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天成照明帶你了解熱銷UVC燈材料結(jié)構(gòu)

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發(fā)表時(shí)間:2020-06-12 09:17
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本年度在LED行業(yè)最熱門的產(chǎn)品莫過于UCV燈珠系列的紫外消毒光源了,上一篇給大家詳細(xì)解讀了什么是UV, 以及深紫外光殺毒消菌的原理,那么我們知道特定波段的深紫外光哪怕是很微弱的能量也會(huì)對(duì)物質(zhì)造成一定程度的損壞,我們?cè)趺醋龀龈€(wěn)定的人工UVC光源呢?本期帶大家一起了解我們針對(duì)UVC光源量產(chǎn)采用的材料。


我們先復(fù)習(xí)下UV紫外光的相關(guān)知識(shí):

UV各類波段

紫外線(UV)相對(duì)于可見光,光子能量更高,高能量光子可能對(duì)部分材料引起降解,產(chǎn)生物理或化學(xué)的變化(這個(gè)就是物品長(zhǎng)期放在太陽底下曬很快就會(huì)老化,分解的道理)。

其中波長(zhǎng)為200至280nm的紫外線輻射的子類UVC并不存在于地面的陽光中,因?yàn)榈陀冢?00 nm的波長(zhǎng)光會(huì)被大氣中的臭氧層所吸收,所以一直以來有關(guān)UV-C降解材料的公開研究數(shù)據(jù)很少。

隨著UVC的殺菌消毒效果被廣泛認(rèn)知,越來越多的產(chǎn)品會(huì)設(shè)計(jì)使用UCV燈珠作為消毒方案,這時(shí)候就需要我們了解包括高能紫外線UV-C光子在內(nèi)的材料降解原理,并在做產(chǎn)品材質(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)將紫外降解的影響考慮在內(nèi)以延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。


紫外線對(duì)三大類材料降解的原理:

1. 金屬

UVC燈珠采用的金屬材料UVC燈珠采用的金屬材料UVC燈珠采用的金屬材料



金屬的特征在于金屬鍵合,金屬鍵合由排列成周期性晶格結(jié)構(gòu)的緊密堆積的原子構(gòu)成,所有原子共享一個(gè)離域電子“云”。由于金屬具有高度可移動(dòng)的電子,金屬是電和熱的良導(dǎo)體,并且容易干擾電磁輻射,例如光和無線電波。這解釋了為什么金屬不透明而反射一定程度的光,這是因?yàn)榭梢岳米杂呻娮游展庾幽芰?,而不?huì)經(jīng)歷能量躍遷或鍵解離,所以金屬幾乎完全不受紫外線的影響。


2. 陶瓷


UVC燈珠采用的陶瓷材料UVC燈珠采用的陶瓷材料UVC燈珠采用的陶瓷材料



陶瓷材料通過離子鍵合形成,周期性結(jié)構(gòu)排列的晶格包含帶正電和帶負(fù)電的離子。大多數(shù)陶瓷是金屬氧化物,少部分陶瓷是具有強(qiáng)共價(jià)鍵的氮化物,硼化物和碳化物。與金屬相反,陶瓷離子具有緊密結(jié)合的電子,因此它們具有高鍵合強(qiáng)度,可以承受極端溫度,通常具有極高的化學(xué)惰性并且是良好的電絕緣體。這種高的鍵合強(qiáng)度和化學(xué)惰性使陶瓷完全不受紫外線照射的影響。


3. 石英


UVC燈珠采用的石英玻璃UVC燈珠采用的石英玻璃UVC燈珠采用的石英玻璃



石英材料中非晶態(tài)二氧化硅(SiO2)是一種表現(xiàn)出離子鍵合和共價(jià)鍵結(jié)合的材料,能夠透過UCV燈珠,對(duì)紫外線行業(yè)來說非常重要。石英中紫外線吸收的主要機(jī)理與其中的雜質(zhì)和缺陷有關(guān)。雜質(zhì)比如鐵等金屬,這些金屬原子的電子可以被提升到更高的能級(jí)或從原子中釋放出來,因此可用于干擾電磁輻射,形成所謂的“色心”,并隨著時(shí)間的流逝降低玻璃的紫外線透明度。石英中也存在固有的原子缺陷,例如未鍵合的硅和氧原子,它們會(huì)吸收一定的真空紫外線(VUV)和UV-C。


4. 聚合物


聚合物包含多種材料,其特征在于長(zhǎng)分子鏈,分子鏈纏結(jié)和相互連接,它們本身表現(xiàn)出共價(jià)鍵,通常含碳成分。共價(jià)鍵是兩個(gè)或多個(gè)原子之間的電子共享,以滿足組成原子填充其最外層電子軌道。與金屬鍵相比,電子的共價(jià)共享是局部的(即,電子遷移僅限于最近的鍵合原子),因此聚合物幾乎總是電絕緣體和不良的熱導(dǎo)體。與金屬和離子鍵相比,有機(jī)成分之間的共價(jià)鍵也相對(duì)較弱。因此,大多數(shù)聚合物很容易因暴露于UV-C而降解。高能光子具有足夠的能量,可以將電子提升到更高的能級(jí),從而打斷共價(jià)鍵,降解材料。通常具有碳-碳雙鍵的聚合物更容易受到紫外線降解而發(fā)生化學(xué)變化。

綜上所述,如何預(yù)防或減輕紫外線對(duì)材料的降解?

天成照明UVC深紫外殺菌消毒燈珠

天成照明UCV燈珠雙波殺菌消毒燈珠


我們從原材料入手,支架使用氮化鋁材料加鍍金處理,能有效阻止UV光線的降解,延長(zhǎng)燈珠壽命。陶瓷底座加聚合物填充,防止UV透過支架降解燈珠底部焊接材料,提高散熱性能,有效的提高了產(chǎn)品穩(wěn)定性。發(fā)光部分我們選用的是高透光率的石英材料,石英玻璃的本質(zhì)是抗uv的,而且還有過濾雜質(zhì)能量的雙重功效,提高UV透光率和功效。采用UV難以降解的原材料進(jìn)行生產(chǎn),經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)工藝打磨,現(xiàn)在已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)可以量產(chǎn)的而且不影響UVC殺毒消菌效果的UCV燈珠。只要我們能夠充分利用UV的特性,采用有效方法進(jìn)行揚(yáng)長(zhǎng)避短,UV也會(huì)造福人類~


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