UV灯反射罩几何结构

UV灯罩的几何形状根据UV固化工艺的需要有三种形式:聚焦、平行光、散光型。实现这三种光学形式方法是用椭圆形反射罩,如图1所示将灯管放置在焦点而被照物分别放在焦点、焦点附近、远离焦点就可实现聚焦、平行光、散光效果。

我们知道按几何光学原理,椭圆上一个焦点发出的光会聚焦在另外一个焦点上。若将灯管放在一个焦点,改变被照物到灯罩位置就改变光线的聚焦程度。但事情没那么简单,我们不能将直径20mm左右的灯管视为线光源(截面积为零的柱光源),椭圆反射光的原理只对点光源或线光源成立,如果放在焦点的光源是直径为d的圆柱,那么在另一个焦点出现的光斑并非直径为d的圆柱,因为它不满足点光源或线光源的反射原理。从图1(a)中看出聚焦型灯罩在另一焦点测出光斑沿直径光强分布,中心光强大,因为中心点满足聚焦条件;而偏离中心光强减弱,光斑的直径大于灯管的直径。

UV灯罩三种反射形式

(a)焦点                                        (b)焦点附近                                     (c)远离焦点

图1 UV灯罩三种反射形式

另外椭圆反射罩,椭圆长,短轴a、b怎样选取使得UV光反射效率最髙是我们最关心的问题。按电磁波理论,光强的衰减与光程的平方成反比关系,即:

光强的衰减与光程的平方成反比关系        式中

I0——光源发光强度;

I ——传播到r处光强度;

r ——光在真空中走的路程。

图2所示r=a+b,按这个原理,光程越短光衰减越少,这就要求橢圆长短轴a、b越小越好。事实上也是这样,椭圆a轴大于灯管半径即可。但这样又存在灯管距灯罩太近问题,灯管表面温度高达600~1000°C会将铝灯罩烤化。若用水冷却灯罩就可以把灯罩做得小,风冷却则可将灯罩做得大些。

光程的计算图2 光程的计算

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