金屬鹵化物工作原理

金屬鹵化物燈中除了填充汞外還填充一些有色彩如黃、藍色的金屬鹵化物材料。其實真正在UV燈內(nèi)發(fā)光的是金屬原子（或分子），充入燈內(nèi)的不是純金屬而是金屬鹵化物。這樣做的原因有兩個，第一，在相同的溫度下金屬本身的蒸氣壓比該金屬的鹵化物蒸氣壓低得多，蒸氣壓低熔點高，例如鏑（Dy)的熔點為1409°C，而碘化鏑（DyI₂)的熔點僅為955°C。金屬鹵化物蒸氣壓比純金屬高而熔點卻低，則在相同溫度下金屬鹵化物在燈管內(nèi)粒子濃度高，參與發(fā)射的粒子就多，輻射能量就強。第二個原因就是金屬與石英玻璃起化學反應，而它們的碘化物則不與石英玻璃起反應。在高溫時金屬元素與石英玻璃起化學反應使金屬被消耗掉導致燈提前壽終。

金屬鹵化物在燈內(nèi)的工作過程是受熱分解和再復合的循環(huán)過程。具體過程為，在未啟動的冷的燈管內(nèi)部，金屬鹵化物總是沉淀在管壁上，在UV燈管壁上會看到黃色的一片小顆粒。當燈管啟動后，電極發(fā)射電子轟擊啟動氣體如氬氣，氬氣再轟擊汞，此時燈管發(fā)出輝光，燈內(nèi)溫度逐漸升高，金屬鹵化物開始蒸發(fā)，并向燈內(nèi)高溫區(qū)即電弧中心擴散，在電弧髙溫作用下分解為金屬原子和鹵素原子。金屬原子被激發(fā)產(chǎn)生輻射，當金屬原子向管壁擴散時與鹵素原子相遇，它們在管壁附近低溫區(qū)又重新復合形成金屬鹵化物分子，純金屬不會碰到石英玻璃，就不會發(fā)生反應。金屬鹵化物在燈管內(nèi)部就這樣地循環(huán)工作。

金屬鹵化物燈的特點

其特點是UV輻射強度大，波長范圍可以選擇在低氣壓、小功率時UV輻射效率高達60%，而在高氣壓、大功率時UV輻射效率只有17%-25%。金屬鹵化物燈不但功率密度大，而且它的UV輻射效率可達近40%，比汞燈的高一倍。

圖1 UV銻燈的光譜分布

金屬鹵化物燈可以通過選擇不同的金屬而改變輸出波長。如用于油墨固化和油漆聚合及滅菌的銻燈，用碘化銻燈，內(nèi)充氖氣，光譜能量分布如圖1所示，它的主要能量集中在200-330nm波長范圍。當涂料中用二苯甲酮作光引發(fā)劑時，二苯甲酮的吸收光譜與銻燈輻射光譜恰好對應，固化效率非常高。

深色或厚油墨固化時需要長波UV光，而UV鉛-汞燈的輻射光譜能量恰恰分布在這區(qū)域，如圖2所示為鉛-汞燈光譜能量分布。

圖2 UV鉛-汞燈光譜能量分布

鉛的譜線能量集中在近紫外區(qū)，3659?(1?=1X10^-10m)、3683?、4057?。從圖2中可看出鉛-汞燈輻射能量主要集中在350-420nm波長圍，而在可見光、紅外線波長范圍內(nèi)輻射能量很少。大功率密度鉛-汞燈溫度過高，需要水冷套冷卻燈管，印刷中曬版燈、不干膠印刷和光盤印刷常用此燈。