320 nm ultrabinafsha chiroq COP (Cyclo Olefin Polymer) linzalarini nurlantirganda, haroratning ko'tarilishining asosiy printsipi foton energiyasining radiatsiyaviy bo'lmagan o'tish -yutilishida yotadi. Oddiy qilib aytganda, COP materiallari mukammal ultrabinafsha nur o'tkazuvchanligiga ega bo'lsa-da, ular 320 nm fotonlarning 100% o'tishiga imkon bera olmaydi. O'sha tuzoqqa tushgan fotonlarning energiyasi havodan yo'qolmaydi; ular moddiy molekulalar bilan to'qnashib, kuchli molekulyar tebranishlarni keltirib chiqaradi va shu bilan yorug'lik energiyasini bevosita issiqlik energiyasiga aylantiradi. Bundan tashqari, yorug'lik manbai (agar mavjud bo'lsa) bilan birga keladigan infraqizil nurlanish va LED chipining issiqlik o'tkazuvchanligi ham linzalar haroratining oshishiga olib keladi.
O'n yildan ko'proq vaqt davomida optik laboratoriyalarda ishlaganim sababli, men "fototermik effekt" ga e'tibor bermaslik tufayli linzalarning deformatsiyasi va hatto kuyishi sodir bo'lgan ko'plab holatlarni ko'rdim. Esimda, bir marta yuqori quvvatga ega ultrabinafsha nurlanishiga{1}}yoqiladigan qurilmani sinab ko'rgan edim; shunchaki to'lqin uzunligi 5 nm ga og'ib ketganligi sababli, dastlab shaffof bo'lgan linzalar bir necha daqiqa ichida qizib ketgan va sarg'aygan. Bu menga tafsilotlar muvaffaqiyat yoki muvaffaqiyatsizlikni aniqlashini o'rgatdi. Ayniqsa, 320 nm kabi yuqori-energiyali to‘lqinlar diapazoni bilan ishlaganda, parametrlar jadvaliga qarashdan ko‘ra, asosiy jismoniy mexanizmlarni tushunish muhimroqdir.
Molekulyar tebranish orqali issiqlik hosil qilish: COP molekulalari UV foton energiyasining bir qismini o'zlashtiradi, bu esa panjara tebranishini keltirib chiqaradi va mikroskopik kinetik energiya makroskopik issiqlikka aylanadi.
100% bo'lmagan yorug'lik o'tkazuvchanligi: 320nm UVB diapazonining chetida joylashgan. COP ushbu to'lqin diapazonida o'ziga xos yutilish koeffitsientiga ega; qalinligi qanchalik katta bo'lsa, shunchalik ko'p issiqlik so'riladi.
Stokes Shift: Yorugʻlik energiyasining bir qismi hayajonlangandan keyin yorugʻlik shaklida qayta-chiqmaydi, balki issiqlik (-radiatsion boʻlmagan relaksatsiya) sifatida tarqaladi.
Nur manbai termal radiatsiya: UV chiroq boncuklarini qadoqlash jarayoni yomon bo'lsa, ultrabinafsha nurdan tashqari, hamrohlik qiluvchi issiqlik (infraqizil to'lqin diapazoni) ham tarqaladi.
Qarish haqida ijobiy fikr: Uzoq-muddatli nurlanish materialning qarishi va sarg'ayishiga olib keladi. Sarg'aygan materiallar ultrabinafsha nurni ko'proq o'zlashtiradi, natijada harorat nazoratdan-chakaradi.
Energiya zichligiga e'tibor qaratish: Yuqori nurlanish (mVt/sm²) hajmi birlik uchun to'plangan energiya materialning issiqlik o'tkazuvchanligining issiqlik tarqalish tezligidan oshib ketishini anglatadi.
Ko'pgina muhandis do'stlar so'rashadi: COP materiali "optik{0}}sinf" plastik emasmi? Nima uchun u hali ham issiqlik hosil qiladi? Aslida, bu mikroskopik dunyodan boshlanishi kerak.
Foton energiyasini yutish va molekulyar tebranish: mikroskopik nuqtai nazardan issiqlik hosil bo'lishini tushunish
Siz ultrabinafsha nurlar nurini yuqori tezlikda uchadigan son-sanoqsiz "energiya o'qlari" sifatida tasavvur qilishingiz mumkin. To'lqin uzunligi 320 nm bo'lgan bitta foton juda yuqori energiyaga ega. Ushbu "o'qlar" COP linzalari orqali o'tganda, ularning ko'pchiligi silliq o'tadi, lekin oz qismi COP polimer zanjirlari bilan to'qnashadi.
Bu ta'sirlangan molekulalar itarib yuborishga o'xshaydi, zo'ravonlik bilan "silkitish" yoki "ishqalanish" boshlanadi. Fizikada bunday mikroskopik zarralarning tartibsiz harakatining kuchayishi makroskopik jihatdan haroratning ko'tarilishi sifatida namoyon bo'ladi. Bu yorug'lik energiyasini ichki energiyaga aylantirishning eng asosiy jarayonidir.
UVB diapazonidagi COP materiallarining yorug'lik o'tkazuvchanligi va yutilish koeffitsienti o'rtasidagi bog'liqlik
COP ko'rinadigan yorug'lik uchun deyarli to'liq shaffof bo'lsa-da, UVB diapazonining chetiga tegishli bo'lgan ultrabinafsha diapazoni. 320nmda vaziyat boshqacha (280nm - 315nm/320nm).
Ushbu to'lqin diapazonida COP materiallari butunlay "ko'rinmas" emas. U ma'lum bir assimilyatsiya koeffitsientiga ega. Yutish darajasi atigi 5% bo'lsa ham, yuqori quvvat zichligi UV chiroq uchun linzaning kichik hajmida to'plangan ushbu 5% energiya qisqa vaqt ichida haroratni o'nlab darajaga ko'tarish uchun etarli.
Haroratning ko'tarilishida radiatsiyaviy bo'lmagan{0}}o'tishning asosiy roli
Bu akademik tuyuladigan tushuncha, lekin aslida tushunish oson. Moddiy molekulalar foton energiyasini o'zlashtirib, "hayajonlangan holat" ga o'tgandan so'ng, ular "barqaror holat" (asosiy holat) ga qaytish uchun bu energiyani chiqarishi kerak.
Maslahat: "Optik tizimlarda energiya tejamkorligi temir qonunidir. Agar so'rilgan yorug'lik energiyasi flüoresans (radiatsion o'tish) sifatida chiqarilmasa, uning deyarli 100% panjara tebranishi orqali issiqlik energiyasiga aylanadi. Bu radiatsiyaviy bo'lmagan o'tish deb ataladigan-bo'lib, u ayni paytda asosiy linzaviy issiqlik manbai hisoblanadi."
320nm to'lqin uzunligi xususiyatlari va COP materiallari bilan optik o'zaro ta'sir mexanizmi
UVB diapazonining yuqori-energiyali foton xarakteristikasi tahlili
320nm da foton energiyasi taxminan 3,88 eV (elektron volt) ni tashkil qiladi. Bu biz har kuni ko'radigan ko'k yoki yashil yorug'lik energiyasidan ancha yuqori. Bunday yuqori{4}}energiyali fotonlar kimyoviy bog'lanishlarni buzish potentsialiga ega.
COP linzalari uchun bu ular nafaqat "yorug'lik nurlanishi" ga, balki yuqori-intensiv energiya bombasiga ham duchor bo'lishini anglatadi. Agar yorug'lik manbai nopok bo'lsa va qisqaroq{2}}to'lqin uzunlikdagi yorug'lik bilan aralashsa (masalan, 300 nm dan past bo'lsa), materialga qizdirish va qarish ta'siri eksponent ravishda kuchayadi.
COP (Cyclo Olefin Polimer) molekulyar tuzilishining o'ziga xos to'lqin uzunliklariga munosabati
COP materiallari suvning past singishi va yuqori shaffofligi tufayli mashhurdir. Biroq, ularning molekulyar tuzilishidagi ba'zi kimyoviy aloqalar 320 nm yorug'lik bilan "rezonanslashi" mumkin.
Rezonansli yutilish sodir bo'lganda, yorug'lik energiyasi asosan tuzoqqa tushadi. COP ning turli darajalari (masalan, Zeonex yoki Topas) 320 nm da biroz boshqacha ishlaydi, lekin umuman olganda, to'lqin uzunligi qisqa{2}}to'lqin yo'nalishiga siljiganligi sababli, yorug'lik o'tkazuvchanligi keskin pasayadi va shunga mos ravishda issiqlik yutilishi keskin oshadi.
Pivo{0}}Lambert qonunining linza qalinligi va issiqlik yutilishini hisoblashda qoʻllanilishi
Bu yerda oddiy jismoniy qonun-Pivo-Lambert qonuni ishlaydi. Bu bizga absorbans yorug'lik kirib borish yo'lining uzunligiga (ya'ni, linzaning qalinligi) proportsional ekanligini aytadi.
Oddiy qilib aytganda, linzangiz qanchalik qalinroq bo'lsa, yorug'lik shunchalik kam o'tishi mumkin va yorug'lik shunchalik ko'p "so'riladi" va issiqlikka aylanadi. Shuning uchun, 320 nm optik tizimni loyihalashda linzalarni iloji boricha nozik qilish harorat ko'tarilishini kamaytirish uchun oddiy va samarali muhandislik usuli hisoblanadi.
Linzalarning keskin harorat ko'tarilishiga ta'sir qiluvchi jismoniy o'zgaruvchilar
Nurlanish va energiya toʻplanishi oʻrtasidagi -chiziqli boʻlmagan bogʻliqlik
Ko'pchilik noto'g'ri, haroratning ko'tarilishi chiziqli ekanligiga ishonishadi: chiroq qancha uzoq bo'lsa, u shunchalik qiziydi. Aslida, u chiziqli emas-.
Nurlanish (mVt / sm²) ma'lum bir chegaraga yetganda, material ichidagi issiqlik sirt konvektsiyasi orqali o'z vaqtida tarqalib bo'lmaydi va issiqlik linzaning markazida "to'planadi". Bunday issiqlik to'planishi mahalliy haroratning keskin ko'tarilishiga olib keladi va "issiq nuqtalar" ni hosil qiladi, ular bir xil isitishdan ko'ra xavfliroqdir va linzalarning osongina yorilishiga olib kelishi mumkin.
Uzluksiz to'lqin (CW) va impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM) rejimlarining termal relaksatsiya vaqtiga ta'siri
Agar ultrabinafsha chiroq doimiy ravishda yoqilgan bo'lsa (CW rejimi), linzalarda "nafas olish" vaqti bo'lmaydi.
Fototermik laboratoriyalarning qiyosiy sinov ma'lumotlariga ko'ra, bir xil o'rtacha quvvatda, 50% ish aylanishi bilan impuls (PWM) haydash rejimidan foydalanish doimiy to'lqin rejimiga nisbatan linzalarning eng yuqori sirt haroratini 15% dan 25% gacha kamaytirishi mumkin. Buning sababi shundaki, impulslar oralig'i materialga "termik bo'shashish" vaqtini beradi, bu esa issiqlikni o'tkazish imkoniyatini beradi.
Stokes Shift: Floresan ta'sirida issiqlik yo'qotish komponenti
Ba'zan siz COP linzalari kuchli ultrabinafsha nurlanishi ostida zaif ko'k chiroq chiqarishini topasiz; bu floresan effekti. Lekin bu yaxshi narsa emas.
Bu Stokes Shift deb ataladi. Masalan, material 320 nm yorug'likni o'zlashtiradi va 400 nm floresans chiqaradi. Ularning orasidagi energiya farqi (320 nm yorug'lik 400 nm yorug'likdan yuqori energiyaga ega) qayerga ketadi? Ha, bularning barchasi issiqlikka aylanadi va linzalarda saqlanadi.
COP materiallarining termal ishlash chegaralari va ishlamay qolish xavfi
Biz harorat ko'tarilishiga juda katta e'tibor beramiz, chunki materiallarning chegaralari bor. Qizil chiziqni kesib o'tgandan so'ng, oqibatlari jiddiy bo'ladi.
Har bir plastmassada shisha o'tish harorati (Tg) deb ataladigan "yumshatish nuqtasi" mavjud. COP materiallari uchun odatda 100 darajadan 160 darajagacha (sinfga qarab) bo'ladi.
Agar 320 nm nurlanish natijasida hosil bo'lgan issiqlik linza harorati Tg ga yaqinlashsa, linza yumshoq bo'ladi. Ichki stressning chiqishi tufayli aniq mo'ljallangan kavisli sirt biroz buzilishlarga uchraydi. Aniq optik tizimlar uchun bu optik yo'lning og'ishini va fokuslash muvaffaqiyatsizligini anglatadi.
Bu shafqatsiz tsikl. 320 nm ultrabinafsha nurlar bilan uzoq{1}}muddatli nurlanish COP polimer zanjirlarini buzadi, erkin radikallarni hosil qiladi va materialning sarg'ayishiga olib keladi.
Sarg'ish linzalar keskin o'sishga ega bo'ladiUV nuridaso'rilish darajasi. Dastlab shaffof ob'ektiv "issiqlik yutuvchi" bo'lib qoladi va uning harorati yangi ob'ektivnikidan ancha yuqori bo'ladi va oxir-oqibat kuyishga olib keladi.
Spektral tozalikning ahamiyati (FWHM): Infraqizil parazit nurlanishni kamaytirish
Past sifatli UV chiroq boncuklari nafaqat 320nm ultrabinafsha nurlar, balki ko'p miqdorda infraqizil (IR) nurlanishni ham chiqaradi. Infraqizil nurlanish sof termal nurlanishdir-u davolash yoki sterilizatsiya qilish uchun xizmat qilmaydi va faqat linzalarni isitishga yordam beradi.
Yetuk qadoqlash texnologiyasiga ega ishlab chiqaruvchilarni tanlang. Ularning chiroq boncuklari yuqori spektral soflik va tor to'liq kengligi yarim maksimal (FWHM) bilan ajralib turadi, bu foydasiz infraqizil termal nurlanishni kamaytiradi va "issiqlik hosil bo'lishini sezilarli darajada kamaytiradi". Batafsil chiroq boncuklari spetsifikatsiyalari uchun qarangUVA320nm chiroq boncuklari: xususiyatlari va ilovalari.
LED paketining issiqlik qarshiligining atrof-muhit haroratiga ta'siri va linzalarning konvektiv issiqlik tarqalishiga ta'siri
Ko'p hollarda linzalarning isishi yorug'lik nurlanishidan emas, balki asosiy LED chipidan to'g'ridan-to'g'ri issiqlik o'tkazuvchanligidan kelib chiqadi.
Agar LED yoritgichi yuqori termal qarshilikka ega bo'lsa, chip tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik samarali tarzda tarqalib bo'lmaydi. Bu ushlab turilgan issiqlik atrofdagi havoni isitadi va COP linzalari atrofidagi bo'shliqni "o'choq" ga aylantiradi. Yorug'lik nurlanishidan issiqlikni yutish bilan birgalikda ob'ektiv harorati muqarrar ravishda ko'tariladi. Past termal qarshilikka ega keramik substratlarga qadoqlangan UV LEDlarni qabul qilish issiqlik qabul qiluvchiga samarali issiqlik o'tkazish imkonini beradi, bu esa issiqlikning linzaga yuqoriga o'tkazilishini oldini oladi.
Optik dizaynni optimallashtirish: linzalarning egriligini sozlash orqali mahalliy issiq nuqtalarni kamaytirish
To'g'ri optik dizayn haroratni nazorat qilish uchun juda muhim bo'lishi mumkin. Ob'ektiv egriligini optimallashtirish orqali yorug'lik linzalardan bir xilda o'tishi mumkin, bu esa linzalarning muayyan joylariga ortiqcha energiya qaratishdan qochadi. Tarqalgan energiya zichligi to'g'ridan-to'g'ri tarqaladigan issiqlik kontsentratsiyasiga aylanadi.
UV chiroq to'lqin uzunligini o'lchash va issiqlik ta'sirini tekshirish standartlari
UV lampalarni sotib olgandan so'ng, ularning to'lqin uzunligi va issiqlik effektlari talablarga javob berishini qanday tekshirishimiz mumkin?
Integratsiyalashgan sfera va spektrometr yordamida 320nm cho'qqi to'lqin uzunligini aniq o'lchash
Hech qachon faqat belgilangan xususiyatlarga tayanmang. Tepalik to'lqin uzunligi 320 nm atrofida ekanligini tasdiqlash uchun integratsiyalashgan shar bilan bog'langan yuqori aniqlikdagi spektral analizator yordamida sinovlarni o'tkazish juda muhimdir. Agar to'lqin uzunligi 300 nm yoki undan pastroq bo'lsa, COP materiallariga etkazilgan zarar eksponent ravishda ko'payadi va natijada harorat ko'tarilishi ancha jiddiyroq bo'ladi.
COP linzalari sirt harorati taqsimotini kuzatishda termal tasvirlash texnologiyasini qo'llash
Haroratni taxmin qilishning hojati yo'q{0}}biz uni infraqizil termal tasvir yordamida ishlayotgan ob'ektivni suratga olish orqali bevosita tasavvur qilishimiz mumkin.
Siz issiqlik kamdan-kam hollarda teng taqsimlanganligini topasiz; linzaning markazi odatda eng issiq nuqtadir. Termal tasvirlash issiqlik tarqalishining o'lik zonalarining aniq, intuitiv ko'rinishini ta'minlaydi, bu esa issiqlik boshqaruvini yaxshilash uchun havo kanallari yoki yorug'lik manbalari masofalarini maqsadli sozlash imkonini beradi.
Q&A:
Uzunroq to'lqin uzunligi bilan 365 nm UV nuri nisbatan kamroq energiyaga ega. Bundan tashqari, COP materiallari odatda 365 nm da 320 nm ga qaraganda yaxshiroq yorug'lik o'tkazuvchanligini namoyish etadi. Shu sababli, xuddi shu optik quvvat ostida, 320 nm ultrabinafsha nurlanishi natijasida yuzaga keladigan harorat ko'tarilishi, odatda, 365 nm ultrabinafsha nurlanishiga qaraganda ancha yuqori. Aynan shuning uchun 320 nm ultrabinafsha chiroqlardan foydalanganda issiqlik tarqalish dizayniga ko'proq e'tibor qaratish lozim.
Ha, bu juda xavfli. LEDlar paydo bo'lishi mumkinqizil siljishyokiko'k siljishharorat oshishi bilan. Agar issiqlik tarqalishi etarli bo'lmasa, ulanish harorati ko'tarilib, to'lqin uzunligining siljishiga olib keladi. Ushbu siljish to'lqin uzunligini COP materiallari yuqori singdirish tezligiga ega bo'lgan tarmoqqa o'tkazishi mumkin, bu esa haroratning nazoratsiz ko'tarilishiga olib keladi.
Masofa ortishi bilan nurlanish masofaning kvadratiga teskari mutanosib ravishda kamayadi. Bu savdo{1}}jarayon. Siz topishingiz kerakshirin joy-bu masofa nafaqat quritish yoki sterilizatsiya ishlarini bajarish uchun etarli UV intensivligini ta'minlabgina qolmay, balki havo konvektsiyasi orqali ob'ektiv haroratini shisha o'tish haroratidan (Tg) past darajada ushlab turadi.
Plastik materiallar orasida COP hozirda eng yuqori ko'rsatkichdir. PMMA (namlikni singdirish va deformatsiyaga moyil) va kompyuter (ultrabinafsha nurni kuchli yutuvchi) bilan solishtirganda, u issiqlik hosil qilsa ham, COP yorug'lik o'tkazuvchanligi va issiqlik qarshiligini muvozanatlashtiradigan eng yaxshi tanlovdir. Agar byudjet ruxsat etilsa, eritilgan silika oynasi, albatta, ideal variant bo'ladi, chunki u issiqlikni o'zlashtirmaydi va qarimaydi. Biroq, uning narxi COP qiymatidan o'nlab baravar yuqori.
Xulosa qilib aytganda, 320nm ultrabinafsha chiroq nurlanishidan kelib chiqqan COP linzalarining harorati ko'tarilishi fotofizikada muqarrar hodisa bo'lib, uni butunlay yo'q qilib bo'lmaydi, lekin uni to'liq nazorat qilish mumkin.
https://www.benweilight.com/industrial-lighting/led-flood-light/uv-led-toshqin-light.html
http://www.benweilight.com/professional-lighting/uv-yorug'lik/tashqi havo-arena-stadion-yoritish-toshqin-lights.html
http://www.benweilight.com/professional-lighting/uv-lighting/uv-yorug'lik-qora{6}}yorug'lik--halloween.html
