae gan olau 320nm egni uwch na golau 400nm) yn mynd? Ydy, mae'r cyfan yn cael ei drawsnewid yn wres a'i gadw yn y lens.
Terfynau Perfformiad Thermol a Risgiau Methiant Deunyddiau COP
Rydyn ni'n talu cymaint o sylw i godiad tymheredd oherwydd bod gan ddeunyddiau derfynau. Unwaith y bydd y llinell goch wedi'i chroesi, bydd y canlyniadau'n ddifrifol.
Mae gan bob plastig "bwynt meddalu" a elwir yn dymheredd trawsnewid gwydr (Tg). Ar gyfer deunyddiau COP, fel arfer mae rhwng 100 gradd a 160 gradd (yn dibynnu ar y radd).
Os bydd y gwres a gynhyrchir gan arbelydru 320nm yn achosi i dymheredd y lens nesáu at Tg, bydd y lens yn dod yn feddal. Oherwydd rhyddhau straen mewnol, bydd yr arwyneb crwm sydd wedi'i ddylunio'n fanwl gywir yn cael ei ystumio ychydig. Ar gyfer systemau optegol manwl gywir, mae hyn yn golygu bod y llwybr optegol yn gwyro a chanolbwyntio yn methu.
Mae hwn yn gylch dieflig. Bydd arbelydru-tymor hir â golau uwchfioled 320nm yn torri cadwyni polymerau COP, yn cynhyrchu radicalau rhydd, ac yn achosi i'r deunydd felyn.
Bydd gan lens melynog gynnydd sydynmewn golau UVcyfradd amsugno. Mae'r lens dryloyw wreiddiol yn dod yn "amsugnwr gwres", a bydd ei dymheredd yn llawer uwch na thymheredd lens newydd, gan arwain at losgi allan yn y pen draw.
Pwysigrwydd Purdeb Sbectrol (FWHM): Lleihau Ymbelydredd Parasitig Isgoch
Mae gleiniau lamp UV o ansawdd isel yn allyrru nid yn unig golau uwchfioled 320nm ond hefyd llawer iawn o ymbelydredd isgoch (IR) sy'n cyd-fynd ag ef. Ymbelydredd thermol pur yw ymbelydredd isgoch - nid oes ganddo unrhyw ddiben ar gyfer halltu na sterileiddio ac mae'n cyfrannu at wresogi lens yn unig.
Dewiswch weithgynhyrchwyr sydd â thechnoleg pecynnu aeddfed, s. Mae eu gleiniau lamp yn cynnwys purdeb sbectrol uchel a lled llawn cul ar hanner uchaf (FWHM), sy'n lleihau ymbelydredd thermol isgoch diwerth ac yn "lleihau cynhyrchu gwres" yn sylfaenol. Am fanylebau gleiniau lamp manwl, cyfeiriwch atGleiniau Lamp UVA320nm: Nodweddion a Cheisiadau.
Effaith Ymwrthedd Thermol Pecyn LED ar y Tymheredd Amgylchynol a Gwasgariad Gwres Darfudol Lens
Mewn llawer o achosion, nid yw gwresogi lens yn cael ei achosi gan arbelydru golau ond gan ddargludiad gwres uniongyrchol o'r sglodion LED sylfaenol.
Os oes gan lain lamp LED wrthwynebiad thermol uchel, ni ellir afradu'r gwres a gynhyrchir gan y sglodion yn effeithiol. Mae'r gwres hwn sydd wedi'i ddal yn cynhesu'r aer o'i gwmpas, gan droi'r gofod o amgylch y lens COP yn "ffwrn". Wedi'i gyfuno ag amsugno gwres o arbelydru golau, mae'n anochel y bydd tymheredd y lens yn codi i'r entrychion. Mae mabwysiadu LEDs UV wedi'u pecynnu ar swbstradau ceramig gydag ymwrthedd thermol isel yn galluogi trosglwyddo gwres yn effeithlon i'r sinc gwres, gan atal gwres rhag cael ei drosglwyddo i fyny i'r lens.
Optimeiddio Dyluniad Optegol: Lleihau Mannau Poeth Lleol trwy Addasiad Crymedd Lens
Gall dyluniad optegol priodol fod yn hanfodol ar gyfer rheoli tymheredd. Trwy optimeiddio crymedd y lens, gall golau basio trwy'r lens yn fwy unffurf, gan osgoi egni gormodol gan ganolbwyntio ar feysydd penodol o'r lens. Mae gwasgaru dwysedd ynni yn trosi'n uniongyrchol i wasgaru crynodiad gwres.
Mesur Tonfedd Lamp UV a Safonau Dilysu Effaith Thermol
Ar ôl prynu lampau UV, sut allwn ni wirio bod eu tonfedd a'u heffeithiau thermol yn cwrdd â'r gofynion?
Mesur Cywir o Donfedd Brig 320nm gan Ddefnyddio Sffêr Integreiddio a Sbectromedr
Peidiwch byth â dibynnu ar y manylebau wedi'u labelu yn unig. Mae'n hanfodol cynnal profion gan ddefnyddio dadansoddwr sbectrol manwl uchel - wedi'i baru â sffêr integreiddio i gadarnhau bod y donfedd brig yn gywir tua 320nm. Os bydd y donfedd yn symud i 300nm neu is, bydd y difrod i ddeunyddiau COP yn lluosi'n esbonyddol, a bydd y cynnydd tymheredd sy'n deillio o hynny yn dod yn llawer mwy difrifol.
Cymhwyso Technoleg Delweddu Thermol wrth Fonitro Dosbarthiad Tymheredd Arwyneb Lens COP
Nid oes angen dyfalu'r tymheredd-gallwn ei ddelweddu'n uniongyrchol trwy ddefnyddio delweddwr thermol isgoch i ddal y lens gweithredu.
Fe welwch mai anaml y caiff gwres ei ddosbarthu'n gyfartal; canol y lens fel arfer yw'r man poethaf. Mae delweddu thermol yn darparu golwg glir, sythweledol o barthau marw afradu gwres, gan alluogi addasiadau wedi'u targedu i bibellau aer neu bellteroedd ffynhonnell golau ar gyfer gwell rheolaeth thermol.
Q&A:
Gyda thonfedd hirach, mae gan olau UV 365nm egni cymharol is. Ar ben hynny, mae deunyddiau COP fel arfer yn dangos gwell trawsyriant golau ar 365nm nag ar 320nm. Felly, o dan yr un pŵer optegol, mae'r cynnydd tymheredd a achosir gan arbelydru UV 320nm yn gyffredinol yn sylweddol uwch na hynny gan arbelydru UV o 365nm. Dyma'n union pam y dylid rhoi mwy o sylw i ddyluniad afradu gwres wrth ddefnyddio lampau UV 320nm.
Ydy, mae'n hynod o beryglus. Efallai y bydd LEDs yn profishifft cochneushifft glaswrth i'r tymheredd godi. Os yw'r afradu gwres yn annigonol, bydd tymheredd y gyffordd yn cynyddu, gan arwain at drifft tonfedd. Gall y drifft hwn symud y donfedd i fand lle mae gan ddeunyddiau COP gyfraddau amsugno uwch, gan arwain at godiad tymheredd heb ei reoli.
Mae arbelydru yn lleihau mewn cyfrannedd gwrthdro i sgwâr y pellter wrth i'r pellter gynyddu. Mae hon yn broses gyfaddawdu. Mae angen ichi ddod o hyd i allecyn melys-pellter sydd nid yn unig yn sicrhau dwyster UV digonol i gwblhau tasgau halltu neu sterileiddio, ond sydd hefyd yn cynnal tymheredd y lens yn is na'i dymheredd trawsnewid gwydr (Tg) trwy ddarfudiad aer.
Ymhlith deunyddiau plastig, COP yw'r perfformiwr gorau ar hyn o bryd. Er y bydd hefyd yn cynhyrchu gwres, o'i gymharu â PMMA (sy'n dueddol o amsugno lleithder ac anffurfiad) a PC (sy'n amsugno golau uwchfioled yn gryf), COP yw'r dewis gorau sy'n cydbwyso trosglwyddiad golau a gwrthsefyll gwres. Os yw'r gyllideb yn caniatáu, mae gwydr silica ymdoddedig yn sicr yn opsiwn delfrydol, gan nad yw'n amsugno gwres nac yn heneiddio. Fodd bynnag, mae ei gost ddwsinau o weithiau yn fwy na COP.
I grynhoi, mae cynnydd tymheredd lensys COP a achosir gan arbelydru lamp UV 320nm yn ffenomen anochel mewn ffotoffiseg na ellir ei ddileu'n llwyr, ond gellir ei reoli'n llawn.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-llifog-golau/uv-arwain-llifogydd-light.html
http://www.benweilight.com/professional-lighting/uv-lighting/outdoor-arena{5}}stadiwm{6}}goleuadau{7}}llifogydd-lights.html
http://www.benweilight.com/professional-lighting/uv-lighting/uv-ysgafn-du-golau{7}}ar gyfer-halloween.html
