ВВЕДЕНИЕ 6
1 Источники ультрафиолетового излучения - разрядные ртутные лампы
низкого давления 8
1.1 Бактерицидные лампы 8
1.2 Эритемные лампы 18
1.3 Ультрафиолетовые лампы специального назначения 24
2 Светодиодные источники оптического излучения 31
2.1 Принцип работы ультрафиолетовых светодиодов 31
2.2 Устройство и конструкции светодиодов 33
2.3 Светодиодные источники ультрафиолетового излучения 36
3 Создание макетного образца СД источника УФ излучения 43
3.1 Выбор компонентов для создания макетного образца светодиодного
источника ультрафиолетового излучения 43
3.1.1 Выбор колбы 44
3.1.2 Подбор светодиодов 49
3.1.3 Выбор источника питания 51
3.1.4 Подбор цоколей 57
3.2 Сборка макетного образца 59
4 Проведение экспериментальных исследований макетного образца
светодиодного источника ультрафиолетового излучения 64
4.1 Описание метрологического комплекса 64
4.2 Определение времени стабилизации характеристик макетного
образца 69
4.3 Измерение энергетического потока и мощности 71
4.3.1 Методы измерений энергетического потока излучения 71
4.3.2 Методы измерений электрических параметров 73
4.3.3 Измерение начальных параметров макетного образца 75
4.4 Исследования спектральных характеристик
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Светодиодные ультрафиолетовые лампы в качестве источника излучения используют ультрафиолетовые светодиоды. Светодиодная лампа является одним из самых экологически чистых источников света. Принцип свечения светодиодов позволяет применять в производстве и работе лампы безопасные компоненты. Светодиодные лампы не используют веществ, содержащих ртуть, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя и повреждения колбы.
Области, где используются источники ультрафиолетового излучения, разнообразны: сельское хозяйство, медицина, промышленность, криминалистика, полиграфия и другие. Каждое направление использует только те лампы, которые подходят под их специфические цели. Медицина активно эксплуатирует способность ультрафиолета убивать микроорганизмы и бактерии. В кабинетах и палатах больниц проводят дезинфекцию воздуха в помещении с помощью УФ лучей бактерицидной лампы. Воздействие излучения УФ-ламп на воду убивает болезнетворные вирусы и бактерии без изменения вкуса жидкости. Рабочий диапазон 250-280 нм обеспечивает стерилизацию воздуха и воды, разрушая ДНК опасных микроорганизмов.
В полиграфии УФ-лампы применяются для быстрой сушки красок и лаков, для получения высококачественного глянца. Проверка денежных купюр, акцизных марок, ценных бумаг и другой защищенной продукции - это еще одна сфера применения ультрафиолетовых ламп. В кассах магазинов, банках, обменных пунктах используются портативные ультрафиолетовые детекторы, предназначенные для визуальной проверки купюр.
С помощью ультрафиолетового излучения криминалисты могут обнаруживать следы различных веществ (крови, взрывчатки, отравляющих веществ и т.д.), невидимые в обычном свете, следы изменения в документах и многое другое. Ультрафиолетовые лампы также могут применяться для облучения домашних питомцев из теплых стран, где солнце ярко светит круглый год.
Целью бакалаврской работы является разработка макетного образца светодиодной ультрафиолетовой лампы для прямой замены люминесцентной лампы ЛУФТ 10 П.
Задачами данной бакалаврской работы являются:
- анализ источников ультрафиолетового излучения отечественного и зарубежного производства;
- анализ конструкций и характеристик ультрафиолетовых светодиодов;
- создание макетного образца ультрафиолетовой лампы;
- исследование электрических и энергетических характеристик макетного образца.
Новизна бакалаврской работы - это создание макетного светодиодного аналога ультрафиолетовой люминесцентной лампы ЛУФТ 10 П, результаты экспериментальных исследований макетного образца, сравнение измеренных характеристик макетного образца с характеристиками ультрафиолетовой лампы ЛУФТ 10 П.
В ходе выполнения бакалаврской работы было выполнено следующее:
- проведен анализ научно-технической информации
отечественного и зарубежного опыта по источникам ультрафиолетового излучения;
- изучен принцип действия УФ светодиодов;
- проанализированы светодиодные источники УФ излучения;
- проведен расчет светодиодного драйвера напряжением 12 В и током 720 мА;
- выбран сорт стекла СЛ40 - 1 для ультрафиолетовой светодиодной лампы;
- подобраны ультрафиолетовые светодиоды с максимумом интенсивности излучения, приходящимся на длину волны 365 нм.
С использованием выбранных компонентов был собран макетный образец СД ультрафиолетовой лампы.
Мощность макетного образца составила 9 Вт. Время стабилизации электрических и энергетических параметров составило 3 минуты 25 секунд.
Экспериментальные исследования с использованием метрологического комплекса фирмы Gooch&Housego показали, что:
- доминирующая длина волны излучения макетного образца составляет 365 нм;
- максимальное спектральное излучение равно 2,88 * 10-3Вт/нм;
- энергетический поток макетного образца равен 610 мВт.
Исследования показали, что разработанный макетный образец является аналогом люминесцентной ультрафиолетовой лампы ЛУФТ 10 П с энергетическим потоком 0,6 Вт.
Таким образом, задачи, поставленные в бакалаврской работе, выполнены полностью.
По результатам проведенных исследований был сделан доклад на XXIII научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарёва 24.05.2019 г и подготовлена статья для публикации «Обзор источников излучения бактерицидного действия».
Результаты выполненной работы могут быть использованы в учебном процессе, а также на основе созданного макетного образца возможна разработка светодиодной ультрафиолетовой лампы.
