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天成照明带你了解热销UVC灯材料结构

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发表时间:2020-06-12 09:17
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本年度在LED行业最热门的产品莫过于UCV灯珠系列的紫外消毒光源了,上一篇给大家详细解读了什么是UV, 以及深紫外光杀毒消菌的原理,那么我们知道特定波段的深紫外光哪怕是很微弱的能量也会对物质造成一定程度的损坏,我们怎么做出更稳定的人工UVC光源呢?本期带大家一起了解我们针对UVC光源量产采用的材料。


我们先复习下UV紫外光的相关知识:

UV各类波段

紫外线(UV)相对于可见光,光子能量更高,高能量光子可能对部分材料引起降解,产生物理或化学的变化(这个就是物品长期放在太阳底下晒很快就会老化,分解的道理)。

其中波长为200至280nm的紫外线辐射的子类UVC并不存在于地面的阳光中,因为低于?300 nm的波长光会被大气中的臭氧层所吸收,所以一直以来有关UV-C降解材料的公开研究数据很少。

随着UVC的杀菌消毒效果被广泛认知,越来越多的产品会设计使用UCV灯珠作为消毒方案,这时候就需要我们了解包括高能紫外线UV-C光子在内的材料降解原理,并在做产品材质设计时将紫外降解的影响考虑在内以延长产品的使用寿命。


紫外线对三大类材料降解的原理:

1. 金属

UVC灯珠采用的金属材料UVC灯珠采用的金属材料UVC灯珠采用的金属材料



金属的特征在于金属键合,金属键合由排列成周期性晶格结构的紧密堆积的原子构成,所有原子共享一个离域电子“云”。由于金属具有高度可移动的电子,金属是电和热的良导体,并且容易干扰电磁辐射,例如光和无线电波。这解释了为什么金属不透明而反射一定程度的光,这是因为可以利用自由电子吸收光子能量,而不会经历能量跃迁或键解离,所以金属几乎完全不受紫外线的影响。


2. 陶瓷


UVC灯珠采用的陶瓷材料UVC灯珠采用的陶瓷材料UVC灯珠采用的陶瓷材料



陶瓷材料通过离子键合形成,周期性结构排列的晶格包含带正电和带负电的离子。大多数陶瓷是金属氧化物,少部分陶瓷是具有强共价键的氮化物,硼化物和碳化物。与金属相反,陶瓷离子具有紧密结合的电子,因此它们具有高键合强度,可以承受极端温度,通常具有极高的化学惰性并且是良好的电绝缘体。这种高的键合强度和化学惰性使陶瓷完全不受紫外线照射的影响。


3. 石英


UVC灯珠采用的石英玻璃UVC灯珠采用的石英玻璃UVC灯珠采用的石英玻璃



石英材料中非晶态二氧化硅(SiO2)是一种表现出离子键合和共价键结合的材料,能够透过UCV灯珠,对紫外线行业来说非常重要。石英中紫外线吸收的主要机理与其中的杂质和缺陷有关。杂质比如铁等金属,这些金属原子的电子可以被提升到更高的能级或从原子中释放出来,因此可用于干扰电磁辐射,形成所谓的“色心”,并随着时间的流逝降低玻璃的紫外线透明度。石英中也存在固有的原子缺陷,例如未键合的硅和氧原子,它们会吸收一定的真空紫外线(VUV)和UV-C。


4. 聚合物


聚合物包含多种材料,其特征在于长分子链,分子链缠结和相互连接,它们本身表现出共价键,通常含碳成分。共价键是两个或多个原子之间的电子共享,以满足组成原子填充其最外层电子轨道。与金属键相比,电子的共价共享是局部的(即,电子迁移仅限于最近的键合原子),因此聚合物几乎总是电绝缘体和不良的热导体。与金属和离子键相比,有机成分之间的共价键也相对较弱。因此,大多数聚合物很容易因暴露于UV-C而降解。高能光子具有足够的能量,可以将电子提升到更高的能级,从而打断共价键,降解材料。通常具有碳-碳双键的聚合物更容易受到紫外线降解而发生化学变化。

综上所述,如何预防或减轻紫外线对材料的降解?

天成照明UVC深紫外杀菌消毒灯珠

天成照明UCV灯珠双波杀菌消毒灯珠


我们从原材料入手,支架使用氮化铝材料加镀金处理,能有效阻止UV光线的降解,延长灯珠寿命。陶瓷底座加聚合物填充,防止UV透过支架降解灯珠底部焊接材料,提高散热性能,有效的提高了产品稳定性。发光部分我们选用的是高透光率的石英材料,石英玻璃的本质是抗uv的,而且还有过滤杂质能量的双重功效,提高UV透光率和功效。采用UV难以降解的原材料进行生产,经过长时间的技术工艺打磨,现在已经全面实现可以量产的而且不影响UVC杀毒消菌效果的UCV灯珠。只要我们能够充分利用UV的特性,采用有效方法进行扬长避短,UV也会造福人类~


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