UV燈罩的幾何形狀根據(jù)UV固化工藝的需要有三種形式:聚焦、平行光、散光型。實(shí)現(xiàn)這三種光學(xué)形式方法是用橢圓形反射罩,如圖1所示將燈管放置在焦點(diǎn)而被照物分別放在焦點(diǎn)、焦點(diǎn)附近、遠(yuǎn)離焦點(diǎn)就可實(shí)現(xiàn)聚焦、平行光、散光效果。
我們知道按幾何光學(xué)原理,橢圓上一個焦點(diǎn)發(fā)出的光會聚焦在另外一個焦點(diǎn)上。若將燈管放在一個焦點(diǎn),改變被照物到燈罩位置就改變光線的聚焦程度。但事情沒那么簡單,我們不能將直徑20mm左右的燈管視為線光源(截面積為零的柱光源),橢圓反射光的原理只對點(diǎn)光源或線光源成立,如果放在焦點(diǎn)的光源是直徑為d的圓柱,那么在另一個焦點(diǎn)出現(xiàn)的光斑并非直徑為d的圓柱,因?yàn)樗粷M足點(diǎn)光源或線光源的反射原理。從圖1(a)中看出聚焦型燈罩在另一焦點(diǎn)測出光斑沿直徑光強(qiáng)分布,中心光強(qiáng)大,因?yàn)橹行狞c(diǎn)滿足聚焦條件;而偏離中心光強(qiáng)減弱,光斑的直徑大于燈管的直徑。
(a)焦點(diǎn) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(b)焦點(diǎn)附近 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ?(c)遠(yuǎn)離焦點(diǎn)
圖1 UV燈罩三種反射形式
另外橢圓反射罩,橢圓長,短軸a、b怎樣選取使得UV光反射效率最髙是我們最關(guān)心的問題。按電磁波理論,光強(qiáng)的衰減與光程的平方成反比關(guān)系,即:
? ? ? ? 式中
I0——光源發(fā)光強(qiáng)度;
I ——傳播到r處光強(qiáng)度;
r ——光在真空中走的路程。
圖2所示r=a+b,按這個原理,光程越短光衰減越少,這就要求橢圓長短軸a、b越小越好。事實(shí)上也是這樣,橢圓a軸大于燈管半徑即可。但這樣又存在燈管距燈罩太近問題,燈管表面溫度高達(dá)600~1000°C會將鋁燈罩烤化。若用水冷卻燈罩就可以把燈罩做得小,風(fēng)冷卻則可將燈罩做得大些。
圖2 光程的計算
相關(guān)文章:
聚焦UV燈罩設(shè)計
散光型UV燈罩設(shè)計
超低溫UV燈反射罩設(shè)計