Искусственные источники УФ-А

Опасность для глаз может нести не только солнечное излучение, но и искусственные источники УФ-А. Теоретически любой источник света излучает некоторое количество УФ-А. В повседневной жизни приходится сталкиваться с лампами накаливания, газоразрядными лампами, из которых больше всего распространены флуоресцентные лампы, иногда – с лазерами.

Что относят к УФ-А

Ультрафиолетовое излучение делят на три зоны: УФ-А (315–400 нм), УФ-В (280–315 нм) и УФ-С (200–280 нм). УФ-А – самая длинноволновая и наименее энергичная часть ультрафиолета, ближайшая к видимому фиолетовому свету. Именно в диапазоне УФ-А (около 365, 395, 405 нм) работает большинство источников, применяемых для отверждения УФ-клеёв, смол и полимеров, для люминесцентного анализа, в соляриях и в маникюре. Более коротковолновые УФ-В и УФ-С применяют в других задачах (обеззараживание, специальная фотохимия) и здесь подробно не рассматриваются. О зонах ультрафиолета в целом – в статье ультрафиолет.

Классификация искусственных источников УФ-А

Ртутные лампы

Основными искусственными источниками УФ-А являются ртутные лампы высокого и среднего давления, ксеноновые дуговые лампы, а также лампы, содержащие смеси различных газов, в состав которых входит ксенон и/или пары ртути. Более 90 % света, излучаемого ртутной газоразрядной лампой низкого давления, представлено волнами длиной 253–257 нм. При увеличении давления в спектре ртутных ламп появляются волны большей длины. Так, ртутные лампы среднего давления, обычно используемые для освещения улиц, излучают УФ-А с длиной 365 нм, но стеклянный корпус лампы поглощает всё излучение с волнами короче 300 нм.

Выпускают также ртутные лампы в кварцевых корпусах (кварц пропускает волны малой длины), которые обычно называют фотохимическими. Их используют в качестве источников ультрафиолетового излучения в фотобиологических экспериментах. Кварцевые ртутные лампы среднего и высокого давления, называемые горячими кварцевыми лампами, излучают в области 250–400 нм. Их используют в дерматологии для фототерапии.

Металлогалогенные лампы

Металлогалогенные (ртутно-галогенные) лампы – это разновидность ламп высокого давления, в колбу которых добавлены галогениды металлов (железа, галлия и др.). Добавки «сдвигают» и обогащают спектр в нужной УФ-области, поэтому такие лампы дают мощный и широкий поток в диапазоне примерно 320–450 нм с большой долей УФ-А. Долгое время именно металлогалогенные лампы были стандартом промышленного УФ-отверждения – в офсетной и трафаретной печати, при сушке лаков и покрытий на конвейере. Их недостатки те же, что у всех газоразрядных ламп: сильный нагрев, разогрев перед выходом на режим, наличие ртути и ограниченный ресурс.

Ксеноновые дуговые лампы

Ксеноновые дуговые лампы высокого давления излучают волны длиной от 170 нм и более, включая ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области. Лампа, наполненная смесью ксенона и паров ртути, излучает ещё больше ультрафиолетовых лучей. Заметное количество ультрафиолетового света излучают также дуговые ксеноновые лампы-вспышки, используемые в фотографии. Благодаря близкому к солнечному спектру ксеноновые лампы применяют в установках искусственного солнца и климатических камерах для испытаний материалов на светостойкость.

Флуоресцентные лампы и «чёрный свет»

Флуоресцентные лампы представляют собой газоразрядные трубки низкого давления, покрытые внутри фосфором. Фосфор поглощает ультрафиолетовые лучи и переизлучает свет с большей длиной волны, относящийся к видимой части спектра. Флуоресцентные лампы специального назначения, покрытые внутри фосфором, излучающим в ультрафиолетовой области, используют в качестве источников ультрафиолетовых лучей. Такие лампы в корпусах из стекла, пропускающего ультрафиолетовое излучение, выполняют роль искусственных источников солнечного света, излучающих УФ-А и УФ-В. Подробнее о них – в статье люминесцентные лампы.

Особый вид таких ламп – «чёрный свет» (Blacklight, лампа Вуда). Это флуоресцентная лампа со специальным люминофором, дающим узкую полосу около 365 нм, и с тёмно-синим фильтром (стекло Вуда), который отсекает видимый свет. Внешне лампа почти не светит, но в её лучах ярко люминесцируют многие вещества. Именно «чёрный свет» используют для проверки подлинности банкнот и документов, в криминалистике, при поиске загрязнений и утечек, а также в развлекательной подсветке. Об этом – в материалах применение УФ в криминалистике, обнаружение мест утечки и подсвечивание минералов в ультрафиолете.

Лампы накаливания и галогенные лампы

Обычные лампы накаливания и галогенные лампы излучают в основном видимый свет и инфракрасное (тепловое) излучение, а на долю ультрафиолета приходится очень небольшая часть потока. У галогенных ламп с кварцевой колбой доля УФ-А чуть выше, поэтому в светильниках их часто закрывают дополнительным стеклянным экраном. Как самостоятельные источники УФ-А такие лампы практически не используют – их вклад в ультрафиолет невелик.

Светодиодные (LED) источники УФ-А

Перечисленные выше газоразрядные лампы исторически применялись и для отверждения УФ-материалов, но сегодня в большинстве задач их вытеснили светодиодные (LED) источники. Они работают в узких полосах около 365, 395 и 405 нм, не содержат ртути, почти не греются, мгновенно выходят на режим и служат в десятки раз дольше. Вся излучаемая энергия сосредоточена в нужной полосе, поэтому КПД полезного ультрафиолета выше, чем у ламп с широким спектром. Именно на LED-источники ориентированы современные УФ-клеи, смолы, гели и полимеры.

У «Спектр» это, например, линейная лампа УФ LED 30 см 365 нм, лампа 56 см 365 нм, лампа 395 нм 15 Вт со светильником, фонарь 3LED 30 Вт 395 нм и прожектор 144 Вт 395 нм; весь ассортимент – в разделе УФ-лампы. Как подобрать длину волны под конкретный материал, разобрано в статье 365, 395 и 405 нм, а сравнение типов ламп – в материале разные типы УФ-ламп: что выбрать.

УФ-лазеры

Отдельная категория – ультрафиолетовые лазеры. В отличие от ламп, лазер даёт узконаправленный когерентный пучок на одной длине волны (например, 355 нм – третья гармоника твердотельного лазера). УФ-лазеры применяют для прецизионной маркировки и микрообработки материалов, в научных установках и специальной технике. Для массового УФ-отверждения они избыточны, но важны там, где нужна высокая точность и локальность воздействия.

Где применяются искусственные источники УФ-А

Многие полимерные материалы пропускают волны ближайшей УФ-А области, но после нескольких облучений пропускание большинства из них уменьшается.

Газоразрядные лампы или светодиоды: что выбрать

Для большинства современных задач – отверждения УФ-материалов, маникюра, детекции – LED-источники предпочтительнее. Газоразрядные и металлогалогенные лампы сохраняют нишу там, где нужен широкий спектр или очень большая площадь засветки на промышленном конвейере.

Как подобрать источник УФ-А под задачу

• Длина волны – под фотоинициатор материала: большинство УФ-клеёв и смол «Спектр» отверждаются на 365 нм, часть составов и водостойкая линейка – на 395 нм. Подробно – в статье 365, 395 и 405 нм.
• Интенсивность (мощность) – чем толще слой и гуще состав, тем выше нужна мощность; для тонких швов достаточно маломощного фонаря.
• Площадь засветки – точечный фонарь для мелких работ, линейная лампа для длинного шва, прожектор для крупных зон.
• Расстояние до поверхности – интенсивность быстро падает с расстоянием, поэтому источник держат ближе к шву.

Безопасность при работе с источниками УФ-А

Любой искусственный источник УФ-А требует защиты глаз и кожи: нельзя смотреть на источник напрямую, работать нужно в очках с УФ-фильтром, а мощные источники экранировать. Обычные линзы без УФ-абсорбера ультрафиолет пропускают. Как ультрафиолет действует на организм и как от него защититься, разобрано в статьях механизм повреждающего действия ультрафиолета и защита глаз от ультрафиолета.

Часто задаваемые вопросы

Какие искусственные источники излучают УФ-А?
Ртутные лампы среднего и высокого давления, металлогалогенные, ксеноновые дуговые и флуоресцентные лампы (в том числе «чёрный свет»), УФ-светодиоды и УФ-лазеры. В той или иной мере УФ-А даёт почти любой источник света, но у ламп накаливания и галогенных его очень мало.

Какую длину волны даёт ртутная лампа?
Лампа низкого давления – преимущественно 253–257 нм (это уже УФ-С); среднего давления – линию 365 нм в области УФ-А (стеклянный корпус отсекает всё короче 300 нм); кварцевые (фотохимические) лампы – широкую область 250–400 нм.

Что такое «чёрный свет» и лампа Вуда?
Это флуоресцентная лампа с люминофором на 365 нм и тёмно-синим фильтром, отсекающим видимый свет. Она почти не светит, но в её лучах люминесцируют многие вещества – поэтому её применяют для проверки банкнот, в криминалистике и детекции.

Почему для отверждения УФ-материалов и маникюра перешли на светодиоды?
LED-источники 365/395/405 нм не содержат ртути, почти не греются, мгновенно включаются на полную мощность, служат дольше и имеют более высокий КПД в нужной полосе. Под них рассчитаны современные УФ-клеи, смолы, гели и полимеры.

Чем металлогалогенная лампа отличается от обычной ртутной?
В колбу добавлены галогениды металлов, которые обогащают спектр в УФ-области. Металлогалогенная лампа даёт более мощный и широкий поток УФ-А (примерно 320–450 нм) и долго была стандартом промышленного УФ-отверждения печати и лаков.

Опасны ли искусственные источники УФ-А для глаз?
Да. На источник нельзя смотреть напрямую, работать следует в очках с УФ-фильтром и защищать кожу. Обычные линзы без УФ-абсорбера ультрафиолет пропускают.

Как подобрать УФ-лампу под конкретный клей или смолу?
По длине волны (под фотоинициатор состава), мощности (под толщину слоя), площади засветки и рабочему расстоянию. Для большинства материалов «Спектр» подойдут LED-источники 365 или 395 нм.

Обращайтесь, если необходима помощь с выбором УФ-ламп и УФ-материалов – детально проконсультируем по возникшим вопросам.

E-mail: market@nipg.ru
Тел.: +7 (831) 414-01-71, 8 (800) 600-76-32
WhatsApp: +7 (905) 014-00-15, Telegram: NIPGSpektr, МАХ

Материал подготовлен техническим специалистом ООО НИПГ «Спектр». При полном или частичном копировании материалов ссылка на источник обязательна.