Meta fanal UV 320nm irradja lenti ta 'materjal COP (Cyclo Olefin Polymer), il-prinċipju ewlieni li jikkawża żieda fit-temperatura jinsab fl-assorbiment ta' transizzjoni mhux-radattiva tal-enerġija tal-fotoni. Fi kliem sempliċi, għalkemm il-materjali COP għandhom trażmissjoni eċċellenti tad-dawl ultravjola, ma jistgħux iħallu 100% ta 'fotoni 320nm jgħaddu. L-enerġija ta 'dawk il-fotoni maqbuda ma tistax tisparixxi mill-arja; jaħbtu ma 'molekuli materjali, li jikkawżaw vibrazzjoni molekulari intensa, u b'hekk jikkonvertu direttament l-enerġija tad-dawl f'enerġija termali. Barra minn hekk, ir-radjazzjoni infra-aħmar li takkumpanja s-sors tad-dawl (jekk ikun hemm) u l-konduzzjoni termali taċ-ċippa LED innifsu se jissuperponi wkoll biex jikkawża li t-temperatura tal-lenti tiżdied.
Wara li ħdimt f'laboratorji ottiċi għal aktar minn għaxar snin, rajt bosta każijiet fejn seħħew deformazzjoni tal-lenti u anke tixwit minħabba negliġenza tal-"effett fototermali". Niftakar li darba ttestja apparat ta' ikkurar UV ta'-qawwa għolja; sempliċement minħabba li l-wavelength iddevjat b'5nm, il-lenti oriġinarjament trasparenti saret tismit sħuna u safra fi ftit minuti. Dan għallimni li d-dettalji jiddeterminaw is-suċċess jew il-falliment. Speċjalment meta tkun qed tittratta-meded ta' mewġ ta' enerġija għolja bħal 320nm, il-fehim tal-mekkaniżmi fiżiċi sottostanti huwa aktar importanti milli sempliċement tħares lejn it-tabelli tal-parametri.
Ġenerazzjoni tas-Sħana mill-Vibrazzjoni Molekulari: Il-molekuli COP jassorbu parti mill-enerġija tal-fotoni UV, li jikkawżaw vibrazzjoni tal-kannizzata, u l-enerġija kinetika mikroskopika tiġi kkonvertita f'sħana makroskopika.
Trasmittanza tad-Dawl mhux 100%.: 320nm huwa fit-tarf tal-medda UVB. COP għandu koeffiċjent ta 'assorbiment inerenti f'din il-medda tal-mewġ; iktar ma tkun kbira l-ħxuna, iktar tkun assorbita sħana.
Stokes Shift: Parti mill-enerġija tad-dawl, wara li tkun eċitata, ma tiġix ri-emessa fil-forma ta' dawl iżda tinħela bħala sħana (rilassament mhux-radattiv).
Sors tad-Dawl Radjazzjoni Termali: Jekk il-proċess ta 'ppakkjar tax-xoffa tal-lampa UV huwa fqir, minbarra d-dawl ultravjola, is-sħana ta' akkumpanjament (waveband infra-aħmar) tiġi rradjata wkoll.
Tixjiħ Feedback Pożittiv: L-irradjazzjoni fit-tul-twassal għat-tixjiħ u l-isfar tal-materjal. Materjali safrani jassorbu aktar dawl ultravjola, u dan jirriżulta f'aktar temperatura barra-mill--kontroll.
Iffukar tad-Densità tal-Enerġija: Irradjanza għolja (mW/cm²) tfisser li l-enerġija akkumulata għal kull unità ta 'volum taqbeż ir-rata ta' dissipazzjoni tas-sħana tal-konduzzjoni termali tal-materjal.
Ħafna ħbieb inġiniera jistaqsu, mhux materjal COP magħruf bħala plastik "ottiku-grad"? Għaliex għadha tiġġenera s-sħana? Fil-fatt, dan irid jibda mid-dinja mikroskopika.
Assorbiment tal-Enerġija Fotoni u Vibrazzjoni Molekulari: Nifhmu l-Ġenerazzjoni tas-Sħana minn Perspettiva Mikroskopika
Tista 'timmaġina raġġ tad-dawl UV bħala għadd ta' "balal tal-enerġija" li jtiru b'veloċità għolja. Foton wieħed b'tul ta 'mewġ ta' 320nm għandu enerġija estremament għolja. Meta dawn il-"balal" jgħaddu mill-lenti COP, ħafna minnhom jgħaddu mingħajr xkiel, iżda numru żgħir jaħbat mal-ktajjen tal-polimeru tal-COP.
Dawn il-molekuli milquta huma qishom qed jiġu mbuttati, jibdew "ħawwad" jew "jogħrok" b'mod vjolenti. Fil-fiżika, l-intensifikazzjoni tal-moviment irregolari ta 'partiċelli mikroskopiċi bħal dawn hija manifestata makroskopikament bħala żieda fit-temperatura. Dan huwa l-aktar proċess bażiku ta 'konverżjoni tal-enerġija tad-dawl f'enerġija interna.
Relazzjoni Bejn Trasmittanza tad-Dawl u Koeffiċjent ta' Assorbiment ta' Materjali COP fil-Faxxa UVB
Għalkemm COP huwa kważi kompletament trasparenti għad-dawl viżibbli, is-sitwazzjoni hija differenti fil-medda ultravjola. 320nm tappartjeni għat-tarf tal-medda UVB (280nm - 315nm/320nm).
F'din il-medda tal-mewġ, il-materjali COP mhumiex kompletament "inviżibbli". Għandu ċertu koeffiċjent ta 'assorbiment. Anke jekk ir-rata ta 'assorbiment hija biss ta' 5%, għal fanal UV ta 'densità ta' -qawwa għolja, dan il-5% tal-enerġija depożitat fil-volum żgħir tal-lenti huwa biżżejjed biex jikkawża żieda fit-temperatura ta 'għexieren ta' gradi fi żmien qasir.
Rwol Dominanti ta' Tranżizzjoni mhux-radattiva fiż-Żieda fit-Temperatura
Dan huwa kunċett li jinstema' akkademiku iżda fil-fatt huwa faċli biex jinftiehem. Wara li l-molekuli materjali jassorbu l-enerġija tal-fotoni u jaqbżu għal "stat eċċitati", iridu jirrilaxxaw din l-enerġija biex jerġgħu lura għal "stat stabbli" (stat tal-art).
Tip: "F'sistemi ottiċi, il-konservazzjoni tal-enerġija hija liġi tal-ħadid. Jekk l-enerġija tad-dawl assorbita ma tiġix emessa bħala fluworexxenza (tranżizzjoni radjattiva), allura kważi 100% minnha se tiġi kkonvertita f'enerġija termali permezz tal-vibrazzjoni tal-kannizzata. Din hija l-hekk-imsejħa transizzjoni mhux- radjattiva, u hija wkoll il-ħati prinċipali li tikkawża t-tisħin tal-lenti."
Karatteristiċi tal-Wavelength ta' 320nm u Mekkaniżmu ta' Interazzjoni Ottika b'Materjali COP
Analiżi Karatteristika ta' Fotoni ta' -enerġija għolja tal-Banda UVB
L-enerġija tal-fotoni f'320nm hija bejn wieħed u ieħor 3.88 eV (volts tal-elettron). Dan huwa ferm ogħla mill-enerġija tad-dawl blu jew aħdar li naraw kuljum. Dawn il-fotoni ta'-enerġija għolja għandhom il-potenzjal li jkissru r-rabtiet kimiċi.
Għal lentijiet COP, dan ifisser li huma soġġetti mhux biss għal "irradjazzjoni tad-dawl" iżda wkoll għal bumbardament tal-enerġija ta'-intensità għolja. Jekk is-sors tad-dawl huwa impur u mħallat b'dawl iqsar -wavelength (bħal taħt 300nm), l-effetti ta 'tisħin u tixjiħ fuq il-materjal se jiżdiedu b'mod esponenzjali.
Rispons tal-Istruttura Molekulari COP (Cyclo Olefin Polymer) għal Wavelengths Speċifiċi
Il-materjali COP huma popolari minħabba l-assorbiment baxx tal-ilma u t-trasparenza għolja tagħhom. Madankollu, ċerti rabtiet kimiċi fl-istruttura molekulari tagħhom jistgħu "jirreżonaw" b'dawl ta '320nm.
Ladarba jseħħ l-assorbiment reżonanti, l-enerġija tad-dawl tkun fil-biċċa l-kbira maqbuda. Gradi differenti ta 'COP (bħal Zeonex jew Topas) iwettqu kemmxejn differenti f'320nm, iżda b'mod ġenerali, peress li l-wavelength jinbidel għad-direzzjoni tal-mewġ qasir-, it-trażmissjoni tad-dawl tinżel drastikament, u l-assorbiment tas-sħana se jogħla drastikament kif xieraq.
Applikazzjoni tal-Liġi tal-Birra-Lambert fil-Kalkolazzjoni tal-Ħxuna tal-Lenti u l-Assorbiment tas-Sħana
Hemm liġi fiżika sempliċi fuq ix-xogħol hawn-il-Liġi tal-Birra-Lambert. Tgħidilna li l-assorbiment huwa proporzjonali għat-tul tal-passaġġ tal-penetrazzjoni tad-dawl (jiġifieri, il-ħxuna tal-lenti).
Fi kliem sempliċi, iktar ma tkun ħoxna l-lenti tiegħek, inqas dawl jista 'jgħaddi minnu, u aktar dawl jiġi "assorbit" u kkonvertit fis-sħana. Għalhekk, fit-tfassil ta 'sistema ottika 320nm, li tagħmel il-lenti irqiq kemm jista' jkun huwa metodu ta 'inġinerija sempliċi u effettiv biex titnaqqas iż-żieda fit-temperatura.
Varjabbli Fiżiċi li jaffettwaw iż-żieda qawwija fit-temperatura tal-lentijiet
Relazzjoni mhux-lineari Bejn l-Irradjanza u l-Akkumulazzjoni tal-Enerġija
Ħafna nies jemmnu bi żball li ż-żieda fit-temperatura hija lineari: aktar ma l-lampa tkun itwal, iktar issir sħuna. Fil-fatt, mhuwiex-lineari.
Meta l-irradjanza (mW/cm²) tilħaq ċertu limitu, is-sħana ġewwa l-materjal ma tistax tinħela permezz tal-konvezzjoni tal-wiċċ fil-ħin, u s-sħana "takkumula" fiċ-ċentru tal-lenti. Din l-akkumulazzjoni tas-sħana se twassal għal żieda qawwija fit-temperatura lokali, li jiffurmaw "hot spots", li huma aktar perikolużi minn tisħin uniformi u jistgħu faċilment jikkawżaw li l-lenti tixxaqqaq.
Impatt tal-Modalità ta' Mewġ Kontinwu (CW) u ta' Modulazzjoni Wisa' tal-Impuls (PWM) fuq il-Ħin ta' Rilassament Termali
Jekk il-lampa UV tinżamm mixgħula kontinwament (modalità CW), il-lenti ma jkollha l-ebda ħin ta '"nifs".
Skont id-dejta tat-test komparattiva minn laboratorji fototermali, taħt l-istess qawwa medja, bl-użu ta 'mod ta' sewqan tal-polz (PWM) b'ċiklu ta 'dazju ta' 50% jista 'jnaqqas l-ogħla temperatura tal-wiċċ tal-lenti b'15% sa 25% meta mqabbel mal-mod ta' mewġ kontinwu. Dan huwa minħabba li l-intervall tal-polz jipprovdi lill-materjal b'ħin ta '"rilassament termali", li jippermetti li s-sħana jkollha ċ-ċans li twettaq.
Stokes Shift: Komponent ta 'Telf tas-Sħana fl-Effett tal-Fluworexxenza
Kultant issib li l-lentijiet COP jarmu dawl blu ħafif taħt irradjazzjoni UV intensa; dan huwa l-effett tal-fluworexxenza. Imma din mhix xi ħaġa tajba.
Din tissejjaħ Stokes Shift. Pereżempju, il-materjal jassorbi dawl ta '320nm u jarmi fluworexxenza ta' 400nm. Fejn tmur id-differenza tal-enerġija bejniethom (id-dawl ta '320nm għandu enerġija ogħla minn dawl ta' 400nm)? Iva, kollu huwa kkonvertit fis-sħana u miżmum fil-lenti.
Limiti ta' Prestazzjoni Termali u Riskji ta' Ħsara ta' Materjali COP
Aħna nagħtu attenzjoni kbira għaż-żieda fit-temperatura għax il-materjali għandhom limiti. Ladarba l-linja ħamra tinqasam, il-konsegwenzi se jkunu serji.
Kull plastik għandu "punt ta 'trattib" imsejjaħ it-temperatura ta' transizzjoni tal-ħġieġ (Tg). Għal materjali COP, ġeneralment ikun bejn 100 grad u 160 grad (skond il-grad).
Jekk is-sħana ġġenerata mill-irradjazzjoni ta '320nm tikkawża li t-temperatura tal-lenti toqrob Tg, il-lenti ssir ratba. Minħabba r-rilaxx ta 'stress intern, il-wiċċ mgħawġa ddisinjat b'mod preċiż se jgħaddi minn distorsjoni żgħira. Għal sistemi ottiċi ta 'preċiżjoni, dan ifisser li l-mogħdija ottika tiddevja u l-iffokar jonqos.
Dan huwa ċiklu vizzjuż. L-irradjazzjoni fit-tul-b'dawl ultravjola ta '320nm se tkisser il-ktajjen tal-polimeru ta' COP, tiġġenera radikali ħielsa, u tikkawża l-materjal isfar.
Lenti safra se jkollha żieda qawwijafid-dawl UVrata ta 'assorbiment. Il-lenti oriġinarjament trasparenti ssir "assorbitur tas-sħana", u t-temperatura tagħha tkun ħafna ogħla minn dik ta 'lenti ġdida, li eventwalment twassal għal burnout.
Importanza tal-Purità Spettrali (FWHM): Tnaqqis tar-Radjazzjoni Parassitika Infrared
Żibeġ tal-bozoz UV ta 'kwalità baxxa-jarmettu mhux biss dawl ultravjola ta' 320nm iżda wkoll ammont kbir ta 'radjazzjoni infra-aħmar (IR) ta' akkumpanjament. Ir-radjazzjoni infra-aħmar hija radjazzjoni termali pura-ma sservi l-ebda skop għall-ikkurar jew l-isterilizzazzjoni u tikkontribwixxi biss għat-tisħin tal-lenti.
Agħżel manifatturi b'teknoloġija tal-ippakkjar matura, s. Iż-żibeġ tal-lampi tagħhom għandhom purità spettrali għolja u wisa 'sħiħa dejqa f'nofs massimu (FWHM), li jimminimizza r-radjazzjoni termali infra-aħmar inutli u fundamentalment "inaqqas il-ġenerazzjoni tas-sħana". Għal speċifikazzjonijiet dettaljati tax-xoffa tal-lampa, jekk jogħġbok irreferi għalŻibeġ tal-bozoz UVA320nm: Karatteristiċi u Applikazzjonijiet.
Impatt tar-Reżistenza Termali tal-Pakkett LED fuq it-Temperatura Ambjentali u d-Dissipazzjoni tas-Sħana Konvettiva tal-Lenti
F'ħafna każijiet, it-tisħin tal-lenti mhuwiex ikkawżat minn irradjazzjoni tad-dawl iżda minn konduzzjoni diretta tas-sħana miċ-ċippa LED sottostanti.
Jekk xoffa tal-lampa LED għandha reżistenza termali għolja, is-sħana ġġenerata miċ-ċippa ma tistax tinħela b'mod effettiv. Din is-sħana maqbuda ssaħħan l-arja tal-madwar, u ddawwar l-ispazju madwar il-lenti COP f'"forn". Flimkien mal-assorbiment tas-sħana mill-irradjazzjoni tad-dawl, it-temperatura tal-lenti inevitabbilment se togħla. L-adozzjoni ta 'LEDs UV ippakkjati fuq sottostrati taċ-ċeramika b'reżistenza termali baxxa tippermetti trasferiment effiċjenti tas-sħana lejn is-sink tas-sħana, u tevita li s-sħana tiġi trasferita 'l fuq għal-lenti.
Ottimizzazzjoni tad-Disinn Ottiku: Tnaqqis ta' Hot Spots Lokali permezz ta' Aġġustament tal-Kurvatura tal-Lenti
Disinn ottiku xieraq jista 'jkun kritiku għall-kontroll tat-temperatura. Billi tottimizza l-kurvatura tal-lenti, id-dawl jista 'jgħaddi mill-lenti b'mod aktar uniformi, u jevita enerġija eċċessiva li tiffoka fuq żoni speċifiċi tal-lenti. Id-densità tal-enerġija li tferrex tissarraf direttament f'konċentrazzjoni tas-sħana li tferrex.
Kejl tal-Wavelength tal-Lampa UV u Standards ta 'Verifika ta' Effett Termali
Wara li nixtru lampi UV, kif nistgħu nivverifikaw li l-wavelength u l-effetti termali tagħhom jissodisfaw ir-rekwiżiti?
Kejl preċiż ta '320nm Peak Wavelength bl-użu ta' Sfera ta 'Integrazzjoni u Spettrometru
Qatt ma tistrieħ biss fuq l-ispeċifikazzjonijiet ittikkettati. Huwa essenzjali li jsiru testijiet bl-użu ta' analizzatur spettrali ta'-preċiżjoni għolja flimkien ma' sfera ta' integrazzjoni biex tikkonferma li l-ogħla wavelength huwa b'mod preċiż madwar 320nm. Jekk il-wavelength jinbidel għal 300nm jew inqas, il-ħsara lill-materjali COP timmultiplika b'mod esponenzjali, u ż-żieda fit-temperatura li tirriżulta ssir ferm aktar severa.
Applikazzjoni tat-Teknoloġija tal-Immaġini Termali fil-Monitoraġġ tad-Distribuzzjoni tat-Temperatura tal-wiċċ tal-Lenti COP
M'hemmx bżonn li nsiru t-temperatura-nistgħu nivisualizzawha direttament billi nużaw immaġni termali infrared biex naqbdu l-lenti operattiva.
Issib li s-sħana rari titqassam b'mod uniformi; iċ-ċentru tal-lenti huwa tipikament l-iktar post sħun. L-immaġni termali tipprovdi veduta ċara u intuwittiva taż-żoni mejta tad-dissipazzjoni tas-sħana, li tippermetti aġġustamenti mmirati għall-kanali tal-arja jew id-distanzi tas-sors tad-dawl għal ġestjoni termali mtejba.
Q&A:
B'wavelength itwal, dawl UV ta '365nm għandu enerġija relattivament aktar baxxa. Barra minn hekk, materjali COP tipikament juru trażmissjoni tad-dawl aħjar f'365nm milli f'320nm. Għalhekk, taħt l-istess qawwa ottika, iż-żieda fit-temperatura indotta minn irradjazzjoni UV 320nm hija ġeneralment ogħla b'mod sinifikanti minn dik bl-irradjazzjoni UV 365nm. Dan huwa preċiżament għaliex għandha tingħata aktar attenzjoni lid-disinn tad-dissipazzjoni tas-sħana meta jintużaw lampi UV ta '320nm.
Iva, huwa estremament perikoluż. LEDs jistgħu jesperjenzawshift aħmarjewbidla bluhekk kif togħla t-temperatura. Jekk id-dissipazzjoni tas-sħana ma tkunx adegwata, it-temperatura tal-junction tiżdied, li twassal għal wavelength drift. Dan id-drift jista 'jbiddel il-wavelength għal faxxa fejn il-materjali COP għandhom rati ogħla ta' assorbiment, li jirriżultaw f'żieda mhux ikkontrollata fit-temperatura.
L-irradjanza tonqos fi proporzjon invers għall-kwadru tad-distanza hekk kif id-distanza tiżdied. Dan huwa proċess ta' trade-off. Ikollok bżonn issib apost ħelu-distanza li mhux biss tiżgura intensità UV suffiċjenti biex tlesti l-ħidmiet ta 'fejqan jew sterilizzazzjoni, iżda wkoll iżżomm it-temperatura tal-lenti taħt it-temperatura ta' transizzjoni tal-ħġieġ (Tg) tagħha permezz tal-konvezzjoni tal-arja.
Fost il-materjali tal-plastik, COP bħalissa hija l-aqwa prestazzjoni. Għalkemm se jiġġenera wkoll is-sħana, meta mqabbel mal-PMMA (li huwa suxxettibbli għall-assorbiment u d-deformazzjoni tal-umdità) u l-PC (li jassorbi b'mod qawwi d-dawl ultravjola), COP hija l-aħjar għażla li tibbilanċja t-trażmissjoni tad-dawl u r-reżistenza tas-sħana. Jekk il-baġit jippermetti, il-ħġieġ tas-silika mdewba huwa ċertament l-għażla ideali, peress li la jassorbi s-sħana u lanqas jgħaddi minn tixjiħ. Madankollu, l-ispiża tagħha hija għexieren ta 'drabi dik ta' COP.
Fil-qosor, iż-żieda fit-temperatura tal-lentijiet COP indotta mill-irradjazzjoni tal-lampa UV ta '320nm hija fenomenu inevitabbli fil-fotofiżika li ma tistax tiġi eliminata kompletament, iżda tista' tiġi kkontrollata bis-sħiħ.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-flood-light/uv-led-flood-light.html
http://www.benweilight.com/professional-lighting/uv-lighting/outdoor-arena-stadium-lighting-flood-lights.html
http://www.benweilight.com/professional-dawl/uv-dawl/uv-dawl-iswed-dawl-għal-halloween.html
